KR102339428B1 - 포밍장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 포밍장치에 대한 것으로, 더욱 상세하게는 상부금형을 교체하지 않고도 다양한 형상으로 필름을 성형할 수 있고, 포밍이 필요한 필름 부위에 효율적으로 열을 공급할 수 있고, 포밍 과정 중 필름에 가해지는 압력 및 열을 단계별로 조절하여 포밍 불량률을 줄이고 포밍의 정밀도를 향상시킬 수 있고, 포밍 과정 중에 필름에 열과 압력을 교대로 가함으로써 포밍의 효율성을 향상시킬 수 있는 포밍장치에 대한 것이다.

Description

포밍장치{Forming apparatus}

본 발명은 필름 등을 소정 형상으로 성형하기 위한 포밍장치에 대한 것으로, 보다 상세하게는 다양한 재질의 필름을 크랙을 방지하면서도 소정 형상으로 빠르고 안정적으로 성형하기 위한 포밍장치에 대한 것이다.

일반적으로 전자기기나 휴대폰 등에 사용되는 합성수지, 플라스틱 재질의 하우징은 금형을 사용한 사출을 통해 제작되지만 사출의 특성 상 대량 제작에는 효율적이지만 사출 후 표면광택을 좋게 하는데 한계가 있어 광택을 강화하는 필름이 적용된다. 이러한 광택성 필름을 적용하기 위해서는 필름을 소정 크기로 절단하고 금형의 형상에 맞춰 필름을 소정 형상으로 포밍하기 위해 포밍장치가 사용된다.

또한, 휴대폰의 디스플레이를 보호하기 위해 다양한 보호필름이 사용되는데 이러한 보호필름은 휴대폰의 디스플레이 형상에 맞춰 재단하고 성형하는 것이 필요한데 종래의 포밍장치는 필름을 가압하는 상부금형이 특정 형상으로 고정되기 때문에 포밍할 필름의 형상이 바뀌면 상부금형을 그에 맞춰 다시 제작하여야 하기 때문에 다양한 형상의 포밍작업에 적합하지 않은 문제점이 있다.

또한, 포밍과정 중에 필름에 가해지는 압력을 조절할 수 없어 딱딱한 재질의 필름인 경우 포밍과정 중에 부러지거나 크랙이 발생하는 경우가 많아 불량률이 높은 문제가 있다.

또한, 상부금형 또는 하부금형에 포밍을 위한 히터가 마련되어 필름 전체에 열을 공급함에 따라 필름에 변형이 생기고 필름 테두리 또는 일부를 포밍하는 경우 포밍이 필요한 부분에만 열을 공급하는 것이 아니라 필름 전체에 열을 공급함에 따라 포밍이 정확하게 이루어지지 않을 뿐만 아니라 필름 변형 때문에 공급되는 열에 한계가 있는 문제가 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 포밍 과정 중 필름에 가해지는 압력 및 열을 단계별로 조절하여 포밍 불량률을 줄이고 포밍의 정밀도를 향상시킬 수 있고, 포밍이 필요한 필름 부위에 효율적으로 열을 공급할 수 있으며, 상부금형을 교체하지 않고도 다양한 형상으로 필름을 성형할 수 있고, 포밍 과정 중에 필름에 열과 압력을 교대로 가함으로써 포밍의 효율성을 향상시킬 수 있는 포밍장치를 제공함에 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명의 포밍장치는 필름을 소정 형상으로 포밍하기 위한 포밍장치에 있어서, 상기 필름을 소정 형상으로 성형하기 위한 필름이 설치되는 하부금형과, 상기 하부금형에 설치된 필름의 성형을 위해 상기 필름에 압력을 가하는 상부금형과, 상기 상부금형에서 필름의 성형에 필요한 압력을 제공하는 가압유닛과, 상기 필름을 소정 형상으로 성형하기 위해 필름에 열을 가하는 히터부와, 상기 상부금형, 하부금형, 가압유닛 및 히터부를 포함하여 포밍장치를 제어하기 위한 제어부를 포함하되, 상기 필름과 맞닿는 상부금형의 하부는 상기 가압유닛에서 공급되는 압력에 의해 변형되도록 유연한 재질로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제어부는 필름의 포밍 진행에 따라 상기 가압유닛에서 상부금형으로 공급되는 압력을 미리 설정된 하나 이상의 단계로 압력을 제어하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제어부는 2 단계 이상으로 상기 가압유닛에서 상부금형으로 공급되는 압력을 제어하되, 단계 별 가압 사이에 상기 히터부를 제어하여 필름에 열을 공급하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 히터부는 상기 하부금형의 테두리에서 일정 간격으로 이격되어 하부금형의 테두리 전부 또는 일부를 둘러싸는 형태로 배치되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제어부는 필름의 재질에 따라 상기 히터부에서 필름으로 공급되는 열이 달라지도록 제어하고, 상기 필름의 포밍의 진행됨에 따라 하나 이상의 단계로 필름에 열이 공급되도록 상기 히터부를 제어하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 가압유닛은 상기 상부금형에 공기 또는 유체를 이용하여 압력을 공급하고, 필름의 재질에 따라 상기 공기 또는 유체를 미리 설정된 온도로 가열하여 공급하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 필름의 포밍이 완료된 후 필름을 냉각시키기 위한 냉각유닛을 더 포함하고, 상기 냉각유닛은 상기 필름으로 에어를 불어주는 방식으로 필름을 냉각시키는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 필름의 포밍 완료 후 하부금형 상부의 필름을 냉각시키기 위해 하부금형 내의 냉매유로로 냉매를 공급하는 칠러유닛을 더 포함한다.

이상과 같은 구성의 본 발명은 포밍과정 중에 단계별로 필름에 가해지는 압력과 열을 조절하여 필름이 부러지거나 크랙이 발생하는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.

또한, 포밍이 필요한 필름의 특정 부위에만 효율적으로 열을 공급하여 필름의 변형을 방지하고 포밍의 정밀도를 향상시키 수 있다.

또한, 다양한 형상의 필름을 포밍할 때 상부금형을 교체하지 않고 성형할 수 있다.

또한, 포밍과정 중에 필름에 열과 압력을 교대로 가함으로써 포밍의 정확도를 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 포밍장치의 개략적인 블록도이고,
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 상부금형이 압력에 의해 변형되는 것을 나타내는 도면이고,
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 하부금형과 히터 및 칠러유닛을 나타내는 평면도이다.

이하에서 도면을 참조하여 본 발명에 따른 포밍장치에 대해 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 포밍장치의 개략적인 블록도이고, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 상부금형이 압력에 의해 변형되는 것을 나타내는 도면이고, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 하부금형과 히터 및 칠러유닛을 나타내는 평면도이다.

본 발명의 포밍장치는 휴대폰 케이스, 디스플레이 보호필름 등에 사용하기 위해 필름을 소정 형상으로 성형하는데 사용하는 장치로서 종래에는 필름을 포밍하기 위해 상부금형이 고정된 형상으로 제작됨에 따라 포밍할 형상이 달라지면 상부금형을 포밍할 형상에 맞춰 제작 교체하여야 하고 필름 단일한 압력으로 가압함에 따라 필름의 재질에 따라 크랙이 발생하거나 필름이 부러지는 문제가 있었다. 또한, 상부금형 또는 하부금형을 통해 포밍에 필요한 열을 필름에 공급함에 따라 포밍이 효율적으로 이루어지지 않고 필름에 변형이 가해지는 문제가 있어왔다.

본 발명의 포밍장치는 이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로 본 발명의 포밍장치는 필름을 소정 형상으로 성형하기 위해 포밍될 형상에 맞춰 제작되고 필름이 설치되는 하부금형(100)과 하부금형에 설치된 필름을 소정 형상으로 성형하기 위해 필름에 압력을 가하는 상부금형(200)과 상부금형(200)에서 필름의 성형 시 가하는 압력을 공급하는 가압유닛(300)과 필름의 성형 시 성형이 용이하게 이루어지도록 필름에 열을 가하는 히터부(400)와 하부금형(100), 상부금형(200), 가압유닛(300) 및 히터부(400)를 포함하여 필름을 소정 형상으로 성형하기 위해 포밍장치를 제어하는 제어부(500)를 포함하여 이루어지되 상부금형(200)은 일측이 가압유닛(300)에서 공급되는 압력에 의해 변형이 되도록 유연한 재질로 이루어져 필름을 포밍할 형상에 따라 상부금형(200)을 교체하지 않고도 성형할 수 있다.

본 발명의 하부금형(100)은 상부에 소정 형상으로 포밍할 필름을 안착시키고 상부금형(200)과 함께 필름을 가압하여 소정 형상으로 성형하는 구성이다. 하부금형(100)은 상부금형(200)과 함께 필름을 가압하여 소정 형상으로 성형하는 구성이기 때문에 필름의 성형 형태에 맞춰 제작된다. 필름을 소정 형상으로 성형하는 포밍 과정에는 필름을 용이하게 성형하기 위해 열을 필름에 공급하면서 포밍이 이루어지는데 하부금형(100)에는 필름을 본격적으로 성형하기 전에 유연성을 갖도록 예열과정이 필요할 수도 있고 이러한 예열을 포함하여 포밍 과정 중에 성형에 필요한 열을 공급하기 위해 히팅 유닛(미도시)을 더 포함될 수 있다. 히팅 유닛(미도시)는 하부금형(100)에 열을 가하는 구성이면 어떤 것이든 무관하지만 카트리지 히터나 판히터를 하부금형(100) 하부에 마련하면 간단한 구성으로 하부금형(100)의 온도를 정밀하게 조절할 수 있다. 또한, 포밍 과정이 끝난 후 성형된 상태를 유지하도록 필름을 빠르게 냉각할 필요가 있는데 이러한 냉각을 위해 하부금형(100)의 내부에 냉각유로(110)를 마련하고 냉매유로(110) 내로 냉매를 순환시키는 칠러유닛(700)을 더 포함할 수 있다.

본 발명의 상부금형(200)은 하부금형(100) 위에 포밍할 필름이 안착되면 하부로 이동하여 필름을 가압하여 소정 형상으로 포밍하는 구성이다. 상부금형(200)은 필름과 맞닿는 부분이 실리콘 또는 고무 등 유연한 재질로 되어 있고 가압유닛(300)에서 공급되는 압력에 의해 필름을 가압하여 포밍하는 구성이다. 도 2에는 가압유닛(300)으로부터 공급되는 압력에 의해 부풀어 오르는 과정이 도시되어 있다. 이처럼 본 발명의 상부금형(200)은 필름과 맞닿는 부분이 유연한 재질로 되어 있고 가압유닛(300)에서 공급되는 압력에 의해 가압이 이루어지기 때문에 필름을 누르는 압력을 자유롭게 조절할 수 있고 이 때문에 필름의 재질에 따라 압력을 조절할 수 있고 포밍 초기에는 저압으로 서서히 가압하고 본격적인 성형이 이루어지는 시기에는 압력을 높여 확실한 성형이 이루어지도록 할 수 있다. 또한, 본 발명의 상부금형(200)의 하부가 유연한 재질로 이루어지기 때문에 필름의 성형 형태가 달라져도 교체없이 하부금형(100)에 맞춰 필름 포밍을 수행할 수 있는 장점이 있다.

본 발명의 가압유닛(300)은 상부금형(200)이 필름 성형을 위해 필요한 압력을 공급하는 구성이다. 가압유닛(300)은 상부금형(200)에 압력을 가하는 구성이면 어떤 형태이든 상관없지만 상부금형(200)의 형태를 자유롭게 조절하고 공급되는 압력을 정밀하게 제어하도록 하기 위해서 공압 또는 유압의 형태로 압력을 공급하는 것이 바람직하다. 또한, 포밍과정에서 효율적인 성형을 위해 필름에 열을 가하는 것이 바람직한데 필름에 열을 효율적으로 전달하기 위해서는 공기 또는 유체를 압력 전달 물질로 사용하는 것이 유리하다. 즉 본 발명의 가압유닛(300)은 단순히 상부금형(200)에 압력을 가하는 역할만 수행하는 것이 아니라 포밍과정을 효율적이고 정확하게 수행하고 필름의 파손을 막기 위해 압력뿐만 아니라 열도 함께 공급하도록 하는 것이 바람직하다.

본 발명의 히터부(400)는 필름의 포밍과정을 보다 효율적으로 수행하기 위해 필름에 열을 공급하는 구성이다. 앞서 하부금형(100)에도 필름의 성형을 위해 히팅 유닛(미도시)을 포함할 수 있다고 하였는데 히터부(400)는 하부금형(100)에 마련될 수 있는 히팅 유닛(미도시)과는 별도로 마련되는 구성으로 필름의 포밍이 필름 전체에 걸쳐 이루어지는 경우도 있지만 필름의 테두리 부분에서 포밍이 이루어지는 경우가 많기 때문에 본 발명의 히터부(400)는 포밍이 필요한 부분에 집중적으로 열을 공급하기 위해 하부금형(100)의 테두리 부분을 둘러싸면서 마련되는 것이 바람직하다. 이렇게 필름 전체에 열을 공급하는 것이 아니라 포밍이 이루어지는 부위에 집중적으로 열을 공급함으로써 포밍을 효율적으로 수행할 수 있고 필름 전체에 열을 공급하는 것이 아니므로 필름에 가해지는 열충격을 최소화할 수 있어 포밍 품질을 극대화할 수 있다. 또한, 히터부(400)를 발열램프로 구성한다면 포밍이 이루어지는 부분의 온도를 빠르게 올리고 가열을 중단할 때 빠르게 냉각시킬 수 있어 포밍이 이루어지는 동안에만 정확하게 열을 가할 수 있는 장점이 있다.

본 발명의 제어부(500)는 하부금형(100)의 온도, 상부금형(200)의 상하이동, 가압유닛(300)에서 공급되는 압력, 히터부(400)의 가열온도를 포함하여 필름의 포밍과정이 이루어지는 동안 본 발명의 포밍장치를 제어하는 구성이다. 제어부(500)는 하부금형(100)에 히팅 유닛(미도시)가 포함되는 경우 필름이 안착된 후 포밍 전 예열이 이루어지도록 제어할 수 있고 필름의 안착을 자동으로 수행하는 경우 안착을 위한 구성을 제어할 수 있다. 또한, 상부금형(200)이 포밍을 위해 하부로 이동하거나 포밍이 끝난 후 상부로 이동하도록 하고 가압유닛(300)에서 상부금형(200)으로 공급되는 압력을 제어하고 포밍 과정 중 필름에 열을 공급하기 위해 가압유닛(200)의 압력전달 유체의 온도를 제어할 수 있다. 이처럼 제어부(500)는 포밍장치를 전반적으로 제어한다. 제어부(500)가 필름의 포밍과정에서 포밍장치를 제어하는 과정을 일례를 들어 보다 자세히 설명하면, 일단 포밍 전에 필름이 하부금형(100)에 자동 또는 수동으로 안착되면 상부금형(200)이 하부로 이동하여 필름을 고정하고 미리 설정된 온도로 필름을 예열한다. 예열온도는 필름의 재질과 성형 형태에 따라 달라질 수 있음은 물론이다. 예열과정이 어느 정도 끝나면 1차로 미리 설정된 압력이 상부금형(200)으로 공급되도록 가압유닛(300)을 제어한다. 필름이 딱딱한 재질인 경우 필름이 부러지거나 크랙이 발생할 수 있으므로 1차 압력은 본 포밍 시에 가해지는 2차 압력보다 저압으로 설정하는 것이 바람직하고 정확한 압력의 수치는 필름의 재질 및 테스트를 통해 달라질 수 있음은 물론이다. 1차 가압 과정이 끝난 후 히터부(400)를 통해 포밍이 이루어지는 부분에 집중적으로 가열을 하도록 제어한다. 히터부(400)의 가열은 필름의 재질에 따라 달라질 수 있지만 초반에 높은 온도로 가열하고 포밍이 어느 정도 이루어지면 초반보다 낮은 온도로 가열하여 필름의 변형을 최소화하면서 포밍이 정확하게 이루어지도록 할 수 있다. 물론 포밍의 형태와 필름의 재질에 따라 가열되는 온도의 순서가 달라질 수 있지만 여러 단계로 나눠 가열이 이루어지도록 한다면 필름의 변형을 최소화하면서 정확한 포밍이 이루어지도록 할 수 있는 장점이 있다. 히터부(400)에서 가열이 이루어진 후 가압유닛(300)에서 공급되는 압력을 높여 필름에 가해지는 스트레스를 주지 않으면서도 확실한 포밍이 이루어지도록 한다. 이처럼 포밍과정에서 필름에 가해지는 압력도 단계별로 이루어지도록 하여 필름의 파손을 최소화하면서도 정확한 포밍이 이루어지는 장점이 있다. 포밍과정이 완료되면 본 발명의 냉각유닛(600) 또는 칠러유닛(700)을 제어하여 필름의 온도를 낮춰 필름을 원하는 형상으로 성형되도록 제어한다.

본 발명의 냉각유닛(600)은 포밍이 완료된 후 필름의 온도를 낮추는 구성인데 상부금형(200) 및 하부금형(100)이 필름을 가압한 상태에서 금형의 온도를 효율적으로 낮출 수 있도록 온도가 낮은 공기를 불어주는 블로워를 이용하는 것이 바람직하다. 이처럼 냉각유닛(600)이 필름을 포밍된 상태로 유지한 상태에서 낮은 온도의 공기를 불어줌에 따라 필름이 식으면서 뒤틀리는 현상을 최소화할 수 있다.

본 발명의 칠러유닛(700)은 하부금형(100) 내에 마련되는 냉각유로(110) 내로 냉매를 순환시켜 냉각유닛(600)과 마찬가지로 포밍이 완료된 후 필름을 그대로 유지한 상태에서 금형의 온도를 낮춰 필름의 뒤틀림을 방지하면서 포밍을 마무리할 수 있도록 하여 포밍의 불량률을 최소화할 수 있는 효과가 있다.

이와 같이 단계별 압력가변 및 온도가변을 통해 금형에 주는 압력 및 스트레스를 최소화하여 금형의 마모가 거의 없어 금형교체 및 금형유지에 필요한 비용을 최소화할 수 있는 장점이 있다.

하부금형 : 100 상부금형 : 200
가압유닛 : 300 히터부 : 400
제어부 : 500 냉각유닛 : 600
칠러유닛 : 700

Claims (8)

1. 필름을 소정 형상으로 포밍하기 위한 포밍장치에 있어서,
   상기 필름을 소정 형상으로 성형하기 위한 필름이 설치되는 하부금형과,
   상기 하부금형에 설치된 필름의 성형을 위해 상기 필름에 압력을 가하는 상부금형과,
   상기 상부금형에서 필름의 성형에 필요한 압력을 제공하는 가압유닛과,
   상기 필름을 소정 형상으로 성형하기 위해 필름에 열을 가하는 히터부와,
   상기 상부금형, 하부금형, 가압유닛 및 히터부를 포함하여 포밍장치를 제어하기 위한 제어부를 포함하되,
   상기 필름과 맞닿는 상부금형의 하부는 상기 가압유닛에서 공급되는 압력에 의해 변형되도록 유연한 재질로 이루어지고,
   상기 제어부는 필름의 포밍 진행에 따라 상기 가압유닛에서 상부금형으로 공급되는 압력을 2 단계 이상으로 압력을 제어하되, 단계 별 가압 사이에 상기 히터부를 제어하여 필름에 열을 공급하고,
   상기 히터부는 상기 하부금형의 테두리에서 일정 간격으로 이격되어 하부금형의 테두리 전부 또는 일부를 둘러싸는 형태로 배치되며,
   상기 하부금형에는 필름의 포밍과정 중에 필요한 열을 공급하기 위한 히팅유닛을 더 포함하고,
   상기 가압유닛은 상기 상부금형에 공기 또는 유체를 이용하여 압력을 공급하고, 필름의 재질에 따라 상기 공기 또는 유체를 미리 설정된 온도로 가열하여 공급하는 것을 특징으로 하는 포밍장치.
   
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 청구항 1에서,
   상기 제어부는 필름의 재질에 따라 상기 히터부에서 필름으로 공급되는 열이 달라지도록 제어하고,
   상기 필름의 포밍의 진행됨에 따라 하나 이상의 단계로 필름에 열이 공급되도록 상기 히터부를 제어하는 것을 특징으로 하는 포밍장치.
   
6. 삭제
7. 청구항 1에서,
   상기 필름의 포밍이 완료된 후 필름을 냉각시키기 위한 냉각유닛을 더 포함하고, 상기 냉각유닛은 상기 필름으로 에어를 불어주는 방식으로 필름을 냉각시키는 것을 특징으로 하는 포밍장치.
   
8. 청구항 1에서,
   상기 필름의 포밍 완료 후 하부금형 상부의 필름을 냉각시키기 위해 하부금형 내의 냉매유로로 냉매를 공급하는 칠러유닛을 더 포함하는 포밍장치.

Images