KR20210066153A - 대면적 성형 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 대면적 성형 장치는, 피성형물이 수납되는 금형 유니트; 상기 금형 유니트를 눌러서 상기 피성형물을 성형하는 상부 블록과, 상기 금형 유니트를 지지하는 하부 블록이 설치되는 메인 챔버; 상기 메인 챔버의 입구측에 설치되는 투입 챔버; 상기 메인 챔버의 출구측에 설치되는 배출 챔버; 를 포함한다.

Description

대면적 성형 장치{WIDE AREA FORMING DEVICE}
본 발명은 대면적 피성형물을 성형하는 성형 장치에 관한 것이다.
휘어진 곡면부를 갖는 대면적 글라스는 모바일/디스플레이 장치의 정면 윈도우용 또는 후면 백 커버용으로 많이 사용되고 있다. 곡면부를 갖는 글라스는 카메라의 렌즈로 사용될 수도 있다.
피성형물을 대면적 금형 유니트에 넣고 가열 및 가압하면 원하는 3D 형상의 글라스 또는 렌즈를 성형할 수 있다.
본 발명은 대면적 또는 큰 중량의 금형 유니트를 이용하는 피성형물 성형 장치를 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 대면적 성형 장치는, 피성형물이 수납되는 금형 유니트; 상기 금형 유니트를 눌러서 상기 피성형물을 성형하는 상부 블록과, 상기 금형 유니트를 지지하는 하부 블록이 설치되는 메인 챔버; 상기 메인 챔버의 입구측에 설치되는 투입 챔버; 상기 메인 챔버의 출구측에 설치되는 배출 챔버; 를 포함한다.
하나의 상기 금형 유니트에 대하여 복수의 상기 상부 블록과 복수의 상기 하부 블록이 대면될 수 있다.
본 발명의 대면적 성형 장치에 따르면, 피성형물이 수납되는 금형 유니트가 제1 위치로부터 제2 위치로 이송될 때, 상기 금형 유니트를 승강시키는 수직 이송 수단과, 상기 수평 방향으로 이송하는 수평 이송 수단이 마련되고, 상기 수직 이송 수단과 상기 수평 이송 수단은, 상기 제1 위치 또는 상기 제2 위치에서 상기 금형 유니트의 하부에 교대로 접촉될 수 있다.
본 발명의 이송 유니트는 각 블록 사이에서 대면적 금형 유니트를 들어서 이송할 수 있다. 이송 방향인 제1 방향을 따라 금형 유니트가 이송될 때, 금형 유니트는 하부 블록과 접촉/슬라이딩이 원천적으로 차단된다.
따라서, 고열의 메인 챔버 내 가혹 조건에서 각 블록이나 금형 유니트를 반복 사용할 때, 마모나 이물질 발생을 방지할 수 있다.
대면적 금형 유니트의 비접촉 이송이 마모나 이물질 방지에 유리할 수 있다. 또한, 이송 방향이 수직으로 교차되는 지점에서 이송 수단의 충돌이나 간섭을 방지할 수 있는 대책도 필요할 수 있다.
도 1은 본 발명의 대면적 성형 장치의 평면도이다.
도 2 내지 도 4는 본 발명의 중간 배출부로부터 외부 냉각부로 금형 유니트를 이송하는 상태를 도시한 측면도이다.
도 5는 본 발명의 외부 냉각부로부터 출구부로 금형 유니트를 이송하는 상태를 도시한 정면도이다.
도 6은 본 발명의 메인 챔버의 상부 블록과 하부 블록을 표시한 단면도이다.
도 7은 본 발명의 세정부의 동작을 도시한 블록도이다.
도 1 내지 도 7을 참조하면, 본 발명의 대면적 성형 장치는 메인 챔버(3)를 구비할 수 있다.
이하에서 피성형물은 카메라 렌즈, 곡면부를 갖는 글라스, 시계 커버 유리, 자동차 계기판 유리, 각종 계측기 커버 유리, 사파이어, 광투과성 플레이트, 모바일 장치 또는 디스플레이 장치의 프론트 윈도우 및 백 커버를 포함할 수 있다. 피성형물의 일부 또는 전부가 곡면으로 3D 형상으로 성형될 수 있다.
이하에서 제1 방향은 x축 방향, 제2 방향은 y축 방향, 제3 방향은 z축 방향이 될 수 있다. 정방향 이송 방향은 양의 x축 방향이고, 역방향 이송 방향은 음의 x축 방향일 수 있다. 중간 배출부(5) 또는 예비 냉각부의 이송 방향은 양 또는 음의 y축 방향일 수 있다. 높이 방향은 제3 방향 또는 z축 방향일 수 있다.
메인 챔버(3)는 금형 유니트(200)의 상측에 접촉되는 상부 블록(310) 및 하측에 접촉되는 하부 블록(320)을 포함할 수 있다. 대면적 금형 유니트(200)의 이송 편의를 위하여 메인 챔버(3)의 입구측에는 투입 챔버(2)가 설치되고, 배출측에는 배출 챔버(4)가 설치될 수 있다.
투입 챔버(2), 메인 챔버(3), 배출 챔버(4)는 제1 방향을 따라 순차적으로 일렬 배치될 수 있다. 투입 챔버(2)에 금형 유니트(200)를 투입하기 위하여 투입 챔버(2)를 기준으로 메인 챔버(3)와 수직하게 예비 투입부(1)가 마련될 수 있다. 예비 투입부(1)에서는 금형 유니트(200) 내부에 초기 상태의 피성형물이 투입될 수 있다. 예비 투입부(1)에서 상부 금형(210) 및 하부 금형(220) 사이에 피성형물을 삽입하고 상부 금형(210) 및 하부 금형(220)을 조립할 수 있다.
배출 챔버(4)에는 성형 완료된 금형 유니트(200)가 배출될 수 있다. 배출 챔버(4)를 기준으로 메인 챔버(3)와 수직하게 중간 배출부(5)가 마련될 수 있다. 메인 챔버(3)의 이송 방향과 역방향으로 금형 유니트(200)가 이송되는 외부 냉각부(6)가 메인 챔버(3)와 평행하게 마련될 수 있다. 중간 배출부(5)는 배출 챔버(4)와 외부 냉각부(6)를 연결하는 통로가 될 수 있다. 배출 챔버(4), 중간 배출부(5), 외부 냉각부(6)를 향하는 이송 방향은 제2 방향이고, 외부 냉각부(6), 출구부(7)를 향하는 이송 방향은 음의 x축 방향이다. 외부 냉각부(6)를 기준으로 이송 방향이 90도 꺾일 수 있다. 중간 배출부(5) 및 외부 냉각부(6)가 연결되는 교차점에 수직 이송 수단 및 수평 이송 수단이 마련될 수 있다.
외부 냉각부(6)에서 천천히 서냉된 금형 유니트(200)는 출구부(7)에서 분리되고 피성형물이 꺼내질 수 있다. 출구부(7)에서 피성형물을 꺼낸 후, 금형 유니트(200)는 세정부(8)로 이송될 수 있다. 세정부(8)는 금형 유니트(200)의 성형면을 세척할 수 있다.
도 7은 세정부(8)의 구성을 상세히 설명한다. 세정부(8)에는 다음의 구성이 마련될 수 있다. 하부 금형 아암(820)은 하부 금형(220)을 클램핑하며 이를 위하여 이동 가능할 수 있다. 상부 금형 아암(810)은 클리닝 지그(830)를 기준으로 이동 또는 회동 가능하며 상부 금형(210)을 클램핑할 수 있다. 클리닝 지그(830)에 클램핑된 상부 금형(210)은 승강 또는 회동되면서 클리닝하기 좋은 높이 및 각도로 조절될 수 있다.
슬라이딩부(850)는 상부 금형 아암(810)을 승강시킬 수 있다. 슬라이딩부(850)는 지지대(860)를 기준으로 직선 이동될 수 있다. 회동부(840)는 상부 금형 아암(810)을 회동시키거나, 클리닝 지그(830)를 회동시킬 수 있다. 상부 금형 아암(810) 또는 클리닝 지그(830)는 회동부(840)를 중심으로 회동될 수 있다.
상부 금형(210)이 클램핑된 상부 금형 아암(810)을 슬라이딩부(850)로 들어서 하부 금형(220)과 분리시킬 수 있다. 상부 금형(210)과 하부 금형(220)이 분리되면 세정부(8)에서 피성형물을 인출할 수도 있다.
상부 금형 아암(810)을 회동부(840)를 중심으로 회동시키고 상부 금형(210)의 성형면을 클리닝할 수 있다. 브러쉬로 성형면을 문질러 이물질을 클리닝할 수 있다.
클리닝 지그(830)의 직선 이동 및 회전 운동은 실린더(870)의 신축에 의할 수 있다. 이를 위하여 회동부(840), 실린더(870), 실린더 고정점(880)이 마련될 수 있다. 슬라이딩부(850)와 지지대(860) 사이에 신축되는 실린더(870)가 마련될 수 있다. 회동부(840)와 실린더 고정점(880)을 일정 간격 이격 설치할 수 있다. 실린더(870)를 신축하면 상부 금형(210)이 클램핑된 클리닝 지그(830)가 회동부(840)를 기준으로 회동될 수 있다. 슬라이딩부(850)를 지지대(860)에 대하여 이동시키면 상부 금형(210)이 클램핑된 클리닝 지그(830)를 승강시킬 수 있다.
다시 도 1 내지 도 6을 참조하면, 금형 유니트(200)는 하부 블록(320)에 대면되는 하부 금형(220)과 상부 블록(310)에 대면되는 상부 금형(210)을 포함할 수 있다.
메인 챔버(3)에는 금형 유니트(200)를 예열 온도로 가열하는 예열 유니트, 금형 유니트(200)를 성형 온도로 가열하고 금형 유니트(200)를 가압하여 피성형물을 곡면 성형하는 성형 유니트, 성형 완료된 금형 유니트(200)를 냉각하는 냉각 유니트 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상부 블록(310) 또는 하부 블록(320)은 예열 유니트, 성형 유니트, 냉각 유니트 중 적어도 하나에 마련될 수 있다.
대면적 금형 유니트(200)의 경우, 자중이나 면적이 크기 때문에 이송시 마모 또는 이물질 방지를 위한 특별한 이송 수단이 필요하고, 상부 블록(310)이나 하부 블록(320)의 구성도 특수 설계할 필요가 있다.
도 1 및 도 6을 참조하면, 메인 챔버(3), 투입 챔버(2), 배출 챔버(4)가 제1 방향을 따라 일렬로 배열될 수 있다. 금형 유니트(200)는 제1 방향을 따라 직선 이송될 수 있다. 투입 챔버(2)는 메인 챔버(3)의 입구측에 설치될 수 있다. 배출 챔버(4)는 메인 챔버(3)의 출구측에 설치될 수 있다.
대면적의 금형 유니트(200)를 예열, 성형, 냉각하기 위하여, 하나의 상부 블록(310) 또는 하나의 하부 블록(320)을 사용하는 것보다, 여러 개로 분할된 구조를 취하는 것이 유리할 수 있다. 자중 및 고온 상태를 고려하면 휨이나 열 변형에 의한 평탄도 유지에 좋기 때문이다. 하나의 금형 유니트(200)에 대하여 복수의 상부 블록(310)과 복수의 하부 블록(320)이 대면되는 것이 바람직하다. 상부 블록(310) 또는 하부 블록(320)에는 히터(340)가 장착될 수 있고, 냉각수의 통로가 형성될 수 있다. 접촉 열 전도에 의하여 금형 유니트(200)를 가열 또는 냉각할 수 있다.
하부 블록(320)의 평탄도 조절을 위하여 각 하부 블록(320)의 부위별로 외력을 가할 수 있는 수단이 필요할 수 있다. 하부 블록(320)과 메인 챔버(3)의 바닥면 사이에는 풀 볼트(350) 및 푸쉬 볼트(360)가 위치할 수 있다. 풀 볼트(350) 또는 푸쉬 볼트(360)는 각각의 하부 블록(320)이 연결되는 공통 냉각판(330)에 대면될 수 있다.
풀 볼트(350)는 바닥면을 향하여 하부 블록(320)을 끌어당길 수 있다. 푸쉬 볼트(360)는 바닥면으로부터 하부 블록(320)을 밀어낼 수 있다. 풀 볼트(350) 또는 푸쉬 볼트(360)를 죄면 하부 블록(320)의 휨이나 평탄도가 조절될 수 있다.
한편, 대면적 금형 유니트(200)의 비접촉 이송이 마모나 이물질 방지에 유리할 수 있다. 또한, 이송 방향이 수직으로 교차되는 지점에서 이송 수단의 충돌이나 간섭을 방지할 수 있는 대책도 필요할 수 있다. 메인 챔버(3)를 제외한 예비 투입부(1), 투입 챔버(2), 배출 챔버(4), 중간 배출부(5), 외부 냉각부(6)와 같이 이송 방향이 교차되는 지점에서 이송 수단 상호간의 충돌을 방지하고 금형 유니트(200)가 미끄럼없이 이송될 수 있도록 하는 수단이 마련된다.
본 발명은, 피성형물이 수납되는 금형 유니트(200)가 제1 위치로부터 제2 위치로 이송될 때, 수직 이송 수단과 수평 이송 수단을 별개로 구비할 수 있다.
수직 이송 수단은 금형 유니트(200)를 수직 방향으로 승강시킬 수 있다. 수평 이송 수단은 금형 유니트(200)를 수평 방향으로 이송할 수 있다. 수직 방향은 제3 방향이고, 수평 방향은 제1 방향 또는 제2 방향이 될 수 있다.
수직 이송 수단과 수평 이송 수단은, 제1 위치 또는 제2 위치에서 금형 유니트(200)의 하부에 교대로 접촉될 수 있다. 예를 들면 제1 위치에서 수직 이송 수단이 금형 유니트(200)를 상승시키고 수평 이송 수단이 금형 유니트(200)의 하부에 접근할 수 있다. 수직 이송 수단이 하강하면 금형 유니트(200)는 수평 이송 수단에 놓여지고, 수평 이송 수단이 이동되면 금형 유니트(200)를 제1 위치로부터 제2 위치로 수평 이송할 수 있다. 수직 이송 수단과 수평 이송 수단의 교차점에서 충돌없이 금형 유니트(200)를 교대로 픽업할 수 있다.
도 2를 참조하면, 중간 배출부(5)에서 텔레스코픽 판(500) 위에 금형 유니트(200)가 놓여져 있다. 중간 배출부(5)로부터 외부 냉각부(6)를 향하여 텔레스코픽 판(500)이 신축할 수 있다.
외부 냉각부(6)에 마련되는 상부 냉각판(610) 또는 하부 냉각판(620)은 금형 유니트(200)에 접촉되며 이를 냉각시킬 수 있다. 상부 냉각판(610)은 상부 금형(210)에 대하여 승강될 수 있다. 하부 냉각판(620)은 이송 경로 상의 충돌 또는 간섭 회피를 위하여 여러 조각으로 분할된 구조일 수 있다. 하부 냉각판(620)은 주 냉각판(621)과 보조 냉각판(622)을 포함할 수 있다. 주 냉각판(621)은 주 냉각판 샤프트(623)에 연결될 수 있다. 보조 냉각판(622)은 보조 냉각판 샤프트(624)에 연결될 수 있다. 주 냉각판 샤프트(623)와 보조 냉각판 샤프트(624)는 연결 샤프트(625)에 의하여 연결될 수 있다.
연결 샤프트(625)와 보조 냉각판 샤프트(624) 사이에는 스프링(627)이 삽입될 수 있다. 연결 샤프트(625)의 상승시 주 냉각판(621)은 금형 유니트(200)의 중앙부에 접촉될 수 있다. 연결 샤프트(625)의 상승시 스프링(627)에 의하여 탄성 바이어스 된 중간 냉각판은 금형 유니트(200)의 외곽 부분에 탄성 접촉될 수 있다. 따라서, 접촉성이 좋아지며 냉각성도 향상될 수 있다.
연결 샤프트(625)와 보조 냉각판 샤프트(624) 사이에 스프링(627)이 삽입될 수 있다. 스프링(627)을 고정하기 위하여 스프링 고정 볼트(626)가 연결 샤프트(625) 또는 보조 냉각판 샤프트(624)에 체결될 수 있다.
텔레스코픽 판(500)은 금형 유니트(200)를 적재한 상태에서 제1 위치에 해당하는 중간 배출부(5)로부터 제2 위치에 해당하는 외부 냉각부(6)를 향하여 신장될 수 있다. 제2 위치에 해당하는 외부 냉각부(6)의 하부 냉각판(620)과 텔레스코픽 판(500)의 충돌 방지를 위하여 하부 냉각판(620)은 연결 샤프트(625)에 의하여 하강된 상태에 있을 수 있다.
제2 위치에 있는 텔레스코픽 판(500)의 원위치 복귀 또는 제1 위치 복귀를 위하여 텔레스코픽 판(500)에 적재된 금형 유니트(200)를 승강시킬 수단이 필요하다. 승강 핀(640)은 텔레스코픽 판(500)에 형성된 구멍 또는 홈을 관통하여 승강될 수 있다. 승강 핀(640)이 상승하면 금형 유니트(200)는 텔레스코픽 판(500)과 이격될 수 있다. 텔레스코픽 판(500)은 원위치 또는 제1 위치로 복귀할 수 있다.
도 3을 참조하면, 텔레스코픽 판(500)이 원위치 복귀 또는 제1 위치 복귀한 후에 하부 냉각판(620)이 금형 유니트(200)를 받아줄 수 있는 높이로 상승할 수 있다. 금형 유니트(200)가 적재된 승강 핀(640)은 하강하면서, 하부 냉각판(620)에 금형 유니트(200)를 올려 놓을 수 있다. 상부 냉각판(610)이 하강하며 금형 유니트(200)의 상부에 접촉할 수 있고, 이에 따라 냉각 성능이 향상될 수 있다.
도 4를 참조하면, 금형 유니트(200)가 외부 냉각부(6)에서 음의 제1 방향으로 이송될 수 있다. 수평 이송 수단으로서 셔틀 블록(650)이 마련될 수 있다. 상부 냉각판(610)이 상승하고 하부 냉각판(620)이 하강하면 금형 유니트(200)는 셔틀 블록(650)에 안착될 수 있다. 하부 냉각판(620)은 주 냉각판(621)과 보조 냉각판(622)으로 분할된 구조이며, 주 냉각판(621)과 보조 냉각판(622) 사이의 틈에 셔틀 블록(650)이 위치할 수 있다. 셔틀 블록(650)은 리니어 가이드(660)를 따라 제1 방향으로 왕복 이동될 수 있다. 셔틀 블록(650)은 승강 운동을 할 필요가 없을 수 있다. 보조 냉각판(622)은 수직 이송 수단에 해당하고 셔틀 블록(650)은 수평 이송 수단에 해당할 수 있다.
도 5를 참조하면, 금형 유니트(200)가 외부 냉각부(6)에서 출구부(7)로 이송될 수 있다. 수평 이송 수단으로서 신축되는 푸셔 유니트(700)가 마련될 수 있다. 푸셔 유니트(700)는 이송 방향을 따라 신축되는 푸셔 연장부(730)와 단부에 회동되는 푸셔(710)를 구비할 수 있다. 푸셔(710)는 푸셔 회동부(840)(720)를 중심으로 회동될 수 있다.
푸셔(710)가 접힌 상태로 푸셔 연장부(730)가 신장되며 금형 유니트(200)의 일측에 접근할 수 있다. 푸셔(710)가 펼쳐지고 푸셔 연장부(730)가 수축되며 푸셔(710)가 금형 유니트(200)의 일측을 끌어당겨 금형 유니트(200)가 출구부(7)의 하부 냉각판(620)으로 이송될 수 있다.
이와 같이 수직 이송 수단과 수평 이송 수단은 상호 충돌을 방지하면서 금형 유니트(200)의 미끄럼 접촉을 최소화할 수 있는 구조로 이루어진다.
1...예비 투입부 2...투입 챔버
3...메인 챔버 4...배출 챔버
5...중간 배출부 6...외부 냉각부
7...출구부 8...세정부
200...금형 유니트 210...상부 금형
220...하부 금형 310...상부 블록
320...하부 블록 330...공통 냉각판
340...히터 350...풀 볼트(PULL BOLT)
360...푸쉬 볼트(PUSH BOLT) 500...텔레스코픽 판
610..상부 냉각판 620...하부 냉각판
621...주 냉각판 622...보조 냉각판
623...주 냉각판 샤프트 624...보조 냉각판 샤프트
625...연결 샤프트 626...스프링 고정 볼트
627...스프링 640...승강 핀
650...셔틀 블록 660...리니어 가이드
700...푸셔 유니트 710...푸셔
720...푸셔 회동부 730...푸셔 연장부
810...상부 금형 아암 820...하부 금형 아암
830...클리닝 지그 840...회동부
850...슬라이딩부 860...지지대
870...실린더 880...실린더 고정점

Claims (7)

  1. 피성형물이 수납되는 금형 유니트;
    상기 금형 유니트를 눌러서 상기 피성형물을 성형하는 상부 블록과, 상기 금형 유니트를 지지하는 하부 블록이 설치되는 메인 챔버;
    상기 메인 챔버의 입구측에 설치되는 투입 챔버;
    상기 메인 챔버의 출구측에 설치되는 배출 챔버; 를 포함하고,
    하나의 상기 금형 유니트에 대하여 복수의 상기 상부 블록과 복수의 상기 하부 블록이 대면되는 대면적 성형 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 하부 블록과 상기 메인 챔버의 바닥면 사이에는 풀 볼트 및 푸쉬 볼트가 위치하고,
    상기 풀 볼트는 상기 바닥면을 향하여 상기 하부 블록을 끌어당기며,
    상기 푸쉬 볼트는 상기 바닥면으로부터 상기 하부 블록을 밀어내고,
    상기 풀 볼트 또는 상기 푸쉬 볼트를 죄면 상기 하부 블록의 휨이나 평탄도가 조절되는 대면적 성형 장치.
  3. 피성형물이 수납되는 금형 유니트가 제1 위치로부터 제2 위치로 이송될 때,
    상기 금형 유니트를 승강시키는 수직 이송 수단과, 상기 수평 방향으로 이송하는 수평 이송 수단이 마련되고,
    상기 수직 이송 수단과 상기 수평 이송 수단은,
    상기 제1 위치 또는 상기 제2 위치에서 상기 금형 유니트의 하부에 교대로 접촉되는 대면적 성형 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 수평 이송 수단은,
    상기 금형 유니트가 놓여진 상태에서 길이가 신축되는 텔레스코픽 판과,
    상기 금형 유니트가 놓여진 상태에서 리니어 가이드를 따라 직선 이동되는 셔틀 블록과,
    이송 방향을 따라 신축되는 푸셔 연장부와 단부에 회동되는 푸셔를 구비한 푸셔 유니트 중 적어도 하나를 포함하는 대면적 성형 장치.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 수직 이송 수단은,
    다른 부재에 형성된 구멍이나 홈을 통하여 수직 승강되는 승강 핀과,
    상기 금형 유니트가 접촉되며 상기 금형 유니트의 이송 방향을 따라 부분적으로 개구된 홈을 갖는 하부 냉각판 중 적어도 하나를 포함하는 대면적 성형 장치.
  6. 상부 금형과 하부 금형 사이에 피성형물이 수납되는 금형 유니트;
    상기 하부 금형이 클램핑되는 하부 금형 아암;
    상기 상부 금형이 클램핑되는 상부 금형 아암;
    상기 상부 금형 아암을 승강시키는 슬라이딩부;
    상기 상부 금형 아암을 회동시키는 회동부; 를 포함하고,
    상기 상부 금형이 클램핑된 상기 상부 금형 아암을 상기 슬라이딩부로 들어서 상기 하부 금형과 분리시키며,
    상기 상부 금형 아암을 상기 회동부를 중심으로 회동시키고 상기 상부 금형의 성형면을 클리닝하는 대면적 성형 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 상부 금형 아암이 이동 가능하게 클리닝 지그에 장착되고,
    상기 회동부는 상기 클리닝 지그의 회전 중심점에 위치하며,
    상기 회동부는 상기 슬라이딩부에 마련되고,
    상기 슬라이딩부는 지지대에 대하여 승강되며,
    상기 슬라이딩부와 상기 클리닝 지그 사이에서 신축되는 실린더가 마련되는 대면적 성형 장치.
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