KR20170006900A - 성형장치 및 이를 이용한 성형방법 - Google Patents

Abstract

성형 부분만을 선택적으로 가열하여 평판 형상 유리의 일부를 곡면으로 형성할 수 있는 성형장치 및 이를 이용한 성형방법을 제공한다.
성형장치는 평판 형상의 소재를 이송시키는 이송장치와, 소재의 적어도 일부를 곡면으로 형성하도록 마련되는 곡면성형장치를 포함하고, 곡면성형장치는, 소재가 안착되도록 마련되는 성형금형과, 소재의 적어도 일부를 레이저로 가열하도록 마련되는 히팅유닛과, 레이저로 가열된 소재의 일부가 곡면으로 형성되도록 하는 지그유닛을 포함한다.

Description

성형장치 및 이를 이용한 성형방법{Method and Apparatus For Forming Glass Curve By Laser Local Heating}

본 발명은 성형장치 및 이를 이용한 성형방법에 관한 것으로, 상세하게는 성형 부분만을 선택적으로 국부 가열하여 곡면 유리를 형성하는 성형장치 및 이를 이용한 성형방법에 관한 것이다.

일반적으로 휴대용 단말기 및 스마트 폰이나 태블릿과 같은 터치패널을 이용하는 전자기기에 대한 이용이 증가하고 있다. 상대적으로 작은 사이즈의 터치패널을 구비하는 스마트 폰으로부터 시작하여 대형 사이즈의 태블릿까지 생산되는 전자기기도 다양하다. 이러한 전자기기의 전방에는 투명하게 구성되는 윈도우 글라스가 구비된다.

최근에는 곡면을 가지는 전자기기들이 개발되면서, 곡면을 포함하는 윈도우 글라스에 대한 관심도가 높아지고 있다. 각종 전자기기 등에 적용되는 곡면 윈도우 글라스는 심미감은 물론 실질적으로 패널의 터치 면적을 증가시킬 수 있다.

한편, 이와 같은 곡면 윈도우 글라스를 제조하기 위해서는 판 글라스를 금형장치를 이용하여 열 변형시켜 성형한다. 즉, 고온의 3차원 금형을 이용하여 찍어내거나, 고온의 복사용을 유리 전체에 가하여 자중 처짐 등을 이용하여 성형한다.

그러나, 이러한 방법들은 비 성형부분(평면 부분)에도 성형 온도 이상의 열을 가하여 원치 않는 왜곡, 얼룩, 오염 등을 발생시키고, 그에 따른 추가 공정 등을 필요로 하게 된다.

본 발명의 일 측면은 성형 부분만을 선택적으로 가열하여 평판 형상 유리의 일부를 곡면으로 형성할 수 있는 성형장치 및 이를 이용한 성형방법을 제공한다.

본 발명의 다른 측면은 레이저를 이용한 국소 가열을 통해 비 성형부의 오염을 방지할 수 있는 성형장치 및 이를 이용한 성형방법을 제공한다.

본 발명의 일 측면에 따른 평판 형상의 소재를 이송시키는 이송장치; 상기 소재의 적어도 일부를 곡면으로 형성하도록 마련되는 곡면성형장치;를 포함하고, 상기 곡면성형장치는, 상기 소재가 안착되도록 마련되는 성형금형과, 상기 소재의 적어도 일부를 레이저로 가열하도록 마련되는 히팅유닛과, 상기 레이저로 가열된 상기 소재의 일부가 곡면으로 형성되도록 하는 지그유닛을 포함한다.

또한, 상기 소재는, 유리와 사파이어 글라스 중 어느 하나를 포함한다.

또한, 상기 성형금형은, 상기 소재가 안착되어 예열, 성형, 냉각되도록 마련된다.

또한, 상기 성형금형은, 상기 소재를 예열하도록 마련되는 히터를 포함한다.

또한, 상기 곡면성형장치는, 성형이 완료된 후, 상기 성형금형의 상측에 배치되어 상기 소재의 온도를 일정 시간동안 일정 온도로 유지하도록 마련되는 보온부재를 더 포함한다.

또한, 상기 보온부재는 단열재와 히팅 블록 중 어느 하나를 포함한다.

또한, 상기 성형금형은, 상기 소재가 안착되는 지지면과, 상기 지지면의 양측 단부에 마련되는 성형면을 포함한다.

또한, 상기 지그유닛은, 상기 소재의 일부를 가압하여 곡면을 형성하기 위한 곡면형상부가 형성되는 지그와, 상기 지그를 이동시키는 구동장치를 포함한다.

또한, 상기 지그는, 서로 마주보도록 한 쌍으로 마련된다.

또한, 상기 구동장치는, 상기 지그를 제1방향으로 이동시키는 제1모터와, 상기 지그를 상기 제1방향과 수직하는 제2방향으로 이동시키는 제2모터와, 상기 지그를 틸팅 가능하게 하는 틸팅부를 포함한다.

또한, 상기 지그를 이동 시키도록 상기 구동장치에 연결하는 이동 플레이트를 더 포함한다.

또한, 상기 히팅유닛은, 레이저 발진부와, 상기 레이저 발진부에서 형성되는 레이저를 상기 소재의 적어도 일부에 조사하도록 마련되는 광학부를 포함한다.

또한, 상기 광학부는, 상기 레이저 발진부에서 발생되는 레이저를 반사시키는 미러와, 상기 미러로부터 반사된 레이저를 상기 소재에 조사하도록 마련되는 렌즈를 포함한다.

또한, 상기 히팅유닛은, 상기 레이저 발진부에서 발생되는 레이저를 스캔하도록 마련되는 스캐너를 더 포함한다.

또한, 상기 곡면성형장치는, 상기 레이저로 가열된 상기 소재의 일부에 공기로 가압하거나 진공압을 발생시키도록 마련되는 공압장치를 더 포함한다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 성형방법은 평판 형상의 소재를 이송유닛으로 이송시켜 성형금형에 안착시키고, 상기 성형금형에 안착된 상기 소재를 예열하고, 예열된 상기 소재의 어느 일부에 레이저를 조사하고, 레이저가 조사된 상기 소재의 일부에 외력을발생시키고, 상기 소재의 온도를 보온부재로 유지시킨다.

또한, 상기 소재는 유리와 사파이어 글라스 중 어느 하나를 포함한다.

또한, 상기 보온부재는 단열재와 히팅 블록 중 어느 하나를 포함한다.

또한, 상기 성형금형은, 적어도 하나 이상으로 형성되는 유로와, 상기 유로에 연결되는 공압장치를 포함하고, 상기 공압장치는 상기 소재를 흡착함과 동시에 자중에 의해 곡면이 형성되도록 한다.

또한, 상기 성형금형의 내부에 마련된 히터에 의해 상기 소재의 다른 일부를 예열한다.

또한, 상기 소재를 가압하기 위한 지그유닛을 더 포함하고, 상기 지그유닛은, 상기 소재의 일부를 가압하여 곡면을 형성하기 위한 곡면형상부가 형성되는 지그와, 상기 지그를 이동시키는 구동장치를 포함한다.

또한, 상기 구동장치는, 상기 지그를 이동시키도록 마련되는 모터와, 상기 지그를 틸팅시키도록 마련되는 틸팅부를 포함한다.

또한, 상기 소재의 적어도 일부에 레이저를 조사하도록 마련되는 히팅유닛을 포함하고, 상기 히팅유닛은, 레이저 발진부와, 상기 레이저 발진부에서 발생되는 레이저를 상기 소재의 일부에 조사하도록 마련되는 광학부를 포함한다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 성형방법은 평판 형상의 소재를 이송유닛을 통해 예열된 성형금형에 안착시키고, 예열된 상기 소재의 성형 부분에 레이저를 조사하고, 상기 레이저가 조사된 상기 소재를 가압하여 곡면 형상을 형성하고, 상기 성형금형의 상부에 보온부재를 마련하여 상기 소재의 온도를 유지시킨다.

또한, 상기 소재는, 유리와 사파이어 글라스 중 어느 하나를 포함한다.

또한, 상기 보온부재는 단열재와 히팅 블록 중 어느 하나를 포함한다.

또한, 상기 소재를 가압하기 위한 지그유닛을 더 포함하고, 상기 지그유닛은, 상기 소재의 일부를 가압하여 곡면을 형성하기 위한 곡면형상부가 형성되는 지그와, 상기 지그를 이동시키는 구동장치를 포함한다.

또한, 상기 소재의 일부에 레이저를 조사하도록 마련되는 히팅유닛을 포함하고, 상기 히팅유닛은, 레이저 발진부와, 상기 레이저 발진부에서 발생되는 레이저를 상기 소재의 일부에 조사하도록 마련되는 광학부를 포함한다.

또한, 상기 광학부는, 상기 레이저 발진부에서 발생되는 레이저를 반사시키는 미러와, 상기 미러로부터 반사된 레이저를 상기 소재에 조사하도록 마련되는 렌즈를 포함한다.

또한, 상기 히팅유닛은, 상기 레이저 발진부에서 발생되는 레이저를 스캔하도록 마련되는 스캐너를 더 포함한다.

또한, 상기 성형금형은, 적어도 하나 이상으로 형성되는 유로와, 상기 유로에 연결되는 공압장치를 포함하고, 상기 공압장치는 상기 소재를 흡착함과 동시에 자중에 의해 곡면이 형성되도록 한다.

본 발명의 실시예에 따르면 레이저를 이용하여 평면 형상의 유리에서 성형 부분만을 선택적으로 가열하여 곡면을 형성할 수 있어, 비 성형부의 온도를 올리지 않기 때문에 비 성형부의 오염을 방지할 수 있고, 그에 따른 제품 원가 절감 및 제조 라인 투자, 그리고 운영 절감의 효과가 있다.

또한, 에너지 효율을 높이고 성형 장비를 단순화 할 수 있는 효과가 있다.

도 1 은 본 발명의 일 실시예에 따른 성형장치에 의해 성형된 곡면 유리를 갖는 전자기기를 나타내는 도면,
도 2 는 본 발명의 일 실시예에 따른 성형장치에 의해 성형된 곡면 유리를 나타내는 사시도,
도 3 은 본 발명의 일 실시예에 따른 성형장치를 나타내는 사시도,
도 4 는 본 발명의 일 실시예에 따른 성형장치를 나타내는 정면도,
도 5 는 본 발명의 일 실시예에 따른 성형장치의 이송장치를 나타내는 사시도,
도 6 은 본 발명의 일 실시예에 따른 성형장치의 곡면성형장치를 나타내는 사시도,
도 7 은 본 발명의 일 실시예에 따른 곡면성형장치의 성형금형과 지그유닛을 나타내는 사시도,
도 8 은 본 발명의 일 실시예에 따른 성형금형과 지그유닛을 나타내는 분해 사시도,
도 9 는 본 발명의 일 실시예에 따른 지그유닛의 구동장치를 나타내는 도면,
도 10 은 본 발명의 일 실시예에 따른 이송유닛의 동작을 나타내는 도면,
도 11 는 본 발명의 일 실시예에 따른 곡면성형장치의 히팅유닛을 나타내는 사시도,
도 12 는 본 발명의 일 실시예에 따른 히팅유닛의 동작을 개략적으로 나타내는 도면,
도 13 은 본 발명의 다른 실시예에 따른 히팅유닛의 동작을 개략적으로 나타내는 도면,
도 14 내지 도 17 은 본 발명의 일 실시예에 따른 곡면성형장치의 성형공정을 나타내는 도면,
도 18 은 본 발명의 일 실시예에 따른 곡면성형장치의 성형이 완료된 곡면형상을 갖는 유리를 배출하는 이송장치의 동작을 나타내는 도면,
도 19 내지 도 20 은 본 발명의 다른 실시예에 따른 성형장치를 나타내는 사시도 및 정면도,
도 21 내지 도 24 는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 곡면성형장치의 지그유닛에 의한 성형동작을 나타내는 도면,
도 25 내지 도 28 은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 지그유닛에 의한 성형동작을 나타내는 도면,
도 29 내지 도 32 는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 지그유닛에 의한 성형동작을 나타내는 도면,
도 33 내지 도 36 은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 지그유닛에 의한 성형동작을 나타내는 도면이다.

이하에서는 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 본 발명은 곡면 형상을 포함하는 유리를 갖는 모든 전자기기에 적용이 가능하다. 곡면이란 평평하지 않고 굽은 면을 말한다. 예를 들어, 휴대용 전자기기의 전면패널 등이 이에 해당할 수 있다. 이하에서는 휴대용 전자기기를 일 예를 들어 설명한다. 한편, 하기의 설명에서 사용된 용어 "선단", "후단", "상부", "하부", "상단" 및 하단" 등은 도면을 기준으로 정의한 것이며, 이 용어에 의하여 각 구성요소의 형상 및 위치가 제한되는 것은 아니다.

도 1 은 본 발명의 일 실시예에 따른 성형장치에 의해 성형된 곡면 유리를 갖는 전자기기를 나타내는 도면이고, 도 2 는 본 발명의 일 실시예에 따른 성형장치에 의해 성형된 곡면 유리를 나타내는 사시도이다.

도 1 내지 도 2 에 도시된 바와 같이, 휴대용 전자기기(1)는 케이스(2)와, 케이스(2)의 전면에 마련되는 유리(3)를 포함한다.

휴대용 전자기기(1)의 전면에 마련되는 유리(3)는 평평하게 형성되는 평면부(3a)와, 평면부(3a)의 양측 단부에 곡률(R)을 갖도록 형성되는 곡면부(3b)를 포함할 수 있다. 본 발명의 실시예에서 휴대용 전자기기(1)는 전면에 마련된 유리(3)의 양측 단부에 곡면부(3b)가 형성되는 것을 예를 들어 도시하였으나, 본 발명의 사상은 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 곡면부는 전면에 마련된 유리의 사방 테두리에 형성되는 것도 가능하다.

한편, 이러한 전면에 마련된 유리(3)의 곡률을 갖는 곡면부(3b)의 형상은 휴대용 전자기기(1)의 미관을 향상시킬 수 있다.

도 3 은 본 발명의 일 실시예에 따른 성형장치를 나타내는 사시도이고, 도 4 는 본 발명의 일 실시예에 따른 성형장치를 나타내는 정면도이다.

도 3 내지 도 4 에 도시된 바와 같이, 곡면을 포함하는 유리(3)를 성형하도록 마련되는 성형장치(10)는 소재(G)를 이송시키는 이송장치(20)와, 이송장치(20)에 의해 이송된 소재에 곡면을 성형하기 위한 곡면성형장치(30)를 포함한다.

이송장치(20)와 곡면성형장치(30)는 서로 나란하게 배치될 수 있다. 이송장치(20)와 곡면성형장치(30)는 프레임(10a)의 상부에 설치될 수 있다. 이송장치(20)와 곡면성형장치(30)는 챔버(미도시) 내에 설치될 수 있다. 챔버 내에서 이송장치(20)와 곡면성형장치(30)는 외부로 열을 빼앗기지 않도록 대기와 차단될 수 있다. 챔버는 이송장치(20)와 곡면성형장치(30)의 산화를 방지하기 위해 불활성 기체로 채워질 수 있다.

곡면성형장치(30)는 소재(G)가 안착되는 성형금형(100)과, 소재(G)의 적어도 일부를 가열하도록 마련되는 히팅유닛(120)과, 소재(G)의 국부 가열된 일부가 곡면으로 형성되도록 가압하는 지그유닛(110)을 포함할 수 있다.

이송장치(20)에 의해 투입된 소재(G)는 곡면성형장치(30)에서 성형 및 냉각되어 곡면을 갖는 유리(3)로 완성된 제품으로 형성되어, 이송장치(20)에 의해 배출된다.

한편, 적어도 일부에 곡면을 형성하도록 마련되는 소재(G)는 유리와 사파이어 글라스 중 어느 하나를 포함할 수 있다.

도 5 는 본 발명의 일 실시예에 따른 성형장치의 이송장치를 나타내는 사시도이다.

도 5 에 도시된 바와 같이, 이송장치(20)는 소재(G)가 올려지는 이송금형(23)과, 이송금형(23)에 올려진 소재(G)를 픽업하는 픽업장치(21)와, 픽업장치(21)를 이동시키도록 마련되는 이송레일(22)을 포함할 수 있다.

이송금형(23)은 적어도 한 개 이상 복수개로 마련된다. 복수개의 이송금형(23)은 그 상면에 소재(G)가 올려진 상태에서 대기하도록 마련된다.

픽업장치(21)는 이송금형(23)에 올려져 대기하던 소재(G)를 픽업하여 곡면성형장치(30)에 공급하도록 마련된다. 이송금형(23)에서 픽업된 소재(G)는 곡면성형장치(30)의 성형금형(100)으로 투입된다.

픽업장치(21)는 이송레일(22)에 의해 곡면성형장치(30) 측으로 이동된다. 이송레일(22)은 제1방향(A)으로 길게 형성된다. 이때, 제1방향(A)은 성형장치(10)의 수평 방향이다. 제1방향(A)은 프레임(10a)의 가로 길이 방향이다. 제1방향(A)은 이송장치(20)와 나란하게 배치되는 곡면성형장치(30)의 방향과 일치한다.

한편, 픽업장치(21)는 이송금형(23)에 올려진 평판 형상의 소재(G)를 픽업할 수 있도록 마련되는 흡착부재(22a)를 포함한다.

흡착부재(22a)는 제1방향(A)과 수직한 제2방향(B)으로 이동되도록 설치된다. 이때, 제2방향(B)은 상하 방향이다. 흡착부재(22a)는 평판 형상의 소재(G)를 흡착하여 곡면성형장치(30)로 이송시키도록 마련된다. 흡착부재(22a)는 공기를 흡입하는 장치로 평판 형상의 소재(G)를 흡착하여 고정 및 이동시키는 것을 예를 들어 도시하였으나, 본 발명의 사상은 이에 한정되지 않는다. 예를 들면, 픽업장치는 평판 형상의 소재를 픽업하기 위해 핸드 등의 장치를 포함할 수 있다.

도 6 은 본 발명의 일 실시예에 따른 성형장치의 곡면성형장치를 나타내는 사시도이고, 도 7 은 본 발명의 일 실시예에 따른 곡면성형장치의 성형금형과 지그유닛을 나타내는 사시도이며, 도 8 은 본 발명의 일 실시예에 따른 성형금형과 지그유닛을 나타내는 분해 사시도이고, 도 9 는 본 발명의 일 실시예에 따른 지그유닛의 구동장치를 나타내는 도면이며, 도 10 은 본 발명의 일 실시예에 따른 이송유닛의 동작을 나타내는 도면이다.

도 6 내지 도 10 에 도시된 바와 같이, 성형장치(10)의 곡면성형장치(30)는 이송장치(20)에서 공급된 평판 형상의 소재(G)의 적어도 일부를 곡면 형상으로 형성하도록 마련된다.

곡면성형장치(30)는 소재(G)가 안착되는 성형금형(100)과, 소재(G)의 적어도 일부를 가열하도록 마련되는 히팅유닛(120)과, 소재(G)의 국부 가열된 일부가 곡면으로 형성되도록 가압하는 지그유닛(110)을 포함할 수 있다.

성형금형(100)은 그 상면에 평판 형상의 소재(G)가 안착되도록 구성된다. 성형금형(100)은 열 성형을 위한 것이다. 성형금형(100)은 예열과 성형, 그리고 냉각이 하나의 성형금형(100)에서 이루어져 평판 형상의 소재(G)의 적어도 일부에 곡면을 성형할 수 있다.

성형금형(100)은 성형블록(100a)과, 성형블록(100a)의 하부에 마련되는 히팅블록(100b)과, 히팅블록(100b) 하부에 마련되는 지지블록(100c)을 포함할 수 있다.

성형블록(100a)은 그 상면에 이송장치(20)로부터 공급되는 평판 형상의 소재(G)가 안착될 수 있도록 마련되는 지지면(101)과, 지지면(101)의 양측 단부에 형성되는 성형면(102)을 포함할 수 있다.

성형블록(100a)의 지지면(101)에는 소재(G)가 안정적으로 안착될 수 있도록 소재(G)를 가이드 하는 가이드 홀(103)이 형성될 수 있다. 가이드 홀(103)은 이송장치(20)로부터 소재(G)의 안착을 위해소재(G)의 하부에서 소정의 진공압으로 소재(G)를 잡아당기거나 성형이 완료된 소재(G)를 꺼내기 위해 소정의 공기를 분사하도록 마련될 수 있다.

성형블록(100a)의 가이드 홀(103)은 히팅블록(100b)의 흡입홀(103a)과 연통되도록 대응되게 형성된다.

한편, 소재(G)는 성형이 이루어지는 부분(성형면)과, 성형이 이루어지지 않는 부분(비성형면)을 포함한다. 이러한 성형면과 비성형면은 도 2 의 유리(3)에서 성형이 되지 않는 부분은 평면부(3a)이고, 성형이 되는 부분(성형면)은 평면부(3a)의 양측 단부에 곡률을 갖는 곡면부(3b)를 포함할 수 있다.

이때, 소재(G)의 곡면부(3b)는 성형블록(100a)의 성형면(102)에 대응되는 형상으로 형성될 수 있다.

지지면(101)은 소재(G)의 비성형면 즉, 평면부(3a) 부분이 지지될 수 있도록 평면부(3a)에 대응되는 크기 및 폭으로 형성될 수 있다.

성형금형(100)의 히팅블록(100b) 내부에는 성형금형(100)을 가열하기 위한 히터(104)가 마련된다. 히팅블록(100b)의 내부에는 히터(104)가 설치되기 위한 히터 설치홀(104a)이 형성된다. 히터 설치홀(104a)은 적어도 한 개 이상 복수개로 형성될 수 있다.

또, 히팅블록(100b)에는 성형블록(100a)의 가이드 홀(103)과 연통되도록 형성되는 공기 흡입관(105)이 연결된다. 공기 흡입관(105)과 히터 설치홀(104a)은 서로 중복되지 않도록 소정 간격 이격되어 배치된다.

한편, 히터(104)는 성형금형(100)을 가열하여 소재(G)를 소정 온도로 예열하도록 마련된다.

성형금형(100)은 히팅블록(100b)에 의해 상온 상태에서 가열되어 소정의 온도까지 상승되어 예열된다. 즉, 성형금형(100)은 예열된 상태로 대기된다. 소재(G)는 이송장치(20)에 의해 이송되어 예열된 성형금형(100)에 안착되고, 안착과 동시에 예열될 수 있다.

이렇게 예열된 소재(G)는 히팅유닛(120)에 의해 그 일부가 레이저로 가열되어 성형된다. 소재(G)는 레이저에 의해 가열되면 일부 성형면에서 흡수된 레이저가 열 에너지로 변환되어 가열이 이루어지고, 성형이 될 수 있는 온도까지 소재(G)를 가열하여 지그유닛(110)으로 가압하면 성형이 된다.

한편, 지그유닛(110)은 레이저에 의해 가열된 소재(G)의 일부를 가압하여 곡면을 형성하도록 마련된다.

지그유닛(110)은 지그(111)와, 지그(111)를 이동시키도록 마련되는 구동장치(130)를 포함할 수 있다.

지그(111)는 성형금형(100)을 중심에 두고 서로 마주보도록 한 쌍으로 마련된다.

지그(111)는 소재(G)의 일부를 가압하여 곡면을 형성할 수 있도록 곡면형상으로 형성되는 곡면형상부(112)가 형성된다.

곡면형상부(112)는 지그(111)의 내측면 상부에 외측으로 함몰되는 반원 형상으로 형성될 수 있다. 곡면형상부(112)는 성형블록(100a)의 성형면(102)에 대응되는 형상으로 형성될 수 있다.

한편, 지그(111)는 이동플레이트(134)에 의해 구동장치(130)와 연결된다. 지그(111)는 이동플레이트(134)의 설치플레이트(134a)에 지지되어 고정플레이트(134b)에 의해 고정될 수 있다.

이동플레이트(134)는 구동장치(130)에 고정되어 구동장치(130)에 의해 이동될 수 있다.

구동장치(130)는 제1모터(131)와, 제1모터(131)와 수직한 방향에 배치되는 제2모터(132)와, 틸팅부(133)를 포함할 수 있다.

제1모터(131)는 이동플레이트(134)를 제1방향(A)으로 이동시키도록 마련된다미설명 부호 131a 는 회전축을 나타낸다.

한편, 제1모터(131)의 회전에 의해 구동장치(130)에 연결된 이동플레이트(134)는 제1방향(A)으로 이동되고, 이동플레이트(134)에 고정된 지그(111) 역시 제1방향(A)으로 이동되게 된다.

제2모터(132)는 이동플레이트(134)를 제2방향(B)으로 이동시키도록 마련된다. 제2모터(132)의 회전에 의해 제2실린더(132a)는 제2방향(B)으로 상하 이동될 수 있다. 제2모터(132)의 회전 시 구동장치(130)에 연결된 이동플레이트(134)는 제2방향(B)으로 이동되고, 이동플레이트(134)에 고정된 지그(111) 역시 제2방향(B)으로 이동되게 된다.

이동플레이트(134)는 제1모터(131)와 제2모터(132)의 제어에 의해 다양한 각도로 조절이 가능하다.

또한, 틸팅부(133)는 이동플레이트(134)의 각도를 조절하여 지그(111)가 다양한 각도에서 소재(G)의 일부를 가압하여 다양한 곡면 형상을 형성할 수 있도록 마련된다.

한편, 도 10 에 도시된 바와 같이, 이송장치(20)에 의해 성형금형(100)으로 이송되는 평판 형상의 소재(G)는 성형금형(100)의 성형블록(100a) 상측의 지지면(101)에 올려진다.

이때, 성형블록(100a)은 히팅블록(100b)에 의해 일정한 온도로 예열된 상태로 마련된다.

따라서, 소재(G)의 적어도 일부는 예열된 상태로 성형을 대기하게 된다.

도 11 는 본 발명의 일 실시예에 따른 곡면성형장치의 히팅유닛을 나타내는 사시도이고, 도 12 는 본 발명의 일 실시예에 따른 히팅유닛의 동작을 개략적으로 나타내는 도면이며, 도 13 은 본 발명의 다른 실시예에 따른 히팅유닛의 동작을 개략적으로 나타내는 도면이다.

도 11 내지 도 12 에 도시된 바와 같이, 곡면성형장치(30)의 히팅유닛(120)은 레이저 발진부(121)와, 레이저 발진부(121)에서 발생되는 레이저를 스캔하도록 마련되는 스캐너(122)를 포함할 수 있다.

히팅유닛(120)의 프레임(10a)의 상부에 마련된다. 레이저 발진부(121)는 프레임(10a)에 설치된 지지대(121a)에 설치되고, 레이저 발진부(121)에서 발생되는 레이저를 성형금형(100)의 소재(G)에 조사하도록 마련되는 스캐너(122)는 성형금형(100)의 상부에 배치된다.

레이저 발진부(121)는 성형금형(100)의 지지면(101)에 올려진 소재(G)에 조사되는 레이저를 출력하도록 마련된다.

이때, 레이저 발진부(121)는 저파장 및 고파장 등 다양한 파장의 레이저를 출력할 수 있다. 레이저 발진부(121)는 소재(G)의 재질, 두께 및 형상에 따라 선택적으로 레이저를 출력하여 소재(G)에 가해지는 레이저를 조절할 수 있다.

레이저 발진부(121)는 가우시안(Gaussian) 형태의 스팟(SPOT)빔을 스캐너(122)를 이용하여 빠르게 이동시켜 소재(G)의 성형부에 조사할 수 있다.

스캐너(122)는 성형금형(100)의 상부에서 소재(G)에 대응되는 위치에 배치된다. 스캐너(122)와 레이저 발진부(121) 사이에는 빔 확대경(BET : Beam Expanding Telescope, 124) 이 배치될 수 있다.

또한, 스캐너(122)는 레이저 발진부(121)와의 사이에 회절 광학계(123)를 더 포함하여 레이저 발진부(121)에서 발생되는 레이저가 조사 영역에서 균일한 강도를 갖는 SPOT 빔으로 변환될 수 있도록 할 수 있다.

도 13 에 도시된 바와 같이, 히팅유닛(120a)은 레이저 발진부(121)와, 레이저 발진부(121)에서 발생되는 레이저를 소재(G)의 적어도 일부에 조사하도록 마련되는 광학부(124)를 포함할 수 있다.

광학부(124)는 회절 광학요소(DOE,Diffractive Optical Element ,124a)와 빔확대경(124b)을 포함할 수 있다. 광학부(124)는 레이저 발진부(121)에서 발생되는 레이저를 수직으로 반사시키는 미러(125)와, 미러(125)로부터 반사된 레이저를 소재(G)에 조사하도록 마련되는 렌즈(126)를 더 포함할 수 있다.

따라서, 히팅유닛(120a)은 Gaussian형태의 spot 빔을 선(Line)의 형태를 가지면서 강도가 조사 영역에서 균일한 빔으로 변환하여 소재(G)의 원하는 성형부 전체에 조사하도록 마련될 수 있다.

한편, 이렇게 레이저가 조사되면 소재(G)의 일부가 가열되어 성형 가능한 온도가 되면, 지그유닛(110)에 의해 가압되어 성형될 수 있다.

도 13 은 본 발명의 다른 실시예에 따른 히팅유닛의 동작을 개략적으로 나타내는 도면이고, 도 14 내지 도 17 은 본 발명의 일 실시예에 따른 곡률성형장치의 성형공정을 나타내는 도면이며, 도 18 은 본 발명의 일 실시예에 따른 곡률성형장치의 성형이 완료된 곡면형상을 갖는 유리를 배출하는 이송장치의 동작을 나타내는 도면이다.

도 13 내지 도 18 에 도시된 바와 같이, 이송장치(20)에 의해 평판 형상의 소재(G)가 일정 온도로 예열된 성형금형(100)에 놓여지면, 히팅유닛(120)에 의해 레이저가 조사된다.

이때, 레이저는 소재(G)의 성형이 요구되는 부분에 집중 조사될 수 있다.

레이저가 조사되어 가열된 상태의 소재(G)는 지그유닛(110)의 지그(111)에 의해 가압되어 곡면 형상을 형성할 수 있다. (도 16 참고)

지그(111)는 구동장치(130)에 의해 이동되어 소재(G)의 일부를 가압하도록 마련된다. 지그(111)는 구동장치(130)의 제1모터(131)와 제2모터(132)에 의해 이동 거리 및 각도를 조절할 수 있다. 본 발명의 실시예에서 지그(111)는 45도 각도로 소재(G)를 가압하는 것을 예를 들어 도시하였으나, 본 발명의 사상은 이에 한정되지 않는다. 예를 들면, 지그(111)의 이동 각도 및 거리는 구동장치에 의해 조절될 수 있다.

지그(111)에 의해 가압된 소재(G)는 성형블록(100a)의 성형면(102)과 지그(111)의 곡면형상부(112)에 의해 곡면 형상을 형성하게 된다.

성형이 완료된 소재(G)의 상부에 보온부재(107)를 마련한다. 보온부재(107)는 소재(G)의 온도를 일정 시간 동안 일정 온도로 유지하도록 방지하도록 마련된다. 보온부재(107)는 단열재와 히팅블 록 중 어느 하나를 포함할 수 있다.

한편, 성형 및 냉각이 완료된 유리(3)는 이송장치(20)에 의해 배출된다. 본 실시예에서 성형이 완료된 소재(G)의 냉각은 성형이 완료된 소재(G)를 일정 시간 동안 일정 온도로 유지하는 것을 포함한다.

이송장치(20)의 흡착부재(22a)가 성형블록(100a)에 놓여진 유리(3)를 흡착 및 이동하여 배출할 수 있다.

이처럼, 곡면성형장치(30)는 하나의 성형금형(100)에서 예열, 성형, 냉각(온도 유지) 과정을 한번에 할 수 있으므로, 제조 원가의 절감과 제조 라인 투자 및 운영 비용의 절감을 얻을 수 있다.

도 19 내지 도 20 은 본 발명의 다른 실시예에 따른 성형장치를 나타내는 사시도 및 정면도이다.

도 19 내지 도 20 에 도시된 바와 같이, 성형장치(10A)는 소재(G)를 이송시키는 이송장치(20A)와, 이송장치(20A)에 의해 이송된 소재에 곡면을 성형하기 위한 곡면성형장치(30A)를 포함한다.

이때, 이송장치(20A)는 한 개가 마련되고, 곡면성형장치(30A)를 구성하는 성형금형(100A)과 히팅유닛(120A)과 지그유닛(110A)은 복수개로 마련될 수 있다.

곡면성형장치(30A)는 소재(G)가 안착되는 성형금형(100A)과, 소재(G)의 적어도 일부를 가열하도록 마련되는 히팅유닛(120A)과, 소재(G)의 국부 가열된 일부가 곡면으로 형성되도록 가압하는 지그유닛(110A)을 포함할 수 있다.

이송장치(20A)에 의해 투입(in)된 소재(G)는 곡면성형장치(30A)에서 성형 및 냉각되어 곡면을 갖는 유리(3)로 완성된 제품으로 형성되어, 이송장치(20A)에 의해 배출(out)된다.

이송장치(20A)는 2개의 성형금형(100Aa,100Ab)에 각각 소재(G)를 이송시켜, 성형하도록 하고, 성형이 완료되면 배출하도록 마련된다.

한편, 본 발명의 실시예에서는 1개의 이송장치에 2개의 곡면성형장치가 배치되는 것을 예를 들어 도시하였으나, 본 발명의 사상은 이에 한정되지 않는다. 예를 들면 곡면성형장치의 개수는 2개 이상 복수개로 형성할 수 있다.

도 21 내지 도 24 는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 곡면성형장치의 지그유닛에 의한 성형동작을 나타내는 도면이다.

도 21 내지 도 24 에 도시된 바와 같이, 지그유닛(110B)은 성형금형(100A)에 올려진 소재(G)의 적어도 일부를 가압하여 곡면을 형성하도록 마련된다.

지그유닛(110B)은 곡면 형상의 곡면형상부(112B)가 형성된 지그(111B)를 포함한다.

지그(111B)의 곡면형상부(112B)는 성형금형(110A)의 상면으로부터 연장선 상에 형성된다. 곡면형상부(112B)는 외측으로 함몰 형성되는 곡면 형상을 포함한다.

한편, 지그(111B)와 성형금형(110A) 사이에는 소재(G)를 진공으로 가압을 위한 흡입유로(140)가 형성될 수 있다.

흡입유로(140)는 성형금형(110A) 하측에 배치되는 공압장치(141)에 연결될 수 있다.

따라서, 소재(G)에 레이저가 조사되어 가열되는 동시에 공압장치(141)를 구동하여 흡입유로(140)로 공기를 흡입하면, 지그(111B)와 성형금형(110A) 사이의 성형공간(S)이 진공 상태가 되고, 소재(G)의 가열된 부분은 성형금형(110A)과 지그(111B)의 곡면형상부(112B)에 안착되어 성형된다.

그리고, 성형이 완료된 소재(G)의 상부에 보온부재(107)를 마련하여, 소재(G)의 온도를 일정 시간 동안 일정 온도로 유지할 수 있다.

도 25 내지 도 28 은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 지그유닛(110C)에 의한 성형동작을 나타내는 도면이다.

지그유닛(110C)은 성형금형(100A)에 올려진 평판 형상의 소재(G)의 일부를 하측에서 상측 방향으로 가압하여 곡면 형상을 형성하도록 마련된다.

지그유닛(110C)은 곡면 형상의 곡면형상부(112C)가 형성된 지그(111C)를 포함한다.

지그(111C)의 곡면형상부(112C)는 성형금형(100C)의 상면과 동일 선상에서 곡면형상을 형성하도록 형성된다.

따라서, 성형금형(100A)에 놓여진 소재(G)에 레이저가 조사되면 지그(111C)는 상측방향으로 이동하여 소재(G)의 성형 부분을 가압한다. 레이저에 의해 가열된 소재(G)는 지그(111C)의 곡면형상부(112C)에 의해 곡면 형상으로 성형된다.

성형이 완료된 소재(G)의 상부에는 보온부재(107)를 마련하여, 소재(G)의 온도를 일정 시간 동안 일정 온도로 유지할 수 있다.

도 29 내지 도 32 는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 지그유닛(110D)에 의한 성형동작을 나타내는 도면이다.

지그유닛(110D)은 성형금형(100A)에 올려진 평판 형상의 소재(G)의 일부를 상측에서 하측으로 가압하여 곡면 형상을 형성하도록 마련된다.

지그유닛(110D)은 곡면 형상의 곡면형상부(112D)가 형성된 지그(111D)를 포함한다.

성형금형(100A)은 소재(G)가 놓여지도록 상면에 마련되는 지지면(101A)과, 지지면(101A)에 연결되어 소재(G)가 곡면 형상을 형성하도록 지지되도록 마련되는 성형면(102A)을 포함할 수 있다.

따라서, 성형금형(100A)의 지지면(101A)에 놓여진 소재(G)에 레이저가 조사되면 지그(111D)는 하측방향으로 이동하여 소재(G)의 성형 부분을 가압한다.

이때, 레이저에 의해 가열된 소재(G)는 성형금형(110A)의 성형면(102A)과 지그(111D)의 곡면형상부(112D)에 의해 곡면 형상으로 성형된다.

한편, 성형이 완료된 소재(G)의 상부에는 보온부재(107)를 마련하여, 소재(G)의 온도를 일정 시간 동안 일정 온도로 유지하도록할 수 있다.

도 33 내지 도 36 은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 지그유닛(110E)에 의한 성형동작을 나타내는 도면이다.

지그유닛(110E)은 성형금형(100A)에 올려진 평판 형상의 소재(G)의 일부를 수평방향으로 가압하여 곡면 형상을 형성하도록 마련된다.

지그유닛(110E)은 곡면 형상의 곡면형상부(112E)가 형성된 지그(111E)를 포함한다.

성형금형(100A)은 소재(G)가 놓여지도록 상면에 마련되는 지지면(101A)과, 지지면(101A)에 연결되어 소재(G)가 곡면 형상을 형성하도록 지지되도록 마련되는 성형면(102A)을 포함할 수 있다.

따라서, 성형금형(100A)의 지지면(101A)에 놓여진 소재(G)에 레이저가 조사되면 지그(111E)는 수평 방향으로 이동하여 소재(G)의 성형 부분을 가압한다.

이때, 레이저에 의해 가열된 소재(G)는 성형금형(110A)의 성형면(102A)과 지그(111E)의 곡면형상부(112E)에 의해 곡면 형상으로 성형된다.

한편, 성형이 완료된 소재(G)의 상부에는 보온부재(107)를 마련하여, 소재(G)의 온도를 일정 시간 동안 일정 온도로 유지할 수 있다.

이상에서는 특정의 실시예에 대하여 도시하고 설명하였다. 그러나, 상기한 실시예에만 한정되지 않으며, 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이하의 청구범위에 기재된 발명의 기술적 사상의 요지를 벗어남이 없이 얼마든지 다양하게 변경 실시할 수 있을 것이다.

1 : 휴대용 전자기기 2 : 케이스
3 : 유리 3a : 평면부, 성형면
3b : 곡면부, 비성형면 10 : 성형장치
20 : 이송장치 21 : 픽업장치
22 : 이송레일 22a : 흡착부재
23 : 이송금형 30 : 곡면성형장치
100 : 성형금형 110 : 지그유닛
120 : 히팅유닛 130 : 구동장치

Claims (31)

1. 평판 형상의 소재를 이송시키는 이송장치;
   상기 소재의 적어도 일부를 곡면으로 형성하도록 마련되는 곡면성형장치;를 포함하고,
   상기 곡면성형장치는,
   상기 소재가 안착되도록 마련되는 성형금형과,
   상기 소재의 적어도 일부를 레이저로 가열하도록 마련되는 히팅유닛과,
   상기 레이저로 가열된 상기 소재의 일부가 곡면으로 형성되도록 하는 지그유닛을 포함하는 성형장치.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 소재는,
   유리와 사파이어 글라스 중 어느 하나를 포함하는 성형장치.
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 성형금형은,
   상기 소재가 안착되어 예열, 성형, 냉각되도록 마련되는 성형장치.
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 성형금형은,
   상기 소재를 예열하도록 마련되는 히터를 포함하는 성형장치.
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 곡면성형장치는,
   성형이 완료된 후, 상기 성형금형의 상측에 배치되어 상기 소재의 온도를 일정 시간동안 일정 온도로 유지하도록 마련되는 보온부재를 더 포함하는 성형장치.
6. 제 5 항에 있어서,
   상기 보온부재는 단열재와 히팅 블록 중 어느 하나를 포함하는 성형장치.
7. 제 1 항에 있어서,
   상기 성형금형은,
   상기 소재가 안착되는 지지면과,
   상기 지지면의 양측 단부에 마련되는 성형면을 포함하는 성형장치.
8. 제 1 항에 있어서,
   상기 지그유닛은,
   상기 소재의 일부를 가압하여 곡면을 형성하기 위한 곡면형상부가 형성되는 지그와,
   상기 지그를 이동시키는 구동장치를 포함하는 성형장치.
9. 제 8 항에 있어서,
   상기 지그는,
   서로 마주보도록 한 쌍으로 마련되는 성형장치.
10. 제 8 항에 있어서,
    상기 구동장치는,
    상기 지그를 제1방향으로 이동시키는 제1모터와,
    상기 지그를 상기 제1방향과 수직하는 제2방향으로 이동시키는 제2모터와
    상기 지그를 틸팅 가능하게 하는 틸팅부를 포함하는 성형장치.
11. 제 8 항에 있어서,
    상기 지그를 이동 시키도록 상기 구동장치에 연결하는 이동 플레이트를 더 포함하는 성형장치.
12. 제 1 항에 있어서,
    상기 히팅유닛은,
    레이저 발진부와,
    상기 레이저 발진부에서 형성되는 레이저를 상기 소재의 적어도 일부에 조사하도록 마련되는 광학부를 포함하는 성형장치.
13. 제 12 항에 있어서,
    상기 광학부는,
    상기 레이저 발진부에서 발생되는 레이저를 반사시키는 미러와,
    상기 미러로부터 반사된 레이저를 상기 소재에 조사하도록 마련되는 렌즈를 포함하는 성형장치.
14. 제 12 항에 있어서,
    상기 히팅유닛은,
    상기 레이저 발진부에서 발생되는 레이저를 스캔하도록 마련되는 스캐너를 더 포함하는 성형장치.
15. 제 1 항에 있어서,
    상기 곡면성형장치는,
    상기 레이저로 가열된 상기 소재의 일부에 공기로 가압하거나 진공압을 발생시키도록 마련되는 공압장치를 더 포함하는 성형장치.
16. 평판 형상의 소재를 이송유닛으로 이송시켜 성형금형에 안착시키고,
    상기 성형금형에 안착된 상기 소재를 예열하고,
    예열된 상기 소재의 어느 일부에 레이저를 조사하고,
    레이저가 조사된 상기 소재의 일부에 외력을발생시키고,
    상기 소재의 온도를 보온부재로 유지시키는 성형방법.
17. 제 16 항에 있어서,
    상기 소재는 유리와 사파이어 글라스 중 어느 하나를 포함하는 성형방법.
18. 제 16 항에 있어서,
    상기 보온부재는 단열재와 히팅 블록 중 어느 하나를 포함하는 성형방법.
19. 제 16 항에 있어서,
    상기 성형금형은,
    적어도 하나 이상으로 형성되는 유로와, 상기 유로에 연결되는 공압장치를 포함하고,
    상기 공압장치는 상기 소재를 흡착함과 동시에 자중에 의해 곡면이 형성되도록 하는 성형방법.
20. 제 16 항에 있어서,
    상기 성형금형의 내부에 마련된 히터에 의해 상기 소재의 다른 일부를 예열하는 성형방법.
21. 제 16 항에 있어서,
    상기 소재를 가압하기 위한 지그유닛을 더 포함하고,
    상기 지그유닛은,
    상기 소재의 일부를 가압하여 곡면을 형성하기 위한 곡면형상부가 형성되는 지그와,
    상기 지그를 이동시키는 구동장치를 포함하는 성형방법.
22. 제 21 항에 있어서,
    상기 구동장치는,
    상기 지그를 이동시키도록 마련되는 모터와,
    상기 지그를 틸팅시키도록 마련되는 틸팅부를 포함하는 성형방법.
23. 제 16 항에 있어서,
    상기 소재의 적어도 일부에 레이저를 조사하도록 마련되는 히팅유닛을 포함하고,
    상기 히팅유닛은,
    레이저 발진부와,
    상기 레이저 발진부에서 발생되는 레이저를 상기 소재의 일부에 조사하도록 마련되는 광학부를 포함하는 성형방법.
24. 평판 형상의 소재를 이송유닛을 통해 예열된 성형금형에 안착시키고,
    예열된 상기 소재의 성형 부분에 레이저를 조사하고,
    상기 레이저가 조사된 상기 소재를 가압하여 곡면 형상을 형성하고,
    상기 성형금형의 상부에 보온부재를 마련하여 상기 소재의 온도를 유지시키는 성형방법.
25. 제 24 항에 있어서,
    상기 소재는,
    유리와 사파이어 글라스 중 어느 하나를 포함하는 성형방법.
26. 제 24 항에 있어서,
    상기 보온부재는 단열재와 히팅 블록 중 어느 하나를 포함하는 성형방법.
27. 제 24 항에 있어서,
    상기 소재를 가압하기 위한 지그유닛을 더 포함하고,
    상기 지그유닛은,
    상기 소재의 일부를 가압하여 곡면을 형성하기 위한 곡면형상부가 형성되는 지그와,
    상기 지그를 이동시키는 구동장치를 포함하는 성형방법.
28. 제 24 항에 있어서,
    상기 소재의 일부에 레이저를 조사하도록 마련되는 히팅유닛을 포함하고,
    상기 히팅유닛은,
    레이저 발진부와,
    상기 레이저 발진부에서 발생되는 레이저를 상기 소재의 일부에 조사하도록 마련되는 광학부를 포함하는 성형방법.
29. 제 28 항에 있어서,
    상기 광학부는,
    상기 레이저 발진부에서 발생되는 레이저를 반사시키는 미러와,
    상기 미러로부터 반사된 레이저를 상기 소재에 조사하도록 마련되는 렌즈를 포함하는 성형방법.
30. 제 29 항에 있어서,
    상기 히팅유닛은,
    상기 레이저 발진부에서 발생되는 레이저를 스캔하도록 마련되는 스캐너를 더 포함하는 성형방법.
31. 제 24 항에 있어서,
    상기 성형금형은,
    적어도 하나 이상으로 형성되는 유로와, 상기 유로에 연결되는 공압장치를 포함하고,
    상기 공압장치는 상기 소재를 흡착함과 동시에 자중에 의해 곡면이 형성되도록 하는 성형방법.

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