KR102452895B1 - 유리 가열 성형 장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 상하 금형을 이용한 형합과 서냉(annealing) 공법으로 유리를 성형하도록 구현한 유리 가열 성형 장치 및 방법에 관한 것으로, 글라스 로딩부가 성형할 글라스를 로딩해 주며; 가열 성형부가 글라스 로딩부에서 로딩한 글라스를 가열 성형해 주며; 형합 및 서냉부가 가열 성형부에서 글라스를 가열 성형한 후에, 상부 금형을 하강시켜 상부 몰드와 하부 몰드를 형합해 주고 서냉해 준다.

Description

유리 가열 성형 장치 및 방법{Glass heat forming apparatus and method}

본 발명의 기술 분야는 유리 가열 성형 장치 및 방법에 관한 것으로, 특히 상하 금형을 이용한 형합과 서냉(annealing) 공법으로 유리를 성형하도록 구현한 유리 가열 성형 장치 및 방법에 관한 것이다.

시야각을 확보하고 화면에 집중이 편이한 굴곡된 유리(curved or bent plate glass)가 많이 사용되는데, 예를 들어 자동차의 사이드 미러(side mirror), 오목거울(concave mirror), 볼록거울(convex mirror) 등에 사용된다. 그리고 자동차의 전면 계기판과 정보창(display)은 자동차 설계 구조상 곡면 형상으로 인해 굴곡진 유리가 사용되며, 또한 스마트폰(smart phone), 태블릿 컴퓨터(tablet computer), 개인용 휴대 단말기(personal digital assistants; PDA) 등과 같은 모바일 장치(mobile device)의 디스플레이를 굴곡진 3차원 형상으로 제조하고 있다.

유리를 굴곡이 지도록 성형하는 방법으로는 중력 성형 방법(gravity forming method)이 있는데, 중력 성형 방법은 유리를 굴곡진 면을 갖는 몰드(curved mold)에 장착하고, 고온으로 가열하여 연화(softening)시킨 후, 중력에 의하여 유리가 몰드의 굴곡진 면에 밀착되도록 하여, 굴곡진 유리를 제조하는 방법이다. 또한, 하부 몰드에 유리를 장착하고 고온으로 가열하여 연화시킨 후, 중력에 의하여 굴곡을 형성시키면서 동시에 상부 몰드로 가압하여 원하는 형상으로 성형하기도 한다.

이러한 곡면 유리 제품은 각종 전자제품 및 자동차 등에 적용되는데, 곡면 형상의 규격에 맞추어 재단된 유리를 금형수단을 이용하여 열 변형시켜 성형하여 제작한다. 이때, 금형수단은 성형을 위한 상부 금형부 및 하부 금형부를 구비하며, 상부 금형부 및 하부 금형부 사이에 가공을 위한 절단된 유리를 배치하고, 절단된 유리의 가공부분에만 열을 가하여 프레스 가압 처리하여 원하는 곡면 등의 형상을 만드는 방법이 사용되고 있다. 하지만, 이러한 방법은 유리의 특정 부분에만 열을 가함으로써 유리가 휘거나 잘 깨진다는 것과 가압에 의해 흠집이 생기는 단점을 가지고 있다.

한국등록특허 제10-1361854호(2014.02.05. 등록)는 유리성형용 금형수단, 유리성형시스템 및 그의 유리성형방법에 관하여 개시되어 있는데, 이송 컨베이 상부에 올린 일정 크기의 판유리를 초기 가열하는 가열수단; 이송 컨베이에 의해 이송되는 초기 가열된 판유리를 이송받는 하부 금형부, 및 이송된 판유리의 복수 영역에 서로 다른 진공 흡입압 및 열을 공급하여 판유리에 곡면을 형성하는 상부 금형부를 포함하는 금형수단; 및 곡면이 형성된 판유리를 냉각시키는 냉각수단을 포함하는 것을 특징으로 한다. 개시된 기술에 따르면, 가공을 위한 판유리에 서로 다른 진공 흡입압 및 열을 가하여 특정 부분에 큰 굴곡을 형성함으로써 내구성을 높일 수 있으며, 성형 대상 판유리를 700℃ 전후로 가열하는 초기가열과정을 거친 후, 유리성형용 금형장치를 이용하여 판유리를 성형함으로써, 급격한 온도변화를 거치지 않아 내구성을 보다 강화할 수 있으며, 성형된 유리를 냉각부를 통해 냉각시킴으로써 강도를 높일 수 있으며, 상부금형장치의 진공흡착부, 하부금형장치의 하부트레이, 및 셔틀트레이가 일정 각도로 기울어져 형성됨으로써, 판유리의 곡면 형성 시 휨 방지 및 강도 등을 강화시킬 수 있다.

한국등록특허 제10-1618844호(2016.04.29. 등록)는 판유리의 성형하고자 하는 부분을 국부적으로 가열하여 연화시키고, 국부적으로 가열되어 연화된 판유리를 상부 몰드와 하부 몰드에 의해서 형성되는 캐비티에 넣어서 성형하고자 하는 부분만을 국부적으로 성형할 수 있으며, 판유리가 수용된 캐비티에 고온의 가스를 주입하여 몰드와 캐비티 면 사이에 가스층이 형성되도록 하여 판유리를 성형할 때 캐비티 표면과 판유리가 직접 접촉하지 않도록 하며, 따라서 성형된 판유리의 치수 공차를 정확하게 유지할 수 있고, 표면 상태를 양호하게 판유리를 성형할 수 있으며, 또한 판유리가 국부적으로 가열되고 성형되므로, 판유리 전체를 가열하여 성형하는 경우보다 냉각 시간이 줄어들어 생산성이 향상되며, 판유리 전체를 가열하여 성형하는 경우보다 냉각에 의한 열 변형이 적게 발생하여 성형품의 치수 공차를 정밀하게 유지할 수 있으며, 따라서 성형된 판유리를 후 가공을 하지 않고 바로 사용할 수 있는 판유리의 성형 방법 및 장치에 관하여 개시되어 있다. 개시된 기술에 따르면, 판유리의 성형하고자 하는 부분을 연화 온도 이상으로 국부적으로 가열하는 단계와, 하부 몰드의 상부면에 판유리를 배치하는 단계와, 상부 몰드로 하부 몰드를 형합할 때, 내부에 수용되는 판유리를 성형하기 위하여 상부 몰드와 하부 몰드에 의해서 형성되는 캐비티 내부로 가스를 공급하여, 판유리와 몰드들 표면 사이에 가스층이 형성되도록 하여 판유리의 성형하고자 하는 부분을 성형하는 단계와, 상부 몰드와 하부 몰드를 형개하고, 성형된 판유리를 취출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상술한 바와 같은 종래의 기술에서는, 중앙은 평면이고 양쪽 끝이 곡면인 'U' 자 글라스 형상의 경우에 여전히 성형할 수 없는 단점을 가지고 있으며, 또한 복합 곡면인 에지(edge)와 중앙이 곡면인 'V','W' 자 날개형 글라스 형상의 경우에 1단계로 성형할 수 없고 반드시 2단계 성형해야 하는 단점도 있었다. 그리고 상술한 바와 같은 종래의 기술에서는, 4변이 곡면인 글라스 형상의 경우에 여전히 자중으로 성형이 불가능하고 반드시 가압과 진공 흡인으로 성형해야 하는 단점도 있었다. 또한, 상술한 바와 같은 종래의 기술에서는, 글라스의 트위스트 부위(특히, 'T' 자형 트위스트 부위)의 경우나, 단일 곡률이 아닌 두 개의 곡률(예로, R2000과 R800)로 연결된 'C' 자 글라스 형상의 경우에도 면 윤곽 공차 0.5mm 이내로 양품 수준을 만족하지 못하는 단점을 가지고 있다.

한국등록특허 제10-1361854호 한국등록특허 제10-1618844호

본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 전술한 바와 같은 단점을 해결하기 위한 것으로, 상하 금형을 이용한 형합과 형합 시 상하 금형에 최소 3점의 높이조절부재를 설치하여 성형과 서냉(annealing) 공정을 수행하면서 면 윤곽 공차를 0.5mm 이내로 하는 공법으로 유리를 성형하도록 구현한 유리 가열 성형 장치 및 방법을 제공하는 것이다.

상술한 과제를 해결하는 수단으로는, 본 발명의 한 특징에 따르면, 성형할 글라스를 로딩해 주기 위한 글라스 로딩부; 상기 글라스 로딩부에서 로딩한 글라스를 가열 성형해 주기 위한 가열 성형부; 및 상기 가열 성형부에서 글라스를 가열 성형한 후에, 상부 금형을 하강시켜 상부 몰드와 하부 몰드를 형합해 주고 서냉해 주기 위한 형합 및 서냉부를 포함하는 유리 가열 성형 장치를 제공한다.

일 실시 예에서, 상기 글라스 로딩부는, 가열기를 이용하여 금형의 표면 온도를 250 ~ 450℃로 가열해 주는 것을 특징으로 한다.

일 실시 예에서, 상기 글라스 로딩부는, 성형할 글라스를 상온 상태로 제공받아 로딩해 주는 것을 특징으로 한다.

일 실시 예에서, 상기 글라스 로딩부는, 근적외선 히팅기를 이용하여 30초 동안 수행하는 것을 특징으로 한다.

일 실시 예에서, 상기 가열 성형부는, 가열기를 이용하여 금형의 표면 온도를 450℃ 이상으로 가열하는 것을 특징으로 한다.

일 실시 예에서, 상기 가열 성형부는, 근적외선 히팅기를 이용하여 글라스의 연화점 온도로 가열하는 것을 특징으로 한다.

일 실시 예에서, 상기 가열 성형부는, 근적외선 히팅기를 이용하여 150 ~ 300초 동안 수행하는 것을 특징으로 한다.

일 실시 예에서, 상기 가열 성형부는, 대기하고 있다가 연화점 온도에 도달하면 글라스의 트위스트 부위를 눌러 주기 위한 누름지그를 구비하는 것을 특징으로 한다.

일 실시 예에서, 상기 형합 및 서냉부는, 상기 가열 성형부에서 연화점 온도로 가열한 상태에서 상부 금형을 하강시켜 상부 몰드와 하부 몰드를 형합하는 것을 특징으로 한다.

일 실시 예에서, 상기 형합 및 서냉부는, 금형의 표면 온도를 400 ~ 450℃에서 300℃ 이하로 서냉시켜 주는 것을 특징으로 한다.

일 실시 예에서, 상기 형합 및 서냉부는, 100 ~ 200초 동안 수행하는 것을 특징으로 한다.

일 실시 예에서, 상기 형합 및 서냉부는, 전기 히터를 이용하여 상부 금형을 가열시켜 하부 금형에 대응하는 정 위치에서 대기시켜 주는 것을 특징으로 한다.

일 실시 예에서, 상기 형합 및 서냉부는, 상부 금형과 하부 금형이 정합된 상태가 되도록 상부 몰드와 하부 몰드를 형합시켜 주는 것을 특징으로 한다.

일 실시 예에서, 상기 상부 금형은, 하부 금형과 정합하기 위한 복수 개의 정합 구조물을 구비하는 것을 특징으로 한다.

일 실시 예에서, 상기 정합 구조물은, 높이를 조절해서 하부 금형과의 정합 시에 하부 금형과의 간격을 조절해 주기 위한 높이조절부재를 구비하는 것을 특징으로 한다.

일 실시 예에서, 상기 상부 금형 또는 상기 하부 금형은, 경면으로 가공되되, 세라믹 코팅으로 표면 처리된 것을 특징으로 한다.

일 실시 예에서, 상기 유리 가열 성형 장치는, 성형할 글라스를 250 ~ 450℃ 이상으로 예열하여 상기 글라스 로딩부에 제공해 주기 위한 글라스 예열부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

일 실시 예에서, 상기 유리 가열 성형 장치는, 상기 형합 및 서냉부로부터 글라스를 전달받아 언로딩시켜 주기 위한 글라스 언로딩부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

일 실시 예에서, 상기 글라스 로딩부는, 상기 글라스 언로딩부에서 글라스를 언로딩한 후에, 다시 글라스를 로딩해 주는 것을 특징으로 한다.

일 실시 예에서, 상기 글라스 로딩부는, 글라스 재 로딩 시에 근적외선 히팅기를 이용하여 60초 동안 사전 예열을 수행하는 것을 특징으로 한다.

일 실시 예에서, 상기 형합 및 서냉부는, 서냉한 글라스를 상기 글라스 언로딩부로 전달하는 것을 특징으로 한다.

일 실시 예에서, 상기 글라스 언로딩부는, 가열기를 이용하여 금형의 표면 온도를 250 ~ 450℃로 유지시켜 주는 것을 특징으로 한다.

일 실시 예에서, 상기 글라스 언로딩부는, 30초 동안 수행하는 것을 특징으로 한다.

일 실시 예에서, 상기 유리 가열 성형 장치는, 상기 형합 및 서냉부에서 상부 몰드와 하부 몰드를 형합한 후에, 금형을 급냉시켜 주기 위한 금형 급냉부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

일 실시 예에서, 상기 금형 급냉부는, 에어 분출기를 이용하여 글라스의 형상에 따라 금형을 급냉시켜 주는 것을 특징으로 한다.

일 실시 예에서, 상기 유리 가열 성형 장치는, 성형 완료된 글라스를 들어내기 위한 글라스 흡착부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

상술한 과제를 해결하는 수단으로는, 본 발명의 다른 한 특징에 따르면, 글라스 로딩부가 성형할 글라스를 로딩해 주는 단계; 가열 성형부가 상기 글라스 로딩부에서 로딩한 글라스를 가열 성형해 주는 단계; 및 형합 및 서냉부가 상기 가열 성형부에서 글라스를 가열 성형한 후에, 상부 금형을 하강시켜 상부 몰드와 하부 몰드를 형합해 주고 내부에서 금형과 성형된 유리를 동시에 서냉해 주는 단계를 포함하는 유리 가열 성형 방법을 제공한다.

상기 상부 금형은, 하부 금형과 정합하기 위한 복수 개의 정합 구조물을 구비하며; 상기 정합 구조물은, 형합의 높이를 조절해서 하부 금형과의 정합 시에 하부 금형과의 간격을 조절해 주기 위한 높이조절부재를 구비하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 효과로는, 상하 금형을 이용한 상하 금형을 이용한 형합과 형합 시 상하 금형에 최소 3점의 높이조절부재를 설치하여 성형과 서냉(annealing) 공정을 수행하면서 면 윤곽 공차를 0.5mm 이내로 하는 공법으로 유리를 성형하도록 구현한 유리 가열 성형 장치 및 방법을 제공함으로써, 중앙은 평면이고 양쪽 끝이 곡면인 'U' 자 글라스 형상의 경우에도 성형할 수 있으며, 복합 곡면인 에지(edge)와 중앙이 곡면인 'V','W' 자 날개형 글라스 형상의 경우에도 1단계로 성형할 수 있으며, 또한 4변이 곡면인 글라스 형상의 경우에도 가압과 진공 흡인 필요 없이 자중으로 성형이 가능하다는 것이다.

본 발명에 의하면, 글라스의 트위스트 부위(특히, 'T' 자형 트위스트 부위)의 경우나, 단일 곡률이 아닌 두 개의 곡률(예로, R2000과 R800)로 연결된 'C' 자 글라스 형상의 경우에도 면 윤곽 공차 0.5mm 이내로 양품 수준을 만족시켜 줄 수 있는 효과를 가진다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 유리 가열 성형 장치를 제1예로 설명하는 도면이다.
도 2는 도 1에 있는 글라스 로딩부를 설명하는 도면이다.
도 3은 도 1에 있는 가열 성형부를 설명하는 도면이다.
도 4는 도 1에 있는 형합 및 서냉부를 설명하는 도면이다.
도 5는 도 1에 있는 형합 및 서냉부에서의 상부 금형 가열을 설명하는 도면이다.
도 6은 도 1에 있는 형합 및 서냉부에서 상부 금형과 하부 금형을 정합시킨 상태를 설명하는 도면이다.
도 7은 도 1에 있는 형합 및 서냉부에서 하부 금형에 정합시키는 상부 금형과 면 윤곽 공차를 맞추기 위한 높이조절부재를 설명하는 도면이다.
도 8는 본 발명의 실시 예에 따른 유리 가열 성형 장치를 제2예로 설명하는 도면이다.
도 9은 본 발명의 실시 예에 따른 유리 가열 성형 장치를 제3예로 설명하는 도면이다.
도 10은 도 9에 있는 글라스 언로딩부를 설명하는 도면이다.
도 11은 본 발명의 실시 예에 따른 유리 가열 성형 장치를 제4예로 설명하는 도면이다.
도 12는 도 11에 있는 금형 급냉부를 설명하는 도면이다.
도 13은 본 발명의 실시 예에 따른 유리 가열 성형 장치를 제5예로 설명하는 도면이다.
도 14는 도 13에 있는 글라스 흡착부를 설명하는 도면이다.
도 15는 본 발명의 실시 예에 따른 유리 가열 성형 방법을 설명하는 도면이다.

아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명에 관한 설명은 구조적 내지 기능적 설명을 위한 실시 예에 불과하므로, 본 발명의 권리범위는 본문에 설명된 실시 예에 의하여 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 된다. 즉, 실시 예는 다양한 변경이 가능하고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로 본 발명의 권리범위는 기술적 사상을 실현할 수 있는 균등물들을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 본 발명에서 제시된 목적 또는 효과는 특정 실시예가 이를 전부 포함하여야 한다거나 그러한 효과만을 포함하여야 한다는 의미는 아니므로, 본 발명의 권리범위는 이에 의하여 제한되는 것으로 이해되어서는 아니 될 것이다.

본 발명에서 서술되는 용어의 의미는 다음과 같이 이해되어야 할 것이다.

"제1", "제2" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위한 것으로, 이들 용어들에 의해 권리범위가 한정되어서는 아니 된다. 예를 들어, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결될 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다고 언급된 때에는 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 한편, 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.

단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이며, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

여기서 사용되는 모든 용어들은 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미를 지니는 것으로 해석될 수 없다.

이제 본 발명의 실시 예에 따른 유리 가열 성형 장치 및 방법에 대하여 도면을 참고로 하여 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 유리 가열 성형 장치를 제1예로 설명하는 도면이며, 도 2는 도 1에 있는 글라스 로딩부를 설명하는 도면이며, 도 3은 도 1에 있는 가열 성형부를 설명하는 도면이며, 도 4는 도 1에 있는 형합 및 서냉부를 설명하는 도면이며, 도 5는 도 1에 있는 형합 및 서냉부에서의 상부 금형 가열을 설명하는 도면이며, 도 6은 도 1에 있는 형합 및 서냉부에서 상부 금형과 하부 금형을 정합시킨 상태를 설명하는 도면이며, 도 7은 도 1에 있는 형합 및 서냉부에서 하부 금형에 정합시키는 상부 금형과 면 윤곽 공차를 맞추기 위한 높이조절부재를 설명하는 도면이며, 도 8는 본 발명의 실시 예에 따른 유리 가열 성형 장치를 제2예로 설명하는 도면이며, 도 9은 본 발명의 실시 예에 따른 유리 가열 성형 장치를 제3예로 설명하는 도면이며, 도 10은 도 9에 있는 글라스 언로딩부를 설명하는 도면이며, 도 11은 본 발명의 실시 예에 따른 유리 가열 성형 장치를 제4예로 설명하는 도면이며, 도 12는 도 11에 있는 금형 급냉부를 설명하는 도면이며, 도 13은 본 발명의 실시 예에 따른 유리 가열 성형 장치를 제5예로 설명하는 도면이며, 도 14는 도 13에 있는 글라스 흡착부를 설명하는 도면이다.

도 1 내지 14를 참조하면, 유리 가열 성형 장치(100)는, 글라스 로딩(glass loading)부(110), 가열 성형(forming)부(120), 형합 및 서냉부(130)를 포함한다.

글라스 로딩부(110)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 성형할 글라스를 로딩해서 가열 성형부(120)로 전달해 준다.

일 실시 예에서, 글라스 로딩부(110)는, 2D 글라스 로딩 시에, 가열기를 이용하여 금형의 표면 온도를 250 ~ 450℃로 가열해 줄 수 있다.

일 실시 예에서, 글라스 로딩부(110)는, 성형할 글라스를 상온 상태(또는, 예열된 상태)로 제공받아 로딩해 줄 수 있다.

일 실시 예에서, 글라스 로딩부(110)는, 근적외선(NIR) 히팅(heating)기를 이용하여 30초 동안 수행해 줄 수 있다.

가열 성형부(120)는, 도 3에 도시된 바와 같이, 글라스 로딩부(110)로부터 전달되는 글라스를 가열 성형해 준다.

일 실시 예에서, 가열 성형부(120)는, 가열기를 이용하여 금형의 표면 온도를 450℃ 이상으로 가열해 줄 수 있다.

일 실시 예에서, 가열 성형부(120)는, 근적외선 히팅기를 이용하여 글라스의 연화점 온도(softening temp.) 750 ~ 950℃로 가열해 줄 수 있다.

일 실시 예에서, 가열 성형부(120)는, 근적외선 히팅기를 이용하여 150 ~ 300초 동안 수행해 줄 수 있다.

일 실시 예에서, 가열 성형부(120)는, 누름지그(설명의 편의상 도면에는 도시하지 않음)를 더 구비할 수 있으며, 대기하고 있다가 연화점 온도에 도달하면 해당 누름지그를 이동시켜 글라스의 트위스트 부위(특히, 'T' 자형 트위스트 부위)를 눌러 주도록 할 수 있으며, 이에 택트 타임(tact time)(내지는, 대기 시간 또는 지그 이동)을 최소화할 수 있으며, 또한 면 윤곽 공차 0.5mm 이내로 양품 수준을 만족시켜 줄 수 있다.

형합 및 서냉부(130)는, 도 4에 도시된 바와 같이, 가열 성형부(120)에서 글라스를 가열 성형한 후에, 상부 금형을 하강시켜 상부 몰드와 하부 몰드를 형합해 주고 서냉해 준다.

일 실시 예에서, 형합 및 서냉부(130)는, 가열 성형부(120)에서 연화점 온도 750 ~ 950℃로 가열한 상태에서 상부 금형을 하강시켜 상부 몰드와 하부 몰드를 형합해 줄 수 있다.

일 실시 예에서, 형합 및 서냉부(130)는, 금형의 표면 온도를 400 ~ 450℃에서 300℃ 이하로 서냉시켜 줄 수 있다.

일 실시 예에서, 형합 및 서냉부(130)는, 100 ~ 200초 동안 수행해 줄 수 있다.

일 실시 예에서, 형합 및 서냉부(130)는, 도 5에 도시된 바와 같이, 전기 히터를 이용하여 상부 금형을 가열시켜 정 위치(하부 금형에 대응하는 위치)에서 대기시켜 줄 수도 있다.

일 실시 예에서, 형합 및 서냉부(130)는, 도 6에 도시된 바와 같이, 상부 금형과 하부 금형이 정합된 상태가 되도록 상부 몰드와 하부 몰드를 형합시켜 줄 수 있다.

상부 금형은, 도 7의 (가)에 도시된 바와 같이, 하부 금형과 정합하고 면 윤곽 공차를 위한 공간을 확보하기 위한 복수 개(예를 들어, 3개)의 정합 구조물(131)을 구비할 수 있다.

정합 구조물(131)은, 도 7의 (나)에 도시된 바와 같이, 나사, 볼트 등과 같은 높이조절부재를 구비할 수 있으며, 이에 해당 높이조절부재를 이용하여 높이를 조절해서, 하부 금형과의 정합 시에 하부 금형과의 간격을 조절해 줌으로써, 글라스의 두께(예를 들어, 1.1mmt, 1.3mmt)를 포함한 면 윤곽 공차 0.5mm 이내의 곡면 형상 유지와 서냉이 되도록 해 줄 수 있다. 이때, 해당 높이조절부재는, 나사를 쪼아 너트를 통해 돌출되어 하부 금형에 접하는 부분을 길어지도록 하거나, 나사를 풀어 너트를 통해 돌출되어 하부 금형에 접하는 부분을 짧아지도록 하여, 하부 금형과의 정합 시에 하부 금형과의 간격을 조절해 할 수 있다.

일 실시 예에서, 정합 구조물(131)의 높이조절부재로 하부 금형과의 간격을 조절해 줌과 동시에, 상부 금형은 하부 금형과 함께 경면으로 가공하고 표면도 특수 세라믹 코팅 처리해 줌으로써, 복원과 서냉 공정에서 가열된 글라스는 전이점 이하(즉, 550 ~ 650℃)에서 이송 중에 500℃ 이하로 떨어져 글라스 표면의 덴트(Dent), S/C 등의 결점이 발생하는 것을 해결할 수 있다.

상술한 바와 같은 구성을 가진 유리 가열 성형 장치(100)는, 글라스 로딩부(110), 가열 성형부(120), 형합 및 서냉부(130)의 구동에 대한 한 사이클(cycle)을 6 ~ 10분(즉, 360 ~ 600초) 동안에 이루어지도록 제어해 줄 수 있다.

상술한 바와 같은 구성을 가진 유리 가열 성형 장치(100)는, 도 8에 도시된 바와 같이, 글라스 예열부(140)를 더 포함할 수 있다.

글라스 예열부(140)는, 성형할 글라스를 250 ~ 450℃ 이상으로 예열하여 글라스 로딩부(110)에 제공해 준다.

상술한 바와 같은 구성을 가진 유리 가열 성형 장치(100)는, 도 9에 도시된 바와 같이, 글라스 언로딩(unloading)부(150)를 더 포함할 수 있다.

일 실시 예에서, 글라스 로딩부(110)는, 2D 글라스 로딩 시에, 글라스 언로딩부(150)에서 글라스를 언로딩한 후에, 다시 글라스를 로딩해 줄 수도 있다.

일 실시 예에서, 글라스 로딩부(110)는, 글라스 재 로딩 시에 근적외선 히팅기를 이용하여 60초 동안 사전 예열을 수행해 줄 수 있다.

일 실시 예에서, 형합 및 서냉부(130)는, 서냉한 글라스를 글라스 언로딩부(150)로 전달해 줄 수 있다.

글라스 언로딩부(150)는, 도 10에 도시된 바와 같이, 형합 및 서냉부(130)로부터 전달되는 글라스를 언로딩시켜 준다.

일 실시 예에서, 글라스 언로딩부(150)는, 글라스 로딩부(110)와 동일하게 형성될 수 있다.

일 실시 예에서, 글라스 언로딩부(150)는, 3D 글라스 언로딩 시에 가열기를 이용하여 금형의 표면 온도를 250 ~ 450℃로 유지시켜 줄 수 있다.

일 실시 예에서, 글라스 언로딩부(150)는, 30초 동안 수행해 줄 수 있다.

상술한 바와 같은 구성을 가진 유리 가열 성형 장치(100)는, 글라스 로딩부(110), 가열 성형부(120), 형합 및 서냉부(130), 글라스 언로딩부(150)의 구동(또는, 글라스 로딩부(110)의 재 구동)에 대한 한 사이클을 6 ~ 10분(즉, 360 ~ 600초) 동안에 이루어지도록 제어해 줄 수 있다.

상술한 바와 같은 구성을 가진 유리 가열 성형 장치(100)는, 도 11에 도시된 바와 같이, 금형 급냉(mold cooling)부(160)를 더 포함할 수 있다.

금형 급냉부(160)는, 형합 및 서냉부(130)에서 상부 몰드와 하부 몰드를 형합한 후에, 금형을 급냉시켜 준다.

일 실시 예에서, 금형 급냉부(160)는, 도 12에 도시된 바와 같이, 에어 분출(air blowing)기를 이용하여 글라스의 형상에 따라 금형을 급냉시켜 줄 수도 있다.

상술한 바와 같은 구성을 가진 유리 가열 성형 장치(100)는, 글라스 로딩부(110), 가열 성형부(120), 형합 및 서냉부(130), 금형 급냉부(160)(또는, 글라스 언로딩부(150))의 구동(또는, 글라스 로딩부(110)의 재 구동)에 대한 한 사이클을 6 ~ 10분(즉, 360 ~ 600초) 동안에 이루어지도록 제어해 줄 수 있다.

상술한 바와 같은 구성을 가진 유리 가열 성형 장치(100)는, 도 13에 도시된 바와 같이, 글라스 흡착부(170)를 더 포함할 수 있다.

글라스 흡착부(170)는, 도 14에 도시된 바와 같이, 성형 완료된 글라스를 들어내기 위한 도구로 사용한다.

상술한 바와 같은 구성을 가진 유리 가열 성형 장치(100)는, 상하 금형을 이용한 상하 금형을 이용한 형합과 형합 시 상하 금형에 최소 3점의 높이조절부재를 설치하여 성형과 서냉(annealing) 공정을 수행하면서 면 윤곽 공차를 0.5mm 이내로 하는 공법으로 유리를 성형하도록 구현함으로써, 즉 연화점 온도가 되면 상부 금형과 하부 금형을 형합시키고 서냉해 줌으로써, 중앙은 평면이고 양쪽 끝이 곡면인 'U' 자 글라스 형상의 경우에도 성형할 수 있으며, 복합 곡면인 에지(edge)와 중앙이 곡면인 'V','W' 자 날개형 글라스 형상의 경우에도 1단계로 성형할 수 있으며, 또한 4변이 곡면인 글라스 형상의 경우에도 가압과 진공 흡인 필요 없이 자중으로 성형이 가능하다.

상술한 바와 같은 구성을 가진 유리 가열 성형 장치(100)는, 글라스의 트위스트 부위(특히, 'T' 자형 트위스트 부위)의 경우나, 단일 곡률이 아닌 두 개의 곡률(예로, R2000과 R800)로 연결된 'C' 자 글라스 형상의 경우에도 면 윤곽 공차 0.5mm 이내로 양품 수준을 만족시켜 줄 수 있다.

도 15는 본 발명의 실시 예에 따른 유리 가열 성형 방법을 설명하는 도면이다.

도 15를 참조하면, 글라스 로딩부(110)에서는, 성형할 글라스를 로딩해서 가열 성형부(120)로 전달해 주게 된다(S501).

상술한 단계 S501에서 글라스를 로딩해서 전달함에 있어서, 글라스 로딩부(110)에서는, 2D 글라스 로딩 시에, 가열기를 이용하여 금형의 표면 온도를 250 ~ 450℃로 가열해 줄 수 있다.

상술한 단계 S501에서 글라스를 로딩해서 전달함에 있어서, 글라스 로딩부(110)에서는, 성형할 글라스를 상온 상태(또는, 예열된 상태)로 제공받아 로딩해 줄 수 있다.

상술한 단계 S501에서 글라스를 로딩해서 전달함에 있어서, 글라스 로딩부(110)에서는, 근적외선 히팅기를 이용하여 30초 동안 수행해 줄 수 있다.

상술한 단계 S501에서 글라스를 로딩해서 전달하게 되면, 가열 성형부(120)에서는, 글라스 로딩부(110)로부터 전달되는 글라스를 가열 성형해 주게 된다(S502).

상술한 단계 S502에서 글라스를 가열 성형해 줌에 있어서, 가열 성형부(120)에서는, 가열기를 이용하여 금형의 표면 온도를 450℃ 이상으로 가열해 줄 수 있다.

상술한 단계 S502에서 글라스를 가열 성형해 줌에 있어서, 가열 성형부(120)에서는, 근적외선 히팅기를 이용하여 글라스의 연화점 온도 750 ~ 950℃로 가열해 줄 수 있다.

상술한 단계 S502에서 글라스를 가열 성형해 줌에 있어서, 가열 성형부(120)에서는, 근적외선 히팅기를 이용하여 150 ~ 300초 동안 수행해 줄 수 있다.

상술한 단계 S502에서 글라스를 가열 성형해 줌에 있어서, 누름지그를 더 구비하고 있는 가열 성형부(120)에서는, 대기하고 있다가 연화점 온도에 도달하면 해당 누름지그를 이동시켜 글라스의 트위스트 부위(특히, 'T' 자형 트위스트 부위)를 눌러 주도록 할 수 있으며, 이에 택트 타임(내지는, 대기 시간 또는 지그 이동)을 최소화할 수 있으며, 또한 면 윤곽 공차 0.5mm 이내로 양품 수준을 만족시켜 줄 수 있다.

상술한 단계 S502에서 글라스를 가열 성형해 준 후에, 형합 및 서냉부(130)에서는, 상부 금형을 하강시켜 상부 몰드와 하부 몰드를 형합해 주고 서냉해 주게 된다(S503).

상술한 단계 S503에서 상부 몰드와 하부 몰드를 형합해 주고 서냉해 줌에 있어서, 형합 및 서냉부(130)에서는, 가열 성형부(120)에서 연화점 온도 750 ~ 950℃로 가열한 상태에서 상부 금형을 하강시켜 상부 몰드와 하부 몰드를 형합해 줄 수 있다.

상술한 단계 S503에서 상부 몰드와 하부 몰드를 형합해 주고 서냉해 줌에 있어서, 형합 및 서냉부(130)에서는, 금형의 표면 온도를 400 ~ 450℃에서 300℃ 이하로 서냉시켜 줄 수 있다.

상술한 단계 S503에서 상부 몰드와 하부 몰드를 형합해 주고 서냉해 줌에 있어서, 형합 및 서냉부(130)에서는, 100 ~ 200초 동안 수행해 줄 수 있다.

상술한 단계 S503에서 상부 몰드와 하부 몰드를 형합해 주고 서냉해 줌에 있어서, 형합 및 서냉부(130)에서는, 전기 히터를 이용하여 상부 금형을 가열시켜 정 위치(하부 금형에 대응하는 위치)에서 대기시켜 줄 수도 있다.

상술한 단계 S503에서 상부 몰드와 하부 몰드를 형합해 주고 서냉해 줌에 있어서, 형합 및 서냉부(130)에서는, 상부 금형과 하부 금형이 정합된 상태가 되도록 상부 몰드와 하부 몰드를 형합시켜 줄 수 있다.

상술한 단계 S503에서 상부 몰드와 하부 몰드를 형합해 주고 서냉해 줌에 있어서, 하부 금형과 정합하기 위한 복수 개(예를 들어, 3개)의 정합 구조물(131)을 구비하고 있는 상부 금형의 경우, 나사, 볼트 등과 같은 높이조절부재를 구비하고 있는 정합 구조물(131)에서 해당 높이조절부재를 이용하여 높이를 조절해서, 하부 금형과의 정합 시에 하부 금형과의 간격을 조절해 줌으로써, 글라스의 두께(예를 들어, 1.1mmt, 1.3mmt)를 포함한 면 윤곽 공차 0.5mm 이내의 곡면 형상 유지와 서냉이 되도록 해 줄 수 있다.

상술한 단계 S503에서 상부 몰드와 하부 몰드를 형합해 주고 서냉해 줌에 있어서, 정합 구조물(131)의 높이조절부재로 하부 금형과의 간격을 조절해 줌과 동시에, 상부 금형은 하부 금형과 함께 경면으로 가공하고 표면도 특수 세라믹 코팅 처리해 줌으로써, 복원과 서냉 공정에서 가열된 글라스는 전이점 이하(즉, 550 ~ 650℃)에서 이송 중에 500℃ 이하로 떨어져 글라스 표면의 덴트, S/C 등의 결점이 발생하는 것을 해결할 수 있다.

상술한 바와 같은 구성을 가진 유리 가열 성형 방법은, 글라스 로딩부(110), 가열 성형부(120), 형합 및 서냉부(130)의 구동에 대한 한 사이클(cycle)을 6 ~ 10분(즉, 360 ~ 600초) 동안에 이루어지도록 제어해 줄 수 있다.

상술한 단계 S501에서 글라스를 로딩해서 전달하기 전에, 글라스 예열부(140)에서는, 성형할 글라스를 250 ~ 450℃ 이상으로 예열하여 글라스 로딩부(110)에 제공해 줄 수도 있다.

상술한 단계 S503에서 상부 몰드와 하부 몰드를 형합해 주고 서냉해 준 후에, 형합 및 서냉부(130)에서는, 서냉한 글라스를 글라스 언로딩부(150)로 전달해 줄 수 있다. 이에, 글라스 언로딩부(150)에서는, 형합 및 서냉부(130)로부터 전달되는 글라스를 언로딩시켜 줄 수 있다. 그리고 글라스 로딩부(110)에서는, 2D 글라스 로딩 시에, 글라스 언로딩부(150)에서 글라스를 언로딩한 후에, 다시 글라스를 로딩해 줄 수도 있다. 이때, 글라스 로딩부(110)에서는, 글라스 재 로딩 시에 근적외선 히팅기를 이용하여 60초 동안 사전 예열을 수행해 줄 수 있다. 또한 글라스 언로딩부(150)는 글라스 로딩부(110)일 수 있으며, 이런 경우에 글라스 로딩부(110)의 구동과 반대로 수행하도록 할 수 있다.

상술한 단계 S503에서 상부 몰드와 하부 몰드를 형합해 주고 서냉해 준 후에, 글라스 언로딩부(150)에서는, 3D 글라스 언로딩 시에 가열기를 이용하여 금형의 표면 온도를 250 ~ 450℃로 유지시켜 줄 수 있다. 이때, 글라스 언로딩부(150)는, 30초 동안 수행해 줄 수 있다.

상술한 바와 같은 구성을 가진 유리 가열 성형 방법은, 글라스 로딩부(110), 가열 성형부(120), 형합 및 서냉부(130), 글라스 언로딩부(150)의 구동(또는, 글라스 로딩부(110)의 재 구동)에 대한 한 사이클을 6 ~ 10분(즉, 360 ~ 600초) 동안에 이루어지도록 제어해 줄 수 있다.

상술한 단계 S503에서 상부 몰드와 하부 몰드를 형합해 주고 서냉할 시에, 금형 급냉부(160)에서는, 형합 및 서냉부(130)에서 상부 몰드와 하부 몰드를 형합한 후에, 금형을 급냉시켜 줄 수도 있다. 이때 금형 급냉부(160)는 에어 분출기를 이용하여 글라스의 형상에 따라 금형을 급냉시켜 줄 수도 있다.

상술한 바와 같은 구성을 가진 유리 가열 성형 방법은, 글라스 로딩부(110), 가열 성형부(120), 형합 및 서냉부(130), 금형 급냉부(160)(또는, 글라스 언로딩부(150))의 구동(또는, 글라스 로딩부(110)의 재 구동)에 대한 한 사이클을 6 ~ 10분(즉, 360 ~ 600초) 동안에 이루어지도록 제어해 줄 수 있다.

상술한 단계 S503에서 상부 몰드와 하부 몰드를 형합해 주고 서냉해 준 후에, 글라스 흡착부(170)에서는, 성형 완료된 글라스를 들어낼 수 있다.

이상, 본 발명의 실시 예는 상술한 장치 및/또는 운용방법을 통해서만 구현이 되는 것은 아니며, 본 발명의 실시 예의 구성에 대응하는 기능을 실현하기 위한 프로그램, 그 프로그램이 기록된 기록 매체 등을 통해 구현될 수도 있으며, 이러한 구현은 앞서 설명한 실시 예의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야의 전문가라면 쉽게 구현할 수 있는 것이다. 이상에서 본 발명의 실시 예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

100: 유리 가열 성형 장치
110: 글라스 로딩부
120: 가열 성형부
130: 형합 및 서냉부
131: 정합 구조물
140: 글라스 예열부
150: 글라스 언로딩부
160: 금형 급냉부
170: 글라스 흡착부

Claims (7)

1. 성형할 글라스를 로딩해 주기 위한 글라스 로딩부; 상기 글라스 로딩부에서 로딩한 글라스를 가열 성형해 주기 위한 가열 성형부; 및 상기 가열 성형부에서 글라스를 가열 성형한 후에, 상부 금형을 하강시켜 상부 몰드와 하부 몰드를 형합해 주고 서냉해 주기 위한 형합 및 서냉부를 포함하며;
   상기 형합 및 서냉부는, 하부 금형과 정합하기 위한 복수 개의 정합 구조물을 구비하고 있는 상부 금형의 경우, 높이조절부재를 구비하고 있는 정합 구조물에서 높이조절부재를 이용하여 높이를 조절해서, 하부 금형과의 정합 시에 하부 금형과의 간격을 조절해 줌으로써, 글라스의 두께를 포함한 면 윤곽 공차 0.5mm 이내의 곡면 형상 유지와 서냉이 되도록 하며;
   상기 가열 성형부는, 대기하고 있다가 연화점 온도에 도달하면 글라스의 트위스트 부위를 눌러 주기 위한 누름지그를 구비하며;
   상기 형합 및 서냉부로부터 글라스를 전달받아 언로딩시켜 주기 위한 글라스 언로딩부를 더 포함하며; 상기 글라스 로딩부는, 상기 글라스 언로딩부에서 글라스를 언로딩한 후에, 다시 글라스를 로딩해 주는 것을 특징으로 하는 유리 가열 성형 장치.
   
2. 제1항에 있어서, 상기 글라스 로딩부는,
   가열기를 이용하여 금형의 표면 온도를 250 ~ 450℃로 가열해 주는 것을 특징으로 하는 유리 가열 성형 장치.
   
3. 제1항에 있어서, 상기 글라스 로딩부는,
   성형할 글라스를 상온 또는 예열한 상태로 제공받아 로딩해 주는 것을 특징으로 하는 유리 가열 성형 장치.
   
4. 제1항에 있어서, 상기 가열 성형부는,
   근적외선 히팅기를 이용하여 글라스의 연화점 온도로 가열하는 것을 특징으로 하는 유리 가열 성형 장치.
   
5. 글라스 로딩부가 성형할 글라스를 로딩해 주는 단계; 가열 성형부가 상기 글라스 로딩부에서 로딩한 글라스를 가열 성형해 주는 단계; 및 형합 및 서냉부가 상기 가열 성형부에서 글라스를 가열 성형한 후에, 상부 금형을 하강시켜 상부 몰드와 하부 몰드를 형합해 주고 내부에서 금형과 성형된 유리를 동시에 서냉해 주는 단계를 포함하며;
   상기 형합 및 서냉부는, 하부 금형과 정합하기 위한 복수 개의 정합 구조물을 구비하고 있는 상부 금형의 경우, 높이조절부재를 구비하고 있는 정합 구조물에서 높이조절부재를 이용하여 높이를 조절해서, 하부 금형과의 정합 시에 하부 금형과의 간격을 조절해 줌으로써, 글라스의 두께를 포함한 면 윤곽 공차 0.5mm 이내의 곡면 형상 유지와 서냉이 되도록 하며;
   상기 가열 성형부는, 대기하고 있다가 연화점 온도에 도달하면 글라스의 트위스트 부위를 눌러 주기 위한 누름지그를 구비하며;
   상기 형합 및 서냉부로부터 글라스를 전달받아 언로딩시켜 주기 위한 글라스 언로딩부를 더 포함하며; 상기 글라스 로딩부는, 상기 글라스 언로딩부에서 글라스를 언로딩한 후에, 다시 글라스를 로딩해 주는 것을 특징으로 하는 유리 가열 성형 방법.
   
6. 삭제
7. 제5항에 있어서, 상기 가열 성형해 주는 단계는,
   가열 열원으로 근적외선을 이용하는 것을 특징으로 하는 유리 가열 성형 방법.

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