KR19980033443A - 곡면유리 제품의 제조장치 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명의 목적은 크기에 제한이 없으며 성형시간과 비용 및 불량률을 크게 저감시킨 곡면유리 제품의 제조장치 및 그 제조방법을 제공하는 데 있다.

본 발명의 상기한 목적을 달성하기 위하여 금형의 만곡성형면상에 안치된 평면유리를 외부와 단절된 공간속에 위치시킨 후 상기 단절된 공간속에 가열된 압축공기를 공급하므로써 그 압축공기압이 상기 평면유리의 상부표면에 작용하에 만곡성형면에 밀착하도록 변형시키므로써 곡면유리 제품을 제조하게 된다.

Description

곡면유리 제품의 제조장치 및 그 제조방법

본 발명은 곡면유리 제품의 제조장치 및 그 제조방법에 관한 것이다.

자동차의 경우 넓은 후방 지역을 관찰하거나 또는 확대 조망하기 위하여서는 볼록 또는 오목한 곡면을 갖는 후사경이 사용되고 있으며, 이밖에도 평면이 아닌 곡면으로 형성되는 유리제품은 자동차 전면 유리창이나 또는 유리냄비 뚜껑 등에 다양하게 사용되고 있다.

곡면유리 제품은 유리공장에서 제조된 대형 평면유리를 크기별로 재단해서 사용하게 되는 평면유리 제품과는 달리 곡면형상에 맞추어 평면유리를 열변형시켜 형성하게 되므로 제작이 어렵다는 특성을 갖고 있으며, 제작이 어려운만큼 제품의 부가가치가 높다는 장점을 갖는다.

곡면유리 제품을 제작하는 종래의 제조방법으로는 진공흡입식과 프레스 가압식의 2가지 방식이 현재 이용되고 있다.

진공흡입식은 도 7에 도시하는 것과 같이 금형(50)의 만곡성형면(51)상에 600∼700℃ 정도로 가열시킨 일정 두께의 평면유리(52)를 얹혀놓은 상태에서, 만곡성형면(51)과 평면유리(52) 사이에 형성되는 공간부(53)가 외부와 연통하도록 복수개의 미세구멍(54)들을 금형(50)에 천공하고, 그 미세구멍(54)들을 통하여 공간부(51)내에 들어있는 공기를 진공펌프(도시생략)로 빨아내므로써 외부와의 압력차이에 의해 평면유리(52)가 만곡성형면(51)에 흡착(밀착)되도록 하여 평면형상의 유리를 곡면으로 변형시키게 되는 제조방식이다.

그러나 상기한 진공흡입식은 유리의 두께가 두껍거나 표면적이 큰 제품의 경우 성형이 곤란하므로 통상 2㎜ 두께 이하의 작은 표면적을 갖는 제품들의 성형 제작에 한정되며, 또한 많은 수의 미세구멍(54)을 금형(50)에 가공해 주어야 하므로 금형제작비용이 증가하고, 진공압이 크거나 구멍의 크기가 크면 유리가 만곡성형면(51)에 밀착하면서 미세구멍속으로 녹은 유리가 흡입되면서 유리표면에 상처를 입히게 되는 현상이 일어나 불량률이 평균 25%에 달하는 등 불량률이 매우 높아 생산성이 낮다는 문제점이 있다.

이 때문에 미세구멍(54)의 크기는 1㎜ 이하로 한정되나 이물질에 의해 미세구멍(54)이 자주 막히고 청소 또한 불편하다는 문제점도 지적되고 있다.

프레스 가압식은 상기한 진공흡입식의 단점을 보완코자 한 것으로 도 8에 도시하는 것과 같이 금형(60)의 만곡성형면(61)에 600∼700℃로 가열시킨 평면유리(62)를 올려놓은 상태에서 상기 만곡성형면(61)과 같은 하부윤곽면(63)을 갖는 가압금형(64)으로 상부측에서 내리눌러 평면유리(62)가 만곡성형면(61)에 밀착하도록 변형시켜 곡면유리를 성형하는 방식이다.

그러나 프레스 가압식의 경우 진공흡입식의 단점을 상당부분 해결하여 널리 사용되고 있음에도 불구하고 가압금형(64)이 평면유리(62) 표면에 접촉할 때 온도차이에 의한 크랙 발생을 방지하기 위하여 가압금형(64)도 유리온도에 맞추어 별도로 가열시켜 주어야 하므로 불편하고, 에너지 소모가 많으며, 가압금형(64)에 접촉하는 유리표면에의 상처를 방지하기 위하여 얇고 보드러운 내열성 천인 세라믹 울(65) 등을 유리표면에 깔고 작업하여야 하므로 작업성이 떨어지며, 무엇보다 제품의 만곡형상 차이 및 크기마다에 대응토록 가압금형을 구비하여야 하므로 금형비용이 크게 증가하고, 금형을 체계적으로 관리보관하기 위한 많은 면적의 금형보관장소의 필요로 인하여 공간적 낭비요인이 있다는 문제점이 지적되어 오고 있다.

또다른 문제점으로는 유리표면과 직접 접촉하는 가압금형 또는 세라믹 울 등에 이물질이 있을 경우 유리표면에 흠집을 남기게 되므로 작업환경 유지에 많은 비용을 들이지 않을 수 없다는 점이다.

이에 본 발명은 상기한 문제점을 감안하여 제안한 것으로 그의 목적으로 하는 것은 크기에 제한이 없으며 성형시간과 비용 및 불량률을 크게 저감시킨 곡면유리 제품의 제조장치 및 그 제조방법을 제공하는 데 있다.

본 발명의 상기한 목적을 달성하기 위한 곡면유리 제품의 제조장치는

가열된 평면유리를 안치시켜 곡면유리로 성형하게 되는 만곡성형면을 갖는 금형과;

상기 만곡성형면의 외주연을 따라 상기 금형표면에 당접할 때 상기 금형과 더불어 가압실을 형성하는 공간을 갖는 후드카바와;

상기 후드카바내의 공간에 대기압보다 높은 압력의 압축공기를 공급하는 공기압축기와;

상기 공간에 공급되는 압축공기를 가열시켜 공급하는 히터와; 를 포함하여 구성되어 있다.

그리고 상기 공기압축기로부터 후드카바내의 가압실을 연결하는 배관에는 상기 후드카바가 금형표면에 하강하여 밀착하였을 때에는 압축공기를 공급하고, 성형이 완료되고 후드카바가 상승하기 직전에는 벤트라인을 통해 상기 가압실내에 공급된 압축공기를 외부로 배출하는 삼방향 밸브가 구비되어 있다.

또한 본 발명에 의한 곡면유리 제품의 제조방법은 금형의 만곡성형면에 가열된 평면유리를 안치시킨 후 만곡성형면에 밀착하도록 변형시키므로써 곡면유리를 제조하는 것에 있어서,

상기 금형의 만곡성형면상에 안치된 평면유리를 외부와 단절된 공간속에 위치시킨 후 상기 단절된 공간속에 가열된 압축공기를 공급하므로써 그 압축공기압이 상기 평면유리의 상부표면에 작용하여 만곡성형면에 밀착하도록 변형시켜 제조하는 것을 특징으로 한다.

그리고 상기 압축공기는 300∼500℃의 온도와 1.5∼2.5㎏/㎠ 의 압력으로 0.5초∼2초간 상기 평면유리 표면에 작용시키게 된다.

이와같은 본 발명에 의하면 가열상태의 평면유리 표면적 전체에 걸쳐 가열된 공기압이 균일하게 작용하므로 그 작용압력에 의해 만곡성형면에 밀착하도록 유리가 변형되어 간편하고 신속히 원하는 곡면 윤곽을 갖는 곡면유리 제품을 성형할 수 있게된다.

도 1은 본 발명의 곡면유리 제품의 제조장치의 작업준비 단계를 나타내는

도면

도 2는 본 발명의 곡면유리 제품의 제조장치의 작업준비 완료상태를 나타

내는 도면

도 3은 본 발명의 곡면유리 제품의 제조장치의 제품성형 상태를 나타내는

도면

도 4는 본 발명의 곡면유리 제품을 성형하는 과정을 설명하기 위한 일관작업 라인의 개략적인 정면도

도 5는 본 발명의 곡면유리 제품을 성형하는 과정을 설명하기 위한 일관작업 라인의 개략적인 평면도

도 6은 본 발명의 제어 블록도

도 7과 도 8은 종래의 기술

※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 금형 2 : 상부면

3 : 평면유리 3a : 성형완료된 곡면유리제품

4 : 만곡성형면 5 : 요홈공간

6 : 후드카바 7 : 하부테두리

8 : 단열밀봉링부재 9 : 공간(가압실)

10 : 공기압축기 11,12 : 배관

13 : 신축성 관부재 14 : 지지벽부재

15 : 엘보우 16 : 에어실린더

17 : 피스톤로드 19 : 히터부

20 : 삼방향 밸브 21 : 벤트라인

이하 본 발명의 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명한다.

도 1 내지 도 3에 있어서 금형(1)의 상부면(2)에는 곡면유리 제품(3a)의 만곡면의 형상을 따라 오목하게 가공되는 만곡성형면(4)이 형성되어 있다.

상기 만곡성형면(4)의 상부로는 만곡성형될 소재로서 평판이며, 600∼700℃로 가열처리된 평면유리(3)가 안치되며, 안치된 상태에서 평면유리(3)와 만곡성형면(4) 사이에는 손톱 끝 부분과 같은 단면 형상의 요홈공간(5)이 형성되며, 요홈공간(5)에는 대기압상태의 공기가 충진된다.

상기 금형(1)의 상부에는 후드카바(6)가 설치되며, 후드카바(6)는 금형(1)상부표면, 즉 만곡성형면(4)의 외주연을 따라 금형표면부(2)에 밀착하는 하부테두리(7)를 보유하고 있으며, 금형(1)과의 밀착상태를 확실히 하고, 금형(1)으로부터의 열전도를 차단하기 위하여 하부테두리(7)에 단열밀봉링부재(8)가 장착되어 있다.

상기 후드카바(6)는 그의 단면이 나팔관 형상으로서 하부테두리(7)가 금형표면부(2)에 닿았을 때 금형(1)과 더불어 외부와 단절된 공간(9)을 형성하게 되며, 도 2와 같이 외부와 단절된 공간(9)상태하에서 가압실로서 기능하게 된다.

상기 후드카바(6)의 공간(9)에는 공기압축기(10)에서 발생된 1.5∼2.5㎏/㎠ 의 압축공기가 배관(11)(12)을 통하여 공급되며, 후드카바(6)는 배관(12)에 대하여 신축성 관부재(13) 예를들면 자바라 튜브로 접속되며, 신축성 관부재(13)는 지지벽부재(14)의 상측외표면에 고정된 엘보우(15)에 일단이 고정되고, 타단은 상기 지지벽부재(14)를 관통하여 후드카바(6)에 고정되어 있다.

상기 후드카바(6)는 에어실린더(16)의 피스톤로드(17) 단부에 고정되고, 에어공급에 의해 피스톤로드(17)가 돌출하게 되면 신축성 관부재(13)가 늘어나면서 후드카바(6)가 하강하게 되어있다.

상기 배관(11)(12)의 도중에는 압축공기 저장탱크(18)와 히터부(19) 및 삼방향 밸브(20)가 설치되어 있다.

공기압축기(10)로부터 생성된 압축공기는 압축공기저장탱크(18)에 저장된 후 히터부(19)를 통과하면서 300∼600℃, 바람직하기로는 450℃ 전후로 가열되어, 삼방향 밸브(20)와 배관(12) 및 신축성 관부재(13)를 통해 후드카바(6)의 내측공간(9)에 공급되도록 구성된다.

상기 삼방향 밸브(20, 통상적인 밸브이므로 상세 도시는 생략)에는 벤트라인(21)이 구비되어 있어, 전기적 솔레노이드 작동방식의 상기 삼방향 밸브(20)의 절환 방향에 따라 공기압축기(10)로부터의 압축공기가 상기 후드카바(6)의 공간(9)에 공급되거나 또는 공간(9)에 공급되었던 압축공기가 벤트라인(21)을 통해 외부로 배출되어지게 된다.

이하에 곡면유리 제품의 성형과정을 대략적으로 도시한 도 4와 도 5 및 도 6을 통해 상술한다.

이송 리프트기구(22)를 통에 컨베어(23) 위에 순차적으로 공급되는 베이스부재(24)상에는 1개이상, 도시된 예에서는 2개의 금형(1)이 안치되고 각 금형(1)의 만곡성형면(4)상에는 평면유리(3)가 안치된다.

평면유리(3)가 금형(1)에 놓여진 상태에서 베이스부재(24)는 이송컨베어(25)를 타고 전기로(26) 속을 통과하게 되며, 전기로(26)를 통과하면서 평면유리(3)는 600∼700℃로 가열되어지게 된다.

전기로(26)를 통과한 베이스부재(24)는 전기로(26)의 출구에 연결된 단열방(27, 도 1의 지지벽부재(14)는 단열방의 천장에 해당)을 컨베어(28)를 타고 통과하게 되며, 후드카바(6)의 직하방에 이르르게 되면 제어부(29)의 통제에 따라 컨베어(28)의 이송이 일시 정지된다.

컨베어(28)가 정지하면 압축공기 공급호스(30)를 통해 에어실린더(16)에 압축공기를 공급하므로써 피스톤로드(17)가 돌출하여 후드카바(6)의 하부테두리(7)가 금형표면부(2)에 밀착할 때까지 하강시키게 된다. 이때 신축성 관부재(13)가 신장하여 후드카바(6)가 용이하게 하강될 수 있게 된다.

후드카바(6)가 하강하여 단열밀봉링부재(8)가 금형표면부(2)에 밀착하면 후드카바(6)내의 공간(9)은 외부와 단절된 상태가 된다.

그 순간 제어부(29)에 의해 삼방향 밸브(20)가 배관(11)과 배관(12)을 연통하고 벤트라인(21)은 차단하는 상태로 절환작동하게 되며, 공기압축기(10)에서 생성된 압축공기(1.5∼2.5㎏/㎠)는 압축공기저장탱크(18)와 히터부(19)를 통과하면서 450℃ 정도로 가열된 상태로 후드카바(6)내의 공간(9)내에 공급된다.

압축공기가 공급되면 공간(9)내는 대기압보다 높은 상태(가압실을 형성)가 되며, 대기압 상태인 요홈공간(5)과의 압력차이에 의해 가열된 평면유리(3)가 요홈공간(5)을 통해 함몰되어 만곡성형면(4)에 밀착되어지게 되며, 밀착하기에까지 소요되는 시간은 통상 압축공기의 공급 후 0.5초∼2초 정도면 충분히 달성 가능하다.

성형이 끝나면 제어부(29)는 삼방향밸브(20)를 절환하여 배관(11)을 통한 압축공기의 공급을 차단하고 벤트라인(21)을 개방하게 된다.

벤트라인(21)이 개방되면 가압실(9, 공간내에 압축공기가 차있는 상태)내의 압축공기는 배관(12)과 연통된 벤트라인(21)을 통해 외부로 배출되며, 압축공기의 배출이 완료되면 앞서와는 달리 압축공기 공급호스(31)를 통해 에어실린더(16)에 압축공기가 공급되어 피스톤로드(17)가 에어실린더(16)내로 몰입되어지게 되며, 피스톤로드(17) 하단에 고정된 후드카바(6)도 함께 상승(10∼20㎜)하여 금형(1)으로부터 이격되게 된다.

여기서 후드카바(6)의 상승전에 공간(9)내의 압축공기를 외부로 배출시키는 이유는 후드카바(6)가 상승할 때 금형(1)과의 사이에 형성되는 틈새를 통해 압력이 해소될 경우, 그 유속에 의해 유리제품의 표면이 손상을 입을 위험성이 있기 때문으로서 불량률을 줄이기 위해 후드카바(6) 상승에 앞서 압축공기를 벤트라인(21)을 통해 배출하는 것이 바람직하다.

후드카바(6)가 상승하면 컨베어(28)가 다시 구동되며, 베이스부재(24)가 진공흡착로봇장치(32)의 흡반(33) 아래에 위치하면, 흡반(33)에 의해 성형 완료된 제품(3a)을 흡착하여 냉각저장 장소로 이동시키게 되며, 금형(1)이 안치된 베이스부재(24)는 리프트(34)에 의해 하강한 후 반송컨베어(35)를 타고 전기로(26)의 입구측으로 이동하여 다시 리프트(22)를 타고 상승하여 컨베어(23)에 공급되어지게 되며, 금형(1)의 만곡성형면(4)상에는 새로운 평면유리(3)가 올려놓아진 후 앞선 과정을 반복하게 된다.

이상과 같은 본 발명에 의하면 금형의 만곡성형면상에 안치된 가열평면유리를 외부와 단절된 공간속에 위치하도록 후드카바로 덮어씌운 후 후드카바내에 대기압보다 높은 압력의 압축공기를 공급하여, 그 압력이 유리표면에 고르게 작용하면서 순식간에 유리가 만곡성형면에 밀착하도록 변형시키게 되므로써 제품의 성형시간이 크게 단축되고 흠집 발생에 의한 불량률을 제로에 가깝게 유지할 수 있어 생산성이 크게 향상되며, 또한 종래 성형제품의 규격마다에 대응하여 준비 및 보관하여야 하는 가압금형이 본 발명의 경우 전혀 필요치 아니하므로 설비비용이 크게 저감되고 에너지 및 공간을 절약할 수 있으며, 제품의 두께 및 크기에 구애받지 아니하므로 다양한 고품질의 곡면유리 제품을 신속하고 저렴한 가격으로 대량 생산할 수 있는 효과가 있다.

Claims (5)

1. 가열된 평면유리를 안치시켜 곡면유리로 성형하게 되는 만곡성형면을 갖는 금형과;

   상기 만곡성형면의 외주연을 따라 상기 금형표면에 당접할 때 상기 금형과 더불어 가압실을 형성하는 공간을 갖는 후드카바와;

   상기 후드카바내의 공간에 대기압보다 높은 압력의 압축공기를 공급하는 공기압축기와;

   상기 공간에 공급되는 압축공기를 가열시켜 공급하는 히터와; 를 포함하여 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 곡면유리 제품의 제조장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 공기압축기로부터 후드카바내의 가압실을 연결하는 배관에는 상기 후드카바가 금형표면에 하강하여 밀착하였을 때에는 압축공기를 공급하고, 성형이 완료되고 후드카바가 상승하기 직전에는 벤트라인을 통해 상기 가압실내에 공급된 압축공기를 외부로 배출하는 삼방향 밸브가 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 곡면유리 제품의 제조장치.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 후드카바는 단열밀봉링부재를 개재하여 금형표면에 당접하므로써 상기 금형과 더불어 상기 공간을 외부에 대하여 단절시키게 되는 것을 특징으로 하는 곡면유리 제품의 제조장치.
4. 금형의 만곡성형면에 가열된 평면유리를 안치시킨 후 만곡성형면에 밀착하도록 변형시키므로써 곡면유리를 제조하는 것에 있어서,

   상기 금형의 만곡성형면상에 안치된 평면유리를 외부와 단절된 공간속에 위치시킨 후 상기 단절된 공간속에 가열된 압축공기를 공급하므로써 그 압축공기압이 상기 평면유리의 상부표면에 작용하여 만곡성형면에 밀착하도록 변형시켜 제조하는 것을 특징으로 하는 곡면유리 제품의 제조방법.
5. 제 4 항에 있어서,

   상기 압축공기는 300∼500℃의 온도와 1.5∼2.5㎏/㎠ 의 압력으로 0.5초∼2초간 상기 평면유리 표면에 작용시키게 되는 것을 특징으로 하는 곡면유리 제품의 제조방법.