KR101050540B1 - 렌즈 성형장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 비구면 렌즈의 성형장치에 관한 것으로, 렌즈의 성형시 렌즈의 정밀도를 높이고, 렌즈 성형물의 모양 변화에 따른 렌즈의 변형을 최소화하기 위한 렌즈 성형장치를 제공하는데 그 목적이 있다.


본 발명에 따른 렌즈 성형장치는, 몸체부와, 상기 몸체부에 형성된 관통홀에 배치되는 상부금형 및 하부금형을 포함하여, 상기 상부금형과 하부금형 사이에 위치된 렌즈 성형물을 가압 가열하여 렌즈를 제조하는 성형장치에 있어서, 상기 하부금형의 상부에 배치되는 상기 렌즈 성형물이 위치하는 지점과 상응하는 몸체부 지점에, 가열된 에어를 공급하기 위한 에어 노즐을 일정 간격으로 균일하게 구비하는 것을 기술적 특징으로 한다.

Description

렌즈 성형장치{LENS MANUFACTURING APPARATUS}

본 발명에 따른 렌즈 성형장치는, 몸체부와, 상기 몸체부에 형성된 관통홀에 배치되는 상부금형 및 하부금형을 포함하여, 상기 상부금형과 하부금형 사이에 위치된 렌즈 성형물을 가압 가열하여 렌즈를 제조하는 성형장치에 있어서, 상기 하부금형의 상부에 배치되는 상기 렌즈 성형물이 위치하는 지점과 상응하는 몸체부 지점에, 가열된 에어를 공급하기 위한 에어 노즐을 일정 간격으로 균일하게 구비하는 것을 특징으로 한다.

렌즈는 유리나 수지와 같은 물질의 표면을 특정 형상으로 곱게 갈거나 성형하여 광원으로부터 오는 빛을 모으거나 발산시켜 광학적 상이 맺게 하는 물체이다.

이러한 렌즈는 구면 렌즈와 비구면 렌즈가 있는데, 구면 렌즈는 렌즈를 형성하는 양측면 중 어느 하나의 면이 구의 형상으로 되어 있다. 그런데 구면 렌즈의 경우, 빛이 렌즈의 중앙부와 주변부를 통과할 때 서로 다른 초점이 맺히게 되는 구면수차가 발생하게 된다.

따라서 상기 구면수차를 해결하기 위해서, 렌즈의 중앙부와 주변부의 굴곡을 달리하여 하나의 점에 초점이 맺히도록 렌즈를 성형하게 되면, 렌즈의 측면 모양이 구면이 아닌 다양한 모양을 갖게 되는데, 이러한 렌즈를 비구면 렌즈라고 부르고 있다.

비구면 렌즈는 렌즈 양측면의 형상에 따라 굴절율이 변화되기 때문에 렌즈의 가공 정밀도에 따라 렌즈의 품질이 결정되게 된다.

한편 렌즈는 일반적으로 가열 압착 성형방법으로 제조되는데, 일반적인 렌즈성형장치의 구성을 보면, 하나의 축을 기준으로 대칭되게 배치되는 상부금형 및 하부금형과, 상부금형과 하부금형의 둘레를 감싸는 금형 몸체가 구비된다.

렌즈를 성형하기 위해서는, 금형 몸체에 고정되어 있는 하부금형 상에 렌즈 성형물을 위치시키고, 상부금형을 수직으로 하향 가압하여 렌즈 성형물의 양면이 특정 형상을 가지도록 한다.

종래의 렌즈 성형장치가 일본공개특허공보 2008-303092호에 개시되어 있는데, 도 1을 참조하여 살펴본다.

종래의 렌즈 성형장치(11)는, 원하는 형상의 성형면을 구비한 한 쌍의 금형을 슬리브에 고정하고, 다이 플레이트를 개입시켜 가압부로 초재를 서로 가압하여 성형을 실시하되, 온도를 제어하는 수단을 구비하고 있다.

구체적으로 보면, 렌즈의 성형이 진행되고 있을 때, 초재를 전이온도 이상으로 가열한 후 가압하게 되는데, 온도의 저하와 함께 초재의 선팽창 계수의 차이에 의해 응력이 가해지고 성형 중 렌즈가 이그러지게 되어 렌즈의 정밀도가 저하되는 문제가 발생되므로, 이러한 문제를 해결하기 위해, 렌즈 성형장치의 주변에 가열수단(10) 및 온도측정센서(20)를 마련하여 온도를 제어하게 된다.

그런데 상기 온도측정센서(20)는 상부금형에 위치하고 있는바, 초재 표면의 온도를 정확하게 감지하기가 어려우며, 따라서 온도측정센서(20)의 감지값에 따라 제어되는 가열수단(10)은 초재 표면 자체의 온도를 직접 조절하기 어렵게 된다.

즉 종래기술은 렌즈 성형장치(11)의 상부금형의 특정 위치의 온도를 기초로 성형장치(11) 주변 온도의 가감만을 조절할 수 있을 뿐, 초재 표면 온도를 기초로 하여 초재 표면 자체의 온도를 직접 조절하는 수단은 전혀 결여되어 있다 하겠다.

또한 상부금형이 가압되면서 초재의 모양이 변화됨에 따라, 이에 대응하여 적절하게 온도를 조절하여야 렌즈의 변형을 최소화할 수 있으나, 종래 성형장치(11)의 가열수단(10)은 단지 열을 전달하는 수단일 뿐인바, 초재 표면의 온도에 기초하되 초재의 모양 변화 과정에 대응하여 온도를 제어함으로써 렌즈의 변형을 최소화하는 수단은 전혀 결여되어 있다 하겠다.

또한 초재의 위치가 상부금형 및 하부금형의 중심축 기준으로 대칭형으로 위치되는 것이 유지가 되어야만 렌즈의 변형을 최소화할 수 있으나, 초재의 위치를 유지해주는 수단은 전혀 결여되어 있다 하겠다.

본 발명은 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 렌즈의 성형시 렌즈의 정밀도를 높이고, 렌즈 성형물의 모양변화에 따른 렌즈의 변형을 최소화하기 위한 렌즈 성형장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명은 렌즈 성형물 표면의 온도를 기초로 하여 렌즈 성형물 자체의 온도를 직접 조절하고 또한, 렌즈성형물의 모양 변화 과정에 대응하여 온도를 제어함으로써 렌즈의 변형을 최소화하는, 렌즈 성형장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명은 렌즈 성형물의 모양 변화 과정에서, 렌즈 성형물이 상부금형과 하부금형의 중심축 기준으로 대칭형상으로 지속적으로 위치될 수 있는, 렌즈 성형장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명에 따른 렌즈 성형장치는, 몸체부 및, 상기 몸체부에 형성된 관통홀에 배치되는 상부금형 및 하부금형을 포함하여, 상기 상부금형과 하부금형 사이에 위치된 렌즈 성형물을 가압 가열하여 렌즈를 제조하는 성형장치에 있어서, 상기 하부금형의 상부에 배치되는 상기 렌즈 성형물이 위치하는 지점과 상응하는 몸체부 지점에, 가열된 에어를 공급하기 위한 에어 노즐을 일정 간격으로 균일하게 구비하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 렌즈 성형장치는, 상기 렌즈 성형물의 온도를 측정하기 위하여, 상기 하부금형의 렌즈 형상부 외측의 가장자리부에 온도센서를 더 구비하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 렌즈 성형장치는, 상기 상부금형 또는 하부금형의 내부에 렌즈 성형물의 온도를 유지하기 위한 가열수단을 더 구비하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 렌즈 성형장치는, 렌즈 성형물에 유입되는 가열된 에어에 의해 렌즈 성형물의 온도를 직접적으로 조절할 수 있는 현저한 효과가 있다.

본 발명에 따른 렌즈 성형장치는, 렌즈 성형물 표면의 온도를 정확히 감지하고 이를 기초로 하여, 렌즈 성형물 표면에 가열된 에어를 분사함으로써 렌즈 성형물의 온도를 직접적으로 조절할 수 있는 현저한 효과가 있다.

본 발명에 따른 렌즈 성형장치는, 렌즈 성형시 렌즈 성형물의 모양 변화에 대응하여 가열된 에어를 분사함으로써, 렌즈 성형물의 모양을 원하는 방향으로 유지하면서 렌즈를 성형하여 렌즈의 변형을 최소화할 수 있는 현저한 효과가 있다.

본 발명에 따른 렌즈 성형장치는, 렌즈 성형시 렌즈 성형물의 모양 변화 과정에서, 가열된 에어를 분사함으로써, 렌즈 성형물의 형상이 상부금형 및 하부금형의 중심축 기준으로 대칭형을 유지하도록 렌즈 성형물의 위치를 결정할 수 있는 현저한 효과가 있다.

본 발명에 따른 렌즈 성형장치는, 렌즈 성형물의 모양 및 위치를 원하는 방향으로 유지하면서 렌즈를 성형함으로써, 완성된 렌즈의 정밀도를 향상시킬 수 있음은 물론 반복적인 렌즈 성형시에도 일정한 품질이 유지될 수 있는 현저한 효과가 있다.

도 1은 종래 기술에 따른 렌즈 성형장치를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 렌즈 성형장치의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 렌즈 성형장치의 분리 사시도이다.
도 4a 내지 도 4g는 본 발명의 일 실시예에 따른 렌즈 성형장치에서 렌즈 성형이 이루어지는 과정을 순차적으로 도시한 도면이다.

본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 안 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

이하, 도면을 참조하여 설명하기에 앞서, 본 발명의 요지를 드러내기 위해서 필요하지 않은 사항 즉 통상의 지식을 가진 당업자가 자명하게 부가할 수 있는 공지 구성에 대해서는 도시하지 않거나, 구체적으로 기술하지 않았음을 밝혀둔다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 렌즈 성형장치의 단면도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 렌즈 성형장치의 분리 사시도이다.

본 발명의 일실시예에 따른 렌즈 성형장치(100)는, 몸체부(200)와, 상기 몸체부(200)에 형성된 관통홀(210)에 배치되는 상부금형(300) 및 하부금형(400)을 포함하고, 상기 상부금형(300) 및 하부금형(400) 사이에 위치시킨 렌즈 성형물(600)을 가압 가열하여 렌즈를 제조하는 렌즈 성형장치(100)에 있어서, 상기 하부금형(400)의 상부에 배치되는 상기 렌즈 성형물(600)이 위치하는 지점과 상응하는 상기 몸체부(200)의 지점에, 가열된 에어를 공급하기 위한 에어노즐(500)이 일정 간격으로 균일하게 형성되어 있다.

우선, 몸체부(200)에는 렌즈 성형시 상부금형(300) 및 하부금형(400)을 수용하기 위한 관통홀(210)이 수직으로 몸체부(200) 중심부에 형성되어 있으며, 상기 하부금형(400)의 상부에는 렌즈 성형물(600)이 배치되게 된다.

바람직하게, 상기 렌즈 성형물(600)의 재료로는 유리나 수지재가 일반적이며, 조명장치의 광확산판 등 사용처에 따라서 색을 드러내는 첨가재가 더 부가될 수 있음은 물론이다.

상기 몸체부(200)에 형성된 관통홀(210)의 내측에는 렌즈 성형물(600)과 수평으로 상응하는 위치에, 렌즈 성형물(600)의 온도 저하를 방지하는 것은 물론 모양과 위치를 원하는 방향으로 유지하기 위한 에어노즐(500)이 원주방향으로 일정 간격으로 균일하게 배치된다.

설계조건에 따라서, 에어노즐(600) 사이의 간격은 다양하게 변화될 수 있음은 물론 도 3에 도시된 에어노즐(500)의 층을 복수개로 적층 형성할 수 있음은 물론이다.

온도 저하를 방지하기 위한 또 하나의 가열수단(미도시)이 상기 상부금형(300)과 하부금형(400)의 내부에 포함되도록 구성된다.

설계조건에 따라서, 가열수단은 상부금형(300) 및 하부금형(400) 모두의 내부에 구비되거나 또는 어느 한쪽에만 구비되거나 또는 전혀 구비되지 않을 수도 있다.

상기 상부금형(300)과 하부금형(400)이 상기 렌즈 성형물(600)을 가압하면 렌즈가 완성되는데, 이를 위해 상부금형(300)과 하부금형(400)은 상기 몸체부(200)에 구비된 관통홀(210)의 내부에서 상호 대향하여 설치되며, 상기 대향하는 부분에는 완성될 렌즈의 곡면을 이루기 위한 성형면이 각각 형성되어 있다.

상기 하부금형(400)의 성형면에는 렌즈형상부(410)가 중앙에 구비되어 있고, 상기 렌즈 형상부(410)의 외측에 형성된 가장자리부(420)에는 렌즈 성형물(600)을 가압할 때 남는 여분의 렌즈 성형물(600)을 수용하기 위한 절개홈(430)이 형성되어 있다.

상기 절개홈(430)에 수용된 렌즈 성형물(600)은 렌즈의 성형 후에 절단수단으로 절단되게 되며, 절단된 후에 완성된 제품으로서 렌즈가 광학장치에 부가되어 설치된다.

상기 상부금형(300)에는 가압부(310)가 형성되어 렌즈 성형물(600)을 가압할 수 있도록 하며, 상기 하부금형(400)은 고정되어 있다.

설계조건에 따라서, 하부금형(400) 및 몸체부(200)의 후면에 가압장치가 형성될 수도 있음은 물론이다.

이와 같이 형성된 렌즈 성형장치(100)를 이용하여 렌즈 성형물(600)을 가압하여 렌즈를 형성하는 것을 도면을 참조하여 설명한다. 도 4a 내지 도 4g는 본 발명의 일 실시예에 따른 렌즈 성형장치(100)에서 렌즈 성형이 이루어지는 과정을 순차적으로 나타낸 것이다.

도 4a는 렌즈 성형물(600)이 배치되기 이전의 렌즈 성형장치를 도시한 것으로, 하부금형(400)은 고정되어 있고, 상부금형(300)(미도시)은 상기 하부금형(400)의 상부에 위치하게 된다.

이때 상부금형(300) 및 하부금형(400)의 내부에 구비되어 있는 가열수단(미도시)이 일정한 온도를 공급하게 된다.

즉 가열수단은 렌즈 성형이 완전히 이루어질 때까지 일정한 온도를 지속적으로 공급하며, 렌즈 성형물(600)의 직접적인 온도 조절은 에어노즐(500)이 수행하게 되는 것이다.

설계조건에 따라서 가열수단이 구비되지 않았을 시에는, 에어노즐(500)이 가열수단이 수행하는 일정 온도 공급까지 수행할 수도 있다.

도 4b및 도 4c에서, 상기 렌즈 성형물(600)은 상기 하부금형(400)의 렌즈 형상부(410) 상에 놓여지게 되는데, 상기 몸체부(200)의 내측 측면에 설치된 에어 노즐(500)로부터 가열된 공기가 유입됨으로써, 상기 렌즈 성형물(600)의 온도가 유지된다.

또한 렌즈 성형물(600)을 원주 방향으로 둘러싸고 있는 에어노즐(500)에서 유입되는 가열된 공기의 압력을 일정하게 유지함으로써, 렌즈 성형물(600)의 모양 왜곡이 방지되고 또한 상부금형(300) 및 하부금형(400)의 중심축에서 대칭형상으로 위치를 유지하게 된다.

상기 에어노즐(500)에 의해 유입되는 가열된 공기의 온도는 상기 하부금형(400)의 가장자리부(420)에 형성된 온도센서(440)에 의해 검출된 온도를 기초로 정하여진다.

즉 렌즈 성형물(600)의 재료 종류나 크기 등 렌즈 성형물(600)의 물질적 특성과, 온도센서(440)에 의해 검출된 온도에 따라 에어노즐(500)에서 유입되는 가열된 공기의 온도가 결정된다.

이와 같이 가열된 공기의 온도와 압력을 일정하게 유지하는 것은, 상기 상부금형(300)이 하강하여 상기 렌즈 성형물(600)에 접촉 가압하는 과정 중에서, 상기 렌즈 성형물(600)의 형태가 최대한 둥근 모양을 유지하고 중심축에 대칭형상으로 위치하게 하기 위함이다.

왜냐하면 상기 렌즈 성형물(600)이 둥근 형상을 유지하고 중심축에 대칭형상으로 위치하고 있어야만, 상기 상부금형(300)과 하부금형(400)에 의해 반영될 렌즈 형상이 온전히 형성될 수 있기 때문이다.

도 4d에서, 상부금형(300)이 접촉 가압하면서 렌즈 성형물(600)이 온전히 위치를 유지하게 하기 위해 에어노즐(500)에서 유입되는 가열된 공기의 양이 도 4b 및 도 4c에 비해 많아지게 된다.

즉 공기의 양이 많아짐에 따라 압력이 높아지면서 상부금형(300)이 렌즈 성형물(600)을 접촉 가압하는 과정에서 렌즈 성형물(600)의 위치 이탈을 방지하게 된다.

렌즈 성형물(600)의 재료 종류와 크기 등 설계조건에 따라서는, 도 4d에서 유입되는 공기의 양이 도 4b 및 도4c와 동일하도록 유지될 수 있음은 물론이다.

도 4e에서, 상기 렌즈 성형물(600)이 상부금형(300)의 하강에 의해 렌즈 형상이 이루어질 무렵에는 상기 에어노즐(500)에서 관통홀(210) 내부에 유입되는 가열된 공기의 양이 줄어들게 되며 따라서 압력도 그 만큼 줄어들게 된다.

이는 점차 작아지는 관통홀(210) 내부의 공간에 과도한 공기의 유입과 압력은 렌즈 성형물(600)의 원하지 않은 변형을 야기할 수 있기 때문이다.

도 4f에서, 상기 에어노즐(500)에서 유입되는 가열된 공기는, 상기 상부금형(300)이 렌즈 성형물(600)을 가압할 때까지 서서히 줄어들게 되며, 상기 상부금형(300)의 하강이 완료되게 되면 공기의 유입은 완전히 차단되게 된다.

도 4g는 렌즈 성형이 완전히 이루어진 렌즈 성형물(600)의 변화된 형상을 나타낸 것이다.

상기 상부금형(300)이 렌즈 성형물(600)을 가압하여 성형을 완료한 후 다시 승강하면 상기 에어노즐(500)에는 상기 하부금형(400)과 성형이 완료된 렌즈의 분리를 위해 가열된 공기의 새로운 유입이 있게 되며, 이로 인해 성형이 완료된 렌즈와 하부금형(400)과의 미세한 온도 차이가 발생되게 되며 따라서 렌즈의 하부금형(400)으로부터의 이탈이 용이하게 된다.

한편, 상기에서 도 1 내지 도 4를 이용하여 서술한 것은, 본 발명의 주요 사항만을 서술한 것으로서, 그 기술적 범위 내에서 다양한 설계가 가능한 만큼, 본 발명이 도 1 내지 도 4의 구성 및 방법에 한정되는 것이 아님은 자명하다.

10: 가열수단20: 온도측정센서
100: 렌즈 성형장치200: 몸체부
210: 관통홀300: 상부금형
310: 가압부400: 하부금형
410: 렌즈형상부420: 가장자리부
430: 절개홈440: 온도센서
500: 에어노즐

Claims (3)

1. 몸체부(200)와;
   상기 몸체부(200)에 형성된 관통홀(210)에 배치되는 상부금형(300) 및 하부금형(400);을 포함하여,
   상기 상부금형(300)과 하부금형(400) 사이에 위치된 렌즈 성형물(600)을 가압 가열하여 렌즈를 제조하는 렌즈 성형장치(100)에 있어서,
   상기 하부금형(400)의 상부에 배치되는 상기 렌즈 성형물(600)이 위치하는 지점과 상응하는 상기 몸체부(200) 지점에, 가열된 에어를 공급하기 위한 에어노즐(500)을 원주방향으로 일정 간격으로 균일하게 형성하되,
   - 상기 에어노즐(500)의 가열된 에어는 상기 렌즈 성형물(600)의 표면에 분사되고,
   - 상기 상부금형(300)의 하강 성형 과정에 대응하여 상기 에어노즐(500)이 상기 렌즈 성형물(600)의 표면에 분사하는 가열된 에어의 양은 변동하는 것을 특징으로 하는 렌즈 성형장치.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 상부금형(300) 또는 상기 하부금형(400)의 내부에 렌즈 성형물(600)에 온도를 공급하는 가열수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 렌즈 성형장치.
3. 제 1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 렌즈 성형물(600)의 온도를 측정하기 위하여 상기 하부금형(400)의 렌즈형상부(410) 외측 가장자리부(420)에는 온도센서(440)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 렌즈 성형장치.

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