KR20060049619A

KR20060049619A - 유리 프레스 성형 장치

Info

Publication number: KR20060049619A
Application number: KR1020050051849A
Authority: KR
Inventors: 사토시 후쿠야마; 시게루 후지와라; 유키 스기우라
Original assignee: 도시바 기카이 가부시키가이샤
Priority date: 2004-06-16
Filing date: 2005-06-16
Publication date: 2006-05-19
Also published as: TW200600471A; KR100639141B1; US7503189B2; TWI306088B; US20050279137A1

Abstract

하중 셀(8d)은 고정축(2a)과 상부 다이 조립체(4) 사이에 부착되어 성형 챔버(17) 내에 배치된다. 이로 인해, 상기 하중 셀(8d)은 성형 챔버(17) 내의 압력 감소에 거의 영향을 받지 않는다. 상기 하중 셀(8d)과 상부 다이 조립체(4) 사이에는 냉각 플레이트(31)가 배치되어 있다. 성형 챔버(17)의 내부는 냉각 플레이트(31), 플랜지(32) 및 분리 플레이트(54)에 의해 2개의 구역으로 구분된다. 상부 다이 조립체(4)와 하부 다이 조립체(11)는 투명한 석영관(16)으로 둘러싸인 하부 구역 내에 수용된다. 하중 셀(8d)은 냉각 챔버(52)로 둘러싸인 상부 구역 내에 수용된다. 따라서, 하중 셀(8d)의 온도 상승을 방지할 수 있다.

Description

유리 프레스 성형 장치{PRESS FORMING MACHINE FOR GLASS}

도 1은 본 발명에 따른 유리 프레스 성형 장치를 도시하는 개략도.

도 2는 도 1에 도시된 냉각 플레이트의 평면도.

도 3은 도 1에 도시된 냉각수 파이프의 좌측면도.

도 4는 종래의 유리 프레스 성형 장치를 도시하는 개략도.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

1: 장치 프레임

2, 2a :고정축

3, 10 : 단열 블록

4: 상부 다이 조립체(고정 다이)

11: 하부 다이 조립체(이동 다이)

5, 12: 다이 플레이트

8a, 8c: 서보 모터

8b, 8d: 하중 셀

9: 이동축

15: 상부 플레이트

16: 석영관

17: 성형 챔버

18: 외부 실린더

19: 램프 유닛(히터)

20: 적외선 램프

21: 리플렉터

22: 수냉 파이프

23, 24, 25: 가스 공급 채널

26: 출구

27: 열전대

28, 28a: 제어 유닛

30: 유리 소재

31: 냉각 플레이트

32: 플랜지

33: 냉각수 경로

34, 35: 냉각수 파이프

36: 냉각수 공급 라인

37: 냉각수 배출 라인

38: 가변 유동 제어 밸브(냉각수 안정화 수단)

40: 가스 경로

41: 가스 파이프

42: 불활성 가스 공급 파이프

43: 가변 유동 제어 밸브

50: 구동 유닛

51: 상부 플레이트

52: 냉각 챔버

53: 냉각수 순환로

54: 분리 플레이트

55: 베이스 링

56: 냉각수 순환로

57: 배기구

58: 진공 배기 유닛

59: 가스 공급 채널

60: 배기구

본 발명은 유리 프레스 성형 장치, 보다 구체적으로는 정밀한 유리 렌즈와 같이 높은 형상 정밀도가 요구되는 유리 성형품 제조에 적합한 유리 프레스 성형 장치에 관한 것이다.

도 4에는 종래의 유리 프레스 성형 장치가 도시되어 있다. 이 유리 프레스 성형 장치는 일본 특허 출원 공개 공보 제8-208243호에 개시되어 있다. 고정축(2)은 장치 프레임(1)의 상부에 고정되어 하향으로 연장되어 있다. 상기 고정축(2)의 하단부에는 세라믹제의 단열 블록(3)을 매개로 상부 다이 조립체(4)(고정 다이)가 부착되어 있다. 장치 프레임(1)의 하부에는 스크류 잭(8) 및 그 구동원으로서 기능하는 서보 모터(8a)가 수용되어 있다. 이동축(9)은 그 하단부가 하중 셀(8b)을 매개로 스크류 잭(8)에 접속되고, 고정축(2)에 대향하도록 상방으로 연장되어 있다. 이동축(9)의 상단부에는 세라믹제의 단열 블록(10)을 매개로 하부 다이 조립체(11)(이동 다이)가 부착되어 있다.

상부 다이 조립체(4)는 금속제 다이 플레이트(5), 세라믹제(또는 초경 합금제) 코어(6) 및 이 코어(6)를 다이 플레이트(5)에 고정시킴과 동시에 상부 다이 조립체(4)의 면의 일부로서 기능하는 상부 다이(7)를 포함한다. 유사하게, 하부 다이 조립체(11)는 금속제 다이 플레이트(12), 세라믹제(또는 초경 합금제) 코어(13) 및 이 코어(13)를 다이 플레이트(12)에 고정시킴과 동시에 하부 다이 조립체(11)의 면의 일부로서 기능하는 하부 다이(14)를 포함한다.

고정축(2)에는 상부 플레이트(15)가 부착되어 있다. 이 상부 플레이트(15)는 고정축의 외주부와 기밀 상태로 접촉하여 고정축(2)을 따라 미끄럼 이동할 수 있다. 상부 플레이트(15)는 구동 유닛(도시 생략)에 의해 상하로 이동된다. 상부 플레이트(15)에는 상부 다이 조립체(4) 및 하부 다이 조립체(11)를 둘러싸는 투명한 석영관(16)이 부착되어 있다. 석영관(16)의 하단부는 중간 플레이트(1a)의 상부면과 기밀 상태로 접촉되어 있다. 이에 의해, 석영관(16) 내측에 성형 챔버(17) 가 형성되어 있다.

또한, 상부 플레이트(15)에는 석영관(16)을 둘러싸는 외부 실린더(18)가 부착되어 있다. 상기 외부 실린더(18)의 내벽면에는 성형 챔버(17)의 내부를 가열하는 램프 유닛(19)(히터)이 부착되어 있다. 램프 유닛(19)은 적외선 램프(20), 이 적외선 램프(20)의 후방에 배치된 리플렉터(21), 이 리플렉터(21)를 냉각하는 수냉 파이프(22), 및 석영관(16)의 외주부에 냉각용 공기를 분출하는 공냉 노즐(도시 생략)을 포함한다.

고정축(2) 및 이동축(9)의 내측에는 가스 공급 채널(23, 24)이 각각 형성되어 있다. 성형 챔버(17)에는 공급원(도시 생략)으로부터 가스 공급 채널(23, 24)을 통해 N₂가스 등의 불활성 가스가 공급되고 다시 단열 블록(3, 10)에 공급된다. 따라서, 성형 챔버(17)의 내부는 불활성 분위기로 되거나 상부 다이 조립체(4) 및 하부 다이 조립체(11)가 냉각된다. 또한, 가스 공급 채널(25)은 상부 플레이트(15)를 통해 형성된다. 불활성 가스는 성형 챔버(17)에 가스 공급 채널(25)을 통해 직접 공급된다. 성형 챔버(17)의 하부로서 기능하는 중간 플레이트(1a)를 통해 출구(26)가 형성된다. 성형 챔버(17)에 공급된 불활성 가스는 출구(26)를 통해 성형 챔버(17) 외측으로 배출된다.

이 유리 프레스 성형 장치를 채용한 프레스 성형 공정을 간략하게 아래에 설명한다. 불활성 가스는 성형 챔버(17)가 불활성 분위기로 되도록 가스 공급 채널(23, 24 및 25)을 통해 성형 챔버(17)에 공급된다. 이어서, 열전대(27)[열전대는 도면에 도시되어 있지 않지만 상부 다이 조립체(4)에도 부착되어 있음]에 의해 하부 다이 조립체(11)의 온도를 검출하면서, 제어 유닛(28)에 의해 램프 유닛(19)의 출력을 제어한다. 이에 따라, 상부 다이 조립체(4), 하부 다이 조립체(11) 및 유리 소재(30)가 가열된다. 검출된 온도를 기초로 하여 제어 유닛(28)에 의해 서보 모터(8a)의 속도, 토크 및 회전이 제어됨으로써, 미리 프로그램된 순서로 이동축(9)이 이동된다.

이 때, 상부 다이 조립체(4)와 하부 다이 조립체(11) 사이에 가해지는 압압력의 피드백 제어는 스크류 잭(8)으로부터 이동축(9)으로 전달된 하중이 스크류 잭(8)과 이동축(9) 사이에 마련된 하중 셀(8b)에 의해 검출되고 그 하중이 일반값이 되도록 수행된다.

그러나, 하중 셀(8b)이 이동축(9)의 하단부에 부착되고 성형 챔버(17)의 외측에 배치되기 때문에, 유리 프레스 성형 장치는 압압력의 검출 정밀도에 관한 다음의 문제를 갖고 있다. 성형 챔버(17) 내측의 압력이 프레스 성형시 저감되면, 이동축(9)이 상방으로 끌어당겨져 하중 셀(8b)의 측정값이 영향을 받는다. 이 이유로, 하중 셀(8b)의 측정값과 상부 다이 조립체(4) 및 하부 다이 조립체(11) 사이에 실제로 가해지는 압압력 사이에 오차가 생겨서 압압력이 정확하게 제어될 수 없다.

본 발명은 종래의 유리 프레스 성형 장치에 있어서 전술한 문제를 해결하기 위해 이루어진 것이다. 본 발명의 목적은 고정 다이와 이동 다이 사이에 가해지는 압압력의 측정 정밀도를 향상시킴으로써, 보다 정밀한 유리 프레스 성형을 수행할 수 있는 유리 프레스 성형 장치를 제공하는 것에 있다.

본 발명의 한 양태에 따른 유리 프레스 성형 장치는, 배면측에서 고정 다이를 지지하는 고정축과; 상기 고정축에 대향 배치되어 배면측에서 이동 다이를 지지하는 이동축과; 상기 고정 다이, 이동 다이, 고정축의 단부 및 이동축의 단부를 수용하고, 내부에 형성된 분위기를 조절할 수 있는 공간이 있는 성형 챔버와; 상기 이동축의 속도, 하중 또는 위치를 제어하고 이동축을 고정 다이에 대해 이동시키는 구동 유닛과; 상기 고정 다이와 이동 다이 사이에 가해진 압압력을 검출하는 하중 셀과; 상기 성형 챔버 내의 압력을 저감시키는 배기 유닛과; 고정축의 내부 및 이동축의 내부를 통해 성형 챔버의 내부에 불활성 가스를 공급하는 가스 공급 라인과; 상기 성형 챔버의 내부를 가열하는 히터를 구비한다. 상기 하중 셀은 고정축과 고정 다이 사이 또는 이동축과 이동 다이 사이에 배치되어 성형 챔버 내에 수용된다.

본 발명에 따르면, 하중 셀이 성형 챔버 내에 배치되기 때문에, 성형 챔버의 압력 변동이 하중 셀의 출력에 영향을 주는 일이 없다. 따라서, 고정 다이와 이동 다이 사이에 가해진 압압력의 측정 정밀도를 향상시킬 수 있다.

바람직하게는, 상기 고정 다이 또는 이동 다이와 하중 셀 사이에 냉각 플레이트가 삽입되고, 이 냉각 플레이트의 내측에 냉각수의 순환로가 형성된다. 따라서, 상기 고정 다이 또는 이동 다이로부터 하중 셀에 대한 열의 전달을 억제할 수 있다.

바람직하게는, 상기 고정축 또는 이동축과 상기 냉각 플레이트는 냉각수 파이프에 의해 연결되어, 냉각수는 고정축 또는 이동축 내에 마련된 냉각수 채널로부터 냉각수 파이프를 통해 냉각 플레이트 내로 도입된다. 이 경우에, 예컨대 상기 냉각수 파이프의 중간 부분을 루프형으로 만곡시키고, 이에 의해 상기 고정축 또는 이동축과 냉각 플레이트 사이의 거리 변동을 냉각수 파이프 내에 큰 반발력을 발생시키는 일없이, 흡수할 수 있도록 한다.

바람직하게는, 상기 냉각수의 공급 압력 및 공급 유량의 변동을 억제하기 위한 냉각수 안정화 수단이 제공된다.

바람직하게는, 상기 고정 다이 또는 이동 다이와 냉각 플레이트 사이에 플랜지가 삽입되고, 이 플랜지 내부에 불활성 가스가 흐르는 경로가 형성되어, 불활성 가스가 고정축 또는 이동축 내에 마련된 가스 채널로부터 가스 파이프를 통해 플랜지 내부에 도입된다. 이 경우에, 불활성 가스는 차례대로 가스 공급 라인, 가스 채널, 가스 파이프 및 플랜지 내부의 경로를 통해 성형 챔버 내로 도입된다.

이 경우에도 바람직하게는, 상기 가스 파이프의 중간 부분을 루프형으로 만곡시키고, 이에 의해 상기 고정축 또는 이동축과 상기 냉각 플레이트 사이의 거리 변동을 가스 파이프 내에 큰 반발력을 발생시키는 일 없이 흡수할 수 있도록 한다.

바람직하게는, 상기 냉각 플레이트에 공급되는 불활성 가스의 공급 압력 또는 공급 유량을 구배 제어(ramp control) 하에 증가 또는 감소시키는 가변 유동 제어 밸브가 더 마련된다. 상기 구배 제어란 압력 또는 유량의 설정값이 변화될 때 압력 또는 유량이 미리 설정된 속도로 증가 또는 감소되도록 압력 또는 유량을 제어하는 것을 말한다.

바람직하게는, 상기 성형 챔버는 고정 다이와 이동 다이를 수용하는 제1 구역과, 상기 하중 셀을 수용하는 제2 구역으로 플랜지에 의해 구분되고, 상기 히터를 제1 구역 둘레에만 배치한다. 이에 의해, 상기 하중 셀에 대한 열의 전달이 더욱 억제될 수 있다.

바람직하게는, 상기 성형 챔버의 벽은 제2 구역에서 냉각될 수 있다. 바람직하게는, 불활성 가스는 성형 챔버의 제1 구역 및 제2 구역으로 각각 공급된다.

바람직하게는, 상기 하중 셀은 고정축과 고정 다이 사이에 배치된다. 따라서, 하중 셀의 출력은 성형 챔버의 압력 변동에 따라 이동축에 가해지는 힘에 거의 영향을 받지 않는다. 따라서, 고정 다이와 이동 다이 사이에 가해지는 압압력의 측정 정밀도가 향상될 수 있다.

본 발명에 따르면, 고정 다이와 가동 다이 사이에 가해지는 압압력의 측정 정밀도를 향상시킬 수 있어 압압력을 더욱 정확하게 제어할 수 있다. 그 결과, 정밀한 유리 렌즈의 프레스 성형을 높은 정밀도로 수행할 수 있다.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부 도면을 참조하여 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명에 따른 유리 프레스 성형 장치의 개략도를 도시하고 있다. 참조 번호 2a는 고정축, 9는 이동축, 4는 상부 다이 조립체(고정 다이), 11은 하부 다이 조립체(이동 다이), 8c는 서보 모터(구동 유닛), 8d는 하중 셀, 17은 성형 챔버, 19는 램프 유닛(히터), 31은 냉각 플레이트, 32는 플랜지, 34, 35는 냉각수 파 이프, 38은 가변 유동 제어 밸브(냉각수 안정화 수단), 41은 가스 파이프, 43은 가변 유동 제어 밸브, 58은 진공 배기 유닛을 나타낸다.

도 1에서, 상부 다이 조립체(4), 하부 다이 조립체(11), 단열 블록(3, 10), 이동축(9), 램프 유닛(19) 및 열전대(27)는 도 4에 도시한 것과 동일하기 때문에, 여기서는 그 설명을 생략한다.

도 1에 있어서, 이동축(9)의 하단부는 서보 모터(8c)에 직접 연결되어 있다. 서보 모터(8c)의 속도, 토크 및 회전은 도 4에 도시된 서보 모터(8a)와 유사하게 제어 유닛(28a)에 의해 제어되고, 이에 의해 이동축(9)이 미리 설정된 프로그램에 따라 이동된다. 하부 다이 조립체(11)는 단열 블록(10)을 매개로 이동축(9)의 상단부에 부착된다.

하중 셀(8d)은 고정축(2a)의 하단부에 부착된다. 본 실시예에서는, S자형으로 형성된 하중 셀(8d)이 사용된다. 하중 셀(8d)의 하단부는 냉각 플레이트(31) 및 플랜지(32)를 매개로 단열 블록(3)에 연결되어 있다. 단열 블록(3)의 하단부는 상부 다이 조립체(4)에 부착되어 있다. 고정축(2a)의 상단부는 냉각수 공급 라인(36), 냉각수 배출 라인(37) 및 불활성 가스 공급 라인(42)에 연결된다. 냉각수 공급 라인(36)과 냉각수 배출 라인(37)은 고정축(2a) 내에서 수직으로 연장되는 냉각수 채널(도시 생략)에 연결된다. 유사하게, 불활성 가스 공급 라인(42)은 고정축(2a) 내에서 수직으로 연장되는 가스 채널(도시 생략)에 연결된다.

냉각 플레이트(31)는 도 2의 평면도에 도시된 바와 같이, 원판의 2곳을 잘라낸 형상이다. 냉각 플레이트(31)는 냉각수 경로(33)를 포함한다. 이 냉각수 경로 (33)의 입구와 출구는 냉각수 파이프(34)의 일단부와 냉각수 파이프(35)의 일단부에 각각 연결되어 있다. 냉각수 파이프(34, 35)의 다른 단부들은 고정축(2a) 내부에 마련된 다른 냉각수 채널(도시 생략)을 매개로 냉각수 공급 라인(36)과 냉각수 배출 라인(37)에 각각 연결된다. 냉각수 파이프(34, 35)의 각 중간 부분은 도 3에 도시된 바와 같이 루프형으로 만곡되어 있다.

가변 유동 제어 밸브(38)는 냉각수 공급 라인(36)에 연결되어 있다. 가변 유동 제어 밸브(38)는 제어 유닛(28a)에 의해 제어되어 냉각 플레이트(31)에 공급되는 냉각수의 압력과 유량의 급격한 변동을 억제하고 그 압력과 유량을 안정화시킨다. 가변 유동 제어 밸브(38) 대신에, 버퍼 탱크 등을 채용하여 냉각수의 압력과 유량의 급격한 변동을 억제할 수도 있다.

플랜지(32)는 냉각 플레이트(31)와 단열 블록(3) 사이에 삽입된다. 플랜지(32) 내부에는 가스 경로(40)가 형성되어 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 가스 경로(40)는 한쪽 단부가 단열 블록(3)의 내부 공간에 대해 개방되어 있고, 타단부는 냉각 플레이트(31)의 절결부(도 2 참조)에 대해 개방되어 있다. 이 가스 경로(40)의 타단부는 가스 파이프(41)의 한쪽 단부에 연결되어 있다. 가스 파이프(41)의 타단부는 고정축(2a) 내에 마련된 가스 공급 채널(도시 생략)을 매개로 불활성 가스 공급 라인(42)에 연결되어 있다. 도 3에 도시된 냉각수 파이프(34, 35)와 유사하게, 가스 파이프(41)의 중간 부분은 루프형으로 만곡되어 있다.

불활성 가스 공급 라인(42)은 가변 유동 제어 밸브(43)에 연결되어 있다. 가변 유동 제어 밸브(43)는 제어 유닛(28a)으로부터의 지령에 따라 동작된다. 가 변 유동 제어 밸브(43)는 불활성 가스의 공급 개시 및 정지와 공급 압력 또는 유량을 프로그램에 따라 제어하고, 불활성 가스의 공급 개시 시에는 공급된 불활성 가스의 압력 및 유량을 구배 제어에 의해 증가시킨다.

고정축(2a)은 전술한 2개의 냉각수 채널(도시 생략) 및 가스 공급 채널(도시 생략) 외에, 고정축(2a)을 냉각하기 위한 냉각수 순환로(도시 생략)를 포함한다.

고정축(2a)에는 기밀 상태를 유지하면서 자유롭게 미끄럼 이동 가능하도록 상부 플레이트(51)가 부착되어 있다. 상부 플레이트(51)는 구동 유닛(50)에 의해 상하로 이동된다. 상부 플레이트(51)에는 원통형 형태를 갖는 냉각 챔버(52)가 기밀 상태로 부착되어 있다. 냉각 챔버(52)는 도 1에 도시된 바와 같이, 성형 챔버(17; 후술함)가 폐쇄된 상태에 있을 때, 냉각 챔버(52)의 본체가 하중 셀(8d)의 외주부를 둘러싸고 그 하단부가 냉각 플레이트(31)의 외주부를 둘러싸도록 배치된다. 상기 냉각 챔버(52)에는 냉각수 순환로(53)가 마련되어 있다.

냉각 챔버(52)의 하단부에는 링 형상을 갖는 분리 플레이트(54)가 기밀 상태로 부착되어 그 하단부에서 외측을 향해 연장되어 있다. 분리 플레이트(54)의 바닥면에는 상부 다이 조립체(4) 및 하부 다이 조립체(11)를 둘러싸도록 투명한 석영관(16)이 부착되어 있다. 석영관(16)의 하단부는 중간 플레이트(1a) 상에 형성된 베이스 링(55)의 상부면에 대해 기밀 상태로 압박되어 성형 챔버(17)를 형성하고 있다.

이 성형 챔버(17)는 플랜지(32) 및 분리 플레이트(54)의 상부에 배치된 냉각 챔버(52)의 내부 공간과 연통하여, 냉각 챔버(52) 내의 압력을 성형 챔버(17) 내의 압력과 동일하게 유지한다. 이하의 설명에 있어서, 이 냉각 챔버(52)의 내부 공간은 성형 챔버(17)의 일부로서 취급된다. 즉, 성형 챔버(17)의 내부는 석영관(16)으로 둘러싸여 상부 다이 조립체(4) 및 하부 다이 조립체(11)를 수용하는 부분과, 냉각 챔버(52)로 둘러싸여 하중 셀(8d)을 수용하는 부분으로 구분되어 있다. 베이스 링(55)의 내부에는 냉각수 순환로(56)가 마련되어 있다. 램프 유닛(19)은 분리 플레이트(54)에 부착되어 있다.

베이스 링(55)에는 성형 챔버(17)를 진공 배기 유닛(58)에 연결시키는 배기구(57)가 있다. 가스 공급 채널(59)은 상부 플레이트(51)를 통해 형성되어 있는데, 냉각 챔버(52)로 둘러싸여 하중 셀(8d)를 수용하는 부분에 불활성 가스가 가스 공급 채널(59)을 통해 공급되도록 되어 있다. 상기 냉각 챔버(52)를 통해 배기구(60)가 형성되어 있는데, 상기 부분으로부터 불활성 가스가 진공 배기 유닛(58)에 의해 배기구(60)를 통해 배출되도록 되어 있다.

다음에, 이 장치의 작동 단계에 관해서 설명한다. 우선, 성형 챔버(17)의 내부를 진공 배기하고, 고순도의 N₂ 가스로 퍼지한다. 이에 의해, 고온에서 유발되는 다이의 산화를 방지한다. N₂ 가스를 이용하여 퍼지한 후, 램프 유닛(19)에 의해 상부 다이 조립체(4), 하부 다이 조립체(11) 및 유리 소재(30)를 성형 온도까지 가열한다. 온도가 소정의 온도에 이른 후, 램프 유닛(19)의 출력이 열전대(27)의 출력을 기초로 하여 제어 유닛(27a)에 의해 제어되어 성형 챔버 내의 온도가 소정의 온도로 유지된다. 이 기간 동에, 상부 다이 조립체(4)와 하부 다이 조립체(11)는 서로 물리적으로 분리되어 있다.

여기서, 진공 성형에 관해서 설명한다. 진공 성형은 다이면의 형태를 성형품에 정확하게 전사하도록 채용된다. 일반적인 경우에서처럼 프레스 성형이 N₂분위기에서 수행되면, 유리 소재(30)와 코어(6, 13) 사이에 흔히 N₂ 가스가 포집된다. 특히, 볼록 렌즈의 경우, 포집된 가스로 인해 렌즈 정점에 오목부가 쉽게 형성된다. 이것을 방지하기 위해서, 진공 분위기에서 프레스 성형이 수행된다.

진공 배기는 유리 소재(30)가 상부 다이(4)와 하부 다이(11) 사이에 끼워진 상태에서 수행된다. 로드 셀(8d)로부터의 출력을 기초로 하여, 일정한 프레스 하중이 상부 다이(4)과 하부 다이(11) 사이에 유지되도록 서보 모터(8c)의 출력이 제어된다.

진공 배기시에, 성형 챔버 내측의 압력과 성형 챔버 외측의 압력 차이로 인해 이동축(9)에는 상방으로 당기는 힘이 가해지고 고정축(2a)에는 하방으로 당기는 힘이 가해진다. 하중 셀(8b)이 도 4에 도시된 위치에 있는 경우, 이동축(9)을 상방으로 당겨 검출된 프레스 하중치는 실제로 유리 소재(30)에 가해지는 하중보다 작게 된다. 따라서, 서보 모터(8c)는 프레스 하중을 증가시키는[즉, 이동축(9)을 상방으로 이동시키는] 지령을 보낸다. 그러나, 실제로는 전술한 바와 같이 이동축(9)을 상방으로 당기는 힘이 가해지기 때문에, 유리 소재에는 여분의 하중이 가해진다. 따라서, 이동축(9)은 하방으로 이동되어야 한다.

다른 한편으로, 하중 셀(8d)이 도 1에 도시된 위치에 있으면, 이동축(9)을 상방으로 당기는 힘을 검출기(8d)가 검지하여, 서보 모터(8c)는 하중을 감소시키는[즉, 이동축(9)을 하방으로 이동시키는] 지령을 보낸다. 따라서, 유리 소재(30)에 가해지는 하중을 종래 기술보다 더욱 정확하게 측정 및 제어할 수 있다.

또한, 진공 성형에서 프레스 성형이 종료된 후에, 유리 소재(30)를 상부 코어(6)와 하부 코어(13) 사이에 끼운 상태에서, 성형 챔버(17) 내에 N₂ 가스가 도입되어, 성형 챔버(17) 내에 퍼지가 수행된다.

이 때, 고정축(2a)에는 상방으로 이동시키는 힘이 가해지고 이동축(9)에는 하방으로 이동시키는 힘이 가해진다. 따라서, 유리 소재(30)에 가해지는 프레스 하중을 크게 되도록 설정해야 한다. 그러나, 하중 셀(8b)이 도 4에 도시된 위치에 있으면, 검출된 프레스 하중치가 커지게 되어 서보 모터(8c)는 하중을 감소시키는[즉, 이동축(9)을 하방으로 이동시키는] 지령을 보낸다. 그 결과, 유리 소재(30)에 가해지는 힘이 더욱 작아져서 목표 하중으로부터의 오차가 더 커지게 된다.

하중 셀(8d)은 성형 챔버(17) 내에 배치되므로, 열에 의한 영향을 받기 쉽다. 그러나, 분리 플레이트(54), 플랜지(32) 및 냉각 플레이트(31)에 의해 적외선 램프(20)의 영향을 억제하거나, 냉각 플레이트(31)에 의해 상부 다이 조립체(4)로부터의 열 전달을 저지하거나, 냉각 챔버(52)에 의해 하중 셀(8d) 주위의 온도 상승을 억제하거나, 가스 공급 채널(59)로부터 N₂ 가스 등의 불활성 가스를 성형 챔버(17)의 내부로 공급함으로써, 하중 셀(8d)의 온도 상승을 방지할 수 있다. 이에 따라, 온도에 민감하고 감도가 높은 하중 셀(8d)을 채용하여 압압력을 보다 높은 정밀도로 제어할 수 있다.

냉각수 파이프(34, 35) 및 가스 파이프(41) 각각의 중간 부분이 루프형으로 만곡되면, 하중 셀(8d)의 하중 측정에 악영향을 미치는 것을 최소화시킬 수 있다.

또한, 냉각수 파이프(34, 35)를 통해 냉각 플레이트(31)로 급배(給排)되는 냉각수의 압력 및 유량의 변동은 하중 셀(8d)의 출력에 악영향을 미친다. 더욱이, 가스 파이프(41), 플랜지(32) 등을 통해 성형 챔버(17)로 공급되는 불활성 가스의 유량이 급변하면, 또한 하중 셀(8d)의 출력에 악영향을 미친다. 이들 문제는, 냉각수 공급 라인(36)에 마련된 가변 유동 제어 밸브(38)에 의해 냉각 플레이트(31)로 공급하는 냉각수의 압력과 공급 유량의 변동을 억제하여 그 압력과 유량을 안정화시키며, 불활성 가스 공급 라인(42)에 마련된 가변 유동 제어 밸브(43)에 의해 불활성 가스의 공급 압력 및 공급 유량을 제어하여 압력과 유량의 급격한 변동을 억제함으로써 해소될 수 있다.

본 발명에 따르면, 고정 다이와 이동 다이 사이에 가해지는 압압력의 측정 정밀도를 향상시킴으로써, 보다 정밀한 유리 프레스 성형을 수행할 수 있는 유리 프레스 성형 장치를 제공할 수 있다.

Claims

배면측에서 고정 다이를 지지하는 고정축과,

상기 고정축에 대향 배치되어 배면측에서 이동 다이를 지지하는 이동축과,

상기 고정 다이, 이동 다이, 고정축의 단부 및 이동축의 단부를 수용하고, 내부에 형성된 분위기를 조절할 수 있는 공간이 있는 성형 챔버와,

상기 이동축의 속도, 하중 또는 위치를 제어하고 이동축을 고정 다이에 대해 이동시키는 구동 유닛과,

상기 고정 다이와 이동 다이 사이에 가해진 압압력을 검출하는 하중 셀과,

상기 성형 챔버 내의 압력을 저감시키는 배기 유닛과,

고정축의 내부 및 이동축의 내부를 통해 성형 챔버의 내부에 불활성 가스를 공급하는 가스 공급 라인과,

상기 성형 챔버의 내부를 가열하는 히터

를 구비하고, 상기 하중 셀은 고정축과 고정 다이 사이에 또는 이동축과 이동 다이 사이에 배치되어 성형 챔버 내에 수용되어 있는 것인 유리 프레스 성형 장치.
제1항에 있어서, 상기 고정 다이 또는 이동 다이와 하중 셀 사이에는 냉각수 순환로가 내부에 형성되어 있는 냉각 플레이트가 삽입되는 것인 유리 프레스 성형 장치.
제2항에 있어서, 상기 고정축 또는 이동축 내에 마련된 냉각수 채널로부터 냉각수를 냉각 플레이트 내로 도입하는 냉각수 파이프를 더 구비하고, 상기 냉각수 파이프는 중간 부분이 루프형으로 만곡되어 상기 고정축 또는 이동축과 냉각 플레이트 사이의 거리 변동을 흡수하도록 구성되어 있는 것인 유리 프레스 성형 장치.
제3항에 있어서, 상기 냉각수의 공급 압력 및 공급 유량의 변동을 억제하기 위한 냉각수 안정화 수단을 더 구비하는 것인 유리 프레스 성형 장치.
제2항에 있어서, 상기 고정 다이 또는 이동 다이와 냉각 플레이트 사이에 삽입되고, 불활성 가스가 흐르는 경로가 내부에 형성되어 있는 플랜지와,

불활성 가스를 상기 고정축 또는 이동축 내에 마련된 가스 채널로부터 상기 플랜지 내로 도입하는 가스 파이프

를 더 구비하고, 상기 불활성 가스는 차례대로 상기 가스 공급 라인, 가스 채널, 가스 파이프 및 상기 플랜지 내부의 경로를 통해 상기 성형 챔버 내에 도입되는 것인 유리 프레스 성형 장치.
제5항에 있어서, 상기 가스 파이프은 중간 부분이 루프형으로 만곡되어, 상기 고정축 또는 이동축과 상기 냉각 플레이트 사이의 거리 변동을 흡수하도록 구성되어 있는 것인 유리 프레스 성형 장치.
제6항에 있어서, 상기 냉각 플레이트에 공급되는 불활성 가스의 공급 압력 및 공급 유량을 구배 제어(ramp control)에 의해 증가 또는 저감시키는 가변 유동 제어 밸브를 더 구비하는 것인 유리 프레스 성형 장치.
제5항에 있어서, 상기 성형 챔버는 고정 다이 및 이동 다이를 수용하는 제1 구역과 상기 플랜지에 의해 하중 셀을 수용하는 제2 구역으로 구분되고, 상기 히터는 제1 구역 둘레에만 배치되어 있는 것인 유리 프레스 성형 장치.
제8항에 있어서, 상기 성형 챔버는 제2 구역에서 그 벽이 냉각되도록 구성되어 있는 것인 유리 프레스 성형 장치.
제8항에 있어서, 상기 성형 챔버의 제1 구역과 제2 구역은 별개로 불활성 가스가 공급되도록 구성되어 있는 것인 유리 프레스 성형 장치.
제1항에 있어서, 상기 하중 셀은 고정축과 고정 다이 사이에 배치되어 있는 것인 유리 프레스 성형 장치.
제11항에 있어서, 상기 고정 다이와 하중 셀 사이에는 내부에 냉각수 순환로가 형성되어 있는 냉각 플레이트가 삽입되는 것인 유리 프레스 성형 장치.
제12항에 있어서, 상기 고정 다이와 냉각 플레이트 사이에 삽입되고, 불활성 가스가 흐르는 경로가 내부에 형성되어 있는 플랜지와,

불활성 가스를 상기 고정축 내에 마련된 가스 채널로부터 상기 플랜지 내로 도입하는 가스 파이프

를 더 구비하고, 상기 불활성 가스는 차례대로 상기 가스 공급 라인, 가스 채널, 가스 파이프 및 상기 플랜지 내부의 경로를 통해 상기 성형 챔버 내에 도입되는 것인 유리 프레스 성형 장치.