KR101739760B1 - 비구면 렌즈 제조용 자동화 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 다수 개의 캐비티가 형성된 금형으로 비구면 렌즈의 제작과정을 자동화할 수 있는 비구면 렌즈 제조용 자동화 장치이다.
더욱 구체적으로는, 금형(10); 이송부(100); 금형부(200); 및 성형부(300);를 포함하여 비구면 렌즈를 성형하는 자동화 장치에 있어서, 금형(10)은 내측으로 함몰되어 경통(20), 유리곱(30) 및 상코어(40)가 인입될 수 있는 캐비티(11); 및 캐비티(11)에 배치되는 유리곱(30)이 위치하는 지점과 상응하는 지점에 가열 및 냉각된 에어를 공급하도록 원주방향으로 일정 간격 균일하게 형성된 노즐(12);를 포함하며, 이송부(100)는 경통(20), 유리곱(30) 및 성형된 렌즈(50)를 보관하는 다수개의 팔레트(110); 팔레트(110)에 보관된 것을 이송할 수 있는 이송로봇(120); 이송로봇(120)에서 이송된 것을 금형부(200)로 이동시키는 셋팅이송지그(130); 및 성형부(300)에서 성형된 렌즈(50)를 이송부(100)로 이동시키는 렌즈이송지그(140);를 포함하고, 금형부(200)는 금형(10)이 놓여지는 테이블(210); 금형(10)을 셋팅할 수 있는 메인로봇(220); 및 금형(10)에서 성형된 렌즈(50)를 옮겨놓는 세이프(230);를 포함하며, 성형부(300)는 금형(10)에 담긴 유리곱(30)을 렌즈로 성형할 수 있는 성형장치(310); 성형장치(310)에서 배출된 금형(10)이 대기하는 금형대기장치(320); 및 금형대기장치(320)로 금형(10)을 이동시키는 금형이동장치(330);를 포함하는 것을 특징으로 하는 비구면 렌즈 제조용 자동화 장치에 관한 것이다.

Description

비구면 렌즈 제조용 자동화 장치{AUTOMATIC APPARATUS FOR MANUFACTURING ASPHERICAL LENS}

본 발명은 다수 개의 캐비티가 형성된 금형으로 제작되는 비구면 렌즈의 성형제작 과정을 자동화하는 비구면 렌즈 제조용 자동화 장치이다.

더욱 구체적으로는, 금형(10); 이송부(100); 금형부(200); 및 성형부(300);를 포함하여 비구면 렌즈를 성형하는 자동화 장치에 있어서, 금형(10)은 내측으로 함몰되어 경통(20), 유리곱(30) 및 상코어(40)가 인입될 수 있는 캐비티(11); 및 캐비티(11)에 배치되는 유리곱(30)이 위치하는 지점과 상응하는 지점에 가열 및 냉각된 에어를 공급하도록 원주방향으로 일정 간격 균일하게 형성된 노즐(12)을 포함하며, 이송부(100)는 경통(20), 유리곱(30) 및 성형된 렌즈(50)를 보관하는 다수개의 팔레트(110); 팔레트(110)에 보관된 것을 이송할 수 있는 이송로봇(120); 이송로봇(120)에서 이송된 것을 금형부(200)로 이동시키는 셋팅이송지그(130); 및 성형부(300)에서 성형된 렌즈(50)를 이송부(100)로 이동시키는 렌즈이송지그(140);를 포함하고, 금형부(200)는 금형(10)이 놓여지는 테이블(210); 금형(10)을 셋팅할 수 있는 메인로봇(220); 및 금형(10)에서 성형된 렌즈(50)를 옮겨놓는 세이프(230);를 포함하며, 성형부(300)는 금형(10)에 담긴 유리곱(30)을 렌즈로 성형할 수 있는 성형장치(310); 성형장치(310)에서 배출된 금형(10)이 대기하는 금형대기장치(320); 및 금형대기장치(320)로 금형(10)을 이동시키는 금형이동장치(330);를 포함하는 것을 특징으로 하는 비구면 렌즈 제조용 자동화 장치에 관한 것이다.

일반적으로 스마트폰이나 휴대용 기기에 구비되는 카메라모듈은 가질 수 있는 크기가 한계가 있어 소형화되어 제작되어야 한다. 따라서, 흔히 우리가 알고 있는 일반 구면 렌즈를 사용할 경우 렌즈의 두께가 두꺼워져 카메라모듈의 최소화에 한계가 있고, 일반 구면렌즈는 정중앙을 제외한 나머지 부분은 사물이 왜곡되어 보여지기 때문에 구면렌즈에 비해 두께를 감소시킬 수 있고 주변부의 시야 왜곡을 최소화할 수 있는 비구면 렌즈를 경통에 결합하여 사용하고 있다.

종래의 비구면 렌즈는 원재료인 유리곱을 금형에 삽입한 뒤 성형장치에 넣어 제작하였다.

그러나 이와 같은 방법을 통해 제작되는 비구면 렌즈를 성형제작할 경우, 사람이 핀셋과 같은 기구를 이용하여 유리곱을 금형의 캐비티에 직접 삽입하기 때문에 긴 제작시간에 비해 생산량은 적고, 수작업으로 인한 인건비가 생겨나며, 렌즈의 원재료인 유리곱의 크기가 매우 작아 사람이 식별하기 어려워 유리곱을 금형의 캐비티에 삽입하는 과정에서 유리곱을 분실하게 되어 추가비용이 발생할 수 있다.

한편, 등록특허공보 제10-1396334호에서는 원소재 및 성형렌즈 자동 멀티 매거진 장치와 원소재 투입및 성형렌즈 취출 자동화 장치에 대해 기재하고 있다.

이 기술은, 금형과 렌즈 정렬대 또는 금형과 원소재 정렬대 사이에서 작업하는 제2 로봇 핸들러 및 제3 로봇 핸들러의 작업 대기시간을 줄이기 위하여, (ⅰ) 원소재를 수용하는 복수의 원소재 홀더들을 제1축 방향인 상하방향으로 적재 수납하는 원소재 홀더 매거진, (ⅱ) 성형렌즈를 수용하는 복수의 렌즈 홀더들을 상기 제1축 방향으로 적재 수납하는 렌즈 홀더 매거진, (ⅲ) 상기 렌즈 홀더 매거진과 상기 원소재 홀더 매거진을 상기 제1축 방향을 따라 일정 간격씩 개별적으로 이동시키는 매거진 엘리베이터, (ⅳ) 어느 하나의 작업 대상 렌즈 홀더와 어느 하나의 작업 대상 원소재 홀더를 각각 잡는 홀더 그립퍼들; 및 (ⅴ) 상기 각 홀더 그립퍼가 각각 장착되며, 상기 각 홀더 그립퍼를 상기 제1축 방향과 직교하는 제2축 방향으로 이동시키는 로보 트랜스퍼들;을 포함하며, 상기 원소재 홀더 매거진은 서로 나란하게 배치되는 적어도 두 개의 원소재 홀더 매거진으로 이루어지고, 상기 렌즈 홀더 매거진은 서로 나란하게 배치되는 적어도 두 개의 렌즈 홀더 매거진으로 이루어지며, 상기 로보 트랜스퍼의 홀더 그립퍼가 작업 대상 홀더를 홀더 매거진으로부터 상기 성형 장치 쪽으로 잡아당겨서 빼내도록, 상기 로보 트랜스퍼와 상기 홀더 그립퍼가 배치되는 원소재 및 성형렌즈 자동 멀티 매거진 장치, 및 이를 포함한 원소재 투입 및 렌즈 취출 자동화 장치를 개시하는 것을 특징으로 하는 원소재 투입및 성형렌즈 취출 자동화 장치를 기재하고 있다.

그러나 위에 기재된 기술은, 비구면 렌즈의 성형과 동시에 경통과 결합시키는 구성에 대해서는 기재하고 있지 않아 성형제작한 비구면 렌즈와 경통을 따로 결합시켜야 하는 추가 공정이 필요할 수 있다.

또한, 성형기를 통해 렌즈 성형시 금형이 함께 가열되므로 렌즈를 성형하는 과정에서 금형의 온도에 의해 렌즈가 변형될 우려가 있다.

따라서, 위의 문제점을 해결하기 위해서는 비구면 렌즈를 성형제작하는데 사람의 도움이 필요없이 자동으로 제작할 수 있는 자동화 장치가 필요하며, 비구면 렌즈와 경통을 별도로 결합시키는 공정 없이 비구면 렌즈의 성형과 동시에 경통과 접합시켜 제작할 수 있는 기술의 개발이 요구된다.

또한, 금형이 아닌 렌즈의 원재료인 유리곱을 가열하여 렌즈성형시 렌즈의 변형을 최소화하여 제작할 수 있는 기술의 개발이 요구된다.

등록특허공보 제10-1396334호 (2014.05.16.공고)

위와 같은 요구에 부응하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 비구면 렌즈를 성형제작하는 과정을 자동화하는 비구면 렌즈 제조용 자동화 장치를 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 목적은, 비구면 렌즈를 성형함과 동시에 경통과 접합시켜 제작할 수 있어 비구면 렌즈와 경통을 별도로 결합시키는 공정이 필요하지 않는 비구면 렌즈 제조용 자동화 장치를 제공하는 데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은, 금형이 아닌 렌즈의 원재료인 유리곱을 가열하여 성형제작하는 비구면 렌즈 제조용 자동화 장치를 제공하는 데 있다.

위와 같은 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 비구면 렌즈 제조용 자동화 장치는, 금형; 이송부; 금형부; 및 성형부를 포함하여 비구면 렌즈를 성형하는 자동화 장치에 있어서, 금형은 내측으로 함몰되어 경통, 유리곱 및 상코어가 인입될 수 있는 캐비티; 캐비티에 배치되는 유리곱이 위치하는 지점과 상응하는 지점에 가열 및 냉각된 에어를 공급하도록 원주방향으로 일정 간격 균일하게 형성된 노즐을 포함하며, 이송부는 경통, 유리곱 및 성형된 렌즈를 보관하는 다수개의 팔레트; 팔레트에 보관된 것을 이송할 수 있는 이송로봇; 이송로봇에서 이송된 것을 금형부로 이동시키는 셋팅이송지그; 성형부에서 성형된 렌즈를 이송부로 이동시키는 렌즈이송지그를 포함하고, 금형부는 금형이 놓여지는 테이블; 금형을 셋팅할 수 있는 메인로봇; 금형에서 성형된 렌즈를 옮겨놓는 세이프를 포함하며, 성형부는 금형에 담긴 유리곱을 렌즈로 성형할 수 있는 성형장치; 성형장치에서 배출된 금형이 대기하는 금형대기장치; 금형대기장치로 금형을 이동시키는 금형이동장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 비구면 렌즈 제조용 자동화 장치에 관한 것이다.
즉, 내측으로 함몰되어 경통(20), 유리곱(30) 및 상코어(40)가 인입될 수 있는 캐비티(11)로 이루어지는 금형(10)을 구비하여 비구면 렌즈를 성형하는 자동화 장치에 있어서, 경통(20), 유리곱(30) 및 성형된 렌즈(50)를 보관하는 다수개의 팔레트(110)와, 상기 팔레트(110)에 보관된 것을 이송할 수 있는 이송로봇(120)과, 상기 이송로봇(120)에서 이송된 것을 상기 금형부(200)로 이동시키는 셋팅이송지그(130) 및 상기 성형부(300)에서 성형된 렌즈(50)를 상기 이송부(100)로 이동시키는 렌즈이송지그(140)를 구비하는 이송부(100); 상기 금형(10)이 놓여지는 테이블(210)과, 상기 금형(10)을 셋팅할 수 있는 메인로봇(220) 및 상기 금형(10)에서 성형된 렌즈(50)를 옮겨놓는 세이프(230)를 구비하는 금형부(200); 상기 금형(10)에 담긴 유리곱(30)을 렌즈로 성형하는 성형장치(310)와, 상기 성형장치(310)에서 배출된 금형(10)이 대기하는 금형대기장치(320) 및 상기 금형대기장치(320)로 금형(10)을 이동시키는 금형이동장치(330)를 구비하는 성형부(300)를 포함하여 이루어지되, 상기 금형(10)은 상기 캐비티(11)에 배치되는 상기 유리곱(30)이 위치하는 지점과 상응하는 지점에 가열 및 냉각된 에어를 공급하도록 원주방향으로 일정 간격으로 노즐(12)이 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 팔레트(110)는 보관하고 있는 내용물의 구분과 이송로봇(120)의 이송작업이 용이하도록 경통(20) 및 유리곱(30)을 보관하는 제1 팔레트(111)와 성형된 렌즈를 보관하는 제2 팔레트(112)를 구비하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 이송로봇(120)은 x축, y축 및 z축 방향으로 이동할 수 있도록 제작되면서 상기 제1 팔레트(111)에서 상기 셋팅이송지그(130)로 경통(20) 및 유리곱(30)을 이동시키는 셋팅이송로봇(120a)과, 렌즈이송지그(140)에서 성형된 렌즈를 제2 팔레트(112)로 이동시키는 렌즈이송로봇(120b)을 구비하고, 하단부에서 바 형태로 돌출되는 다수개의 이송핸드(121)를 통하여 경통(20), 유리곱(30) 및 성형된 렌즈를 진공흡착하여 셋팅이송지그(130)로 이동시킬 수 있게 되고, 상기 셋팅 이송지그(130)는 이송로봇(120)을 통해 이송된 경통(20) 및 유리곱(30)을 저장할 수 있도록 내측으로 함몰된 다수 개의 저장홈을 갖고 있다. 이때, 저장홈은 상기 금형(10)의 캐비티(11)와 동일한 형상으로 이루어져 있어 금형부(200)에서 경통(20) 및 유리곱(30)을 금형(10)의 캐비티(11)로 이동시키게 되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 셋팅 이송지그(130) 및 상기 렌즈 이송지그(140)는 바닥에 형성된 레일을 따라 x축 방향으로 이동하면서 경통(20), 유리곱(30) 및 성형된 렌즈를 이송시키게 되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 메인로봇(220)은 제1, 제2, 제3, 제4, 제5 로봇암(220a, 220b, 220c, 220d, 220e)으로 이루어져서 테이블(210)에 놓여진 금형(10)을 셋팅하여 x축, y축 및 z축 방향으로 이동시키고, 상기 제1 로봇암(220a)은 상기 셋팅이송지그(130)를 통해 이송된 경통(20) 및 유리곱(30)을 테이블(210)에 거치된 금형(10)에 인입시키며, 제2 및 3 로봇암(220b, 220c)은 경통(20) 및 유리곱(30)이 인입된 금형(10)에 상코어(40)를 인입시키고, 성형을 마친 금형(10)에서 상코어(40)를 분리하며, 제4 로봇암(220d)은 성형을 마친 금형(10)에서 성형된 렌즈를 세이퍼(230)에 이송시킨 후 x축 방향으로 이동한 세이퍼(230)에서 성형된 렌즈를 렌즈이송지그(140)로 이동시키고, 제5 로봇암(220e)은 셋팅된 금형(10)에 스톱 링(stop ring)을 체결시킨 후 성형부(300)로 이동시키게 되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 세이프(230)는 성형을 마친 금형(10)에서 성형된 렌즈를 받은 뒤 x축 방향으로 이동하여 제4 로봇암(220d)이 성형된 렌즈를 렌즈이송지그(140)로 이동시킬 수 있게 되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 성형장치(310)는 제1, 제2, 제3 가열기(310a, 310b, 310c), 가압성형기(310d) 및 제1, 제2, 제3 냉각기(310e, 310f, 310g)를 구비하여 3번의 가열단계와 3번의 냉각단계를 수행하게 되어, 상기 제1, 제2, 제3 가열기(310a, 310b, 310c)는 상기 노즐(12)에 가열된 에어를 공급하고, 상기 제1, 제2, 제3 냉각기(310e, 310f, 310g)는 상기 노즐(12)에 냉각된 에어를 공급하게 되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 금형대기장치(320)는 금형(10)이 테이블(210)로 이동될 수 있는 위치에 있을 수 있도록 가이드 하는 고정장치(321)를 구비하여 상기 성형장치(310)에서 성형작업을 마치고 배출된 금형(10)을 테이블(210)로 이동될 수 있도록 z축 방향으로 이동시키게 되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 금형이동장치(330)는 컨베이어벨트(312)를 통해 배출된 금형(10)이 금형대기장치(320)로 이동 될 수 있도록 z축 방향으로 금형을 밀어주게 되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 금형(10)은 어레이 렌즈를 가공할 수 있는 지그로 변경될 수 있는 것을 특징으로 하는 것이다.

본 발명에 따른 비구면 렌즈 제조용 자동화 장치는, 비구면 렌즈를 성형제작하는 과정을 자동화하여 제작시간을 줄이고 생산성을 높일 수 있는 현저한 효과를 보유한다.

또한 본 발명은, 비구면 렌즈를 성형함과 동시에 경통과 접합시켜 제작함으로써 비구면 렌즈와 경통을 별도로 결합시키는 공정이 필요하지 않는 현저한 효과를 보유한다.

또한 본 발명은, 금형이 아닌 렌즈의 원재료인 유리곱을 가열함으로써 렌즈성형시 렌즈의 변형을 최소화할 수 있는 현저한 효과를 보유한다.

도 1 및 도 1a는 본 발명에 따른 금형의 구성 및 캐비티에 인입되는 구성을 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명에 따른 비구면 렌즈 제조용 자동화 장치의 사시도를 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명에 따른 비구면 렌즈의 제조 순서를 흐름도로 나타낸 것이다.
도 4는 본 발명에 따른 이송부의 구성을 나타낸 것이다.
도 5는 본 발명에 따른 이송로봇을 이용한 이송방법을 나타낸 것이다.
도 6은 본 발명에 따른 금형부의 구성을 나타낸 것이다.
도 7은 본 발명에 따른 성형부의 구성을 나타낸 것이다.
도 8은 본 발명에 따른 성형장치의 정면도 및 성형장치의 구성을 나타낸 것이다.
도 9a 내지 도 9h는 본 발명에 따른 성형장치의 성형과정을 간략히 나타낸 것이다.
도 10은 종래의 성형렌즈 자동화 장치를 나타낸 것이다.

본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 안되며, 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 실시 예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 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.

본 발명은 다수 개의 캐비티가 형성된 금형으로 비구면 렌즈의 제작과정을 자동화할 수 있는 비구면 렌즈 제조용 자동화 장치이다.

이러한 본 발명에 따른 다수 개의 캐비티가 형성된 금형을 첨부된 도면의 도 1 및 도 1a를 통해 설명한다.

도 1 및 도 1a는 본 발명에 따른 금형의 구성 및 캐비티에 인입되는 구성을 나타낸 것이다.

금형(10)은 금형의 중심을 기준으로 하여 원주방향으로 일정 간격 균일하게 형성된 캐비티(11)를 포함한다.

이때, 캐비티(11)는 경통(20), 유리곱(30) 및 상코어(40)가 인입될 수 있도록 내측으로 함몰되어 있다.

첨부된 도 1a에 따르면, 금형(10)의 캐비티(11)에는 노즐(12)을 추가로 포함할 수 있고, 경통(20), 유리곱(30) 및 상코어(40)가 인입될 수 있다.

또한, 금형(10)은 본 출원인이 출원한 등록번호 제10-1471030호에 등록된 어레이 렌즈를 가공할 수 있는 지그(미도시)로 변경될 수 있어, 본 발명을 통해 어레이 렌즈를 가공할 수 있다.

노즐(12)은 캐비티(11)에 배치되는 유리곱(30)이 위치하는 지점과 상응하는 지점에 가열 및 냉각된 에어를 공급하여 유리곱(30)을 성형시킬 수 있는 수단이다. 이때, 노즐(12)은 원주방향으로 일정 간격으로 균일하게 형성되도록 하며, 설계조건에 따라서 노즐(12) 사이의 간격은 다양하게 변화될 수 있고, 노즐(12)의 층을 복수개로 적층 형성할 수도 있다.

그리고 캐비티(11)에는 설계조건에 따라 경통(20), 유리곱(30) 및 상코어(40)가 적층되어 인입된다.

경통(20)은 렌즈와 결합되어 렌즈를 보호하고, 암실과 같이 주변에서 들어오는 빛을 차단하는 기능을 한다.

유리곱(30)은 렌즈의 원재료로 열을 통해 융용된 상태에서 성형시켜 렌즈를 제작하는데 쓰인다. 본 발명에서는 액체 상태가 아닌 고체 상태의 유리곱(30)을 이용하기 때문에 재료를 용이하게 다룰 수 있고, 별도의 가열수단을 필요로 하지 않는다.

상코어(40)는 유리곱(30)과 맞닿는 면이 렌즈의 형상과 대응되게 제작되어, 유리곱(30)을 상코어(40)의 면과 동일하게 제작하도록 하는 수단이다.

이러한 금형(10)을 이용하여 경통이 접합된 비구면 렌즈를 자동으로 제작할 수 있는 제조용 자동화 장치에 대해서는 첨부된 도면의 도 2를 통해 설명한다.

도 2는 본 발명에 따른 비구면 렌즈 제조용 자동화 장치의 사시도를 나타낸 것이다.

본 발명에 따른 비구면 렌즈 제조용 자동화 장치는 이송부(100)와 금형부(200)와 성형부(300)로 이루어져 있다.

이송부(100)는 다수 개의 팔레트(110), 이송로봇(120), 셋팅이송지그(130) 및 렌즈이송지그(140)를 포함한다.

팔레트(110)는 내측으로 함몰된 홈에 다수 개의 경통(20), 유리곱(30) 및 성형된 렌즈를 보관할 수 있다. 이때, 홈은 가로 및 세로방향으로 일정한 간격을 가지며 형성된다.

이송로봇(120)은 팔레트(110)에서 경통(20) 및 유리곱(30)을 셋팅이송지그(130)로 이송시키며, 렌즈이송지그(140)를 이송된 성형된 렌즈를 팔레트(110)로 이송시키는 역할을 한다.

셋팅이송지그(130)는 이송로봇(120)에서 이송된 경통(20) 및 유리곱(30)을 금형부(200)로 이송시키는 수단이다. 이때, 이송로봇(120)을 통해 이송된 경통(20) 및 유리곱(30)을 저장할 수 있도록 내측으로 함몰된 다수 개의 저장홈을 갖고 있다. 이때, 저장홈은 상기 금형(10)의 캐비티(11)와 동일한 형상으로 이루어져 있어 금형부(200)에서 경통(20) 및 유리곱(30)을 금형(10)의 캐비티(11)로 이동시키기 용이하도록 한다.

렌즈이송지그(140)는 금형부(200) 및 성형부(300)를 거쳐 성형된 렌즈를 이송로봇(120)을 통해 성형된 렌즈를 팔레트(110)로 이동시킬 수 있도록 성형된 렌즈를 이송부(100)로 이송시키는 역할을 한다. 이때, 렌즈이송지그(140)는 셋팅이송지그(130)와 동일한 형상으로 제작되어 진다.

또한, 설계조건에 따라 어레이 렌즈를 가공하기 위해 이송부(100)를 이루는 구성의 형상이 일부 변경 될 수 있다.

금형부(200)는 테이블(210), 메인로봇(220) 및 세이프(230)를 포함한다.

테이블(210)은 금형(10)을 거치하고 고정시켜 메인로봇(220)에 의해 금형(10)의 캐비티(11)에 경통(20), 유리곱(30) 및 상코어(40)를 인입될 수 있도록 한다.

메인로봇(220)은 금형(10)을 셋팅하며, 이동시키는 수단이다.

세이프(230)는 성형부(300)를 거쳐 성형된 렌즈가 포함된 금형(10)으로부터 성형된 렌즈를 저장하고, 이를 메인로봇(220)이 옮기기 편리하도록 성형된 렌즈를 이송하는 역할을 한다.

성형부(300)는 성형장치(310), 금형대기장치(320) 및 금형이동장치(330)를 포함한다.

성형장치(310)는 금형(10)에 인입된 유리곱(30)을 렌즈로 성형할 수 있다.

금형대기장치(320)는 성형장치(310)에서 성형작업을 마치고 배출된 금형(10)이 테이블(210)로 이동되기 전 대기할 수 있는 역할을 한다.

금형이동장치(330)는 성형장치(310)에서 배출된 금형(10)을 금형대기장치(320)로 이동시키는 역할을 한다.

이러한 구성을 이루고 있는 비구면 렌즈 제조용 자동화 장치를 통해 비구면 렌즈를 제조할 수 있는데, 이러한 렌즈를 제조하는 순서에 대해서 첨부된 도면의 도 3를 통해 설명한다.

도 3은 본 발명에 따른 비구면 렌즈의 제조 순서를 흐름도로 나타낸 것이다.

도 3을 참조하면, 팔레트(110)에 보관된 경통(20) 및 유리곱(30)은 이송로봇(120)에 의해 셋팅이송지그(130)로 이동하며(S1), 셋팅이송지그(130)는 메인로봇(220)에 의해 이동하며, 경통(20) 및 유리곱(30)은 테이블(210)에 위치한 금형(10)의 캐비티(11)로 인입된다(S2).

그 후 캐비티(11)로 상코어(40)를 장착한 뒤(S3), 성형장치(310)로 금형(10)을 투입하여 렌즈를 성형시킨다(S4).

성형 후 성형장치(310)에서 배출된 금형(10)은 테이블(210)로 이동하고(S5), 금형(10)에서 상코어(40)를 분리한 뒤 성형된 렌즈는 렌즈이송지그(140)로 이동시킨다(S6).

렌즈이송지그(140)를 통해 이송된 렌즈는 이송로봇(120)에 의해 팔레트(110)로 이동한다(S7).

이와 같은 제조 순서로 본 발명에 따른 비구면 렌즈 제조용 자동화 장치를 통해 비구면 렌즈를 얻을 수 있다.

도 4는 본 발명에 따른 이송부의 구성을 나타낸 것이다. 이때, 이송부(100)는 다수 개의 팔레트(110), 이송로봇(120), 셋팅이송지그(130) 및 렌즈이송지그(140)를 포함한다.

다수 개의 팔레트(110)는 보관하고 있는 내용물의 구분 및 이송로봇(120)의 이송작업이 용이하도록 경통(20) 및 유리곱(30)을 보관하는 제1 팔레트(111)와 성형된 렌즈를 보관하는 제2 팔레트(112)를 포함할 수 있다.

이송로봇(120)은 x축, y축 및 z축 방향으로 이동할 수 있도록 제작되며, 이송로봇(120)에는 이송핸드(121)를 포함하여 경통(20), 유리곱(30) 및 성형된 렌즈를 이동시킬 수 있도록 한다. 또한, 이송핸드(121)를 다수개로 구비하여 이송로봇(120)이 이동할 때, 다수 개의 내용물을 이송시키도록 한다.

이때, 이송핸드(121)를 통하여 경통(20), 유리곱(30) 및 성형된 렌즈를 이동시킬 때는 한번에 흡착이동시키거나 복수회(예. 팔레트(111)에 저장된 내용물을 3개의 이송핸드(121)를 통해 2번 이동)로 나누어 이동시키도록 한다.

셋팅이송지그(130) 및 렌즈이송지그(140)는 바닥에 형성된 레일을 따라 x축 방향으로 이동하면서 경통(20), 유리곱(30) 및 성형된 렌즈를 이송시키는 역할을 한다(도 4a 참조).

또한, 이송로봇(120)을 복수 개로 설치하여 셋팅이송로봇(120a)와 렌즈이송로봇(120b)를 구분될 수 있다. 제1 팔레트(111)에서 셋팅이송지그(130)로 경통(20) 및 유리곱(30)을 이동시키는 셋팅이송로봇(120a)과 렌즈이송지그(140)에서 성형된 렌즈를 제2 팔레트(112)로 이동시키는 렌즈이송로봇(120b)을 통해 렌즈 제조작업을 효율적으로 하도록 한다(도 4b 참조).

이러한 이송로봇(120)은 경통(20), 유리곱(30) 및 성형된 렌즈를 이동시킬 때 이송핸드(121)에 흡착시켜 이동시킬 수 있는데, 이와 같은 흡착이동방법은 첨부된 도면의 도 5를 통해 설명한다.

도 5는 본 발명에 따른 이송로봇을 이용한 이송방법을 나타낸 것이다.

도 5를 참조하면, 이송로봇(120)의 하단부에는 바(bar) 형태로 외측으로 돌출된 이송핸드(121)가 형성되어 있고, 이송핸드(121)와 마주보는 곳에는 유리곱(30)이 저장된 제1 팔레트(111)가 존재한다(도 5a 참조).

이송로봇(120)에서 이송핸드(121)가 하강하여 유리곱(30)과 맞닿는데 이때 이송핸드(121)의 하단부 정중앙에 형성된 흡착구(121a)를 통해 주변 공기가 흡입되며 유리곱(30)도 진공흡착되게 된다(도 5b 참조).

이송핸드(121)에 흡착된 유리곱(30)은 셋팅이송지그(130)로 이동하여 이송핸드(121)가 셋팅이송지그(130)에 형성된 홈에 대응되는 위치로 이동할 때 이송핸드(121)는 하강하여 셋팅이송지그(130)에 형성된 홈으로 유리곱(30)을 이동시킨다(도 5c 참조).

셋팅이송지그(130)로 유리곱(30)을 이동시킨 후 이송핸드(121)는 주변 공기 흡입을 멈춰 유리곱(30)과 분리되며, 유리곱(30)과 분리된 이송핸드(121)는 상승하여 이송로봇(120)과 함께 이동하도록 한다(도 5d 참조).

도 6은 본 발명에 따른 금형부의 구성을 나타낸 것이다. 이때, 금형부(200)는 테이블(210), 메인로봇(220) 및 세이프(230)를 포함한다.

테이블(210)은 금형(10)이 놓여지며, 금형(10)이 거치되는 거치대(211)와 거치된 금형(10)을 고정할 수 있는 고정대(212)로 이루어져 있다. 이때, 고정대(212)는 z축 방향으로 이동할 수 있어 금형(10)에 맞춰 고정하도록 한다.

메인로봇(220)은 테이블(210)에 놓여진 금형(10)을 셋팅하고, x축, y축 및 z축 방향으로 이동가능하여 금형(10)을 이동시키는 역할을 하며, 제1, 제2, 제3, 제4, 제5 로봇암(220a, 220b, 220c, 220d, 220e)으로 이루어져 있다.

제1 로봇암(220a)은 셋팅이송지그(130)를 통해 이송된 경통(20) 및 유리곱(30)을 테이블(210)에 거치된 금형(10)에 인입시키는 역할을 한다.

제2 로봇암(220b) 및 제3 로봇암(220c)은 경통(20) 및 유리곱(30)이 인입된 금형(10)에 상코어(40)를 인입시키고, 성형을 마친 금형(10)에서 상코어(40)를 분리하는 역할을 한다.

제4 로봇암(220d)은 성형을 마친 금형(10)에서 성형된 렌즈를 세이퍼(230)에 이송시킨 후 x축 방향으로 이동한 세이퍼(230)에서 성형된 렌즈를 렌즈이송지그(140)로 이동시키는 역할을 한다.

제5 로봇암(220e)은 셋팅된 금형(10)에 스톱 링(stop ring)을 체결시킨 후 성형부(300)로 이동시키는 역할을 한다.

세이프(230)는 성형을 마친 금형(10)에서 성형된 렌즈를 받은 뒤 x축 방향으로 이동하여 제4 로봇암(220d)이 편리하게 성형된 렌즈를 렌즈이송지그(140)로 이동시킬 수 있도록 도와주는 역할을 한다.

도 7은 본 발명에 따른 성형부의 구성을 나타낸 것이다. 이때, 성형부(300)는 성형장치(310), 금형대기장치(320) 및 금형이동장치(330)를 포함한다.

성형장치(310)는 금형(10)을 이송할 수 있는 캐리어(311)와 캐리어를 이동시키는 컨베이어 벨트(312)를 포함하고 있다.

캐리어(311)는 컨베이어 벨트(312) 위에 구비되어 캐비티(11)에 경통(20), 유리곱(30) 및 상코어(40)이 인입된 금형(10)을 성형장치(310)로 투입시키는 역할을 한다.

컨베이어 벨트(312)는 캐리어(311)를 이동시키는 수단으로 금형(10)을 성형장치(310)로 투입시키고, 성형을 마친 금형(10)을 성형장치(310) 외부로 배출하는 역할을 한다.

금형대기장치(320)는 성형장치(310)에서 성형작업을 마치고 배출된 금형(10)을 테이블(210)로 이동될 수 있는 위치로 이동시키는 역할을 하며 z축 방향으로 이동을 한다. 이때, 금형대기장치(320)는 고정장치(321)를 포함할 수 있으며, 고정장치(321)는 금형(10)이 테이블(210)로 이동될 수 있는 위치에 있을 수 있도록 가이드 해주는 역할을 한다.

금형이동장치(330)는 컨베이어벨트(312)를 통해 배출된 금형(10)이 금형대기장치(320)로 이동 될 수 있도록 z축 방향으로 움직여 금형을 밀어주는 역할을 한다.

이때, 성형장치(310)는 성형을 위해 3번의 가열단계와 3번의 냉각단계를 수행하는데, 이에 대한 자세한 설명은 첨부된 도면의 도 8을 통해 설명하도록 한다.

도 8은 본 발명에 따른 성형장치의 정면도 및 성형장치의 구성을 나타낸 것이다.

도 8a를 참조하면, 성형장치(310)를 정면에서 보게되면 정면을 중심으로 양 측에는 금형(10)이 투입 및 배출될 수 있도록 컨베이어벨트(312)가 구비되어 있다. 이때, 성형장치(310)는 성형제어부(313)를 추가로 구성할 수 있다.

성형제어부(313)는 성형장치(310)에서 진행되는 성형단계를 확인할 수 있고, 가열 및 냉각단계에서의 금형(10)을 온도를 확인할 수 있음으로써 렌즈성형에 알맞는 성형장치(310)의 온도를 제어할 수 있다.

이를 통해 금형(10)의 온도가 높아져서 발생할 수 있는 렌즈의 변형을 방지할 수 있다.

도 8b를 참조하면, 성형장치(310)는 제1, 제2, 제3 가열기(310a, 310b, 310c), 가압성형기(310d) 및 제, 제2, 제3 냉각기(310e, 310f, 310g)를 포함하고 있다.

컨베이어 벨트(312)를 통해 성형장치(310)로 투입되는 금형(10)은 제1 가열기(310a)와 제2 가열기(310b)와 제3 가열기(310c)를 거치게된다. 이때, 거치는 순서에 따라 점차적으로 가열되는 정도가 증가하도록 설계한다.

제1, 제2, 제3 가열기(310a, 310b, 310c)를 거치며 유리곱(30)을 렌즈로 성형할 수 있는 온도에 다다른 금형(10)은 가압성형기(310d)에서 가압성형되어 상코어(40)의 형상에 맞게 렌즈가 성형된다.

가압성형기(310d)에서 성형된 렌즈가 제1 냉각기(310e)와 제2 냉각기(310f)와 제3 냉각기(310g)를 거치게된다. 이때, 거치는 순서에 따라 점차적으로 냉각되는 정도가 증가하도록 설계한다.

제3 냉각기(310g)를 마지막으로 거친 금형(10)은 컨베이어벨트(312)를 통해 외부로 배출된다.

이때, 성형장치(310)에서 가열 및 냉각하는 방법은 다양할 수 있으나 일반적으로 금형(10)을 가열하여 렌즈를 성형하는 경우 높아진 금형(10)로 인해 성형을 마친 렌즈가 변형을 일으킬 수 있는 우려가 있다.

이에 따라 본 발명에서는 금형(10)에 노즐(12)을 추가로 형성하여 금형(10)을 가열하는 방법이 아닌 금형(10)에 인입된 유리곱(30)을 가열 및 융용시켜 성형하도록 한다. 이에 대한 방법은 첨부된 도면의 도 9a 내지 9h를 참조하여 자세히 설명하도록 한다.

도 9a 내지 도 9h는 본 발명에 따른 성형장치의 성형과정을 간략히 나타낸 것이다. 이때, 화살표로 표시된 것은 에어의 이동을 나타낸 것이다.

비구면 렌즈의 제조를 위해 셋팅된 금형(10)은 캐비티(11)에 경통(20), 유리곱(30) 및 상코어(40)가 인입되어 있으며, 캐비티(11)에 인입된 유리곱(30)이 위치하는 지점과 상응하는 지점에 가열 및 냉각된 에어를 공급하도록 외부와 연결되어 있는 노즐(12)이 구비된다(도 9a 참조).

제1, 제2, 제3 가열기(310a, 310b, 310c)에 투입된 금형(10)은 노즐(12)을 통해 가열된 에어를 공급받게 된다. 이때, 유리곱(30)은 제1, 제2, 제3 가열기(310a, 310b, 310c)를 거치며 가열되어 융용된다(도 9b 참조).

제1, 제2, 제3 가열기(310a, 310b, 310c)를 거쳐 가압성형기(310d)로 투입된 금형(10)은 가압수단을 통해 압력받아 상코어(40)의 형상과 대응되게 성형된다(도 9c 내지 9e 참조).

가압성형기(310d)를 거쳐 제1, 제2, 제3 냉각기(310e, 310f, 310g)로 투입된 금형(10)은 노즐(12)을 통해 냉각된 에어를 공급받게 된다(도 9f 참조).

성형장치(310)에서 배출된 금형(10)은 메인로봇(220)에 의해 상코어(40)가 분리되고(도 9g 참조), 금형(10)에서 비구면 렌즈를 얻을 수 있다(도 9h 참조).

또한, 본 발명을 통해 본 출원인이 출원한 등록번호 제10-1471030호에 등록된 어레이 렌즈를 가공하기 위해 형상이 변형되거나 본 발명을 이루는 구성이 일부 변경 될 수 있다.

도 10은 종래의 성형렌즈 자동화 장치를 나타낸 것이다.

한편, 상기에도 도 1 내지 도 9를 이용하여 서술한 것은, 본 발명의 주요 사항만을 서술한 것으로, 그 기술적 범위 내에서 다양한 설계가 가능한 만큼, 본 발명이 도 1 내지 도 9의 구성에 한정되는 것이 아님은 자명하다.

10: 금형 11: 캐비티
12: 노즐 20: 경통
30: 유리곱 40: 상코어
100: 이송부 110: 팔레트
111: 제1 팔레트 112: 제2 팔레트
120: 이송로봇 120a: 셋팅이송로봇
120b: 렌즈이송로봇 121: 이송핸드
121a: 흡착구 130: 셋팅이송지그
140: 렌즈이송지그 200: 금형부
210: 테이블 211: 거치대
212: 고정대 220: 메인로봇
220a:제1 로봇암 220b:제2로봇암
220c:제3 로봇암 220d:제4로봇암
220e: 제5 로봇암 230: 세이프
300: 성형부 310: 성형장치
310a:제1 가열기 310b:제2 가열기
310c:제3 가열기 310d: 가압성형기
310e:제1 냉각기 310f: 제2 냉각기
310g: 제3 냉각기 311: 캐리어
312: 컨베이어벨트 313: 성형제어부
320: 금형대기장치 321: 고정장치
330: 금형이동장치

Claims (4)

1. 내측으로 함몰되어 경통(20), 유리곱(30) 및 상코어(40)가 인입될 수 있는 캐비티(11)로 이루어지는 금형(10)을 구비하여 비구면 렌즈를 성형하는 자동화 장치에 있어서,
   경통(20), 유리곱(30) 및 성형된 렌즈(50)를 보관하는 다수개의 팔레트(110)와, 상기 팔레트(110)에 보관된 것을 이송할 수 있는 이송로봇(120)과, 상기 이송로봇(120)에서 이송된 것을 금형부(200)로 이동시키는 셋팅이송지그(130) 및 성형부(300)에서 성형된 렌즈(50)를 이송부(100)로 이동시키는 렌즈이송지그(140)를 구비하는 이송부(100);
   상기 금형(10)이 놓여지는 테이블(210)과, 상기 금형(10)을 셋팅할 수 있는 메인로봇(220) 및 상기 금형(10)에서 성형된 렌즈(50)를 옮겨놓는 세이프(230)를 구비하는 금형부(200);
   상기 금형(10)에 담긴 유리곱(30)을 렌즈로 성형하는 성형장치(310)와, 상기 성형장치(310)에서 배출된 금형(10)이 대기하는 금형대기장치(320) 및 상기 금형대기장치(320)로 금형(10)을 이동시키는 금형이동장치(330)를 구비하는 성형부(300)를 포함하여 이루어지되,
   상기 금형(10)은,
   상기 캐비티(11)에 배치되는 상기 유리곱(30)이 위치하는 지점과 상응하는 지점에 가열 및 냉각된 에어를 공급하도록 원주방향으로 일정 간격으로 노즐(12)이 형성되고,
   상기 팔레트(110)는,
   보관하고 있는 내용물의 구분과 이송로봇(120)의 이송작업이 용이하도록 경통(20) 및 유리곱(30)을 보관하는 제1 팔레트(111)와 성형된 렌즈를 보관하는 제2 팔레트(112)를 구비하며,
   상기 이송로봇(120)은,
   x축, y축 및 z축 방향으로 이동할 수 있도록 제작되면서 상기 제1 팔레트(111)에서 상기 셋팅이송지그(130)로 경통(20) 및 유리곱(30)을 이동시키는 셋팅이송로봇(120a)과, 렌즈이송지그(140)에서 성형된 렌즈를 제2 팔레트(112)로 이동시키는 렌즈이송로봇(120b)을 구비하고, 하단부에서 바 형태로 돌출되는 다수개의 이송핸드(121)를 통하여 경통(20), 유리곱(30) 및 성형된 렌즈를 진공흡착하여 셋팅이송지그(130)로 이동시킬 수 있게 되고,
   상기 셋팅 이송지그(130)는,
   이송로봇(120)을 통해 이송된 경통(20) 및 유리곱(30)을 저장할 수 있도록 내측으로 함몰된 다수 개의 저장홈을 구비하고, 상기 저장홈은 상기 금형(10)의 캐비티(11)와 동일한 형상으로 이루어져 있어 금형부(200)에서 경통(20) 및 유리곱(30)을 금형(10)의 캐비티(11)로 이동시키게 되며,
   상기 셋팅 이송지그(130) 및 상기 렌즈 이송지그(140)는,
   바닥에 형성된 레일을 따라 x축 방향으로 이동하면서 경통(20), 유리곱(30) 및 성형된 렌즈를 이송시키며,
   상기 메인로봇(220)은,
   제1, 제2, 제3, 제4, 제5 로봇암(220a, 220b, 220c, 220d, 220e)으로 이루어져서 테이블(210)에 놓여진 금형(10)을 셋팅하여 x축, y축 및 z축 방향으로 이동시키고,
   상기 제1 로봇암(220a)은 상기 셋팅이송지그(130)를 통해 이송된 경통(20) 및 유리곱(30)을 테이블(210)에 거치된 금형(10)에 인입시키며,
   제2 및 3 로봇암(220b, 220c)은 경통(20) 및 유리곱(30)이 인입된 금형(10)에 상코어(40)를 인입시키고, 성형을 마친 금형(10)에서 상코어(40)를 분리하며,
   제4 로봇암(220d)은 성형을 마친 금형(10)에서 성형된 렌즈를 세이퍼(230)에 이송시킨 후 x축 방향으로 이동한 세이퍼(230)에서 성형된 렌즈를 렌즈이송지그(140)로 이동시키고,
   제5 로봇암(220e)은 셋팅된 금형(10)에 스톱 링(stop ring)을 체결시킨 후 성형부(300)로 이동시키며,
   상기 세이프(230)는,
   성형을 마친 금형(10)에서 성형된 렌즈를 받은 뒤 x축 방향으로 이동하여 제4 로봇암(220d)이 성형된 렌즈를 렌즈이송지그(140)로 이동시킬 수 있게 하며,
   상기 성형장치(310)는,
   제1, 제2, 제3 가열기(310a, 310b, 310c), 가압성형기(310d) 및 제1, 제2, 제3 냉각기(310e, 310f, 310g)를 구비하여 3번의 가열단계와 3번의 냉각단계를 수행하게 되어,
   상기 제1, 제2, 제3 가열기(310a, 310b, 310c)는 상기 노즐(12)에 가열된 에어를 공급하고,
   상기 제1, 제2, 제3 냉각기(310e, 310f, 310g)는 상기 노즐(12)에 냉각된 에어를 공급하며,
   상기 금형대기장치(320)는 금형(10)이 테이블(210)로 이동될 수 있는 위치에 있을 수 있도록 가이드 하는 고정장치(321)를 구비하여 상기 성형장치(310)에서 성형작업을 마치고 배출된 금형(10)을 테이블(210)로 이동될 수 있도록 z축 방향으로 이동시키며,
   상기 금형이동장치(330)는 컨베이어벨트(312)를 통해 배출된 금형(10)이 금형대기장치(320)로 이동될 수 있도록 z축 방향으로 금형을 밀어주게 되는 것을 특징으로 하는 비구면 렌즈 제조용 자동화 장치.
   
2. 삭제
3. 삭제
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 금형(10)은 어레이 렌즈를 가공할 수 있는 지그로 변경될 수 있는 것을 특징으로 하는 비구면 렌즈 제조용 자동화 장치.

Images