KR20110135572A - 강화유리 제조장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 강화 유리 제조 장치에 관한 것으로, 메인 프레임, 상기 메인 프레임의 상부 좌우 양측에 평행하게 설치되는 가이드레일의 내측 지면에 메인 프레임의 길이 방향을 따라 이격 설치되며, 내부에 히터가 내장되어 질산칼륨용액을 가열함으로써 상기 질산칼륨용액에 침지된 원판유리를 강화시키며, 그 상부에 도어 레일을 따라 개폐되는 도어를 구비하는 강화조, 상기 강화조 상부에서 상기 가이드레일을 따라 원판유리를 지그부에 적재하여 이송하고 상기 강화조로 상기 원판유리를 업다운시키는 로딩 로봇, 및 상기 로딩 로봇 프레임 하부에 결합되어, 상기 강화유리가 적재된 지그부를 상부와 측면부를 커버하고 아래쪽으로 개방하여 그 하부에 위치한 상기 강화조에서 가열된 질산칼륨 용액에서 발생하는 열기로 상기 강화유리를 예열되도록 하는 예열커버를 포함한다.

Description

강화유리 제조장치{Apparatus of manufacturing enforced glass}

본 발명은 강화 유리 제조 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 강화조에 원판유리를 투입하기 전에 미리 강화조에 포함된 질산칼륨 용액의 열기에 의해서 강화유리를 서서히 가열함으로써 강화조의 강화공정시 열변형과 크랙을 방지하기 위해 강화조로 원판유리를 이송하는 강화유리 로딩 로봇에 예열커버를 구비한 강화유리 제조장치에 관한 것이다.

일반적으로 강화유리는 디스플레이 장치의 화면으로 많이 사용되는 것으로, 경도 및 강도가 우수한 강화유리를 제조하기 위해서는 유리의 강화 공정이 필요하다.

통상적으로 유리의 강화는 크게 물리적 강화와 화학적 강화로 나뉘는데, 일반적으로 물리적 강화는 유리의 두께 5mm이상의 유리를 사용하여 온도를 550℃에서 700℃ 사이에서 유리를 가열하여 급냉하는 방식으로 유리의 내부 강도를 강화하는 방식으로 이는 강화 유리문, 자동차용 유리 등에 주로 사용된다.

한편, 화학적 강화는 박판유리를 450℃의 질산칼륨용액이 담긴 강화로에서 3시간 이상 침지시킴에 따라 유리에 포함된 나트륨 이온과 질산칼륨용액의 칼륨 이온을 서로 치환시켜 유리를 강화하는 것으로, 주로 2.0mm 이하의 박판유리를 강화하는데 이용된다.

최근에는 용융칼륨염을 함유한 용융물중에 용융석염을 미량 함유시켜 이온교환시킴에 따라 유리표면층의 나트륨이온과 칼륨이온의 이온교환 반응속도를 촉진시키는 방법을 통해 강화유리를 제조할 수 있는 제조장치가 제안되고 있다.

도1은 이와 같은 질산칼륨용액을 이용하여 화학적으로 강화 유리를 제조하는 강화유리 제조장치의 사시도이다.

메인프레임(1) 과 상부 좌우 양측에 평행하게 설치되는 가이드레일및 동력을 전달하는 랙기어(11)가 설치되어 있고, 가이드 레일(11) 따라 로딩로봇(2), 언로딩로봇(3)이 다수개의 유리가 거치된 랙(12)을 수평 방향으로 순차 이송시켜 예열조(4), 강화조(5), 서냉조(6), 온수조(7), 열수조(8) 이송되어 유리를 강화 처리하며, 완료된 강화유리가 거치된 랙(12)을 외부로 반출하는 강화유리 제조 장치이고, 강화유리 제조장치를 전체적으로 관리하기 위한 컨트롤 박스(13)를 구비한다.

이와 같이 강화유리 제조장치는 기본 골격으로서 메인 프레임(1), 상기 메인프레임(1) 상부 좌우 양측에 평행하게 설치되어 있어 로봇이 평행이동 할수 있는 가이드레일(11), 메인프레임(1) 내측 하부에 유리를 강화시키기 전에 유리를 1차 가열하여 강화시 열변형과 크랙을 방지하는 예열조(4), 내부에 질산칼륨(KNO₃)을 가열하여 용융화시켜서 질산칼륨을 용융상태로 유지함으로써 강화 온도를 조절 하는 강화조(5), 상기 강화조(5)에서 강화된 유리의 온도를 서서히 냉각하여 응력을 제거하는 서냉조(6), 서냉조(6)에서 냉각된 강화유리를 세정하는 온수조(7)와 열수조(8)를 구비한다.

도1에서 도시된 강화유리 제조장치는 길이방향으로 여섯 개의 조(bath)가 상호 이격 설치되고, 각각의 조에는 내부에 히터가 내장된 내부 가열부가 있고, 상기 각 조에는 상부에 설치된 도어 레일을 타고 절첩식으로 개폐되는 도어가 구비되어 온도 유지 또는 불순물의 혼입을 방지한다.

원판 유리의 강화 처리에는 메일프레임 상단에 설치된 가이드 레일을 따라 로딩로봇이 원판유리가 거치된 랙을 모터 동력으로 수평하게 이동하는 과정에 의해서 예열조(4)에서 예열된 원판유리를 강화조(5)에 침지시킨다.

원판유리 강화공정을 진행하면 예열에서 380℃~500℃의 온도로 상승시킨 후 30분 내지 120분간 온도를 유지시키도록 하고, 강화조(5)에서 450℃로 가열된 질산칼륨용액(KNO₃)에 4 ~ 6시간 담가두어 강화가 이루어지게 하고, 서냉조(6)로 이동해 강화가 완료된 유리를 100℃에 이르도록 서서히 냉가시켜 응력을 제거하고, 온수조 및 열수조에서 1차, 2차 세정을 하게 된다.

이때, 상기 예열조(4)에서 예열된 강화용 원판유리를 로딩로봇에 실어서 강화조(5)로 이송하는 과정에서 열손실이 발생하는 문제점이 있다.

또한, 일정온도의 질산칼륨 용액이 포함된 강화조에 이웃하여 예열조를 구비하여 상기 강화조에 투입되기 전에 일정한 온도를 유지하면서 강화용 원판유리를 예열하는 과정은 강화장치의 구성과 공정의 용이성에 있어서 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같이 종래의 문제점을 해결하고자 안출된 것으로, 그의 목적은 유리의 강화 공정 중에서 질산칼륨(KNO₃)의 용액에 의한 강화 공정에 있어서 열변형과 크랙을 방지하기 위한 예열 공정을 강화조에 담긴 질산칼륨 용액의 자체 열기에 의해서 예열하는 동시에 열손실을 방지하는 예열커버를 구비하는 강화유리 제조장치를 제공하기 위한 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 강화유리 제조장치는, 메인 프레임, 상기 메인 프레임의 상부 좌우 양측에 평행하게 설치되는 가이드레일의 내측 지면에 메인 프레임의 길이 방향을 따라 이격 설치되며, 내부에 히터가 내장되어 질산칼륨용액을 가열함으로써 상기 질산칼륨용액에 침지된 원판유리를 강화시키며, 그 상부에 도어 레일을 따라 개폐되는 도어를 구비하는 강화조, 상기 강화조 상부에서 상기 가이드레일을 따라 원판유리를 지그부에 적재하여 이송하고 상기 강화조로 상기 원판유리를 업다운시키는 로딩 로봇, 및 상기 로딩 로봇 프레임 하부에 결합되어, 상기 강화유리가 적재된 지그부를 상부와 측면부를 커버하고 아래쪽으로 개방하여 그 하부에 위치한 상기 강화조에서 가열된 질산칼륨 용액에서 발생하는 열기로 상기 강화유리를 예열되도록 하는 예열커버를 포함하는 것을 특징으로 하는 것이다.

또한, 본 발명에 따른 강화유리 제조장치에 있어서, 상기 예열 커버의 내부는 요철이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 것이다.

또한, 본 발명에 따른 강화유리 제조장치에 있어서, 상기 예열 커버의 내부 재질은 SUS로 이루어진 것을 특징으로 하는 것이다.

또한, 본 발명에 따른 강화유리 제조장치에 있어서, 상기 예열 커버의 내부와 외부 사이에는 단열재를 구비하여 된 것을 특징으로 하는 것이다.

또한, 본 발명에 따른 강화유리 제조장치에 있어서, 상기 로딩 로봇에는 상기 예열 커버를 업다운시키고 상기 강화유리가 적재된 지그부를 상기 예열커버로부터 분리하여 개방된 하부로 다운시키도록 실린더 블록이 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 것이다.

또한, 본 발명에 따른 강화유리 제조장치에 있어서, 상기 실린더 블록은 상기 로딩 로봇의 프레임 상부에 좌우 대칭적으로 4개가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 강화유리 제조장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 것이다.

본 발명에 따른 강화유리 제조장치는 유리의 강화 공정 중에서 질산칼륨(KNO₃)의 분진들이 강화로와 서냉조의 도어와 도어 레일 위로 떨어지는 것을 방지하여 도어의 개폐동작을 원활하도록 하는 효과가 있다.

또한, 도어레일커버장치에 의해서 공정후에 떨어지는 분진으로 인한 문제 발생으로부터 미리 예방할 수 있을 뿐만 아니라, 그로 인한 정비 시간을 단축하므로 생산량을 증가 할 수 있다.

도1은 일반적인 강화유리 제조장치의 전체 구성 사시도이다.
도2는 본 발명에 따른 강화유리 제조장치에서 예열 커버를 구비한 로딩 로봇의 사시도이다.
도3은 본 발명에 따른 강화유리 제조장치에서 예열 커버를 구비한 로딩 로봇의 단면도이다.
도4는 본 발명에 따른 강화유리 제조장치에서 예열 커버를 구비한 로딩 로봇의 작동상태도이다.
도5는 본 발명에 따른 강화유리 제조장치에서 예열 커버의 내부 단면도이다.

이하, 본 발명에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 도면에 도시된 실시예에 대하여 더욱 상세히 설명한다.

도2는 본 발명에 따른 강화유리 제조장치에서 예열 커버를 구비한 로딩 로봇의 사시도이고, 도3은 본 발명에 따른 강화유리 제조장치에서 예열 커버를 구비한 로딩 로봇의 단면도이고, 도4는 본 발명에 따른 강화유리 제조장치에서 예열 커버를 구비한 로딩 로봇의 작동상태도이고, 도5는 본 발명에 따른 강화유리 제조장치에서 예열 커버의 내부 단면도이다.

도1에 도시된 일반적인 강화유리 제조장치를 참조하면, 본 발명에 따른 강화유리 제조장치는 메인프레임(1), 원판유리를 이송하는 로딩로봇(2), 언로딩 로봇(3), 강화조(5), 서냉조(6), 온수조(7), 열수조(8)를 포함하여 구성되는 반면 예열조(4)를 별도로 구비하지 않고 있다.

이하, 기술되는 강화유리 제조장치에서 공통되는 구성은 도1에 도시된 구성과 동일한 도면부호로 설명한다.

도1에 도시된 강화유리 제조장치에는 상기 메인프레임(1) 상부 좌우 양측에 평행하게 설치되어 있어 로봇이 평행이동 할수 있는 가이드레일(11)이 설치되어 있고, 메인프레임(1) 내측 하부에 원판유리를 강화시키기 전에 유리를 1차 가열하여 강화시 열변형과 크랙을 방지한다.

상기 강화조(5)는 내부에 질산칼륨(KNO₃)을 가열하여 용융화시켜서 질산칼륨을 용융상태로 유지함으로써 강화 처리를 시행하고, 서냉조(6)는 상기 강화조(5)에서 강화된 유리의 온도를 서서히 냉각하여 응력을 제거한다.

상기 온수조(7)와 열수조(8)는 서냉조(6)에서 냉각된 강화유리를 세정한다.

도2에서 도시된 본 발명에 따른 강화유리 제조장치의 로딩 로봇(2)에는 랙(12)에 강화유리를 지그부(미도시)에 의하여 다수개 거치되어 있고, 상기 로딩 로봇(2)은 메인프레임 상부 양측에 좌우로 설치된 랙 이동대차(9)를 통하여 이동된다.

상기 로딩 로봇(2)은 메인프레임(1) 상단에 설치된 가이드 레일(11)을 따라 로딩로봇(2)이 모터 동력으로 수평하게 이동하여 예열된 원판유리를 강화조에 침지 시킨다.

도2, 도3을 참조하면, 본 발명에 따른 강화유리 제조 장치는, 메인 프레임(1), 상기 메인 프레임(1)의 상부 좌우 양측에 평행하게 설치되는 가이드레일(11)의 내측 지면에 메인 프레임(1)의 길이 방향을 따라 이격 설치되며, 내부에 히터가 내장되어 질산칼륨용액을 가열함으로써 상기 질산칼륨용액에 침지된 원판유리를 강화시키며, 그 상부에 도어 레일을 따라 개폐되는 도어를 구비하는 강화조(5), 상기 강화조 상부에서 상기 가이드레일(11)을 따라 원판유리를 지그부에 적재하여 이송하고 상기 강화조(5)로 상기 원판유리를 업다운시키는 로딩 로봇(2), 및 상기 로딩 로봇 프레임 하부에 결합되어, 상기 강화유리가 적재된 지그부를 상부와 측면부를 커버하고 그 아래쪽으로 개방하여 그 하부에 위치한 상기 강화조(5)에서 가열된 질산칼륨 용액에서 발생하는 열기로 상기 강화유리를 예열되도록 하는 예열커버(10)를 포함한다.

도4를 참조하면, 상기 예열과정에서 로딩로봇(2)에는 예열커버(10)가 설치되어 강화유리를 강화조(5)로 이송하거나 강화조(5)로부터 서냉조(6)로 이송시 온도편차를 줄일 수 있고, 제품 불량을 최소화 할 수 있다.

또한, 도4에 도시된 바와 같이 로딩로봇(2)이 강화조(5) 상부에서 일정 시간 정지시킨후 로딩로봇(2)에서 예열커버 업/다운 기능을 수행하여 강화조(5)와 예열커버 사이 틈을 줄여주는 역할을 할 수 있게 한다.

강화조(5)에 포함된 히터에 의해서 강화조(5) 내부에서 가열된 질산칼륨용액의 열기에 의해 상기 강화유리를 서서히 예열시키는 단계는 다음과 같이 진행된다.

강화유리가 강화조(5)에 침지되는 공정을 진행하기 전 예열공정을 진행하면 강화조(5) 내부에서 가열된 질산칼륨용액의 열기에 의해서 380℃~500℃의 온도로 상승시킨 후 30분 내지 120분간 온도를 유지시키도록 한다.

다음으로, 강화조(5)에서 450℃로 가열된 질산칼륨용액(KNO₃)에 4 ~ 6시간 담가두어 강화가 이루어지게 하고, 다음공정으로 이동시 에는 다시 로딩 로봇을 이용해 예열커버(1)를 상승시켜서 다음 서냉조로 이동을 한다.

서냉조(6)로 이동해 강화가 완료된 유리를 100℃에 이르도록 서서히 냉각시켜 응력을 제거하고, 온수조(7) 및 열수조(8)에서 1차, 2차 세정을 하게 된다.

여기에서, 도5에 도시된 바와 같이 강화조(5)의 질산칼륨용액의 열기로 인해 예열을 시키기 위해 예열커버의 내부의 구조는 요철(22) 형태로 되어 고온에서 열 변형에 최소화 할 수 있게 설계하는 것이 바람직하다.

또한, 예열커버(1)의 재질은 스텐인레스 (SUS)이며, 예열커버와 커버 외부면 사이에는 1350℃까지 견딜 수 있는 세라믹재질의 단열재(4)를 사용하는 것이 바람직하다.

또한, 도3을 참조하면 상기 로딩 로봇(2)에는 상기 예열 커버(10)를 업다운시키고 상기 강화유리가 적재된 지그부를 상기 예열커버(10)로부터 분리하여 개방된 하부로 다운시키도록 실린더 블록(20)이 구비되어 있다.

여기에서, 상기 실린더 블록(20)은 상기 로딩 로봇(2)의 프레임 상부에 좌우 대칭적으로 4개가 설치되어 있는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 강화유리 제조장치에 있어서, 상기 로딩 로봇(2)에 예열조를 구비하는 대신 예열커버(10)로써 강화조(5) 내부의 질산칼륨용액의 가열된 열기로 강화유리를 예열하는 방법은 제조장치의 구성에 있어서, 장비의 단가를 낮출 수 있을 뿐만 아니라, 장비의 전체 크기를 줄일 수 있도록 하며, 예열커버의 다운기능을 통해 강화조(5)와 예열커버(10) 사이 틈을 줄여주게 되어 로딩로봇(2)에 설치된 지그에 장착된 강화유리는 예열 공정에 있어서도 열 손실을 크게 줄일 수 있게 되는 것이다.

이상에서 본 발명은 기재된 구체적인 실시예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.

1 : 메인 프레임 2 : 로딩 로봇
3 : 언로딩 로봇 4 : 예열조
5 : 강화조 6 : 서냉조
7 : 온수조 8 : 열수조
9 : 랙이동대차 10 : 예열커버
20 : 실린더블록 22 : 요철

Claims (6)

1. 메인 프레임;
   상기 메인 프레임의 상부 좌우 양측에 평행하게 설치되는 가이드레일의 내측 지면에 메인 프레임의 길이 방향을 따라 이격 설치되며, 내부에 히터가 내장되어 질산칼륨용액을 가열함으로써 상기 질산칼륨용액에 침지된 원판유리를 강화시키며, 그 상부에 도어 레일을 따라 개폐되는 도어를 구비하는 강화조;
   상기 강화조 상부에서 상기 가이드레일을 따라 원판유리를 지그부에 적재하여 이송하고 상기 강화조로 상기 원판유리를 업다운시키는 로딩 로봇; 및
   상기 로딩 로봇 프레임 하부에 결합되어, 상기 강화유리가 적재된 지그부를 상부와 측면부를 커버하고 아래쪽으로 개방하여 그 하부에 위치한 상기 강화조에서 가열된 질산칼륨 용액에서 발생하는 열기로 상기 강화유리를 예열되도록 하는 예열커버를 포함하는 것을 특징으로 하는 강화유리 제조장치.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 예열 커버의 내부는 요철이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 강화유리 제조장치.
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 예열 커버의 내부 재질은 SUS로 이루어진 것을 특징으로 하는 강화유리 제조장치.
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 예열 커버의 내부와 외부 사이에는 단열재를 구비하여 된 것을 특징으로 하는 강화유리 제조 장치.
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 로딩 로봇에는 상기 예열 커버를 업다운시키고 상기 강화유리가 적재된 지그부를 상기 예열커버로부터 분리하여 개방된 하부로 다운시키도록 실린더 블록이 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 강화 유리 제조 장치.
6. 제 5 항에 있어서,
   상기 실린더 블록은 상기 로딩 로봇의 프레임 상부에 좌우 대칭적으로 4개가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 강화유리 제조장치.
   
   
   

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