KR20060083242A - 유리관의 절단 방법 및 이를 수행하기 위한 절단 장치 - Google Patents

유리관의 절단 방법 및 이를 수행하기 위한 절단 장치 Download PDF

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KR20060083242A
KR20060083242A KR1020050003668A KR20050003668A KR20060083242A KR 20060083242 A KR20060083242 A KR 20060083242A KR 1020050003668 A KR1020050003668 A KR 1020050003668A KR 20050003668 A KR20050003668 A KR 20050003668A KR 20060083242 A KR20060083242 A KR 20060083242A
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삼성코닝 주식회사
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Abstract

유리관을 신속 및 정확하게 절단할 수 있는 절단 장치에 있어서, 대상물에 고정된 유리관을 준비한 다음, 유리관이 소정 각도이상 유동되지 않도록 제한 또는 고정하며 유리관의 주변부를 따라서 가스 화염을 분사하여 유리관을 절단한다. 이 경우, 대상물로 열이 전달되는 것을 방지하기 위하여 유리관의 중심축으로부터 소정의 각도로 기울어지게 가스 화염을 분사하고, 가스 화염에 의하여 용융된 유리관을 하방으로 잡아당겨 유리관을 절단한다. 가열도중에 유리관이 유동하는 것을 방지할 수 있으며, 대상물에 열적 피로도가 증가되는 것을 방지할 수 있다. 따라서 유리관을 정확하게 그리고 신속하게 절단할 수 있다.
유리관

Description

유리관의 절단 방법 및 이를 수행하기 위한 절단 장치{METHOD FOR BREAKING A GLASS TUBE AND APPARATUS FOR BREAKING A GLASS TUBE USING THE SAME}
도 1은 종래의 가스 화염 유리관 절단 장치에서 발생되는 문제점을 설명하기 위한 개략적인 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 유리관 절단 장치를 설명하기 위한 개략적인 정면도이다.
도 3은 도 2에 도시한 유리관 절단 장치를 이용한 유리관 절단 방법을 설명하기 위한 확대도이다.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 유리관 절단 장치를 설명하기 위한 개략적인 정면도이다.
도 5는 도 4에 도시한 유리관 절단 장치를 이용한 유리관 절단 방법을 설명하기 위한 확대도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100, 200：유리관 절단 장치 102：유리판
104：유리관 105：가열 부위
106：하단부 110：토치부
115：버너 노즐 120：가스 공급 유닛
130：구동부 131：제1 구동 유닛
132：좌우 이동 모터 133：좌우 샤프트 어셈블리
134：전후 이동 모터 135：제2 구동 유닛
136：전후 샤프트 어셈블리 137：승강 모터
139：승강 샤프트 어셈블리 141：제3 구동 유닛
143：회전 샤프트 어셈블리 145：회전 모터
147：동력 전달 벨트 148：베이스 테이블
149：회전 플레이트 150：가이드부
152, 252：승강 유닛 155：이동 테이블
157：가이드바 257：가이드 프레임
258：홈
본 발명은 유리관 절단 방법 및 이를 수행하기 위한 절단 장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는 수직으로 봉착된 유리관을 가스 화염을 이용하여 절단하는 방법 및 장치에 관한 것이다.
일반적으로 유리관 절단 방법은 크게 물리적 힘을 이용하는 방법, 열을 이용하는 방법 그리고 이들을 조합한 방법으로 나눌 수 있다. 물리적 힘을 이용하는 방법은 유리관에 절개 홈을 형성한 뒤 절개 홈을 기준으로 양측부에 힘을 부가하여 수행한다. 하지만 물리적 힘을 이용하는 방법은 절단 공정 중에 유리관이 파손될 수 있으며, 유리관의 강도가 강할 경우 이를 적용하기 어렵다는 문제점이 있다. 또한, 진공관과 같이 대상물의 내부가 특정 분위기로 조성된 경우, 상기 분위기를 저해하지 않으면서 절단 공정을 수행하는데 부적합하다. 이에 비하여, 열을 이용하는 방법은 유리관의 강도나 분위기를 저해에 크게 구한 받지 안하고 절단 공정을 수행할 수 있다.
열을 이용하는 방법은 크게 전기 히터를 이용하는 방법, 가스 화염을 이용하는 방법으로 크게 나눌 수 있다.
전기 히터를 이용하는 방법은 전기 히터로 유리관의 일정부위를 가열하여 유리관을 오므라들게 만든 후 상기 오므라든 부위를 커터를 이용하여 절단한다. 하지만, 전기 히터의 배치문제로 인하여 유리판에 접착된 유리관을 절단하는 경우에는 유리관이 부착된 유리판으로부터 약 15㎜이상 거리를 두고 절단 공정을 수행해야하는 제약이 따른다.
가스 화염을 이용하는 방법은 예열, 가열, 절단, 서냉 등의 공정을 수행하기 위한 각각의 설비들에 유리관을 순차적으로 투입시켜 절단 공정을 수행한다. 가스 화염을 이용할 경우, 전기 히터를 이용하는 경우보다 유리관을 짧게 그리고 신속하게 절단할 수 있다.
일반적으로 가스 화염을 이용한 절단 공정은, 유리관의 주위를 회전하면서 가스 화염을 분사하여 유리관을 국부적으로 가열하여 수행한다. 이 경우, 가스 화염이 수평방향으로 분사되어 가열 부위의 상하 방향으로 모두 열이 전달된다. 따라 서 유리관이 절단된 후, 유리판에 잔존하는 유리관 팁의 특성이 저하되는 문제점이 발생한다. 또한, 가스 화염이 유리관의 주위를 회전하면서 분사됨으로 인하여 수직하게 배치된 유리관이 소정의 방향으로 휘어지는 현상이 발생한다.
도 1은 종래의 가스 화염 유리관 절단 장치에서 발생되는 문제점을 설명하기 위한 개략적인 사시도이다.
도 1을 참조하면, 유리관 절단 장치는 토치 유닛(12)과 가스 공급 유닛(14)을 포함한다. 토치 유닛(12)은 가스 공급 유닛(14)으로부터 연소 가스를 제공받아 가스 화염을 방출한다. 토치 유닛(12)은 'ㄱ'자 형상을 가지며, 분사 노즐(13)이 유리관(21)의 가열 부위(23)에 수평되게 배치된다.
토치 유닛(12)은 분사 노즐(13)이 가열 부위(23)를 향하도록 유지하며 수평방향으로 회전된다. 토치 유닛(12)은 가열 부위(23)의 둘레를 따라서 연속적으로 가스 화염을 분사한다. 가열 부위(23)는 열에 의하여 점차적으로 얇아지다가 마침내 끊어지게 된다.
토치 유닛(12)이 가열 부위(23)의 둘레를 따라서 가스 화염을 분사함에 따라, 가열 부위(23)는 국부적으로 계속 가열된다. 가열 부위(23)가 국부적으로 열 팽창되어 유리관(21)이 가열 부위(23)를 기준으로 휘어지게 된다.
토치 유닛(12)은 휘어진 가열 부위(23)로 계속 열을 가하게되고, 가열 부위(23)는 불균일하게 가열된다. 즉, 절단 부위(23) 중 일 영역에 열이 집중된다. 이 결과, 열이 집중된 부분에 구멍이나 금이 생기게 될 뿐만 아니라, 절단 소요 시간도 증가하게 된다.
전술한 바와 같은 문제들은, 면광원과 같이 유리관을 이용하는 기술 분야에서 심각한 제한 요소가 되고 있으며, 이를 개선하기 위한 대안 마련이 절실히 요구되고 있다.
본 발명은 전술한 문제점들을 해소하고자 안출된 것으로서, 본 발명의 일 목적은 유리관을 신속 및 정확하게 절단할 수 있는 절단 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 상기 절단 방법을 구현하기 위한 바람직한 절단 장치를 제공하는 것이다.
상술한 본 발명의 일 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 대상물에 고정된 유리관을 준비한 다음, 유리관이 소정 각도이상 유동되지 않도록 제한 또는 고정하며 상기 유리관의 주변부를 따라서 가스 화염을 분사하여 유리관을 전단한다. 이 경우, 대상물로 열이 전달되는 것을 방지하기 위하여 유리관의 중심축으로부터 예각으로 기울어지게 가스 화염을 분사하고, 가스 화염에 의하여 부분적으로 용융된 유리관을 하방으로 잡아당겨 유리관을 절단한다.
본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따른 유리관 절단 장치는, 대상물에 고정된 유리관으로부터 가스 화염을 분사하기 위한 토치부, 유리관의 주변부를 따라서 가스 화염을 분사하기 위하여 토치부를 이동시키는 구동부, 및 유리관이 소정 각도이상 유동되지 않도록 제한하는 가이드부를 포함한다. 이 경우, 가이드부는 유리관의 주변부에 배치된 적어도 두개의 가이드 바들과 가이드 바들을 유리관의 중심축 으로 모여들도록 이동시키는 가이드 구동 유닛 및 유리관을 파지한 가이드 바들을 하방으로 이동시키는 승강 유닛을 포함한다.
본 발명에 따르면, 가열도중에 유리관이 유동하는 것을 방지할 수 있으며, 대상물에 열적 피로도가 증가되는 것을 방지할 수 있다. 따라서 유리관을 정확하게 그리고 신속하게 절단할 수 있다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들에 따른 유리관 절단 방법 및 이를 수행하기 위한 절단 장치에 대하여 상세하게 설명하지만, 본 발명이 하기 실시예들에 의하여 제한되거나 한정되는 것은 아니다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 유리관 절단 장치를 설명하기 위한 개략적인 정면도이다.
도 2를 참조하면, 유리관 절단 장치(100)는 토치부(torch,110), 구동부(130) 및 가이드부(150)를 포함한다. 유리관 절단 장치(100)는 유리판(102)에 고정된 유리관(104)에 인접하게 배치되어 절단 공정을 수행한다. 이하, 유리관 절단 장치(100)의 주요 구성 요소들에 대하여 자세하게 설명한다.
토치부(110)는 버너 노즐(115) 및 가스 공급 유닛(120)을 포함한다. 버너 노즐(115)은 가스 공급 유닛(120)으로부터 연소 가스를 제공받아 유리관(104)으로 가스 화염을 분사한다.
버너 노즐(115)은 유리관(104)의 중심축선을 기준으로 하방으로 굴곡진 형상을 갖는 것이 바람직하다. 이는, 하방으로 가스 화염을 분사하여, 유리판(102)으로 열이 전달되는 것을 방지하기 위함이다. 이로써 유리판(102)의 열적 변형이나 열적 피로 현상이 발생되는 것을 방지할 수 있다. 가스 공급 유닛(120)이 연결된 버너 노즐(115)은 구동부(130)에 의하여 지지 및 이동된다.
구동부(130)는 제1 구동 유닛(131), 제2 구동 유닛(135) 및 제3 구동 유닛(141)을 포함한다. 제3 구동 유닛(141) 상에 제2 구동 유닛(135)이 설치되고, 제2 구동 유닛(135) 상에 제1 구동 유닛(131)이 설치된다.
제3 구동 유닛(141)은 베이스 테이블(base table,148) 내부에 배치되며, 베이스 테이블(148) 상면을 관통하여 제2 구동 유닛(135)에 연결된다. 제3 구동 유닛(141)은 회전 샤프트 어셈블리(143), 회전 모터(145) 및 동력전달 벨트(147)를 포함한다. 회전 샤프트 어셈블리(143)는 베이스 테이블(148)의 상면 중심부를 관통하도록 설치된다. 회전 모터(145)는 회전 샤프트 어셈블리(143)의 하단부에 인접하도록 배치되며, 동력전달 벨트(147)는 회전 샤프트 어셈블리(143)와 회전 모터(145)를 연결한다. 즉, 회전 모터(145)에서 발생된 회전 운동력은 동력전달 벨트(147)를 통하여 회전 샤프트 어셈블리(143)에 전달된다.
베이스 테이블(148)의 상면으로부터 돌출된 회전 샤프트 어셈블리(143)의 상단부에는 회전 플레이트(149)가 설치된다. 회전 플레이트(149) 상부의 일측에는 제2 구동 유닛(135)이 설치되고, 타측에는 가이드부(150)가 설치된다. 회전 플레이트(149)가 제3 구동 유닛(141)에 의하여 회전되면, 회전 플레이트(149) 상에 설치된 제2 구동 유닛(135) 및 가이드부(150)도 따라서 회전된다.
제2 구동 유닛(135)은 승강 모터(137) 및 승강 샤프트 어셈블리(139)를 포함한다. 승강 모터(137)는 베이스 테이블(148)의 상면으로부터 수직방향으로 설치되 고, 승강 샤프트 어셈블리(139)는 승강 모터(137)에 지지된다. 승강 모터(137)는 승강 샤프트 어셈블리(139)에 수직 왕복 운동력을 제공한다. 즉, 승강 모터(137)는 승강 샤프트 어셈블리(139)를 Z축선을 따라서 이동시킨다. 승강 샤프트 어셈블리(139)에는 제1 구동 유닛(131)이 설치되어 제1 구동 유닛(131)을 수직방향으로 이동시킨다.
제1 구동 유닛(131)은 좌우 이동 모터(132), 좌우 샤프트 어셈블리(133), 전후 이동 모터(134) 및 전후 샤프트 어셈블리(136)를 포함한다.
좌우 이동 모터(132)는 제2 구동 유닛(135) 상부에 설치되어 좌우 샤프트 어셈블리(133)를 지지한다. 좌우 이동 모터(132)는 좌우 샤프트 어셈블리(133)에 수평 왕복 운동력을 제공하여 좌우 샤프트 어셈블리(133)를 Y축선을 따라 이동시킨다.
전후 이동 모터(134)는 좌우 샤프트 어셈블리(133)의 상부에 설치되어 전후 샤프트 어셈블리(136)를 지지한다. 전후 이동 모터(134)는 전후 샤프트 어셈블리(136)에 수평 왕복 운동력을 제공하여 전후 샤프트 어셈블리(136)를 X축선을 따라 이동시킨다. 이 경우, 전후 샤프트 어셈블리(136)와 좌우 샤프트 어셈블리(133)는 서로 직교하는 방향으로 이동된다. 전후 샤프트 어셈블리(136)에는 전술한 토치부(110)가 설치된다.
이상 설명한 바를 요약하면, 토치부(110)는 제1 구동 유닛(131)에 의하여 지지되고, 제1 구동 유닛(131)은 제2 구동 유닛(135)에 의하여 지지된다. 제2 구동 유닛(135)은 제3 구동 유닛(141)에 의하여 지지된다. 토치부(110)는 제1 구동 유닛 (131)에 의하여 X축 및 Y축 방향으로 이동된다. 토치부(110)를 포함한 제1 구동 유닛(131)은 제2 구동 유닛(135)에 의하여 Z축 방향으로 이동되고, 제3 구동 유닛(141)에 의하여 Z축을 기준으로 회전된다. 즉, 토치부(110)는 3차원으로 이동 및 회전 가능하다. 이로써 토치부(110)가 유리관(104)의 둘레를 따라서 회전하며 가스 화염을 분사할 수 있다.
베이스 테이블(148) 상에는 제2 구동 유닛(135)에 대향되게 가이드부(150)가 설치된다. 가이드부(150)는 승강 유닛(152), 이동 테이블(155) 및 가이드 바(157)를 포함한다. 승강 유닛(152)은 베이스 테이블(148) 상에 설치되고, 이동 테이블(155)은 승강 유닛(152) 상에 설치되며, 가이드 바(157)는 이동 테이블(155) 상에 설치된다.
승강 유닛(152)은 유리관(104)의 하부에 위치하도록 베이스 테이블(148) 상에 설치된다. 승강 유닛(152)은 이동 테이블(155)에 수직 왕복 운동력을 제공한다. 일예로, 승강 유닛(152)으로서 로드 실린더가 선택될 수 있다.
이동 테이블(155) 상면에는 가이드 바(157)가 적어도 두개 이상 설치된다. 바람직하게는, 유리관(104)의 중심축선을 기준으로 한 소정의 원주 선상에 등 간격으로 4개의 가이드 바들(157)이 배치된다.
가이드 바들(157)은 유리관(104)보다 용융점이 높은 재료로 이루어지는 것이 바람직하다. 일예로, 가이드 바들(157)은 세라믹과 같은 특수 금속으로 제조될 수 있다.
이동 테이블(155) 내부에는 가이드 바들(157)을 수평 이동시키기 위한 이동 유닛(도시되지 않음)이 내장된다. 이 경우, 상기 이동 유닛은 가이드 바들(157)이 유리관(104)의 중심축선을 향하여 동시에 모여들고, 동시에 멀어지도록 제어하는 것이 바람직하다.
가이드 바들(157)은 유리관(104)의 하단부(106)를 파지하여 유리관(104)의 유동을 제한한다. 또한, 가이드 바들(157)은 용융되기 시작한 유리관(104)을 파지한 상태로 조금씩 하강하여 유리관(104)을 신속하게 절단할 수 있다.
다르게는, 유리관(104)이 가이드 바들(157) 사이에 삽입식으로 배치되어 고정되는 유기 기판 성형 장치가 실시될 수 있다. 이 경우, 가이드 바들(157)의 내측면에는 완충 부재(도시되지 않음)가 배치되어 유리관(104)과 소정의 마찰력 발생시킬 수 있다. 따라서 가이드 바들(157)이 하강하면 유리관(104)도 따라서 하강하게 되고, 유리관(104)이 신속하게 절단될 수 있다.
도 3은 상기 제1 실시에에 따른 유리관 절단 장치를 이용한 유리관 절단 방법을 설명하기 위한 개략적인 확대도이다.
도 2내지 도 3을 참조하면, 유리판(102)에 고정된 유리관(104)을 유리관 절단 장치(100)에 인접하게 배치한다. 이 경우, 가이드 바들(157) 상부에 유리관(104)이 위치하도록 배치한다. 다르게는, 유리관 절단 장치(100)를 유리판(102)에 고정된 유리관(104)에 인접하도록 배치할 수 있다.
유리관(104)의 배치가 완료되면, 이동 테이블(155)을 상승시켜 가이드 바들(157)이 유리관(104)의 하단부(106)를 둘러싸도록 한다. 이 경우, 유리관(104)의 하단부(106)가 이동 테이블(155)의 상면에 접촉되지 않도록 주의한다. 또한, 가이 드 바들(157)이 유리관(104)의 가열 부위(105)보다 낮은 높이를 갖도록 배치한다.
이어서, 가이드 바들(157)이 유리관(104)의 중심축선을 향하여 모여들도록 이동시켜 유리관(104)의 하단부(106)를 파지한다. 이 경우, 유리관(104)이 파손되지 않도록 주의한다.
유리관(104)을 파지한 후, 또는 파지함과 실질적으로 동시에 유리관(104)의 가열 부위(105)에 대응하는 높이로 버너 노즐(115)을 이동시킨다. 이 경우, 버너 노즐(115)의 분사구가 가열 부위(105)보다 높거나 거의 같도록 배치한다. 유리관(104)과 버너 노즐(115)의 이격 거리는 공정 조건에 따라 당업자가 용이하게 선택할 수 있을 것이다.
유리관(104)에 대한 토치부(110)의 위치 정렬이 완료되면, 유리관(104)이 파지된 상태에서 유리관(104)에 대하여 예열 공정을 수행한다. 예열 공정은 토치부(110)를 유리관(104)의 길이 방향 즉, Z축선을 따라 이동시켜가며 실시한다. Z축선을 따라 토치부(110)를 이동시키기 위해서는 제2 구동 유닛(135)을 이용한다. 보다 발전적으로는 유리관(104)의 파손을 방지하기 위하여 유리관(104)과 토치부(110)의 간격을 조절해가며 단속적으로 예열한다. 예열 온도 및 시간은 유리관(104)의 특성에 따라 당업자가 선택할 수 있을 것이다.
예열 공정은 유리판(102)을 포함한 대상물에 열적 피로도를 최소화시키기 위하여 직진성을 갖는 가스 화염을 이용하는 것이 바람직하다. 직진성을 갖는 가스 화염은 다양한 가스로부터 생성될 수 있다. 일예로, 브라운 가스(brown gas)를 사용하여 가스 화염을 생성할 수 있다.
예열 공정에 이어 가열 및 절단 공정을 수행한다. 가열 및 절단 공정은 버너 노즐(115)을 가열 부위(105)의 주변부를 따라 회전시키며 가스 화염을 분사하여 수행한다. 이 경우, 가스 화염이 가열 부위(105)보다 높은 위치에서 아래의 가열 부위(105)를 향하여 분사되도록 하는 것이 바람직하다. 가열 및 절단 공정의 온도 및 시간은 당업자라면 용이하게 선택할 수 있을 것이다.
가열 부위(105)의 둘레를 따라 연속적으로 가스 화염을 분사하여 가열 부위(105)를 용융시킨다. 가열 부위(105)가 용융되기 시작하면, 가이드 바들(157)이 유리관(104)을 파지한 상태에서 이동 테이블(155)을 조금씩 하강시킨다. 이동 테이블(155)이 하강하면 유리관(104)의 하단부(106)도 따라서 하강한다.
종래에는 자중에 의하여 용융된 유리관(104)이 하강하였지만, 본 실시예에서는 자중보다 큰 힘으로 용융된 유리관(104)을 잡아당겨 가열 부위(105)가 보다 빠르게 얇아지도록 한다. 가이드부(150)에 의한 유리관(104)의 하강속도는 가열 부위(105)의 용융 속도에 대응하도록 선택한다. 유리관(104)의 하강속도가 너무 빠르면 가열 부위(105)가 파손될 수 있고, 유리관(104)의 하강속도가 너무 느리면 가열 부위(105)가 뭉툭해질 수 있으므로 주의한다.
가열 부위(105)는 비교적 빠른 속도로 얇아지다가 마침내 절단된다. 가열 부위(105)가 절단되어도 유리판(102) 내부로 가스가 유입되거나, 유리판(102) 내부의 가스가 누출되지 않는다. 이는 가열 부위(105)는 절단과 동시에 바로 봉합되기 때문이다.
유리관(104)이 절단된 후에는 서냉 공정을 더 수행하는 것이 바람직하다. 서 냉 공정은 잔존하는 유리관(104)의 하단부에 가스 화염을 단속적으로 가하면서 수행한다. 이로써 유리판(102)의 내부를 효과적으로 밀폐할 수 있다.
전술한 제1 실시예에 따르면, 유리관(104)은 가열되는 동안 어느 방향으로도 기울어지지 않아 절단 부위(105)가 균일하게 가열될 수 있으며, 용융된 절단 부위(105)가 비교적 빠르게 얇아져서 유리관(105)이 신속하게 절단될 수 있다. 또한, 유리판(102)으로 열이 거의 전달되지 않아, 유리판(102)이 열 변형되거나 열적 피로도가 증가하는 것을 방지할 수 있다.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 유리관 절단 장치를 설명하기 위한 개략적인 정면도이다. 본 실시예에 따른 유리관 절단 장치는 상기 제1 실시예에서 설명한 유리관 절단 장치와 가이드부를 제외하고는 실질적으로 동일하다. 따라서 제1 실시예와 중복된 설명은 생략하기로 한다. 하지만 이것이 본 발명을 제한하거나 한정하는 것은 아님을 밝혀둔다.
도 4를 참조하면, 유리관 절단 장치(200)는 토치부(110), 구동부(130) 및 가이드부(250)를 포함한다.
베이스 테이블(148) 상에는 제2 구동 유닛(135)에 대향되게 가이드부(250)가 설치된다. 가이드부(250)는 승강 유닛(252) 및 가이드 프레임(257)을 포함한다.
승강 유닛(152)은 유리관(104)의 하부에 위치하도록 베이스 테이블(150) 상에 설치된다. 승강 유닛(152)은 가이드 프레임(257)으로 수직 왕복 운동력을 제공한다.
가이드 프레임(257)은 전체적으로 원기둥 형상을 갖는다. 가이드 프레임(257)에는 유리관(104)의 하단부(106)를 수용하기 위한 홈(258)이 형성된다. 홈(258)은 가이드 프레임(257)의 상면으로부터 소정 깊이로 형성된다. 홈(258)은 유리관(104)보다 큰 직경의 원통 형상을 갖는 것이 바람직하다. 또한, 가이드 프레임(257)은 홈(258)의 중심축선이 유리관(104)의 중심축선과 일치하도록 배치되는 것이 바람직하다.
가이드 프레임(257)은 유리관(104)보다 용융점이 높은 재료로 이루어지는 것이 바람직하다. 일예로, 가이드 바들(157)은 세라믹과 같은 특수 금속으로 제조될 수 있다.
유리관(104)은 하단부(106)가 가이드 프레임(257) 내부에 수용되어 유동이 제한된다. 보다 자세하게 설명하면, 유리관(104)의 가열 부위(105)가 용융되면, 가열 부위(105)를 아래의 유리관(104)이 소정의 방향으로 기울어진다. 이는 가열 부위(105)가 국부적으로 가열되기 때문이다. 유리관(104)은 점차적으로 기울어지다가 하단부(106)가 홈(258)의 내측면에 닿게 된다. 즉, 유리관(104)은 홈(258)의 내부를 벗어나지 않는 범위에서만 유동된다.
도 5는 상기 제2 실시예에 따른 유리관 절단 장치를 이용한 유리관 절단 방법을 설명하기 위한 개략적인 확대도이다.
도 4내지 도 5를 참조하면, 유리판(102)에 고정된 유리관(104)을 유리관 절단 장치(200)에 인접하게 배치한다. 이 경우, 가이드 프레임(257) 상부에 유리관(104)이 위치하도록 배치한다. 다르게는, 유리관 절단 장치(200)를 유리판(102)에 고정된 유리관(104)에 인접하도록 배치할 수 있다.
유리관(104)의 배치가 완료되면, 승강 유닛(252)을 작동시켜 유리관(104)의 하단부(106)를 가이드 프레임(257)의 홈(258)에 배치한다. 이 경우, 유리관(104)의 하단부(106)가 홈(258)의 저면에 접촉되지 않도록 주의한다. 또한, 가이드 프레임(257)의 상면이 가열 부위(105)보다 낮은 높이를 갖도록 배치한다.
이어서, 유리관(104)의 가열 부위(105)에 대응하는 높이로 버너 노즐(115)을 이동시킨다. 이 경우, 버너 노즐(115)의 분사구가 가열 부위(105)보다 높거나 거의 같도록 배치한다. 유리관(104)과 버너 노즐(115)의 이격 거리는 공정 조건에 따라 당업자가 용이하게 선택할 수 있을 것이다.
유리관(104)에 대한 토치부(110)의 위치 정렬이 완료되면, 유리관(104)이 파지된 상태에서 유리관(104)에 대하여 예열 공정을 수행한다. 예열에 대한 설명은 상기 제1 실시예와 실질적으로 동일하므로 생략한다.
예열 공정에 이어 가열 및 절단 공정을 수행한다. 가열 및 절단 공정은 버너 노즐(115)을 가열 부위(105)의 주변부를 따라 회전시키며 가스 화염을 분사하여 수행한다. 이 경우, 가스 화염이 가열 부위(105)보다 높은 위치에서 아래의 가열 부위(105)를 향하여 분사되도록 하는 것이 바람직하다.
가열 부위(105)의 둘레를 따라 연속적으로 가스 화염을 분사하여 가열 부위(105)를 용융시킨다. 가열 부위(105)가 용융되기 시작하면, 유리관(104)이 가열 부위(105)를 기준으로 소정의 방향으로 기울어질 수 있다. 이 경우, 유리관(104)은 수직축으로부터 소정의 각도(a)이상 기울어지지 않는다. 이는 유리관(104)의 하단 부(106)의 유동 범위가 가이드 프레임(257)에 의하여 한정되기 때문이다. 보다 자세하게 설명하면, 가열 부위(105)가 용융되면, 가열 부위(105)를 아래의 유리관(104)은 소정의 방향을 향하여 점차적으로 기울어진다. 유리관(104)이 소정의 각도(a)만큼 기울어지면 유리관(104)의 하단부(106)는 홈(258)의 내측면에 닿게 된다. 이로써 유리관(104)의 유동이 제한된다. 유리관(104)의 유동 범위는 가이드 프레임(257)의 홈(258) 내경을 변경함으로써 조절할 수 있다.
유리관(104)을 일정 시간이상 가열하면, 유리관(104)은 자중에 의하여 가열부위(105)를 기준으로 점차적으로 아래로 신장된다. 가열 부위(105)는 점차적으로 얇아지다 마침내 절단된다. 가열 부위(105)가 절단되어도 유리판(102) 내부로 가스가 유입되거나, 유리판(102) 내부의 가스가 누출되지 않는다. 이는 가열 부위(105)는 절단과 동시에 바로 봉합되기 때문이다.
유리관(104)이 절단된 후에는 서냉 공정을 더 수행하는 것이 바람직하다. 서냉 공정은 잔존하는 유리관(104)의 하단부에 가스 화염을 단속적으로 가하면서 수행한다. 이로써 유리판(102)의 내부를 효과적으로 밀폐할 수 있다.
전술한 제2 실시예에 따르면, 유리관(104)은 가열되는 소정의 각도(a) 범위 내에서만 가이드 프레임(257)내에서만 유동된다. 따라서 가열 부위(105)는 균일하게 가열될 수 있으며, 최종적으로는 유리관(104)을 매우 우수하게 절단할 수 있다.
전술한 실시예들에서는 구체적인 예로서 면광원 장치를 들어 설명하였으나, PDP, VFD 등과 같이 유리관을 이용하는 모든 산업 분야에 본 발명을 적용할 수도 있음을 밝혀둔다.
상술한 바와 같이 본 발명에 의하면, 유리관을 균일하게 가열할 수 있어, 절단 공정을 양호하게 그리고 신속하게 수행할 수 있다. 나아가, 가열 부위 상부로 열이 전달되는 것을 방지할 수 있어, 절단 후 잔존하는 팁이나 유리관이 연결된 대상물이 변형되거나 열적 피로도가 증가되는 것을 방지할 수 있다. 나아가, 절단 공정이후 유리관의 단부를 밀착 가압함으로써, 대상물에 잔존하는 유리관의 두께도 최소화시킬 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예들을 참조하여 설명하였지만 해당 기술 분야의 숙련된 당업자라면 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경 시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (12)

  1. 대상물에 고정된 유리관을 준비하는 단계; 및
    상기 유리관이 소정의 각도이상 유동되지 않도록 제한하며 상기 유리관의 주변부를 따라서 가스 화염을 분사하여 상기 유리관을 절단하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 유리관의 절단 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 유리관을 절단하는 단계는, 상기 유리관의 일 단부를 고정하여 상기 유리관의 유동을 제한하는 것을 특징으로 하는 유리관의 절단 방법.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 유리관을 절단하는 단계는, 상기 유리관의 일 단부의 유동 범위를 한정하여 상기 유리관의 유동을 제한하는 것을 특징으로 하는 유리관의 절단 방법.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 유리관을 절단하는 단계는,
    상기 유리관의 길이 방향으로 상기 가스 화염을 이동시켜 상기 유리관을 예열하는 단계; 및
    상기 유리관의 주변부를 따라 회전하며 상기 가스 화염을 분사하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 유리관의 절단 방법.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 유리관을 절단하는 단계는, 상기 가스 화염에 의하여 가열된 유리관을 하방으로 잡아당기는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유리관의 절단 방법.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 유리관을 절단하는 단계는, 상기 대상물로 열이 전달되는 것을 방지하기 위하여, 상기 유리관의 중심축으로부터 소정의 각도로 기울어지게 상기 가스 화염을 분사하는 것을 특징으로 하는 유리관의 절단 방법.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 대상물은 면광원 본체를 포함하는 것을 특징으로 하는 유리관의 절단 방법.
  8. 대상물에 고정된 유리관으로 가스 화염을 분사하기 위한 토치(torch)부;
    상기 유리관의 주변부를 따라서 가스 화염을 분사하기 위하여 상기 토치부를 이동시키는 구동부; 및
    상기 유리관을 고정 또는 소정 각도이상 유동되지 않도록 제한하는 가이드부를 포함하는 것을 특징으로 하는 유리관의 절단 장치.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 가이드부는,
    상기 유리관에 밀착되는 가이드 바들; 및
    상기 유리관을 하방으로 잡아당기기 위하여 상기 유리관에 밀착된 가이드 바들을 하방으로 이동시키는 승강 유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 유리관의 절단 장치.
  10. 제 8 항에 있어서, 상기 가이드부는
    상기 유리관의 일 단부의 유동 범위를 한정하기 위하여 상기 유리관으로부터 이격되어 상기 유리관을 둘러싸는 가이드 프레임을 포함하는 것을 특징으로 하는 유리관의 절단 장치.
  11. 제 8 항에 있어서, 상기 토치부는
    상기 대상물로 열이 전달되는 것을 방지하기 위하여 상기 유리관의 중심축으로부터 소정의 각도로 기울어지게 가스 화염을 분사하는 토치(torch); 및
    상기 토치로 연소 가스를 공급하기 위한 가스 공급 유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 유리관의 절단 장치.
  12. 제 8 항에 있어서, 상기 구동부는
    상기 유리관에 대한 상기 토치부의 수평위치를 조절하기 위하여 상기 토치부에 수평 왕복 운동력을 제공하는 제1 구동 유닛;
    상기 유리관에 대한 상기 토치부의 수직위치를 조절하기 위하여 상기 토치부에 수직 왕복 운동력을 제공하는 제2 구동 유닛; 및
    상기 유리관의 둘레를 따라 상기 토치부를 회전시키기 위하여 상기 토치부에 회전 운동력을 제공하는 제3 구동 유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 유리관의 절단 장치.
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KR100857762B1 (ko) * 2007-01-03 2008-09-10 최동규 브라운가스 화염을 이용한 비금속 재료 가공장치 및 방법
KR20200083177A (ko) * 2018-12-28 2020-07-08 한국전기연구원 유도가열식 유리관 밀봉장치

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