KR100918029B1

KR100918029B1 - 필름 포밍장치 및 방법

Info

Publication number: KR100918029B1
Application number: KR1020090009718A
Authority: KR
Inventors: 최세건
Original assignee: (주)하나텍
Priority date: 2009-02-06
Filing date: 2009-02-06
Publication date: 2009-09-18

Abstract

여기에서는 휴대폰 등의 케이스에 상응하는 커버 형상으로 필름을 포밍하는 필름 포밍장치가 개시된다. 개시된 필름 포밍장치는, 필름이 놓이는 하부금형과, 상기 하부금형과 함께 상기 필름을 커버 형상으로 포밍하는 발열형 상부금형과, 상기 상부금형을 상하 구동시키는 액츄에이터와, 상기 상부금형이 상기 하부금형과 이격된 예열위치까지 하강했는지를 감지하는 감지부와, 상기 상부금형이 예열위치에 있을 때, 상기 상부금형의 하강이 일시 정지되도록 상기 액츄에이터를 제어하는 컨트롤러를 포함한다.

휴대폰, 상부금형, 하부금형, 예열위치, 초기위치, 포밍, 감지부, 리미트 스위치

Description

필름 포밍장치 및 방법{FILM FORMING APPARATUS AND METHOD}

본 발명은 필름 포밍 기술에 관한 것이며, 더 상세하게는, 휴대폰 등 전자기기의 케이스에 상응하는 커버 형상으로 필름을 포밍하는 기술에 관한 것이다.

PC, ABS 등의 합성수지를 사출성형하여 만든 케이스가 휴대폰 등의 전자기기 또는 통신기기에 이용되어 왔다. 그와 같은 케이스는 휴대폰의 외부 표면을 형성한다. 그러나, 그러한 케이스는 다양한 디자인 표현 및/또는 표면 광택을 좋게 하는데 한계가 있어서, 소비자가 원하는 디자인의 전자기기 또는 통신기기를 만드는데 저해가 되어 왔다.

종래에는 휴대폰의 프론트 케이스에 상응하는 형상으로 필름을 미리 포밍하고, 그 포밍된 필름을 휴대폰의 프론트 케이스의 사출성형에 적용하여, 프론트 케이스 표면에 광택성 있는 필름을 일체화한 기술이 제안되었다. 필름은 투명의 합성수지 재질, 특히, PET 재질의 필름 기재 상에 예를 들면 실크 프린팅에 의해 형성된 인쇄층(또는, 그래픽 패턴)이 형성된 것이 이용된다.

위와 같은 필름은 발열된 상하 금형들에 의해 휴대폰의 프론트 케이스에 상응하는 커버 형상으로 포밍된다. 이때, 대략 90℃로 발열하는 고온의 상부금형이 필름에 직접 접촉 가압되므로, 필름에 열에 의한 일그러짐 또는 찢김 등과 같은 손상이 많이 발생한다. 그와 같은 손상을 방지하기 위해서는 포밍 온도를 낮추어야 하는데, 이는 포밍 공정에 소요되는 시간의 증가를 초래한다.

위의 문제점과 관련하여, 종래에는, 상부금형과 하부금형에 대하여 간섭되지 않게 좌우로 구동되는 예열부재를 이용하여 필름을 예열하고, 그 다음, 상부금형과 하부금형에 의해 필름을 포밍하는 기술이 한국 등록특허 제10-076574호에 개시된 바 있다.

그러나, 종래의 기술은 별도의 예열부재를 두어야 하고, 그 예열부재를 구동시키는 장치와 그 예열부재를 발열시키는 장치를 또한 추가로 두어야 한다는 점에서 경제성이 떨어진다. 또한, 예열부재가 상부금형과 하부금형 사이에 있는 경우에는 포밍 공정이 진행될 수 없고 그 예열부재의 왕복 운동시간이 더 추가되므로, 공정 시간을 단축시키는데에도 한계가 있다.

본 발명의 기술적 과제는, 필름 상측에 열을 가하는 예열 수단으로 원래 있던 상부금형을 그대로 이용함으로써, 경제적이고 또한 공정 시간 단축이 가능한 필름 포밍장치 및 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 일 측면에 따른 필름 포밍장치는, 필름이 놓이는 하부금형과, 상기 하부금형과 함께 상기 필름을 커버 형상으로 포밍하는 발열형 상부금형과, 상기 상부금형을 상하 구동시키는 액츄에이터와, 상기 상부금형이 상기 하부금형과 이격된 예열위치까지 하강했는지를 감지하는 감지부와, 상기 상부금형이 예열위치에 있을 때, 상기 상부금형의 하강이 일시 정지되도록 상기 액츄에이터를 제어하는 컨트롤러를 포함한다. 이때, 상기 필름은 필름 기재 상에 인쇄층이 형성된 것을 이용하는 것이 바람직하다.

바람직하게는, 상기 필름 포밍장치는 상기 하부금형을 상기 상부금형의 발열 온도보다 낮은 온도로 발열시키는 히터를 더 포함한다. 또한, 상기 감지부는 상하 높이 조절이 가능하게 설치된 리미트 스위치인 것이 바람직하다. 더 바람직하게는, 상기 감지부는 눈금자를 따라 상하 높이 조절이 가능하게 설치된 리미트 스위치일 수 있다.

본 발명의 일 측면에 따른 필름 포밍방법은, 평면의 필름이 하부금형 상에 놓이는 단계와, 발열형의 상부금형이 상기 하부금형에 근접, 이격된 예열위치로 하강되는 단계와, 상기 예열위치에서 정지된 상부금형의 열로 상기 필름을 예열하는 단계와, 상기 하부금형과 접하는 위치까지 상기 상부금형을 더 하강시켜, 상기 필름을 커버 형상으로 포밍하는 단계를 포함한다. 이때, 상기 단계들 전에 상기 인쇄층을 덮고 있던 보호테이프를 상기 필름으로부터 분리하는 단계가 먼저 수행되는 것이 바람직하다. 또한, 상기 하부금형을 상기 상부금형보다 낮은 온도로 발열시키는 것이 바람직하다. 또한, 상기 예열위치가 감지부에 의해 결정되는 실시예의 경우, 상기 상부금형 또는 상기 하부금형의 교체에 따라, 상기 감지부의 높이가 조절될 수 있다.

본 발명에 따르면, 고온으로 발열하는 상부금형이 필름에 직접 접촉됨 없이 필름 상측에 열을 가하여 예열하여 주므로, 상부금형과 필름이 직접 접촉됨에 따라 야기되던 필름의 일그러짐 또는 찢김 등의 손상이 방지된다. 또한, 종래기술과 달리, 별도의 예열부재를 이용하지 않고, 상부금형이 하부금형과 이격된 상태로 그 하부금형에 근접한 채 필름을 예열하므로, 예열부재 등의 추가 부품이 없어 경제적이고, 또한, 공정 시간을 크게 단축시킬 수 있다.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 한다. 다음에 소개되는 실시예들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 그리고, 도면들에 있어서, 구성요소의 폭, 길이, 두께 등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 필름 포밍장치를 설명하기 위한 도면이다.

필름 포밍장치(1)는 인쇄층을 갖는 필름(2)을 휴대폰 등의 케이스 형상에 상응하는 커버 형상으로 포밍하는데 이용된다. 도 1에 도시된 바와 같이, 본 실시예의 필름 포밍장치(1)는 프레임과, 그 프레임에 설치되는 하부금형(10), 상부금형(20) 및 액츄에이터(30) 등을 포함한다. 이때, 상기 프레임은 상부(42), 하 부(44) 및 복수의 기둥부(43)를 포함하며, 상기 복수의 기둥부(43)는 상기 프레임의 하부(44)에 수직으로 세워져 상기 상부(42)에 결합되어 있다.

또한, 상기 필름 포밍장치(1)는 액츄에이터(30)를 제어하는 컨트롤러(60)를 포함한다. 본 실시예에서, 상기 액츄에이터(30)는 구동 실린더부(32)와 로드부(34)를 포함하는 유압 또는 공압 실린더일 수 있다. 상기 액츄에이터(30)는 초기위치로부터 상기 상부금형(20)이 상기 하부금형(10) 상의 필름(2)을 가압하는 포밍위치까지 상기 상부금형(20)을 하강 구동시킨다. 또한, 필름 포밍이 끝난 다음에는, 상기 상부금형(20)을 다시 초기위치로 후퇴시킨다.

상기 필름 포밍장치(1)는 발열형 상부금형(20)이 상기 하부금형(10)에 대하여 근접하여 이격된 위치, 즉, 예열위치에 일시 정지하여, 상기 하부금형(10) 상의 필름(2)을 예열하도록 구성된다. 이를 위해, 상기 필름 포밍장치(1)는 미리 정해진 예열위치에 도달하는 상부금형(20)을 감지하는 감지부(52)를 더 포함한다. 바람직하게는, 상기 감지부(52)가 리미트 스위치일 수 있다.

상기 상부금형(20)은 상기 프레임의 상부(42) 측에서 상기 액츄에이터(30)에 의해 상하 구동되도록 설치된다. 이때, 상기 상부금형(20)은 블록 형태의 히터(22; 이하, '상부 히터블록'이라 함)에 결합되며, 그 상부 히터블록(22)에 의해, 상기 상부금형(20)은 약 90℃의 온도로 발열된다. 이하 설명될 하부금형(10)의 온도는 상부금형(20)의 온도보다 낮은데, 이는 필름(2)과의 접촉시간이 짧은 상부금형(20)의 발열 온도를 더 높게 하여 필름(2)이 손상되는 것을 막기 위함이다. 본 실시예에서, 상기 상부금형(20)에는 포밍 완료된 커버형 필름의 외곽면을 한정하는 오목 한 성형홈이 형성된다.

상기 하부금형(10)은 상기 프레임의 하부(44)에 배치되며, 더 구체적으로는, 상기 프레임의 하부(44)에 설치된 블록 형태의 히터(12;이하, '하부 히터블록'이라 함)에 결합된다. 따라서, 상기 하부금형(10)은 상기 히터블록(12)에 의해 약 70℃의 온도로 발열된다. 상기 하부금형(10)의 열은 필름(2)의 예열 및 포밍에 기여한다. 도시하지는 않았지만, 상기 하부금형(10) 상에는 상기 필름(2)에 미리 형성된 구멍에 끼워져서 그 필름(2)을 하부금형(10)에 고정시키는 핀들이 마련되어 있다.

앞서 언급된 바와 같이, 감지부(52; 이하, '리미트 스위치'라 함)는 초기위치로부터 1차 하강하는 발열형의 상부금형(20)이 미리 정해진 예열위치에 도달했는지를 감지한다. 또한, 상기 컨트롤러(60)는 상기 리미트 스위치(52)의 신호를 받아 액츄에이터(30)에 의한 상부금형(20)의 하강을 일시 정지시킨다. 이에 따라, 상기 상부금형(20)은 상기 필름(2)과 접촉하지는 않지만 매우 근접해 있는 위치, 즉, 예열위치에서, 상기 필름(2)을 예열하게 된다.

상부금형(20)의 온도 등 다른 조건에 따라 달라질 수 있지만, 본 실시예에서는, 상기 예열위치에서, 상부금형(20)과 하부금형(10) 사이의 간격은 약 0.5~1mm로 정해지고, 예열 시간, 즉, 상부금형(20)이 예열위치에 정지해 있는 시간은 약 5초 정도로 정해진다. 미리 정해진 예열시간이 초과되면, 상기 상부금형(20)은 컨트롤러(60)의 제어 하에 이루어지는 액츄에이터(30)의 구동에 의해 2차로 더 하강되며, 그 2차 하강에 의해, 상기 상부금형(20)과 하부금형(10) 사이의 필름(2)은 그 금형들에 의해 정해지는 커버 형상으로 포밍된다. 이때, 포밍시간은 약 6초 정도로 정 해지는 것이 바람직하다.

한편, 상기 상부금형(20) 및/또는 하부금형(10)은 다른 형태의 필름 포밍 공정을 위해 교체될 수 있다. 그리고, 위 금형들(10, 20)의 교체에 따라, 전술한 예열위치를 변화시키는 것이 요구된다. 이를 위해, 예열위치까지 상부금형(20)이 하강하였는지를 감지하는 리미트 스위치(52)는 높이 방향으로 조절되게 설치된다. 본 실시예에서, 상기 리미트 스위치(52)는 프레임의 기둥부(43)에 설치된 바(bar)형의 눈금자(54)에 대해 상하 방향으로 높이 조절되게 설치된다. 작업자는 상기 눈금자(54)를 확인하면서 상기 리미트 스위치(52)의 높이를 조절할 수 있으며, 이에 의해, 상기 상부금형(20)의 예열위치가 변화될 수 있다. 또한, 상기 리미트 스위치(52)는, 금형을 교체하는 경우가 아니라도, 포밍된 필름의 상태를 확인하면서 좀더 좋은 예열위치를 결정하기 위해 그 높이가 조절될 수 있다.

도 2 내지 도 4는 전술한 것과 같은 필름 포밍장치의 금형들과 그 금형들에 의해 필름을 포밍하는 과정들을 차례대로 설명하기 위한 도면들이다.

도 2, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 필름(2)은 투명 합성수지 재질의 필름기재(2a)와, 그 필름기재(2a) 상에 예를 들면, 실크 프린팅 방식으로 형성된 인쇄층(2b)을 포함한다. 도면에는 인쇄층(2b)이 필름기재(2a)를 모두 덮는 것처럼 보이지만, 인쇄층(2b)은 필름기재(2a)의 일부만을 덮을 수 있다. 도 3 및 도 4에 도시된 본격적인 필름 포밍 공정 전에는, 보호테이프(3; 도 2에만 도시함)가 상기 필름(2) 상에서 상기 인쇄층(2b)을 덮어 보호하도록 부착되어 있을 수 있다. 이 경우, 본격적인 필름 포밍 공정 전에, 상기 보호테이프(3)가 상기 필름(2)으로부터 분리, 제거된다.

도 2 내지 도4를 참조하면, 상기 하부금형(10)은 고정블록(102)과 가변블록(104)을 포함한다. 고정블록(102)은 베이스부(102a)와 그 베이스부(102a)로부터 위로 돌출된 구조의 돌출부(102b)를 포함한다. 이때, 상기 베이스부(102a) 상에는 상기 가변블록(104)들을 탄성적으로 지지하는 스프링(103)들이 입설된다. 상기 가변블록(104)들은 자체 형성된 구멍을 통해 상기 돌출부(102b)를 상측으로 노출시키며, 이에 따라, 스프링(103)의 변형되지 않은 상태에서, 상기 돌출부(102b) 상면과 상기 가변블록(104)의 상면은 실질적으로 동일 높이에 위치한다. 도 3에 잘 도시된 바와 같이, 상부금형(20)은 바닥면(204)으로부터 오목하게 형성된 사각형의 성형홈(202)을 구비한다. 이때, 상기 상부금형(20)의 성형홈(202)은 포밍된 필름의 외측 형상을 한정하게 되고, 상기 하부금형(10)의 돌출부(102b)는 포밍된 필름의 내측 형상을 한정하게 된다.

도 2에 도시된 바와 같이, 예를 들면, OPP 재질의 보호 테이프(3)가 제거된 필름(2)이 하부금형(10)에 놓여진다. 이때, 상기 필름(2)의 중앙 부분은 상기 돌출부(102b) 위에 있고 주변 부분은 상기 돌출부(102b)와 동일 높이에 있는 상기 가변블록(104) 상에 위치한다.

다음, 도 3에 도시된 바와 같이, 히터블록(22; 도 1 참조)에 의해 발열 중인 상부금형(20)이 초기위치(P1)로부터 예열위치(P2)까지 액츄에이터(30; 도 1 참조)에 의해 1차 하강한다. 리미트 스위치(52; 도 1 참조)에 의해 예열위치(P2)에 도달한 상부금형(20)이 감지되며, 이에 따라, 컨트롤러(60)의 제어 및 그에 의한 액츄 에이터(30)의 구동 정지에 의해, 상기 상부금형(20)은 상기 예열위치(P2)에서 일시 정지한다.

상기 상부금형(20)은 상기 예열위치(P2)에서 약 5초간 머무르며, 그 아래에서 하부금형(10) 상에 놓인 필름(2)을 약 90℃의 온도로 예열한다. 이때, 상기 하부금형(10)도 그 위에 놓인 필름(2)을 약 70℃의 온도로 예열하고 있다.

다음, 상부금형(20)은 액츄에이터(30; 도 1 참조)에 의해 2차 하강하여, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 하부금형(10)과 함께 필름(2)을 포밍한다. 이때, 상부금형(20)의 바닥면(204)과, 그 바닥면에 눌려 더 하강한 상기 하부금형(10)의 가변블록(104) 상면이 상기 필름(2)의 가장자리를 고정하게 되며, 상기 상부금형(20)의 오목한 성형홈(202)은 상기 성형홈(202)에 맞물리는 상기 하부금형(10)의 돌출부(102b)와 함께, 측면에 리브를 갖는 커버의 형상으로 상기 필름(2)을 포밍한다. 포밍 시간은 약 6초인 것이 바람직하다.

도 5는 포밍된 필름 및 그 필름의 가장자리를 절단하여 완성된 필름을 보여준다.

도 5에 도시된 바와 같이, 포밍된 필름(2)은 가장자리를 절단하는 공정을 거친다. 다음, 가장자리 절단 공정을 거친 커버형의 필름(2)은 휴대폰 등의 케이스를 사출성형하는 공정에 부가되어, 상기 케이스에 대하여 일체화된다. 필름(2)과 케이스를 일체화시키는 공정은 기존에 공지된 방식에 따라 수행될 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 필름 포밍장치를 전체적으로 설명하기 위한 도면.

도 2는 필름 포밍 공정 직전의 상태와 그 포밍 공정을 위해 필름을 하부 금형에 놓는 과정을 보여주는 도면.

도 3은 상부금형을 1차 하강한 후 상부금형 상의 필름을 예열하는 과정을 보여주는 도면.

도 4는 상부금형과 하부금형을 이용하여 필름을 포밍하는 공정을 보여주는 도면.

도 5는 포밍된 필름의 가장자리를 절단하는 과정을 설명하기 위한 도면.

Claims

필름이 놓이는 하부금형;

상기 하부금형과 함께 상기 필름을 커버 형상으로 포밍하는 발열형 상부금형;

상기 상부금형을 상하 구동시키는 액츄에이터;

상하 높이 조절이 가능하게 설치된 리미트 스위치를 포함하며, 상기 상부금형이 상기 하부금형과 이격된 예열위치까지 하강했는지를 상기 리미트 스위치를 이용해 감지하는 감지부; 및

상기 상부금형이 예열위치에 있을 때, 상기 상부금형의 하강이 일시 정지되도록 상기 액츄에이터를 제어하는 컨트롤러를 포함하는 필름 포밍장치.
청구항 1에 있어서, 상기 필름은 필름 기재 상에 인쇄층이 형성된 것임을 특징으로 하는 필름 포밍장치.
청구항 1에 있어서, 상기 하부금형을 상기 상부금형의 발열 온도보다 낮은 온도로 발열시키는 히터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 필름 포밍장치.
삭제
청구항 1에 있어서, 상기 리미트 스위치는 눈금자를 따라 상하 높이 조절이 가능하게 설치된 것을 특징으로 하는 필름 포밍장치.
(a) 평면의 필름이 하부금형 상에 놓이는 단계;

(b) 발열형의 상부금형을 상기 하부금형을 향해 하강시키는 단계;

(c) 상기 하부금형과 근접, 이격된 예열 위치에 상기 상부금형을 정지시켜, 상기 상부금형의 열로 상기 하부금형 상의 필름을 예열하되, 상기 상부 금형이 상기 예열 위치에 도달했는지는 높이 조절 가능한 리미트 스위치에 의해 결정되는, 예열 단계와;

(d) 상기 하부금형과 접하는 위치까지 상기 상부금형을 더 하강시켜, 상기 필름을 커버 형상으로 포밍하는 단계를 포함하는 필름 포밍방법.
청구항 6에 있어서, 상기 필름은 필름 기재 상에 인쇄층이 형성된 것임을 특징으로 하는 필름 포밍방법.
청구항 7에 있어서, 상기 (a) 단계 전에, 상기 인쇄층을 덮고 있던 보호테이프를 상기 필름으로부터 분리하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 필름 포밍방법.
청구항 6에 있어서, 상기 하부금형을 상기 상부금형보다 낮은 온도로 발열시키는 것을 특징으로 하는 필름 포밍방법.
삭제