KR20010029479A - 광학 공구의 요부를 사출 성형 장치의 게이트와 회전 정렬시키는정렬 장치 - Google Patents

광학 공구의 요부를 사출 성형 장치의 게이트와 회전 정렬시키는정렬 장치 Download PDF

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KR20010029479A
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오르미스턴앨런엘
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스티븐 에이. 헬렁
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Abstract

선택적으로 회전 조정 가능한 라이저 핀(36)은 몰드 표면을 가로질러 몰드 재료의 흐름 거동을 향상시키도록 비대칭 몰드 표면에 있는 소정의 요부를 사출 성형 장치의 게이트(14)와 정렬시킨다. 라이저 핀(36)은 동일선 상의 두 부분(62, 64)으로 분리되며, 이 두 부분은 몰드 공구를 수반하는 전방 라이저 핀 부(64)를 후방 라이저 핀 부(62)와 독립적으로 회전시키기 위한 소정의 토크가 가해지도록 서로에 대해 편향되어 있다.

Description

광학 공구의 요부를 사출 성형 장치의 게이트와 회전 정렬시키는 정렬 장치{APPARATUS FOR ROTATIONALLY ALIGNING A FEATURE OF AN OPTICAL TOOL WITH A GATE IN AN INJECTION MOLDING APPARATUS}
콘택트 렌즈를 주형 성형(注型成形)하는 것은 종래 기술에 공지되어 있다. 주형 성형 공정은 렌즈를 성형하는 데 두 개의 반쪽 몰드(전면 및 후면)를 이용하는 완전한 주형 성형 공정이거나, 또는 예컨대 렌즈의 한쪽 표면은 선반 작업으로 절삭하고 그 반대쪽 표면은 주형 성형하는 부분적인 주형 성형 공정일 수 있다. 두 가지 공정에 있어서, 렌즈를 주형 성형하는 몰드는 통상적으로 사출 성형되며, 한 번의 주형 성형 작업 후에 몰드의 광학 표면이 손상되기 때문에 한 번 이용한 후에 폐기된다. 완전한 주형 성형 공정에 있어서, 콘택트 렌즈의 전면과 후면을 각각 형성하는 오목한 광학 표면과 볼록한 광학 표면을 수반하는 전면의 반쪽 몰드와 후면의 반쪽 몰드가 제공된다. 전면의 반쪽 몰드와 후면의 반쪽 몰드는 통상적으로 사출 성형된 부재이다.
비대칭 콘택트 렌즈의 주형 성형은 콘택트 렌즈 표면의 회전 비대칭 구조에 기인하여 구면 콘택트 렌즈와는 대조적인 독특한 제조 조건을 제기한다. 예컨대, 비구면의 각막 또는 수정체를 교정하는데 이용되는 원환체(圓環體) 콘택트 렌즈(toric contact lens)는 원환체 표면을 구비하는데, 각막 또는 수정체의 원환체 축선 위로 렌즈의 원환체 축선을 적절하게 배향시키는 밸라스트(ballast)를 포함해야 한다.
원환체 렌즈의 주형 성형 영역에서, 원환체 표면은 후면의 몰드 표면 또는 전면의 몰드 표면에 위치될 수 있다. 따라서, 원환체 표면은 광학 공구의 몰드 표면에서 성형되며, 이 광학 공구의 몰드 표면은 통상적으로 금속 합금으로 제조된다. 몰드 표면을 수반하는 광학 공구는 사출 성형 장치에 배치되어, 액상 몰드 재료가 주입되어 경화되는 공동(cavity) 부분을 형성한다. 원환체 요부를 가지는 콘택트 렌즈의 몰드 표면과 같은 비대칭 표면의 사출 성형 공정 중에, 공구 몰드 표면에 걸친 액상 몰드 재료의 흐름 거동은 사출 성형 장치의 게이트로부터 유출되는 액상 몰드 재료의 흐름 방향에 대한 공구 몰드 표면에서 원환체 표면의 배향에 따라 다른 것으로 판명되었다. 전체 비대칭 표면을 가로질러 흐름 거동이 동일하지 않은 경우, 몰드 표면에 바람직하지 못한 기복이 나타날 수 있고, 이 기복은 성형된 렌즈에 전이되어 그 렌즈는 폐기되어야 한다.
지금까지는, 사출 성형 장치의 게이트에 대한 원환체 콘택트 렌즈를 제조하는데 이용되는 광학 공구의 원환체 표면의 배향에는 관심을 두지 않았다. 따라서, 원환체 표면과 게이트 사이의 회전 관계는 몰드마다 변화될 수 있으며, 그 결과 원환체 표면과 게이트 사이의 회전 관계의 변화시마다 흐름 거동이 달라져서 몰드 표면에 결합부가 발생한다. 또한, 사출 성형 장치의 광학 요소의 과도한 조임 및 미흡한 조임도 회전 관계의 결함을 야기한다.
본 발명은 광학 공구의 요부를 사출 성형 장치의 게이트와 회전 정렬시키는 정렬 장치에 관한 것이다. 구체적으로 말하자면, 본 발명은 사출 성형 공정 중에 광학 표면(optical surface)을 가로질러 몰드 재료의 흐름 운동을 향상시키도록, 콘택트 렌즈 몰드를 만드는 데 사용되는 광학 공구의 비대칭 표면을 사출 성형 장치의 게이트와 정렬시키는 정렬 장치에 관한 것이다.
도 1은 후면 몰드 공동 조립체의 종단면도.
도 2는 도 1의 몰드 조립체에 이용되는 본 발명에 따른 라이저 핀의 종단면도.
본 발명은 성형 공구를 사출 성형 장치의 게이트에 대해 선택적으로 회전 조정하는 것을 허용하는 장치를 제공함으로써, 몰드 표면에 걸친 액상 몰드 재료의 흐름 거동의 결함에 의한 비대칭 몰드 표면의 기복 문제를 다룬다. 설명을 목적으로, 본 명세서에서는 비대칭 원환체 표면을 수반하는 광학 공구를 설명하고 있지만, 본 발명은 몰드 표면의 이러한 구체적인 형상에 한정되지 않고 대신에 비대칭 몰드 표면을 가지는 어떤 공구에도 적용될 수 있다는 것을 이해할 수 있다.
최종 몰드의 광학 표면을 성형하기 위해 광학 표면이 마련된 광학 공구는 복수 요소의 조립체에 유지되는데, 이 조립체는 광학 공구가 제거 가능하게 수용되는 광학 공구 홀더와, 라이저 핀(riser pin) 및 양단부에 나선이 마련되어 있는 미편(尾片)(tail piece)을 구비하며, 이 미편은 광학 공구에 나사 결합되어 광학 공구를 라이저 핀에 연결시킨다. 미편과 대향하는 라이저 핀의 단부는 고정된 후방 플레이트에 고정 결합된다. 광학 공구, 광학 공구 홀더, 미편 및 라이저 핀이 끼워지는 이젝터 슬리브(ejector sleeve)가 마련되며, 이 이젝터 슬리브는 공동 블록(cavity block)에 활주 가능하게 끼워지게 배치되며, 이에 의하여 이젝터 슬리브는 다른 구성 요소에 대하여 선형으로 연장하여 경화된 몰드를 방출할 수 있다.
전술한 바와 같이, 광학 공구는 미편의 전방 단부에 나사 결합되며, 미편의 후방 단부는 고정된 라이저 핀의 전방 단부에 나사 결합된다. 미편의 나선부는 과도한 노력과 비용을 들이지 않고 광학 공구 또는 라이저 핀의 나선부에 맞춰질 수 없으므로, 공구 표면에서 원환체 표면은 사출 성형 장치의 게이트에 대하여 어떤 임의의 위치에 놓일 수 있다. 광학 공구를 미편에 미흡하게, 그리고 과도하게 조임으로써, 조작자는 원환체 표면을 임의의 위치에 놓는 것에 더욱 기여할 수 있다. 본 발명에 따르면, 라이저 핀을 동일 직선 상에서 두 개의 반쪽으로 기계적으로 분리시킴으로써 광학 공구를 선택적으로 회전시켜 원환체 표면을 게이트와 정렬시킬 수 있는데, 상기 두 개의 반쪽 중 하나는 사출 성형 장치에 고정 유지되어 있는 다른 반쪽에 대하여 회전할 수 있다. 일단 미편이 라이저 핀과 완전하게 나사 결합되면, 소정 강도의 보다 큰 토크를 가하여 몰드 공구 상의 원환체 표면이 사출 성형 장치의 게이트와 정렬될 때까지 고정된 반쪽에 대하여 라이저 핀의 회전 가능한 반쪽을 회전시키도록 라이저 핀의 두 개의 반쪽을 함께 조절 가능하게 편향시키는 편향 수단이 마련된다.
도면과 관련하여 설명하면, 도 1에는 사출 성형 장치의 콘택트 렌즈 후면의 몰드 공동 조립체(10)가 도시되어 있으며, 본 발명은 전면의 공동 조립체에도 적용될 수 있다는 것을 이해할 수 있다. 그러므로, 몰드 공동 조립체(10)는 원환체 콘택트 렌즈를 주형 성형하는데 이용되는 두 부분의 콘택트 렌즈 몰드의 후면 반쪽 몰드의 형상으로 몰드 공동(12, mold cavity)을 제공한다. 액상 몰드 재료(예컨대, 폴리프로필렌)는 사출 성형 공정 중에 고압 상태로 게이트(14)를 통하여 몰드 공동(12)으로 압송된다. 분리선(16)은 후방 공동 조립체(20)와 전방 공동 조립체(18)를 구분하게 한다. 전방 조립체(18)는 최종 후면 몰드의 비광학적 상면을 형성하는 전방 플러그(22)를 지지하며, 반면에 후방 조립체(20)는 최종의 후면 반쪽 몰드의 광학면(상면의 반대측)을 형성하는 광학 표면(26)을 가지는 광학 공구(24)를 지지한다. 사출 성형 장치에 있어서(도시 생략), 반쪽 몰드를 형성 중인 전방 조립체(18)의 상태를 나타내며, 공통 종축선(x-x)을 따라 오른쪽으로 직선 이동하여 이하에 보다 자세히 설명되는 바와 같이 최종 반쪽 몰드를 방출한다.
일반적으로, 후방 조립체(20)는 후방 블록(28), 광학 공구(24), 광학 공구 홀더(30), 후면 미편(32), 이젝터 슬리브(34) 및 라이저 핀(36, 도 2)을 구비한다. 라이저 핀(36)의 후방 단부(38)는 사출 성형 장치의 고정된 후방 플레이트(도시 생략)에 고정 결합되며, 반면에 이젝터 슬리브(34)의 후방 단부(39)는 사출 성형 장치의 축선(x-x)을 따라 이동 가능한 플레이트(도시 생략)에 고정 결합된다. 명확하게 하기 위하여, 라이저 핀(36)은 도 1의 공동 조립체와 분리되어 도시되어 있지만, 완전히 조립된 상태에서 라이저 핀은 이젝터 슬리브(34) 내에 끼워 넣어진다.
광학 공구 홀더(30)는 그 전방 단부에 원통형 공동(40)을 포함하며, 광학 공구(24)는 전방 블록(18)과 마주하는 광학 표면(26)과 함께 이 공동에 제거 가능하게 삽입될 수 있다. 광학 공구(24)는 그 외측 벽에 종방향 슬롯(42)을 구비하며, 이 슬롯은 광학 공구(24) 제조시에 광학 표면(26) 상의 원환체 표면과 정렬된다. 광학 공구 홀더(30)는 원통형 공동(40)에서 반경 방향으로 연장하는 핀(44)을 구비하며, 광학 공구(24)가 공동(40)에 삽입됨에 따라 슬롯(42)은 그 위로 연장한다. 슬롯(42)은 핀(44)과 맞물리며, 광학 공구(24)는 광학 공구 홀더(30)에 대하여 회전 가능하게 고정된다.
후면의 미편(32)은 그 전방 단부(48) 및 후방 단부(50)에 각각 나선이 형성되어 있다. 광학 공구(24)와 광학 공구 홀더(30)를 후방 블록(28)에 장착하기 전에, 후방 미편(32)의 후방 단부(50)는 라이저 핀(36)의 전방 단부(54)를 통하여 종방향으로 연장하는 나선이 있는 보어(52)에 나사 결합된다. 전술한 바와 같이, 라이저 핀(36)의 후방 단부(38)는 사출 성형 장치의 후방 플레이트에 고정 결합된다. 후면 미편(32)의 후방 단부(50)가 라이저 핀(36)의 전방 단부(54)에 나사 결합됨에 따라, 후면 미편(32)의 넥(56)은 라이저 핀(36)에 있는 보어(52)의 넥 부(52')에 합치되게 수용되며, 미편(32)의 나선이 있는 전방 단부(48)는 광학 공구 홀더(30)와 광학 공구(24)를 수용하도록 노출된 채로 남아있다. 이 상황에서, 라이저 핀(36)과 후면 미편(32)은 이젝터 슬리브(34)의 내에서 축방향으로 연장하고 이젝터 슬리브(34)로부터 반경 방향 내측으로 일정 간격을 두고 배치된다.
그 후방 단부(30')로부터 원통형 공동(40)에 이르기까지 광학 공구 홀더(30)를 종방향으로 관통하는 보어 홀(58)이 마련된다. 또한, 광학 공구(24)에는 나선이 있는 보어 홀(60)이 마련되며, 이 보어 홀은 보어 홀(58)과 축방향으로 정렬되며, 그 후방 단부(24')로부터 광학 표면(26)과 일정 간격 떨어진 지점까지 종방향으로 연장한다. 광학 공구(24)가 광학 공구 홀더(30)의 원통형 공동(40)에 완전히 삽입되고, 후면의 미편(32)이 전술한 바와 같이 라이저 핀(34)에 나사 결합되는 상태로, 광학 공구 홀더(30)의 보어 홀(58)은 나선이 있는 미편의 단부(48)가 광학 공구(24)의 나선이 있는 보어 홀(60)과 만날 때까지 후면 미편(32)의 전방 단부(48)에서, 전방 단부(48)에 걸쳐 연장한다.
이젝터 슬리브(34)의 종방향 통로(34')의 내경(d)과 광학 공구 홀더(30)의 외경(d)은 광학 공구 홀더(30)가 미편의 전방 단부(48)를 통과할 때 광학 공구 홀더(30)를 이젝터 슬리브 통로(34') 내에 매우 밀접하게 활주 가능하게 수용하도록 정해지는 것을 알 수 있다. 광학 공구 홀더(30)의 노출된 전방 표면(46)은 분리선(16)을 약간 넘어서 연장하며, 미편(32)의 나선이 있는 전방 단부(48)가 광학 공구(24)의 나선이 있는 보어 홀(60)과 완전히 나사 결합될 때까지 광학 공구(24)와 광학 공구 홀더(30)를 회전시키는 렌치와 맞물리도록 그 외측벽(46')이 육각형으로 되어 있다.
전술한 바와 같이, 광학 공구(24)는 광학 표면(26) 상의 원환체 표면에 대응하는 종방향 슬롯(42)을 구비하며, 이 슬롯(42)은 광학 공구(24)와 광학 공구 홀더(30)가 함께 결합되는 경우 광학 공구 홀더(30)의 공동(40)에 있는 반경 방향 핀(44)과 맞물린다. 광학 공구 홀더(30)의 노출된 전방 표면(46)에는 표지(標識, 도시 생략)가 마련되며, 이 표지는 핀(44)과 종방향으로 정렬된다. 이에 따라, 사출 성형 장치의 조작자는 표지가 전방 표면(46)에 놓이는 위치를 주시함으로써 광학 공구 홀더(30)와 광학 공구(24)를 미편(32)에 결합할 때 광학 표면(26)의 원환체 표면이 놓이는 위치를 결정할 수 있다. 표지가 게이트(46)로부터 오프-셋된 위치에 놓이는 경우, 조작자는 다음과 같이 미편의 전방 단부(48)와 보어 홀(60)의 나선을 부서뜨리지 않고 표지가 게이트(14)와 정렬될 때까지 광학 공구(24)와 광학 공구 홀더(30)를 더욱 회전시키도록 큰 토크를 적용할 수 있다.
도 2에 있어서, 라이저 핀(36)은 동일선 상의 후방 단부(62)와 전방 단부(64)로 분리되어 있으며, 그 사이에 브라스 와셔(66)가 배치되어 있다. 쇼울더 나사(68)는 전체 후방 라이저 핀 부(62)와 전방 라이저 핀 부(64)의 일부를 각각 통하여 형성된 축방향으로 정렬된 보어 홀(70, 72)을 통하여 연장하며, 쇼울더 나사(68)의 나선이 있는 단부(74)는 보어(72)의 나선부(72')와 나사 결합된다. 나사 세트(76)는 전방 라이저 핀 부(64)에 형성된 반경 방향으로 연장하는 홀(78)을 통하여 연장하여, 쇼울더 나사(68)의 섕크와 맞물려서 쇼울더 나사(68)를 전방 라이저 핀 부(64) 내에 회전 가능하게 고정시킨다.
후방 라이저 핀 부(62)의 보어 홀(70)은 그것의 제1 길이(L1)에 대해 제1 직경(d2)을 가지며, 이 제1 직경(d2)은 쇼울더 나사(68)의 헤드부(68')의 외경보다 약간 크며, 그것의 제2 길이(L2)에 대해 제2 소경(d3)을 가지며, 이 제2 소경(d3)은 쇼울더 나사(68)의 섕크부의 직경보다 아주 약간 크며, 여기서 쇼울더 나사는 제1 라이저 핀 부(62)를 지나서 브라스 와셔(66)를 통과하여 제2 라이저 핀 부(64)로 통한다. 이에 따라, 후방 라이저 핀 부(62)를 통하여 연장하는 쇼울더 나사(68)의 섕크부는 보어 홀(70)의 벽으로부터 반경 방향 내측으로 일정 간격을 두고 배치되어 있다. 복수 개의 스프링 와셔(80, 예컨대, 벨레빌 스프링 와셔)는 제1 보어 홀의 제1 길이(L1) 내에 적층되어 있으며, 제1 길이(L1)와 제2 길이(L2) 사이에서 형성된 쇼울더와 결합된다. 와셔(80)와 나사(68) 헤드부(68') 사이에는 브라스 부싱(82)이 배치된다. 스프링 와셔(80)는 연속적인 관계로 적층되어 제1 라이저 핀 부(62)와 제2 라이저 핀 부(64)를 함께 편향시키는 소정 크기의 힘을 제공한다. 편향력은 제2 라이저 핀 부(64)의 나선이 있는 보어(72')에 있는 쇼울더 나사(68)를 선택적으로 조이거나 느슨하게 함으로써 필요한 만큼 증가하거나 감소될 수 있다. 라이저 핀부(62, 64) 사이에 존재하는 편향력의 크기는 정지 마찰(여기서, 제1 라이저 핀부(62)와 제2 라이저 핀부(64)가 서로에 대해 회전 가능하게 고정되어 있다)로부터 운동 마찰(여기서, 제2 라이저 핀 부(64)는 고정된 제1 라이저 핀부(62)에 대해 이 핀부와는 독립적으로 회전한다)로 이동하는데 필요한 토크의 크기를 나타낸다. 바람직한 실시예에 있어서, 라이저 핀 부(62, 64) 사이에서 운동 마찰을 얻기 위하여 광학 공구 홀더 표면(46')에 가해질 필요가 있는 토크는 약 4 내지 12 인치-파운드의 범위에 있다. 따라서, 조작자가 나선이 있는 광학 공구 홀더(30)와 광학 공구(24)를 라이저 핀의 전방 단부(48)에 결합시키면, 조작자는 홀더의 전방 단부(46) 상의 표지가 놓이는 위치를 알게된다. 표지가 게이트(14)의 위치에 놓여지지 않은 경우, 조작자는 렌치(육각형 표면(46')과 맞물림)에 필요한 토크를 가하여 표지가 게이트(14)의 위치에 있을 때까지 후방 라이저 핀 부(68)와 독립적으로 전방 라이저 핀 부(64)를 회전시킨다. 이것은 원환체 표면을 전술한 바와 같이 게이트에 위치시킨다.

Claims (8)

  1. 몰드 공구의 비대칭 몰드 표면에 있는 소정의 요부를, 적어도 부분적으로는 상기 비대칭 몰드 표면에 의하여 형성된 몰드 공동으로 주입되는 액상 몰드 재료가 통과하는 사출 성형 장치 게이트와 선택적으로 회전 정렬시키는 정렬 장치로서,
    전방 단부 및 후방 단부가 각각 마련된 동축인 선형의 제1 부분 및 제2 부분을 구비하는 라이저 핀으로서, 상기 라이저 핀의 제1 부분의 전방 단부는 상기 사출 성형 장치 내에 회전 고정 되게 결합되며, 상기 몰드 공구는 상기 라이저 핀의 제2 부분의 전방 단부에 고정되는 그 라이저 핀과,
    사출 성형 장치의 상기 게이트가 상기 몰드 표면에 있는 소정의 요부와 정렬되도록 상기 몰드 공구가 상기 라이저 핀의 후방 부분과는 독립적으로 라이저 핀의 전방부와 함께 회전할 수 있도록 상기 라이저 핀의 제1 부분의 상기 전방 단부를 상기 라이저 핀의 제2 단부의 후방 단부에 조정 가능하게 결합시키는 결합 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 정렬 장치.
  2. 제1항에 있어서, 라이저 핀의 후방부와 전방부를 함께 편향시키는 편향 수단을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 정렬 장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 결합 수단은 헤드부와 나선이 있는 섕크부를 구비하는 나사를 포함하며, 상기 라이저 핀의 전방부의 보어 홀에 나선이 있고 상기 나사의 섕크부가 상기 전방부의 보어 홀에 나사 결합되는 상태로 상기 나사는 상기 라이저 핀의 상기 후방부 및 전방부에 형성된 축방향으로 정렬된 보어 홀을 통하여 연장하는 것을 특징으로 하는 정렬 장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 편향 수단은 상기 라이저 핀의 전방부의 보어 홀 내에서 상기 나사의 섕크부 둘레에 배치된 복수 개의 스프링 와셔를 구비하는 것을 특징으로 하는 정렬 장치.
  5. 제4항에 있어서, 상기 라이저 핀의 후방부와 전방부 사이에 배치된 와셔를 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 정렬 장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 몰드 표면은 콘택트 렌즈 몰드의 표면이며, 상기 소정의 요부는 상기 콘택트 렌즈 몰드 표면의 원환체 표면인 것을 특징으로 하는 정렬 장치.
  7. 제1항에 있어서, 나선이 있는 전방 단부 및 후방 단부를 구비하는 미편을 추가로 포함하며, 상기 미편의 후방 단부는 상기 라이저 핀의 전방 단부에 나사 결합되고, 상기 미편의 전방 단부는 상기 몰드 표면에 대향하는 상기 몰드 공구에 나사 결합되는 것을 특징으로 하는 정렬 장치.
  8. 제7항에 있어서, 상기 몰드 공구가 제거 가능하게 수용되는 공동이 마련된 홀더를 추가로 포함하며, 상기 홀더는 상기 미편의 전방 단부가 상기 몰드 공구와 맞물리도록 연장하게 형성된 축방향 보어를 구비하는 것을 특징으로 하는 정렬 장치.
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