KR20140117802A - 모바일 액정 강화유리 면취가공 로봇 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 컨베이어(10) 상으로 글라스 등의 대상물을 연속적으로 이송하며 가공을 수행하는 장치에 있어서: 상기 컨베이어(10) 상에 설치되어 기준블록(22)과 가동블록(24)으로 글라스를 정위치로 유도하는 정렬기(20); 상기 정렬기(20)의 인근에 회전 가능하게 설치되고, 글라스의 로딩과 언로딩을 수행하는 스테이션(30); 상기 스테이션(30) 상의 글라스를 대상으로 황삭기(41), 정삭기(42), 면취기(43)에 의한 순차적 가공을 수행하는 가공수단(40); 및 상기 정렬기(20) 상의 글라스를 스테이션(30)으로 공급하면서 스테이션(30)의 글라스를 다시 컨베이어(10) 상으로 송출하는 로봇(50);을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다. 이때, 상기 스테이션(30)은 칸막이(32)로 4등분되고 90° 단위로 회전 제어된다. 상기 가공수단(40)은 황삭기(41), 정삭기(42), 면취기(43)의 스핀들(45) 내부에 냉각수의 유동을 위한 순환유로(47)를 구비한다.
이에 따라 본 발명은, 휴대전화 등 박형의 모바일 기기용 액정표시장치에 포함되는 글라스를 CNC 기반으로 양산에 적용하여 생산성을 향상할 뿐 아니라, 프로그램상으로 소재의 정렬, 치공구 교환, 가공속도 제어를 포함한 공정 관리 및 장비 운용이 편리하여 비록 초보자를 투입하더라도 생산성이 저하되지 않는 효과가 있다.

Description

모바일 액정 강화유리 면취가공 로봇 시스템{EDGE CUTTING ROBOT SYSTEM FOR REENFORCED GLASS OF MOBILE DEVICE}

본 발명은 글라스 가공장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 휴대전화 등 박형의 모바일 기기용 액정표시장치에 포함되는 글라스를 CNC 기반으로 양산에 적용하여 생산성을 향상하기 위한 글라스 가공장치에 관한 것이다.

통상 머더 글라스(유리)에 액정표시를 위한 전처리를 실시해서 접합시킨 대형 셀을 복수개로 분할하여 중형 셀로 하고, 이 중형 셀을 박판화 가공해서 제품의 두께로 한 후 최종 제품 사이즈의 소형 셀로 분할하는 과정을 거친다. 이러한 공정에 있어서, 박판화하는 연마 공정을 고정밀도로 수행하는 동시에 연속 가공에 의한 양산성이 고려되어야 한다.

한국등록특허 제0630309호에 의하면 『박판 원단유리의 표면이 평탄하게 되도록 연마하는 평탄화 공정(S1)과, 상기 박판 원단유리를 워터젯(WATER JET)을 사용하여 냉간 절단하여 단위유리 형태로 제작한 후 이를 세척· 건조하는 절단 및 세척공정(S2)과, 절단이 완료된 박판 단위유리의 측면을 연마한 다음, 측면 상단 모서리부를 면취가공하고, 그 후 하단 모서리부를 면취한 다음 이를 세척· 건조하는 연마 및 세척공정(S3)과, 외형 가공이 완료된 박판 단위유리를 370 내지 450℃로 가열된 질산칼륨 용액에 투입하여 4 내지 6시간 동안 화학적 강화를 행하는 강화공정(S4)과, (중략) 구성됨을 특징으로 하는 핸드폰 표시창용 박판 강화유리의 제조방법.』이 제안된다.

그러나 상기 선행특허는 핸드폰 전체의 두께를 얇게 제작하면서 높은 투과율을 유지하여 선명한 화면을 구현하는 점에 특징을 두는 것으로 밝히는 바와 같이 연마 공정 등에서 양산의 생산성 향상을 목적으로 하는 장치적 구성에 바탕을 두지 않는 한계성을 보이고 있다.

이에 따라 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 근본적으로 해결하기 위한 것으로서, 본 발명은 휴대전화 등 박형의 모바일 기기용 액정표시장치에 포함되는 글라스를 CNC 기반으로 양산에 적용하여 생산성을 향상하기 위한 글라스 가공장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

또한, 프로그램상으로 소재의 정렬, 치공구 교환, 가공속도 제어를 포함한 공정 관리 및 장비 운용이 편리하여 비록 초보자를 투입하더라도 생산성이 저하되지 않는 목적을 달성한다.

이러한 목적을 달성하기 위해 본 발명은 컨베이어 상으로 글라스 등의 대상물을 연속적으로 이송하며 가공을 수행하는 장치에 있어서: 상기 컨베이어 상에 설치되어 기준블록과 가동블록으로 글라스를 정위치로 유도하는 정렬기; 상기 정렬기의 인근에 회전 가능하게 설치되고, 글라스의 로딩과 언로딩을 수행하는 스테이션; 상기 스테이션 상의 글라스를 대상으로 황삭기, 정삭기, 면취기에 의한 순차적 가공을 수행하는 가공수단; 및 상기 정렬기 상의 글라스를 스테이션으로 공급하면서 스테이션의 글라스를 다시 컨베이어 상으로 송출하는 로봇;을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 특징으로서, 상기 스테이션은 칸막이로 4등분되고 90° 단위로 회전 제어된다.

본 발명의 또 다른 특징으로서, 상기 가공수단은 황삭기, 정삭기, 면취기의 스핀들 내부에 냉각수의 유동을 위한 순환유로를 구비한다.

이상의 구성 및 작용에 따르면, 본 발명은 휴대전화 등 박형의 모바일 기기용 액정표시장치에 포함되는 글라스를 CNC 기반으로 양산에 적용하여 생산성을 향상할 뿐 아니라, 프로그램상으로 소재의 정렬, 치공구 교환, 가공속도 제어를 포함한 공정 관리 및 장비 운용이 편리하여 비록 초보자를 투입하더라도 생산성이 저하되지 않는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 가공장치를 정면에서 나타내는 구성도,
도 2는 본 발명에 따른 가공장치를 측면에서 나타내는 구성도,
도 3은 본 발명에 따른 가공장치를 평면에서 나타내는 구성도,
도 4는 본 발명에 따른 가공장치의 스테이션을 확대한 평면도,
도 5는 본 발명에 따른 가공장치의 스핀들을 확대한 측면도이다.

한편, 이에 앞서 본 명세서 및 특허청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 가공장치를 정면에서 나타내는 구성도, 도 2는 본 발명에 따른 가공장치를 측면에서 나타내는 구성도, 도 3은 본 발명에 따른 가공장치를 평면에서 나타내는 구성도이다.

본 발명은 컨베이어(10) 상으로 글라스 등의 대상물을 연속적으로 이송하며 가공을 수행하는 장치에 관련된다. 컨베이어(10)는 가공전 글라스 이송용과 가공후 글라스 이송용으로 구분하되 상호 인접하여 평행하게 설치되는 것이 좋다. 이는 컨베이어(10)를 중심으로 복수의 가공장치를 병렬적으로 배치하여 동시 가공을 수행하는 구성을 고려함이다.

이때, 컨베이어(10)상에는 센서(21)가 설치되는 바, 이러한 센서(21)는 컨베이어(10)로부터 이송되는 글라스를 정렬기(20)로 순차적으로 이송시키는 역할을 수행한다. 즉, 글라스가 정렬기(20)에 공급되면 이를 센서(21)가 감지하여 컨베이어(10)를 구동시켜 글라스를 정렬기(20)에 공급시키는 위치에 이송시킨다.

본 발명에 따르면 상기 컨베이어(10) 상에 정렬기(20)가 설치되어 기준블록(22)과 가동블록(24)으로 글라스를 정위치로 유도한다. 직교하는 2개의 기준블록(22)에 대응하여 글라스의 2면을 가압하도록 2개의 가동블록(24)이 작동실린더(26)를 개재하여 설치된다. 즉, 작동실린더(26)에 의해 2개의 가동블록(24)이 글라스를 가압하여 기준블록(22)에 밀착시켜 위치 결정시킨다. 이에 따라 기준블록(22)에 밀착된 글라스가 가공전의 정위치에 정렬된다. 한편, 글라스에 가압력이 충격적으로 작용하지 않도록 하기 위해 작동실린더(26)로는 에어실린더를 사용하는 것이 가장 무난하다.

또, 본 발명에 따르면 글라스의 로딩과 언로딩을 수행하는 스테이션(30)이 상기 정렬기(20)의 인근에 회전 가능하게 설치된다. 스테이션(30)은 원반형태로 형성되고 지그와 척(치구)의 역할을 겸한다. 스테이션(30)에 글라스가 로딩된 후 동시 가공이 수행되고, 가공이 완료된 글라스는 언로딩된다. 스테이션(30)의 세부 구성과 작동은 후술하는 도 4를 참조한다.

또, 본 발명에 따르면 상기 스테이션(30) 상의 글라스를 대상으로 황삭기(41), 정삭기(42), 면취기(43)에 의한 순차적 가공을 수행하는 가공수단(40)이 구비된다. 황삭기(41)는 글라스를 1차 가공하는 공정을 수행하며 글라스가 재단될 때 스트레스가 진행된 부분을 없애준다. 정삭기(42)는 글라스를 2차 가공하는 공정을 수행하며 1차 가공에서 스트레스가 해소되면 최종 가공치수와 형상공차를 포함한 정밀도를 유지하게 된다. 면취기(43)는 1, 2차 가공이 완료된 글라스의 상하면을 고르게 하는 공정을 수행한다. 면취 상태가 양호하여야 후속하는 강화 열처리 공정에서 균일한 열처리가 가능하다.

이와 같은 황삭기(41), 정삭기(42), 면취기(43)는 스테이션(30)을 중심으로 배치하되, 컨베이어(10)의 이동 방향과 동일한 방향으로 순차적으로 위치하는 것이 좋다. 황삭기(41), 정삭기(42), 면취기(43)는 모두 스핀들(45)을 구비하며, 스핀들(45)의 하단에는 각각의 공정에 해당하는 공구, 즉 그라인더가 장착된다. 이때 스핀들은 고속으로 회전하여 그라인더를 회전시킨다. 이러한 가공수단(40)은 볼스크류와 LM가이드를 사용하여 3축으로 제어된다.

또, 본 발명에 따르면 상기 정렬기(20) 상의 글라스를 스테이션(30)으로 공급하면서 스테이션(30)의 글라스를 다시 컨베이어(10) 상으로 송출하는 로봇(50)이 구비된다. 로봇(50)은 진공흡착기(55)를 구비하여 정렬기(20)상의 글라스 또는 스테이션(30) 상의 글라스를 일시적으로 흡착할 수 있다. 진공흡착기(55)는 진공발생기(미도시)와 연결되는 완충형의 진공패드(미도시)를 요체로 한다. 로봇(50)은 복잡한 다축형보다는 수평관절형(스카라)을 택한다. 물론 로봇(50)에도 스테이션(30)처럼 정확한 위치 제어를 위한 서브모터가 사용된다.

도 4는 본 발명에 따른 가공장치의 스테이션을 확대한 평면도이다.

본 발명의 상기 스테이션(30)은 칸막이(32)로 4등분되고 90° 단위로 회전 제어된다. 전술한 바와 같이 스테이션(30)을 중심으로 배치되는 황삭기(41), 정삭기(42), 면취기(43)는 컨베이어(10)와 함께 4개의 공정 요소를 이룬다. 스테이션(30)의 칸막이(32)는 각각의 구획된 부분에 로딩된 글라스를 상기 4개의 공정요소에 동시에 제공하면서 상호 해당 공정에 따른 영향을 받지 않도록 격리하는 역할도 지닌다. 4등분 구조의 스테이션(30)은 정확하게 모터(35)를 이용하여 90° 단위로 정밀 제어된다. 즉, 모터(35)는 서보모터를 사용하여 NC에서 컨트롤하여 90° 단위로 회전하여 정밀하게 제어된다.

도 5는 본 발명에 따른 가공장치의 스핀들을 확대한 측면도이다.

본 발명의 상기 가공수단(40)은 황삭기(41), 정삭기(42), 면취기(43)의 스핀들(45) 내부에 냉각수의 유동을 위한 순환유로(47)를 구비한다. 스핀들(45)에는 하단의 공구측으로 절삭유를 공급하는 분사노즐(46)이 구비되며, 분사노즐(46)은 절삭유공급기(15)에 연결된다. 절삭유 외에 냉각 및 세척 용도의 에어를 공급하는 구성을 구비할 수도 있다.

이와 같은 스핀들(45) 상에 순환유로(47)를 형성하고 워터칠러(48)에 연결한다. 본 발명은 글라스의 연속 가공에 따라 고온의 환경 조건이 조성되기 쉬우므로 절삭유 및 에어에 의한 냉각 외에 냉각수를 활용한다. 순환유로(47)는 스핀들(45)의 구동모터와 절삭유를 모두 냉각하도록 형성한다.

작동에 있어, 컨베이어(10)의 일측 경로(공급측)로 센서(21)에 의해 이송이 정지된 글라스는 로봇(50)에 의해 1차적으로 정렬기(20)로 공급되고, 정렬기(20)의 가동블록(24)에 의해 기준블록(22)상에 글라스가 가공전의 정위치 정렬된다. 이어서 정렬기(20)에서 설정된 위치로 정지한 상태에서 로봇(50)의 진공흡착기(55)에 의해 흡착되고, 로봇(50)의 일정 각도 선회운동 후에 스테이션(30)의 기설정된 위치에 이르면 진공흡착기(55)의 진공력이 제거되어 로딩이 이루어진다. 이때, 정렬기(20)로 공급된 글라스는 센서(21)가 이를 감지하여 컨베이어(10)를 구동시켜 재차 정렬기(20)로 공급되기 전 상태에 글라스를 위치시키게 된다.

이어서, 스테이션(30)이 90° 회전하면 방금 로딩된 글라스는 황삭기(41) 측으로 이송되고, 그런 다음 스테이션(30)이 정삭기(42) 측으로 90° 회전하고, 또 다시 스테이션(30)이 90° 회전하여 면취기(43)에서 가공이 완료된 글라스는 최초의 로딩 위치로 이송된다. 이어서 로봇(50)은 완료된 글라스를 흡착하여 일정 각도 선회운동하고 컨베이어(10)의 타측 경로(송출측)에서 언로딩한다. 언로딩이 완료된 로봇(50)은 계속 같은 방향으로 선회하며 최초의 위치에 이른다.

이와 같은 방식에 의하면 스테이션(30)의 4개 영역에 로딩되어 있는 글라스는 각각 황삭 공정, 정삭 공정, 면취공정, 로딩/언로딩 공정이 동시에 순차적으로 수행된다. 컨베이어(10)를 따라 가공수단(40)을 복수로 설치하면 글라스의 작업수량이 정확한 비례적 관계로 증가한다.

한편, 본 발명은 CNC 컨트롤러에 의한 축제어 방식을 채택하고 3차원 형상 프로그램의 지원으로 임의 곡면보간의 수행이 가능하도록 한다. 곡면보간은 글라스의 곡선 가공을 정확하고 신속하게 수행하는 기능을 의미한다. 이에 따라 비록 오랜 경력이 없는 작업자라 하더라도 GUI 기반의 프로그램상으로 가공대상과 치수의 변경이 용이하고 공정 관리 및 장비 운용이 편리하다.

본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 변형예 또는 수정 예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 해야 할 것이다.

10: 컨베이어 15: 절삭유공급기
20: 정렬기 22: 기준블록
24: 가동블록 30: 스테이션
32: 칸막이 40: 가공수단
41: 황삭기 42: 정삭기
43: 면취기 45: 스핀들
46: 분사노즐 47: 순환유로
48: 워터칠러 50: 로봇

Claims (3)

1. 컨베이어(10) 상으로 글라스 등의 대상물을 연속적으로 이송하며 가공을 수행하는 장치에 있어서:
   상기 컨베이어(10) 상에 설치되어 기준블록(22)과 가동블록(24)으로 글라스를 정위치로 유도하는 정렬기(20);
   상기 정렬기(20)의 인근에 회전 가능하게 설치되고, 글라스의 로딩과 언로딩을 수행하는 스테이션(30);
   상기 스테이션(30) 상의 글라스를 대상으로 황삭기(41), 정삭기(42), 면취기(43)에 의한 순차적 가공을 수행하는 가공수단(40); 및
   상기 정렬기(20) 상의 글라스를 스테이션(30)으로 공급하면서 스테이션(30)의 글라스를 다시 컨베이어(10) 상으로 송출하는 로봇(50);을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 글라스 가공장치.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 스테이션(30)은 칸막이(32)로 4등분되고 90° 단위로 회전 제어되는 것을 특징으로 하는 글라스 가공장치.
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 가공수단(40)은 황삭기(41), 정삭기(42), 면취기(43)의 스핀들(45) 내부에 냉각수의 유동을 위한 순환유로(47)를 구비하는 것을 특징으로 하는 글라스 가공장치.

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