KR100319836B1

KR100319836B1 - 글라스용기의제조방법및제조장치

Info

Publication number: KR100319836B1
Application number: KR1019980036215A
Authority: KR
Inventors: 겐타로 다나카; 다케시 도네가와; 유이치 고구레; 나오야 다카기
Original assignee: 니시무로 아츠시; 후다바 덴시 고교 가부시키가이샤
Priority date: 1997-09-03
Filing date: 1998-09-03
Publication date: 2002-02-19
Anticipated expiration: 2018-09-03
Also published as: FR2767809B1; JPH1179765A; KR19990029479A; FR2767809A1; TW392196B; US6067819A

Abstract

글라스 기판을 균일하게 가열하여 연화시킨 상태에서 금형으로 프레스 가공이 행해지므로, 작업공의 수가 감소하고 가공시간의 단축을 도모할 수 있다.

외연부분에 틀체(4b)를 갖는 완성품으로서의 글라스 용기(4)의 내부 중공부(4c)와 대략 동일치수 형상의 볼록부(1a)를 갖는 상형(1)과, 글라스 용기(4)의 외형 치수 형상과 대략 동일치수 형상의 캐비티(2a)를 갖고 상형(1)에 대향배치되는 하형(2)을 사용한다. 공작물로서의 글라스 기판(5)을 기판 지지기구(14)의 지지핀(16)에 의해 하형(2)으로부터 소정량 뜨게 한 상태로 지지하고, 가스 버너(19)에 의해 글라스 기판(5)을 연화온도 이상으로 가열하고, 소정 온도로 유지된 상형(1)을 하형(2)을 향하여 하강시켜서, 상형(1)의 볼록부(1a)에 의해 글라스 기판(5)을 하형(2)의 캐비티(2a) 내로 프레스 가공하여 글라스 용기(4)를 성형한다.

Description

글라스용기의 제조방법 및 제조장치{METHOD FOR MANUFACTURING GLASS CONTAINER AND APPARATUS THEREFOR}

본 발명은 표시장치의 용기로서 사용되는 이음매 없는 글라스용기의 제조방법 및 제조장치에 관한 것이다.

종래에는, 형광표시관 등의 표시장치의 외위기(外圍器)나 게터박스(getter box)로서 사용되는 글라스용기를 제작하는 경우에는 도 4에 도시하는 조립방식이 채용되고 있었다.

도 4에 도시하는 조립방식에서는, 우선, 1매의 큰 판글라스를 소정의 치수로 절단하여 봉상의 글라스편(31)과 4각 형상의 글라스편(32)을 얻는다 (도 4a).

다음에 봉상의 글라스편(31)의 한 면에 봉합글라스(33)를 도포하여 소성한다 (도 4b). 꼭같이, 4각형상의 글라스편(32)의 외주연 부분에도 봉합글라스(33)를 도포하여 소성한다.

다음에, 4각형상의 글라스편(32)의 외형에 맞는 틀체를 제작하기 위하여, 봉상의 글라스편(31)을 소정의 치수로 절단하고, 긴 길이 글라스편(31a)과 짧은 길이 글라스편(31b)을 각각 2개씩 얻는다 (도 4c). 그리고, 2개의 긴 길이 글라스편(31a)과 2개의 짧은 길이 글라스편(31b)에 의하여 틀체(34)를 제작한다 (도 4d).

다음에 틀체(34)를 글라스편(32)의 외주연 부분에 배치하고, 틀체(34)와 글라스편(32)을 위치 맞춤한 상태에서 지그(jig)에 고정하고, 소성로에서 소성한다. 이로써, 봉합글라스(33)가 용융하고, 틀체(34)와 글라스편(32) 사이가 고착되면, 한 면에 개구(35a)를 갖는 글라스용기(35)가 완성된다(도 4e).

그러나 도 4에 도시하는 조립방식에서는 하기와 같은 문제가 있었다.

(1) 글라스편(31a, 31b)과 글라스편(32)의 접착부에 봉합글라스(33)를 사용하고 있으므로, 봉합글라스(33)의 거품의 발생에 의하여 누출틈이 생길 가능성이 있다.

(2) 부품으로서 3종류의 사이즈의 글라스편(31a, 31b, 32)이 필요하고, 절단기의 교환회수 또는 설비가 많아진다.

(3) 봉합글라스(33)의 사용에 의하여, 용융한 봉합글라스가 글라스면에 부착하여 오염된다.

(4) 작업공의 수가 많고 원가 원가상 싸지 않다.

(5) 사용공구의 수가 생산능력에 맞춰서 필요하게 된다.

또, 상술한 조립방식과는 별도로, 글라스와 팽창계수가 가까운 카본재에 의한 성형형을 사용하여 글라스용기를 제작하는 방법도 알러져 있다 (일본 특공평 7-64572호 공보).

그런데, 카본재의 성형형을 사용한 방법에서는 연화온도가 높을수록 소모도가 격심하고 수명이 짧다라는 문제가 있었다. 게다가, 연속노에 투입된 상태에서 가열, 냉각이 반복되므로, 글라스기판 전면을 균일하게 가열하는 것이 곤란하였다. 특히 연화점이 높은 글라스를 가공하는 경우에는 상형 및 하형의 가열에 시간을 요하고, 에너지 효율도 나쁘고, 글라스용기의 성형에도 시간이 걸린다.

그래서, 본 발명은 상기 문제점에 비추어 이루어진 것으로, 글라스기판을 균일하게 가열하여 가공이 행해지고, 작업공의 수가 적고, 가공시간의 단축이 도모되는 글라스용기의 제조장치 및 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.

도 1은 본 발명에 의한 글라스용기의 제조장치의 한 실시 형태를 도시하는 도면이고,

도 2는 동장치에 있어서 기판지지 기구의 부분 확대 단면도이고,

도 3은 동장치에 의하여 형성되는 글라스용기의 완성품을 도시하는 사시도이고,

도 4a 내지 도 4e에 종래의 글라스용기의 제작 순서의 일예를 도시하는 도면이다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 청구항 1의 발명은 외연부분에 틀체가 일체성형된 완성품으로서의 글라스용기의 내부 중공부와 대략 동일치수 형상의 볼록부를 갖는 상형과, 상기 글라스용기의 외형 치수형상과 대략 동일치수의 캐비티를 갖고상기 상형에 대향 배치되는 하형을 사용하여, 상기 글라스기판을 상기 하형으로부터 소정량 뜨게한 상태에서 지지하여 연화온도 이상으로 가열하여 소정온도의 상기 상형 또는 하형을 이동하여 상기 글라스기판을 프레스가공하고, 상기 글라스용기를 성형하는 것을 특징으로 한다.

청구항 2의 발명은 청구항 1의 글라스용기의 제조방법에 있어서, 상기 글라스기판은 상기 하형에 진퇴가능하게 가압된 지지핀에 의하여 지지되는 것을 특징으로 한다.

청구항 3의 발명은 청구항 1의 글라스용기의 제조방법에 있어서, 상기 상형 및 하형은 열팽창계수가 작은 금속 또는 세라믹으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

청구항 4의 발명은 청구항 1의 글라스용기의 제조방법에서, 상기 상형 및 하형은 상기 글라스기판의 연화온도보다 낮은 온도에서 가열, 냉각되는 것을 특징으로 한다.

청구항 5의 발명은 청구항 1의 글라스용기의 제조방법에서, 상기 글라스기판의 상기 하형과 대향하는 면에는 샌드블라스트 또는 SiN 코트에 의한 이형 처리가 실시되는 것을 특징으로 한다.

청구항 6의 발명은 청구항 1의 글라스용기의 제조방법에서, 상기 상형 및 하형의 상기 글라스기판과 대향하는 면에 이형재를 설치한 것을 특징으로 한다.

청구항 7의 발명은 외연부분에 틀체가 일체 성형된 완성품으로서의 글라스용기의 내부 중공부와 거의 동일 치수형상의 볼록부를 갖는 성형과,

상기 상형의 하방에 대향배치되고, 상기 글라스용기의 외형치수 형상과 대략 동일치수 형상의 캐비티를 갖는 하형과,

상기 하형에 진퇴가능하게 가압되어 설치되고, 그 하형에서 소정량 뜨게하여 글라스기판을 지지하는 기판지지 기구와,

상기 상형 또는 하형을 승강이동시키는 직동(直動) 기구와,

상기 상형, 하형, 글라스기판을 개별로 가열하는 가열수단을 구비한 것을 특징으로 한다.

(발명의 실시형태)

도 1은 본 발명에 의한 글라스용기의 제조장치의 한 실시형태를 도시하는 도면, 도 2는 동장치에 있어서 기판 지지기구의 부분확대 단면도이고, 도 3은 동장치에 의하여 성형되는 글라스용기의 완성품을 도시하는 사시도이다.

이 실시형태에 의한 제조장치는 열팽창계수가 작은 금속이나 세라믹(예를 들면 SiN 등)으로 형성된 상형(1)과 하형(2)으로 이루어지는 금형(3)을 구비하고 있고, 도 3에 도시하는 바와 같은 글라스용기(4)를 성형하는 것이다.

도 3에 도시하는 바와 같이, 완성품으로서의 글라스용기(4)는 평면부(4a)의 외주연 부분에 틀체(4b)가 일체성형되어, 일면이 개구한 내부 중공부(4c)를 갖고 있고, 공작물로서의 1매의 글라스기판(5)으로부터 금형(3)에 의하여 성형된다.

도 1에 도시하는 바와 같이, 상형(1)은 기본대(6)에서 연장되어 나와 있는 역 L자상의 프레임(7)에 지지되어 있고, 수평한 기본대(6)의 표면의 수직방향으로 상하 이동가능하게 되어 있다. 상형(1)은 하형(2)과 대면하는 쪽에 글라스용기(4)의 내부중공부(4c)와 대략 동일치수 형상의 볼록부(1a)를 갖고 있다. 상형(1)에는, 도시하지 않은 측정회로에 접속된 열전쌍(8)의 검출단(온도측정 접점)이 접촉하여 설치되어 있다.

상형(1)에는, 가열수단으로서의 카트리지 식의 히터(9)가 착탈 가능하게 설치되어 있다. 히터(9)는 열전쌍(8)에 의한 상형(1)의 검출온도에 따라 도시하지 않는 제어장치에 의하여 온도제어된다. 상형(1)은 히터(9)의 온도제어에 의하여, 글라스기판(5)의 연화온도 보다 낮은 온도로 가열, 냉각된다. 구체적으로는 글라스기판(5)의 연화온도를 915도로 하면, 상형(1)의 가열온도는 650∼750도이고, 냉각온도는 가열온도 보다 100도 정도 낮은 온도로 제어된다.

상형(1)은 직동기구로서의 에어실린더(10)를 통하여 기본대(6)에 장치되어 있다. 직동기구로서는 유압실린더을 사용할 수도 있다. 상형(1) 예를 들면 상형(1)과 하형(2)와의 사이에 설치되는 도시하지 않는 가이드핀에 가이드되면서 에어실린더(10)의 구동에 의하여 하형(2)에 대하여 상하 이동한다. 상형(1)을 상하이동시키는 에어실린더(10)의 로드(rod)(10a)에는 스토퍼(11)가 설치되어 있다. 스토퍼(11)는 에어실린더(10)가 구동되어, 글라스용기(4)가 형성되기에 이르기까지 상형(1)의 볼록부(1a)가 후술하는 하형(2)의 캐비티(2a)내에 들어갔을 때에, 상형(1) 및 하형(2)과 평행한 프레임(7)의 수평면(7a)에 맞닿아서 상형(1)의 하강을 정지시킨다.

도 1에 도시하는 바와 같이, 하형(2)은, 상형(1)에 대향하여 기본대(6)에 장치되어 있다. 하형(2)은 상형(1)과 대면하는 쪽에 글라스용기(4)의 외형치수 형상과 거의 동일 치수 형상의 캐비티(2a)를 갖고 있다. 하형(2)에는 도시하지 않는 측정회로에 접속된 열전쌍(12)의 검출단(온도측정 접점)이 접촉하여 설치되어 있다.

하형(2)에는 상형(1)과 꼭같은 가열수단으로서의 카트리지식의 히터(13)가 착탈 가능하게 설치되어 있다. 히터(13)는 열전쌍(12)에 의한 하형(2)의 검출온도에 따라서 도시하지 않는 제어장치에 의하여 온도제어된다. 하형(2)은 히터(13)의 온도제어에 의하여, 글라스기판(5)의 연화온도보다 낮은 온도에서 가열, 냉각된다. 구체적으로는 글라스기판(5)의 연화온도를 915도로하면, 하형(2)의 가열온도는 650∼750도이고, 냉각온도는 가열온도 보다 100도 정도 낮은 온도에 제어된다.

하형(2)에는 글라스기판(5)을 하형(2)의 표면에서 소정량 뜨게한 상태에서 지지하는 기판지지기구(14)가 배열설치되어 있다. 도 2에 도시하는 바와 같이, 기판지지기구(14)는 캐비티(2a)를 중심으로 하는 하형(2)의 주위 4군데에 관통 형성된 가이드구멍(15)에 삽입관통되는 지지핀(16)을 갖고 있다. 지지핀(16)은 판상의 규제편(16a)을 경계로 지지부(16b)와 가이드부(16c)가 동심상에 일체 형성되어 있다.

가이드구멍(15)은 하형(2)의 표면을 향하여 관통한 작은 직경의 구멍(15a)과 소경구멍(15a)에 연속하여 하형(2)의 이면을 향하여 관통한 큰 직경의 구멍(15b)으로 형성된다. 하형(2)의 이면에 임하는 굵은 직경구멍(15b)의 단부에는 나사구멍(15c)이 형성되어 있다. 이 나사구멍(15c)에는 중앙에 관통구멍(17a)을 갖는 조정용 볼트(17)가 나사맞춤되어 있다. 규제편(16a)과 조정용 볼트(17)와의 사이의 가이드부(16c)에는 압축코일 스프링(18)이 중간 삽입 되어 있다.

지지핀(16)은 규제편(16a)의 단면이 큰 직경의 구멍(15b)의 단면에 맞닿아서 지지부(16b)가 하형(2)의 표면에서 돌출하도록, 작은 직경의 구멍(15a)에 지지부(16b)를 삽입하고, 가이드부(16c)에 압축코일 스프링(18)을 삽입관통하고, 가이드부(16c)를 조정용 볼트(17)의 관통구멍(17a)에서부터 관통시킨 상태에서, 조정용 볼트(17)를 나사구멍(15c)에 나사맞춤하여 장치한다.

지지핀(16)은 상형(1)에 의하여 글라스기판(5)이 하형(2)에 눌러 붙여져 있지 않은 상태로 지지부(16b)가 하형(2)의 표면에서 돌출하여 있고, 이 돌출한 지지부(16b)의 선단면에서 글라스기판(5)을 지지할 수가 있다. 이 상태에서, 글라스기판(5)은 예를 들면 가스버너 등의 가열수단에 의하여 연화온도 이상으로 균일하게 가열된다. 상형(1)이 하강하고, 상형(1)에 의하여 글라스기판(5)이 하형(2)에 눌러 붙여졌을 때에는 상형(1)에 의한 글라스기판(5)의 하강에 동반하여 지지핀(16)이 스프링력에 맞서서 눌러내려진다.

더욱이, 압축코일 스프링(18)의 스프링압은 나사구멍(15c)에 대한 조정용 볼트(17)의 체결량을 변경함으로서 최적치로 조정된다.

다음에, 상기 구성에 의한 제조장치를 사용한 글라스용기의 제조방법에 대하여 설명한다.

우선, 지지핀(16)의 지지부(16b)상에 글라스기판(5)을 재치한다. 이 상태에서, 가스버너(19)에 의하여 글라스기판(5)을 연화온도 이상으로 가열한다. 구체적으로는 글라스기판(5)의 연화온도를 915도로 하면, 그것보다 수십도 높은 온도에서, 글라스기판(5)을 가열한다. 그 경우, 글라스기판(5)은 하형(2)으로부터 소정량뜬 상태에서 4군데의 지지핀(16) 만으로 지지되어 있고, 하형(2)에 직접 접촉되는 일이 없으므로, 열전도에 의하여 하형(2)으로 달아나는 열이 극히 적고, 글라스기판(5)을 전면에 걸쳐서 균일하게 가열하여 연화시킬 수가 있다.

그리고, 글라스기판(5)이 충분히 연화하여 상형(1) 및 하형(2)의 온도가 지정온도로 되면, 에어실린더(10)를 구동하여 상형(1)을 하형(2)을 향하여 하강시킨다. 상형(1)은 스토퍼(11)가 프레임(7)의 수평면(7a)에 맞닿을 때까지 하강하여 정지한다. 이때, 상형(1)의 하강에 동반하여 지지핀(16)도 글라스기판(5)에 의하여 눌러져서 내러간다. 이상태에서, 가스버너(19)의 가열에 의하여 연화한 글라스기판(5)의 프레스가공이 행해진다. 즉, 연화한 글라스기판(5)은 상형(1)의 하강에 따라 성형(1)의 볼록부(1a)에 의하여 하형(2)의 캐비티(2a)내로 눌러 내려지고, 여분의 글라스가 주변부로 밀어내어져서 틀체(4b)로 되어 눌러 올려진다. 그리고, 스토퍼(11)가 프레임(7)의 수평면(7a)에 맞닿아서 소정시간(예를 들면 1분) 프레스되면, 글라스용기(4)의 성형이 종료한다.

상기 프레스 가공이 행해지면, 글라스 기판(5)에 의한 성형품으로서의 글라스용기(4)가 하형(2)에 붙으므로, 하형(2)의 온도를 소정온도까지 내려서 냉각한 후, 하형(2)으로부터 글라스용기(4)를 꺼낸다. 또, 다른 구성으로서, 예를 들면 에어실린더 등의 직동기구에 의하여 상하이동하는 핀을 하형(2)에 장치하고, 상형(1)이 상승하였을 때, 직동기구에 의하여 핀을 하형(2)으로부터 밀어올려, 성형품으로서의 글라스용기(4)를 뜨게 하여 꺼내도록 하여도 좋다.

상기 실시형태에 의하면, 글라스기판(5)은 지지핀(16)에 의하여 하형(2)으로부터 소정량 뜬 상태에서 가스버너(19)에 의하여 연화온도 이상으로 가열되므로, 하형(2)에의 열전도가 억제되고, 글라스기판(5)을 성형온도까지 단시간에 상승시킬 수가 있다.

완성품인 글라스용기(4)을 성형함에 있어서는 가스버너의 가열에 의하여 글라스기판(5)이 연화되므로, 상형(1) 및 하형(2)을 글라스기판(5)의 연화온도 이상으로 가열한 필요가 없고, 종래의 카본재에 의한 성형형을 사용한 방법에 비하여, 에너지 효율이 좋고, 가공시간의 단축이 도모된다.

글라스용기(4)는 상형(1) 및 하형(2)으로 이루어지는 금형(3)을 사용한 프레스가공에 의하여 일체 성형되므로, 도 4의 조립방식과 같은 글라스 봉합에 의한 봉합부로부터 누출틈의 가능성이 없고, 품질의 향상이 도모된다. 또, 도 4의 조립방식과 같이 대형설비를 필요로 하지 않고, 가능공구가 적고, 설비투자를 저감할 수 있어, 원가상 유리하다.

그런데, 상기 프레스가공을 금형(3)을 사용하여 행하는 경우의 이형으로서는 하형(2)의 캐비티(2a)와 대향하는 글라스기판(5)면에 샌드블라스트, SiN 코트 등이 실시된다. 기타, 글라스기판(5)에 대향하는 상형(1), 하향(2)면에 이형재를 설치하여도 좋다.

또, 상기 실시형태에서는 상형(1)을 상하이동시키는 구성으로 하였지만, 상형(1)을 고정하고, 하형(2)을 상하 이동시키는 구성으로 하여도 좋다.

이상의 설명에서 명백한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 글라스기판은 금형에의하여 프레스가공 되기전에, 하형에서 소정량 뜬 상태에서 가열되므로, 글라스기판을 균일하게 가열하여 연화시킨 상태에서 용이하게 글라스용기의 성형을 행하고, 종래에 비하여 작업공의 수가 적고, 가공시간의 단축이 도모되는 효과를 이룬다.

Claims

외연부분에 틀체가 일체성형된 완성품으로서의 글라스용기의 내부 중공부를 형성하기 위한 볼록부를 갖는 상형과, 상기 글라스용기의 외부형상을 형성하기 위한 캐비티를 갖고 상기 상형에 대향 배치된 하형을 사용하여, 상기 글라스기판을 상기 하형으로부터 뜨게한 상태로 지지하여 가스버너에 의해 글라스의 연화온도 이상으로 가열하고, 상기 글라스기판의 연화온도보다 낮은 온도로 가열되는 상기 상형 또는 하형을 이동하여 상기 글라스기판을 프레스가공하여, 상기 글라스용기를 성형하는 것을 특징으로 하는 글라스용기의 제조방법.
제 1 항에 있어서, 상기 글라스기판은 상기 하형에 진퇴 가능하게 가압된 지지핀에 의하여 지지되는 것을 특징으로 하는 글라스용기의 제조방법.
제 1 항에 있어서, 상기 상형 및 하형은 열팽창계수가 작은 금속 또는 세라믹으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 글라스용기의 제조방법.
제 1 항에 있어서, 상기 글라스기판의 상기 하형과 대향하는 면에는, 샌드블라스트 또는 SiN 코트에 의한 이형 처리가 실시되는 것을 특징으로 하는 글라스용기의 제조방법.
제 1 항에 있어서, 상기 상형 및 하형의 상기 글라스기판과 대향하는 면에 이형재를 설치한 것을 특징으로 하는 글라스용기의 제조방법.
외연부분에 틀체가 일체성형된 완성품으로서의 글라스용기의 내부 중공부를 형성하기 위한 볼록부를 갖는 상형과,

상기 상형의 하방에 대향 배치되고, 상기 글라스용기의 외부형상을 형성하기 위한 캐비티를 갖는 하형과,

상기 하형에 진퇴가능하게 가압되어 설치되고, 그 하형으로부터 소정량 뜨게하여 글라스기판을 지지하는 기판지지 기구와,

상기 하형으로부터 소정량 뜨게한 글라스기판을 글라스기판의 연화온도 이상으로 가열하는 가스버너와,

상기 상형 또는 하형을 승강 이동시키는 직동기구와,

상기 상형, 하형을 상기 글라스기판의 연화온도보다 낮은 온도로 가열하는 가열수단을 구비한 것을 특징으로 하는 글라스성형용기의 제조장치.