KR102512848B1 - 글라스 성형 장치 및 그 제조 방법 - Google Patents

글라스 성형 장치 및 그 제조 방법 Download PDF

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Abstract

다양한 실시예에 따르면, 글라스 성형 장치에 있어서, 제1성형면 및 상기 제1성형면보다 낮게 형성되는 제1캐비티를 포함하는 하부 금형; 상기 하부 금형과 마주보는 제1가압면, 상기 제1가압면보다 낮게 형성되고 상기 제1캐비티와 형합되도록 배치되는 제1가압부, 상기 제1가압면과 대향되는 제2성형면, 및 상기 제1가압부와 대향되며 상기 제2성형면보다 낮게 형성되는 제2캐비티를 포함하는 중간 금형; 및 상기 중간 금형의 상기 제2성형면과 마주보는 제2가압면, 및 상기 제2가압면보다 낮게 형성되고 상기 제2캐비티와 형합되는 제2가압부를 포함하는 상부 금형을 포함하여, 상기 제1캐비티의 중심부 및 상기 제2캐비티의 중심부는 중력 방향으로 만곡지게 형성되고, 상기 하부 금형과 중간 금형 사이에 개재되는 제1글래스는 상기 제1캐비티의 중심부를 향하여 변형됨에 따라 상기 제1캐비티와 대응되는 형태로 형성되고, 상기 중간 금형과 상부 금형 사이에 개재되는 제2글래스는 상기 제2캐비티의 중심부를 향하여 변형됨에 따라 상기 제2캐비티와 대응되는 형태로 형성되고, 상기 제1캐비티에 의해 성형된 적어도 하나의 제1글라스 완제품과 상기 제2캐비티에 의해 성형된 적어도 하나의 제2글라스 완제품은 서로 동일하지 않은 형상이며, 상기 성형 장치에 의해 제조된 글라스 완제품은 전자 장치를 위한 윈도우 글라스일 수 있다. 그 밖에 다양한 실시예가 가능하다.

Description

글라스 성형 장치 및 그 제조 방법{GLASS MOLDING APPARATUS AND MOLDING MOLDING METHOD THEREOF}
본 발명의 다양한 실시예들은 글라스 성형 장치 및 방법에 관한 것으로서, 특히 적어도 일부 영역이 굽어진(bended) 형상을 갖는 글라스 성형 장치 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
일반적으로 글라스는 일상 생활이나 산업 전 분야에 걸쳐 사용될 수 있다. 예를 들어, 전자 장치의 경우, 하우징내에 배치된 디스플레이 모듈을 보호하기 위하여 전자 장치의 외관을 이루는 윈도우 글라스(window glass)로써 사용될 수 있다. 최근에는 전자 장치의 심미감을 향상시키고 제품의 다변화를 위하여 디스플레이를 보호할 목적 이외에도 하우징의 외부에 부착되기도 한다.
근래 들어, 이러한 윈도우 글라스는 평판 형태에서 적어도 일부 영역이 굽어진(bended, curved) 곡면을 갖는 곡형 글라스로 변모되고 있으며, 이러한 변화에 의해 전자 장치의 기능이나 디자인이 다양해질 수 있으며, 그립감 역시 향상시킬 수도 있다.
상술한 곡형 글라스를 성형하기 위하여, 일반적으로 상, 하부 금형 사이에 평판 글라스를 배치하고 일정 온도 및 압력을 가압(press)하여 금형에 형성된 캐비티의 형상에 대응하는 글라스가 생산될 수 있다.
그러나 이러한 글라스 성형 방법은 상, 하부 금형에 의한 단층 구조로 생산되기 때문에 한 번의 성형 작업에 의해 생산되는 글라스의 개 수에 한계가 있으며, 수율을 높이기 위해 종, 횡방향으로 캐비티의 수를 늘이게 되면, 성형 장비의 설치 공간 확보가 부족하고, 부피가 증가되는 문제점이 발생될 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따르면, 글라스 성형 장치 및 방법에 관한 것으로서, 특히 적어도 일부 영역이 굽어진(bended) 형상을 갖는 글라스 성형 장치 및 그 제조 방법을 제공할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 복층 구조의 금형을 적용하여 한 번 성형 공정으로 복수개의 성형된 글라스를 생산할 수 있는 글라스 성형 장치 및 그 제조 방법을 제공할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 제1성형면 및 상기 제1성형면보다 낮게 형성되는 제1캐비티를 포함하는 하부 금형; 상기 하부 금형과 마주보는 제1가압면, 상기 제1가압면보다 낮게 형성되고 상기 제1캐비티와 형합되도록 배치되는 제1가압부, 상기 제1가압면과 대향되는 제2성형면, 및 상기 제1가압부와 대향되며 상기 제2성형면보다 낮게 형성되는 제2캐비티를 포함하는 중간 금형; 및 상기 중간 금형의 상기 제2성형면과 마주보는 제2가압면, 및 상기 제2가압면보다 낮게 형성되고 상기 제2캐비티와 형합되는 제2가압부를 포함하는 상부 금형을 포함하여, 상기 제1캐비티의 중심부 및 상기 제2캐비티의 중심부는 중력 방향으로 만곡지게 형성되고, 상기 하부 금형과 중간 금형 사이에 개재되는 제1글래스는 상기 제1캐비티의 중심부를 향하여 변형됨에 따라 상기 제1캐비티와 대응되는 형태로 형성되고, 상기 중간 금형과 상부 금형 사이에 개재되는 제2글래스는 상기 제2캐비티의 중심부를 향하여 변형됨에 따라 상기 제2캐비티와 대응되는 형태로 형성되고, 상기 제1캐비티에 의해 성형된 적어도 하나의 제1글라스 완제품과 상기 제2캐비티에 의해 성형된 적어도 하나의 제2글라스 완제품은 서로 동일하지 않은 형상이며, 상기 성형 장치에 의해 제조된 글라스 완제품은 전자 장치를 위한 윈도우 글라스일 수 있다.
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다양한 실시예에 따르면, 비교적 적은 공간상에서 복층의 금형 구조를 이용하여 한 번의 성형 공정으로 복수개의 성형된 글라스 완제품를 생산할 수 있기 때문에 제품의 수율이 향상되고 생산성이 증대될 수 있다. 또한, 동일하지 않은 완제품을 하 번의 성형 공정에 의해 생산할 수 있다.
도 1은 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 (윈도우) 글라스를 포함하는 전자 장치의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 글라스 성형 장치의 사시도이다.
도 3a는 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 중간 금형의 가압면 방향에서 바라본 사시도이다.
도 3b는 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 상부 금형의 가압면 방향에서 바라본 사시도이다.
도 4a는 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 금형들의 정렬 상태를 도시한 도면이다.
도 4b는 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 금형들의 형합 상태를 부분적으로 도시한 요부사시도이다.
도 5는 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 글라스 성형 공정을 도시한 공정도이다.
도 6a 내지 6e는 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 도 5의 공정에 따라 글라스가 제조되는 상태를 도시한 모식도이다.
이하, 본 문서의 다양한 실시 예가 첨부된 도면을 참조하여 기재된다. 그러나, 이는 본 문서에 기재된 기술을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 문서의 실시 예의 다양한 변경(modifications), 균등물(equivalents), 및/또는 대체물(alternatives)을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 도면의 설명과 관련하여, 유사한 구성요소에 대해서는 유사한 참조 부호가 사용될 수 있다.
본 문서에서, "가진다", "가질 수 있다", "포함한다" 또는 "포함할 수 있다" 등의 표현은 해당 특징(예: 수치, 기능, 동작, 또는 부품 등의 구성요소)의 존재를 가리키며, 추가적인 특징의 존재를 배제하지 않는다.
본 문서에서, "A 또는 B", "A 또는/및 B 중 적어도 하나," 또는 "A 또는/및 B 중 하나 또는 그 이상" 등의 표현은 함께 나열된 항목들의 모든 가능한 조합을 포함할 수 있다. 예를 들면, "A 또는 B", "A 및 B 중 적어도 하나," 또는 "A 또는 B 중 적어도 하나"는, (1) 적어도 하나의 A를 포함, (2) 적어도 하나의 B를 포함, 또는 (3) 적어도 하나의 A 및 적어도 하나의 B 모두를 포함하는 경우를 모두 지칭할 수 있다.
본 문서에서 사용된 "제 1", "제 2", "첫째" 또는 "둘째" 등의 표현들은 다양한 구성요소들을, 순서 및/또는 중요도에 상관없이 수식할 수 있고, 한 구성요소를 다른 구성요소와 구분하기 위해 사용될 뿐 해당 구성요소들을 한정하지 않는다. 예를 들면, 제 1 사용자 기기와 제 2 사용자 기기는, 순서 또는 중요도와 무관하게, 서로 다른 사용자 기기를 나타낼 수 있다. 예를 들면, 본 문서에 기재된 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제 1 구성요소는 제 2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제 2 구성요소도 제 1 구성요소로 바꾸어 명명될 수 있다.
어떤 구성요소(예: 제 1 구성요소)가 다른 구성요소(예: 제 2 구성요소)에 "(기능적으로 또는 통신적으로) 연결되어((operatively or communicatively) coupled with/to)" 있다거나 "접속되어(connected to)" 있다고 언급된 때에는, 상기 어떤 구성요소가 상기 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나, 다른 구성요소(예: 제 3 구성요소)를 통하여 연결될 수 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소(예: 제 1 구성요소)가 다른 구성요소(예: 제 2 구성요소)에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 상기 어떤 구성요소와 상기 다른 구성요소 사이에 다른 구성요소(예: 제 3 구성요소)가 존재하지 않는 것으로 이해될 수 있다.
본 문서에서 사용된 표현 "~하도록 구성된(또는 설정된)(configured to)"은 상황에 따라, 예를 들면, "~에 적합한(suitable for)", "~하는 능력을 가지는(having the capacity to)", "~하도록 설계된(designed to)", "~하도록 변경된(adapted to)", "~하도록 만들어진(made to)" 또는 "~를 할 수 있는(capable of)"과 바꾸어 사용될 수 있다. 용어 "~하도록 구성된(또는 설정된)"은 하드웨어(hardware)적으로 "특별히 설계된(specifically designed to)" 것만을 반드시 의미하지 않을 수 있다. 대신, 어떤 상황에서는, "~하도록 구성된 장치"라는 표현은, 그 장치가 다른 장치 또는 부품들과 함께 "~할 수 있는" 것을 의미할 수 있다. 예를 들면, 문구 "A, B, 및 C를 수행하도록 구성된(또는 설정된) 프로세서"는 해당 동작을 수행하기 위한 전용 프로세서(예: 임베디드 프로세서), 또는 메모리 장치에 저장된 하나 이상의 소프트웨어 프로그램들을 실행함으로써, 해당 동작들을 수행할 수 있는 범용 프로세서(generic-purpose processor)(예: CPU(central processing unit) 또는 AP(application processor))를 의미할 수 있다.
본 문서에서 사용된 용어들은 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 다른 실시 예의 범위를 한정하려는 의도가 아닐 수 있다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함할 수 있다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 용어들은 본 문서에 기재된 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가질 수 있다. 본 문서에 사용된 용어들 중 일반적인 사전에 정의된 용어들은, 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 동일 또는 유사한 의미로 해석될 수 있으며, 본 문서에서 명백하게 정의되지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다. 경우에 따라서, 본 문서에서 정의된 용어일지라도 본 문서의 실시 예들을 배제하도록 해석될 수 없다.
본 문서의 다양한 실시 예들에 따른 글라스를 포함하는 전자 장치는, 예를 들면, 스마트폰(smartphone), 태블릿 PC(tablet personal computer), 이동 전화기(mobile phone), 영상 전화기, 전자책 리더기(e-book reader), 데스크탑 PC(desktop personal computer), 랩탑 PC(laptop personal computer), 넷북 컴퓨터(netbook computer), 워크스테이션(workstation), 서버, PDA(personal digital assistant), PMP(portable multimedia player), MP3 플레이어, 모바일 의료기기, 카메라(camera), 또는 웨어러블 장치(wearable device) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 다양한 실시 예들에 따르면, 웨어러블 장치는 액세서리형(예: 시계, 반지, 팔찌, 발찌, 목걸이, 안경, 콘택트 렌즈, 또는 머리 착용형 장치(head-mounted-device(HMD) 등), 직물 또는 의류 일체형(예: 전자 의복), 신체 부착형(예: 스킨 패드(skin pad) 또는 문신), 또는 생체 이식형(예: implantable circuit) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
어떤 실시 예들에서, 전자 장치는 가전 제품(home appliance)일 수 있다. 가전 제품은, 예를 들면, 텔레비전, DVD(digital video disk) 플레이어, 오디오, 냉장고, 에어컨, 청소기, 오븐, 전자레인지, 세탁기, 공기 청정기, 셋톱 박스(set-top box), 홈 오토매이션 컨트롤 패널(home automation control panel), 보안 컨트롤 패널(security control panel), TV 박스(예: 삼성 HomeSyncTM, 애플TVTM, 또는 구글 TVTM), 게임 콘솔(예: XboxTM, PlayStationTM), 전자 사전, 전자 키, 캠코더(camcorder), 또는 전자 액자 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
다른 실시 예에서, 전자 장치는, 각종 의료기기(예: 각종 휴대용 의료측정기기(혈당 측정기, 심박 측정기, 혈압 측정기, 또는 체온 측정기 등), MRA(magnetic resonance angiography), MRI(magnetic resonance imaging), CT(computed tomography), 촬영기, 또는 초음파기 등), 네비게이션(navigation) 장치, 위성 항법 시스템(GNSS, global navigation satellite system), EDR(event data recorder), FDR(flight data recorder), 자동차 인포테인먼트(infotainment) 장치, 선박용 전자 장비(예: 선박용 항법 장치, 자이로 콤파스 등), 항공 전자기기(avionics), 보안 기기, 차량용 헤드 유닛(head unit), 산업용 또는 가정용 로봇, 금융 기관의 ATM(automatic teller's machine), 상점의 POS(point of sales), 또는 사물 인터넷 장치(internet of things)(예: 전구, 각종 센서, 전기 또는 가스 미터기, 스프링클러 장치, 화재경보기, 온도조절기(thermostat), 가로등, 토스터(toaster), 운동기구, 온수탱크, 히터, 보일러 등) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
어떤 실시 예에 따르면, 전자 장치는 가구(furniture) 또는 건물/구조물의 일부, 전자 보드(electronic board), 전자 사인 수신 장치(electronic signature receiving device), 프로젝터(projector), 또는 각종 계측 기기(예: 수도, 전기, 가스, 또는 전파 계측 기기 등) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 다양한 실시 예들에서, 전자 장치는 전술한 다양한 장치들 중 하나 또는 그 이상의 조합일 수 있다. 어떤 실시 예에 따른 전자 장치는 플렉서블 전자 장치일 수 있다. 또한, 본 문서의 실시 예에 따른 전자 장치는 전술한 기기들에 한정되지 않으며, 기술 발전에 따른 새로운 전자 장치를 포함할 수 있다.
비록, 본 발명에서는 (윈도우)글라스를 포함하는 전자 장치를 도시하고, 이에 적용되는 글라스 성형 장치에 대하여 기술하고 있으나, 이에 국한되지 않는다. 예컨대, 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 글라스 성형 장치는 일상 생화, 산업 전반에 걸쳐 사용되는 다양한 글라스 제조에 적용될 수도 있다.
또한, 본 발명에서 곡형의 글라스를 성형하기 위한 장치 및 방법에 대하여 기술하고 있으나, 본 발명의 기술적 사상을 포함하는 범주내에서 본 발명의 장치 및 방법을 사용하여 합성 수지 재질의 사출물을 제조할 수도 있다.
이하, 첨부 도면을 참조하여, 다양한 실시 예들에 따른 전자 장치가 설명된다. 본 문서에서, 사용자라는 용어는 전자 장치를 사용하는 사람 또는 전자 장치를 사용하는 장치(예: 인공지능 전자 장치)를 지칭할 수 있다.
도 1은 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 (윈도우) 글라스(1001)를 포함하는 전자 장치의 사시도이다.
도 1을 참고하면, 전자 장치(100)의 전면에는 디스플레이(101)가 설치될 수 있다. 디스플레이(101)의 상측으로는 상대방의 음성을 출력하기 위한 리시버(102)가 배치될 수 있다. 디스플레이(101)의 하측으로는 상대방에게 전자 장치 사용자의 음성을 송신하기 위한 마이크로폰 장치(103)가 배치될 수 있다.
한 실시예에 따르면, 리시버(102)의 주변 영역에는 전자 장치(100)에서 구현될 수 있는 다양한 기능을 수행하기 위한 부품(component)들이 배치될 수 있다. 부품들은 적어도 하나의 센서 모듈(104)을 포함할 수 있다. 이러한 센서 모듈(104)은, 예컨대 조도 센서(예: 광센서), 근접 센서(예: 광센서), 적외선 센서, 초음파 센서 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 한 실시예에 따르면, 부품은 카메라 장치(105)를 포함할 수 있다. 한 실시예에 따르면, 부품은 전자 장치(100)의 상태 정보를 사용자에게 인지시켜주기 위한 인디케이터(106)를 포함할 수도 있다.
다양한 실시예에 따르면, 전자 장치(100)는 후면 및 측면의 적어도 일부까지 형성되는 하우징(121)을 포함할 수 있으며, 하우징(121)과 윈도우 글라스(1001)가 결합됨으로써, 전자 장치(100)의 외관이 구현될 수 있다. 한 실시예에 따르면, 윈도우 글라스(1001)는 하우징(121)내에 배치되는 전자 부품들(예: 디스플레이 모듈, 기판 등)을 보호할 수 있다. 한 실시예에 따르면, 전자 장치(100)는 윈도우 글라스(1001)를 통한 입력(예: 터치 입력, 호버링 입력 등)을 수용하여 대응 기능을 수행할 수도 있다. 그러나 이에 국한되지 않으며, 글라스는 전자 장치의 하우징 후면에 적층되는 방식으로 배치되어 전자 장치(100)의 심미감을 향상시키는데 일조할 수도 있다.
다양한 실시예에 따르면, 전자 장치(100)의 전면 하측으로는 다양한 전자 부품들이 배치될 수 있다. 한 실시예에 따르면, 마이크로폰 장치(103)의 일측으로 스피커 장치(108)가 배치될 수 있다. 한 실시예에 따르면 마이크로폰 장치(103)의 타측으로는 외부 장치에 의한 데이터 송수신 기능 및 외부 전원을 인가받아 전자 장치(100)를 충전시키기 위한 인터페이스 컨넥터 포트(107)가 배치될 수 있다. 한 실시예에 따르면, 인터페이스 컨넥터 포트(107)의 일측으로는 이어잭 홀(109)이 배치될 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 디스플레이(101)가 배치되는 윈도우 글라스(1001)는 평면부(1011)와 평면부(1011)의 좌, 우 양측으로 각각 형성되는 제1벤딩부(1012) 및 제2벤딩부(1013)를 포함할 수 있다. 한 실시예에 따르면, 윈도우 글라스(1001)는 전자 장치(100)의 전면에서 디스플레이 영역과 그 외의 영역(예: BM 영역)을 모두 포함하도록 형성될 수 있다. 한 실시예에 따르면 제1벤딩부(1012) 및 제2벤딩부(1013)는 평면부(1011)에서 전자 장치(100)의 x-축 방향으로 연장 형성될 수 있다. 한 실시예에 따르면, 제1벤딩부(1012) 및 제2벤딩부(1013)는 전자 장치(100)의 측면의 일부로 기여될 수도 있다. 이러한 경우, 제1벤딩부(1012) 및 제2벤딩부(1013)와 하우징(121)의 적어도 일부가 전자 장치(100)의 측면으로 기여될 수 있다. 그러나 이에 국한되지 않으며, 윈도우 글라스(1001)은 제1벤딩부(1012) 및 제2벤딩부(1013) 중 적어도 하나만을 포함할 수도 있다. 한 실시예에 따르면, 윈도우 글라스(1001)는 평면부(1011)를 따라 제1벤딩부(1012)만을 포함하거나, 평면부(1011)를 따라 제2벤딩부(1013)만을 포함하도록 형성될 수도 있다.
다양한 실시예에 따르면, 전자 장치(100)는 윈도우 글라스(1001)의 제1벤딩부(1012) 및 제2벤딩부(1013)를 포함하는 영역까지 데이터의 입출력이 가능하도록 배치되는 터치 센서를 포함하는 플렉서블 터치 디스플레이 모듈을 포함할 수 있다.한 실시예에 따르면, 윈도우 글라스(1001)는 상면과 배면이 동시에 벤딩되는 방식(이하 '3-D 방식')으로 형성될 수 있다. 그러나 이에 국한되지 않으며, 윈도우는 상면 중 좌, 우측 부분이 곡형으로 형성되며 배면은 평면으로 형성되는 방식(이하 '2.5D 방식')으로 형성될 수도 있다. 한 실시예에 따르면, 윈도우는 투명 글라스 재질(예: 사파이어 글라스)로 형성되거나 투명 합성 수지 재질로 형성될 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 전자 장치(100)는 디스플레이 모듈을 제어하여 정보를 선별적으로 디스플레이할 수 있다. 한 실시예에 따르면, 전자 장치(100)는 디스플레이 모듈을 제어하여 윈도우 글라스(1001) 중 디스플레이(101)의 평면부(1011)에만 화면을 구성할 수 있다. 한 실시예에 따르면, 전자 장치(100)는 디스플레이 모듈을 제어하여 윈도우 글라스(1001) 중 디스플레이(101)의 평면부(1011)와 함께 제1벤딩부(1012) 및 제2벤딩부(1013) 중 적어도 어느 하나를 포함하여 화면을 구성할 수 있다. 한 실시예에 따르면, 전자 장치(100)는 디스플레이 모듈을 제어하여 윈도우 글라스(1001) 중 디스플레이(101)의 평면부(1011)를 제외하고 제1벤딩부(1012) 및 제2벤딩부(1013) 중 적어도 하나의 벤딩부만으로 화면을 구성할 수도 있다.
다양한 실시예에 따르면, 윈도우 글라스(1001)의 상측 좌, 우 모서리 부분과 하측 좌, 우 모서리 부분은 글라스가 벤딩되면서 x-축 방향, y-축 방향 및 z-축 방향으로 동시에 경사지도록 형성될 수 있다. 이러한 형상에 의해 하우징(121)의 상측 좌, 우 모서리 부분과 하측 좌, 우 모서리 부분은 그 측면의 높이가 점진적으로 낮아지도록 형성될 수도 있다.
이하, 상술한 윈도우 글라스(1001)를 제조하기 위한 성형 장치 및 성형 방법에 대하여 구체적으로 기술하기로 한다.
도 2는 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 글라스 성형 장치(200)의 사시도이다. 도 3a는 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 중간 금형(220)의 가압면 방향에서 바라본 사시도이다. 도 3b는 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 상부 금형(230)의 가압면 방향에서 바라본 사시도이다.
본 발명을 설명함에 있어서, 종래의 2개의 캐비티에서 양산되던 2개의 글라스 완제품을 본 발명에 따라 한번의 성형 공정에 의해 복층 구조를 갖는 4개의 캐비티에 의한 4개의 글라스 완제품이 양산되는 구성을 예시적으로 설명하였다. 그러나 이에 국한되지 않으며, 종래의 1개의 캐비티에서 양산되던 1개의 글라스 완제품을 본 발명에 따라 한번의 성형 공정에 의해 복층 구조를 갖는 2개의 캐비티에 의한 2개의 글라스 완제품이 양산될 수도 있다.
도 2 내지 도 3b를 참고하면, 글라스 성형 장치(200)는 하부 금형(210)(예: 하부 코어)과 하부 금형(210)에 형합되는 중간 금형(220)(예: 중간 코어) 및 중간 금형(220)에 형합되는 상부 금형(230)(예; 상부 코어)을 포함할 수 있다.
한 실시예에 따르면, 글라스 성형 장치(200)는 종래의 성형 장치에 비하여, 글라스 모재(glass preform)(이하, '평판 글라스'라 함)가 하부 금형과 중간 금형 사이에 배치되고, 중간 금형과 상부 금형에 배치될 수 있다. 따라서, 종래의 글라스 성형 장치가 한 번의 성형 공정에 의해 하나의 성형된 글라스 완제품이 생산된다면, 본 발명에 따른 글라스 성형 장치는 한 번의 성형 공정에 의해 두 개의 성형된 글라스 완제품이 생산될 수 있다. 한 실시예에 따르면, 하부 금형에 두 개의 캐비티(cavity)가 형성되어 있고, 그 상부에 한 쌍의 중간 금형 및 한 쌍의 상부 금형이 중첩되는 방식으로 형합되기 때문에 종래의 글라스 성형 장치가 한 번의 성형 공정에 의해 두 개의 성형된 글라스 완제품이 생산된다면, 본 발명에 따른 글라스 성형 장치는 한 번의 성형 공정에 의해 네 개의 성형된 글라스 완제품이 생산될 수 있다. 본 발명에서는 2층 구조의 성형 장치가 도시되었으나, 이에 국한되지 않으며, 글라스 성형 장치는 수직 배치 공간이 허여된다면 3층 또는 그 이상의 복층의 형합 구조를 갖는 금형들을 포함할 수도 있다.
다양한 실시예에 따르면, 글라스 성형 장치(200)의 금형들(210, 220, 230)은 흑연 소재로 형성될 수 있다. 그러나 이에 국한되지 않고, 글라스 성형 장치(200)의 금형들(210, 220, 230)은 세라믹, 실리콘 카바이드(SiC) 또는 텅스텐 카바이드(WC) 중 적어도 하나의 소재가 사용될 수도 있다.
다양한 실시예에 따르면, 하부 금형(210)은 한 쌍의 제1캐비티(212, 212')가 일정 간격으로 형성되어 있으며, 한 쌍의 중간 금형(220, 220')과 형합될 수 있는 구조로 형성될 수 있다. 한 쌍의 캐비티(212, 212')는 서로 동일한 구조를 가지므로, 하나의 캐비티에 관련하여 기술하기로 한다. 또한, 이하, 한 쌍의 중간 금형 (220, 220') 및 한 쌍의 상부 금형(230, 230') 역시 상호 동일한 구조이므로 하나의 금형들만 설명하기로 한다.
다양한 실시예에 따르면, 하부 금형(210)은 중간 금형(220)과 대응되는 제1성형면(211)을 포함할 수 있다. 한 실시예에 따르면, 제1성형면(211)에는 제1성형면(211) 보다 낮게 형성되는 제1캐비티(212)를 포함할 수 있다. 한 실시예에 따르면, 제1캐비티(212)는 글라스 완제품의 형상과 동일한 형상으로 형성될 수 있다. 한 실시예에 따르면, 제1캐비티(212)의 테두리를 따라 제1캐비티(212)보다 높은 면을 갖는 제1안착부(213)를 포함할 수 있다. 한 실시예에 따르면, 제1안착부(213)는 제1캐비티(212)의 면보다는 높으나 제1성형면(211)보다는 낮은 높이로 형성될 수 있다. 한 실시예에 따르면, 제1안착부(213)는 평판 글라스의 테두리를 수용할 수 있는 높이로 형성될 수 있으며, 그 폭은 그 상부의 중간 금형(220)에 의해 가압받을 때, 적어도 일부가 곡형으로 변형될 수 있는 폭으로 형성될 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 중간 금형(220)은 하부 금형(210)과 마주보는 제1가압면(225)과, 상부 금형(230)과 마주보는 제2성형면(221)을 포함할 수 있다. 한 실시예에 따르면, 제1가압면(225)은 하부 금형(210)의 제1캐비티(212)와 형합되는 제1가압부(226)를 포함할 수 있다. 한 실시예에 따르면, 제1가압면(225)은 제1가압부(226)가 하부 금형(210)의 제1캐비티(212)에 형합될 때, 하부 금형(210)의 제1안착부(213)에 안착될 수 있도록 제1가압부(226)의 테두리를 따라 형성되는 제1걸림턱(227)을 포함할 수 있다. 한 실시예에 따르면, 제2성형면(221)에는 제2성형면(221) 보다 낮게 형성되는 제2캐비티(222)를 포함할 수 있다. 한 실시예에 따르면, 제2캐비티(222)는 글라스 완제품의 형상과 동일한 형상으로 형성될 수 있다. 한 실시예에 따르면, 제2캐비티(222)의 테두리를 따라 제2캐비티(222)보다 높은 면을 갖는 제2안착부(223)를 포함할 수 있다. 한 실시예에 따르면, 제2안착부(223)는 제2캐비티(222)의 면보다는 높으나 제2성형면(221)보다는 낮은 높이로 형성될 수 있다. 한 실시예에 따르면, 제2안착부(223)는 평판 글라스의 테두리를 수용할 수 있는 높이로 형성될 수 있으며, 그 폭은 그 상부의 상부 금형(230)에 의해 가압받을 때, 적어도 일부가 곡형으로 변형될 수 있는 폭으로 형성될 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상부 금형(230)은 중간 금형(220)과 마주보는 제2가압면(231)을 포함할 수 있다. 한 실시예에 따르면, 제2가압면(231)은 중간 금형(220)의 제2캐비티(222)와 형합되는 제2가압부(232)를 포함할 수 있다. 한 실시예에 따르면, 제2가압면(231)은 제2가압부(232)가 중간 금형(220)의 제2캐비티(222)에 형합될 때, 중간 금형(220)의 제2안착부(223)에 안착될 수 있도록 제2가압부(232)의 테두리를 따라 형성되는 제2걸림턱(233)을 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 글라스 성형 장치(200)는 하부 금형(210)에 중간 금형(220) 및 상부 금형(230)이 순차적으로 형합될 때, 금형의 틀어짐을 방지하기 위한 가이드 구조를 포함할 수 있다. 한 실시예에 따르면, 하부 금형(210)은 제1성형면(211)상의 마주보는 양단부에 형성되는 한 쌍의 제1가이드 홈(214)을 포함할 수 있다. 한 실시예에 따르면, 중간 금형(220)은 제1가압면(225)상의 마주보는 양단부에 형성되는 한 쌍의 제1가이드 돌기(228) 및 제2성형면(221)상의 마주보는 양단부에 형성되는 한 쌍의 제2가이드 홈(224)을 포함할 수 있다. 한 실시예에 따르면, 상부 금형(230)은 제2가압면(231)상의 마주보는 양단부에 형성되는 한 쌍의 제2가이드 돌기(234)를 포함할 수 있다. 한 실시예에 따르면, 하부 금형(210)의 제1가이드 홈(214)에 중간 금형(220)의 제1가이드 돌기(228)가 삽입되는 방식으로 가이드되고, 중간 금형(220)의 제2가이드 홈(224)에 상부 금형(230)의 제2가이드 돌기(234)가 삽입되는 방식으로 가이드될 수 있다.
도 4a는 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 금형들의 정렬 상태를 도시한 도면이다.
도 4a를 참고하면, 하부 금형(210), 중간 금형(220) 및 상부 금형(230)은 상호 형합시, 정확한 정렬(alignment)이 유도될 수 있다. 한 실시예에 따르면, 하부 금형(210)은 제1성형면(211)상의 마주보는 양단부에 형성되는 한 쌍의 제1가이드 홈(214)을 포함할 수 있다. 한 실시예에 따르면, 중간 금형(220)은 제1가압면(225)상의 마주보는 양단부에 형성되는 한 쌍의 제1가이드 돌기(228) 및 제2성형면(221)상의 마주보는 양단부에 형성되는 한 쌍의 제2가이드 홈(224)을 포함할 수 있다. 한 실시예에 따르면, 상부 금형(230)은 제2가압면(231)상의 마주보는 양단부에 형성되는 한 쌍의 제2가이드 돌기(234)를 포함할 수 있다. 한 실시예에 따르면, 하부 금형(210)의 제1가이드 홈(214)에 중간 금형(220)의 제1가이드 돌기(228)가 삽입되는 방식으로 가이드되고, 중간 금형(220)의 제2가이드 홈(224)에 상부 금형(230)의 제2가이드 돌기(234)가 삽입되는 방식으로 가이드될 수 있다. 따라서, 하부 금형(210)상에서 중간 금형(220) 및 상부 금형(230)은 가이드 돌기 및 가이드 홈의 상호 가이드 구조에 의해 틀어짐 없이 정확한 정렬을 유지한 채 형합이 유도될 수 있다.
그러나 이에 국한되지 않으며, 사출물의 형상 및 각 금형의 배치 구조에 따라 가이드 돌기와 가이드 홈은 각 금형들(210, 220, 230)에서 혼용되어 형성되거나 그 위치가 서로 바뀌어도 무방하다.
도 4b는 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 금형들(210, 220, 230)의 형합 상태를 부분적으로 도시한 요부사시도이다.
도 4b는 도 4a의 라인 A-A'에서 바라본 단면을 나타낸 사시도이다.
도 4b를 참고하면, 하부 금형(210)에 중간 금형(220) 및 상부 금형(230)이 형합될 경우, 하부 금형(210)의 제1성형면(211)에 형성된 제1캐비티(212)에 중간 금형(220)의 제1가압면(225)에 형성된 제1가압부(226)가 안착되는 방식으로 형합될 수 있다. 한 실시예에 따르면, 중간 금형(220)의 제2성형면(221)에 형성된 제2캐비티(222)에 상부 금형(230)의 제2가압면(231)에 형성된 제2가압부(232)가 안착되는 방식으로 형합될 수 있다. 한 실시예에 따르면, 하부 금형(210)의 제1캐비티(212)에 배치되어 중간 금형(220)과의 형합에 의해 형성되는 제1글라스 완제품과, 중간 금형(220)의 제2캐비티(222)에 배치되어 상부 금형(230)과의 형합에 의해 형성되는 제2글라스 완제품은 서로 동일하거나 서로 다른 형상일 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 하부 금형(210)에 중간 금형(220)이 형합될 때, 하부 금형(210)의 제1안착부(213)에 중간 금형(220)의 제1걸림턱(227)이 안착되는 방식으로 긴밀히 접촉될 수 있다. 한 실시예에 따르면, 중간 금형(220)에 상부 금형(230)이 형합될 때, 중간 금형(220)의 제2안착부(223)에 상부 금형(230)의 제2걸림턱(233)이 안착되는 방식으로 긴밀히 접촉될 수 있다. 따라서, 각 금형들(210, 220)의 단차지게 형성된 안착부(213, 223)는 평판 글라스를 수용할 수 있다. 또한, 각 금형들(210, 220, 230)의 안착부(213, 223) 및 안착부에 안착되는 걸림턱(227, 233)의 안착 구조 역시 상술한 가이드 구조를 보조하여 금형들(210, 220, 230)의 형합시 정확한 정렬 동작에 일조할 수 있다.
도 5는 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 글라스 성형 공정을 도시한 공정도이다. 도 6a 내지 6e는 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 도 5의 공정에 따라 글라스가 제조되는 상태를 도시한 모식도이다.
본 발명의 예시적인 실시예에 따른 글라스 성형 방법은 글라스 모재인 평판 윈도우(G1, G2)를 하부 금형(210)과 중간 금형(210) 사이 및 중간 금형(220)과 상부 금형(230) 사이에 각각 투입하고, 평판 글라스(G1, G2)가 투입된 성형 장치(금형체)를 예열(히팅) 라인, 프레스(가압 또는 성형) 라인 및 냉각 라인으로 순차 이송시키면서 빠른 속도로 밴딩 성형할 수 있다. 그러나 이에 국한되지 않으며, 평판 글라스가 투입된 성형 장치가 고정되고, 예열 장치, 프레스 장치 및 냉각 장치가 순차적으로 교번 이송되어 공정이 수행될 수도 있다.
도 5를 참고하고, 도 6a 내지 도 6e를 참고하면, 501 동작에서, 하부 금형(210)에 제1평판 글라스(G1)가 정렬될 수 있다. 한 실시예에 따르면, 도 6a에 도시된 바와 같이, 제1평판 글라스(G1)는 하부 금형(210)의 제1성형면(211)에 형성된 제1캐비티(212)의 테두리를 따라 제1캐비티(212)보다는 높게 형성되나 제1성형면(211)보다는 낮게 형성되는 제1안착부(213)에 안착되는 방식으로 투입될 수 있다. 한 실시예에 따르면, 제1평판 글라스(G1)가 제1안착부(213)에 안착될 경우, 제1평판 글라스(G1)의 상면은 제1성형면(211)과 일치하거나 제1성형면(211)보다 낮게 배치될 수 있다.
503 동작에서, 제1평판 글라스(G1)의 상부에 중간 금형(220)이 배치될 수 있다. 이러한 상태에서 도 6b에 도시된 바와 같이, 중간 금형(220)의 제1가압부(226)는 자중에 의해 제1평판 글라스(G1)의 상부에 놓여진 상태일 수 있다.
505 동작에서, 도 6b에 도시된 바와 같이, 중간 금형(220)에 제2평판 글라스(G2)가 정렬될 수 있다. 제2평판 글라스(G2)는 중간 금형(220)의 제2캐비티(222)의 테두리를 따라 제2캐비티(222)보다는 높게 형성되나 제2성형면(221)보다는 낮게 형성되는 제2안착부(223)에 안착되는 방식으로 투입될 수 있다. 한 실시예에 따르면, 제2평판 글라스(G2)가 제2안착부(223)에 안착될 경우, 제2평판 글라스(G2)의 t상면은 제2성형면(221)과 일치하거나 제2성형면(221)보다 낮게 배치될 수 있다.
507 동작에서, 제2평판 글라스(G2)의 상면에 상부 금형(230)이 배치될 수 있다. 이러한 상태에서 도 6c에 도시된 바와 같이, 상부 금형(230)의 제2가압부(232)는 자중에 의해 제2평판 글라스(G2)의 상부에 놓여진 상태일 수 있다.
509 동작에서, 제1평판 글라스(G1)와 제2평판 글라스(G2)가 투입된 금형 장치를 열 성형기(240)에 투입하여 예열시킬 수 있다. 한 실시예에 따르면, 예열 동작에서, 열 성형기(240)는 성형 장치와 적어도 부분적으로 비접촉식으로 배치되어 소정의 온도(예: 약 800℃)로 승온시킬 수 있다. 한 실시예에 따르면, 도 6d에 도시된 바와 같이, 글라스 성형 장치를 일정 온도로 승온시키게 되면, 각 금형(예: 중간 금형 및 상부 금형)의 자중에 의해 제1평판 글라스(G1) 및 제2평판 글라스(G2)는 열성형을 위한 유동성이 확보될 수 있다. 한 실시예에 따르면, 제1평판 글라스(G1)는 승온된 후, 중간 금형(220)의 자중에 의해 제1캐비티(212) 방향으로 어느 정도 변형된 상태를 유지할 수 있다. 한 실시예에 따르면, 제2평판 글라스(G2)는 승온된 후, 상부 금형(230)의 자중에 의해 제2캐비티(222) 방향으로 어느 정도 변형된 상태를 유지할 수 있다.
511 동작에서, 일정 온도 및 시간으로 예열된 성형 장치는 프레스 라인으로 이송되거나 프레스 장치가 성형 장치로 이송되어 예열된 평판 글라스(G1, G2)를 가압할 수 있다. 한 실시예에 따르면, 성형 장치와 접촉식으로 소정의 온도(예: 약 800℃)를 유지한 상태에서 프레스 장치에 의해 금형은 가압받을 수 있다. 한 실시예에 따르면, 프레스 장치는 상부 금형(230)을 중간 금형(220) 및 하부 금형(210) 방향으로 가압할 수 있다. 이러한 가압 동작에 의해 도 6e에 도시된 바와 같이, 제1평판 글라스(G1)는 중간 금형(220)의 제1가압부(226)에 의해 변형되어 하부 금형(210)의 제1캐비티(212)의 형상에 상응하도록 제1글라스 완제품(G1')으로 성형될 수 있다. 역시, 제2평판 글라스(G2)는 상부 금형(230)의 제2가압부(232)에 의해 변형되어 중간 금형(220)의 제2캐비티(222)의 형상에 상응하도록 제2글라스 완제품(G2')으로 성형될 수 있다. 한 실시예에 따르면, 제1캐비티(212)의 형상 및 제2캐비티(222)의 형상을 같게 하거나 다르게 하여 제1글라스 완제품(G1')과 제2글라스 완제품(G2')은 동일하거나 동일하지 않은 제품으로 제조될 수 있다.
그후, 513 동작에서 성형된 글라스 완제품(G1', G2')를 포함하는 글라스 성형 장치는 서서히 단계적으로 대기 온도까지 냉각되고, 515 동작에서 냉각된 완제품 글라스(G1', G2')가 취출된 후, 성형 장치의 금형들(210, 220, 230)은 세척될 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 본 발명의 예시적인 실시예에서는 하부 금형의 캐비티에 중간 금형의 가압부가 형합되고, 중간 금형의 캐비티에 상부 금형의 가압부가 형합되는 구성을 도시하고 기술하였다. 그러나 이에 국한되지 않으며, 본 발명에 따른 복층 금형 구조의 성형 장치는 하부 금형에 배치된 가압부(예: 돌출부)에 투입된 글라스 모재를 중간 금형의 캐비티가 가압하고, 중간 금형에 배치된 가압부(예: 돌출부)에 투입된 글라스 모재를 상부 금형의 캐비티가 가압하는 역금형 방식에도 적용될 수 있다.
그리고 본 명세서와 도면에 개시된 본 발명의 실시예들은 본 발명의 실시예에 따른 기술 내용을 쉽게 설명하고 본 발명의 실시예의 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것일 뿐이며, 본 발명의 실시예의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 따라서 본 발명의 다양한 실시예의 범위는 여기에 개시된 실시예들 이외에도 본 발명의 다양한 실시예의 기술적 사상을 바탕으로 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 다양한 실시예의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
200: 글라스 성형 장치 210: 하부 금형
212: 제1캐비티 220: 중간 금형
222; 제2캐비티 226: 제1가압부
230: 상부 금형 232: 제2가압부

Claims (19)

  1. 글라스 성형 장치에 있어서,
    제1성형면 및 상기 제1성형면보다 낮게 형성되는 제1캐비티를 포함하는 하부 금형;
    상기 하부 금형과 마주보는 제1가압면, 상기 제1가압면보다 낮게 형성되고 상기 제1캐비티와 형합되도록 배치되는 제1가압부, 상기 제1가압면과 대향되는 제2성형면, 및 상기 제1가압부와 대향되며 상기 제2성형면보다 낮게 형성되는 제2캐비티를 포함하는 중간 금형; 및
    상기 중간 금형의 상기 제2성형면과 마주보는 제2가압면, 및 상기 제2가압면보다 낮게 형성되고 상기 제2캐비티와 형합되는 제2가압부를 포함하는 상부 금형을 포함하여,
    상기 제1캐비티의 중심부 및 상기 제2캐비티의 중심부는 중력 방향으로 만곡지게 형성되고,
    상기 하부 금형과 중간 금형 사이에 개재되는 제1글래스는 상기 제1캐비티의 중심부를 향하여 변형됨에 따라 상기 제1캐비티와 대응되는 형태로 형성되고,
    상기 중간 금형과 상부 금형 사이에 개재되는 제2글래스는 상기 제2캐비티의 중심부를 향하여 변형됨에 따라 상기 제2캐비티와 대응되는 형태로 형성되고,
    상기 제1캐비티에 의해 성형된 적어도 하나의 제1글라스 완제품과 상기 제2캐비티에 의해 성형된 적어도 하나의 제2글라스 완제품은 서로 동일하지 않은 형상이며,
    상기 성형 장치에 의해 제조된 글라스 완제품은 전자 장치를 위한 윈도우 글라스인 것을 특징으로 하는 글라스 성형 장치.
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  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1캐비티 또는 제2캐비티에 의해 성형된 글라스 완제품은 평면부와, 상기 평면부와 적어도 하나의 영역에서 연장되는 곡면부를 포함하는 곡형 글라스인 것을 특징으로 하는 글라스 성형 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 글라스 완제품의 곡면부는 적어도 일부 영역에서 x, y 및 z축 방향으로 동시에 만곡진 3-D 형상인 것을 특징으로 하는 글라스 성형 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 하부 금형은 상기 제1캐비티의 테두리를 따라, 상기 제1성형면보다 낮고, 제1캐비티보다는 높게 형성되는 제1안착부를 포함하고,
    상기 제1글래스는 상기 제1안착부에 안착되는 것을 특징으로 하는 글라스 성형 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 중간 금형은 상기 제1가압면에서 상기 제1가압부의 테두리를 따라 제1걸림턱이 형성되어, 글라스 성형 중 상기 제1안착부에 걸림으로써, 상기 제1캐비티에 상기 제1가압부가 과도하게 인입되는 것을 방지하는 것을 특징으로 하는 글라스 성형 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 중간 금형은 상기 제2캐비티의 테두리를 따라, 상기 제2성형면보다 낮고, 제2캐비티보다는 높게 형성되는 제2안착부를 포함하고,
    상기 제2글래스는 상기 제2안착부에 안착되는 것을 특징으로 하는 글라스 성형 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 상부 금형은 상기 제2가압면에서 상기 제2가압부의 테두리를 따라 제2걸림턱이 형성되어, 글라스 성형 중 상기 제2안착부에 걸림으로써, 상기 제2캐비티에 상기 제2가압부가 과도하게 인입되는 것을 방지하는 것을 특징으로 하는 글라스 성형 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 글라스 성형 장치는 각 금형의 형합 시, 틀어짐을 방지하기 위한 정렬용 가이드 구조를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 글라스 성형 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 하부 금형의 제1성형면에 형성되는 적어도 하나의 제1가이드 홈;
    상기 중간 금형의 제1가압면에 형성되는 적어도 하나의 제1가이드 돌기;
    상기 중간 금형의 제2성형면에 형성되는 적어도 하나의 제2가이드 홈; 및
    상기 상부 금형의 제2가압면에 형성되는 적어도 하나의 제2가이드 돌기를 포함하되,
    상기 각 금형은 상기 제1, 2가이드 홈 및 제1, 2가이드 돌기는 수직으로 상호 중첩되는 위치에 배치되어 각 가이드 돌기가 각 가이드 홈에 삽입 후 안내되는 방식으로 상호 가이드되는 것을 특징으로 하는 글라스 성형 장치.
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