KR102021446B1 - 성형 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명의 성형 장치는, 피성형물이 수납되는 금형 유니트를 내부에 포함하는 챔버; 상기 챔버 내부에서 상기 금형 유니트를 제1 온도로 가열하는 가열 유니트; 상기 금형 유니트를 제2 온도에서 눌러서 상기 피성형물을 성형하는 가압 유니트; 를 포함한다.

Description

성형 장치{FORMING DEVICE}

본 발명은 평판 상태의 피성형물을 곡면으로 성형하는 것은 물론, 초고온에서 피성형물의 두께나 치수가 달라지도록 성형할 수 있는 성형 장치에 관한 것이다.

종래에는 편평한 글라스가 휴대 단말기에 사용되었지만, 최근에는 그립감을 좋게 하거나 정보 표시성을 향상시키기 위하여 곡면부를 갖는 글라스, 세라믹, 사파이이어가 채용될 필요성이 있다.

피성형물은 카메라 렌즈, 곡면부를 갖는 글라스, 시계 커버 유리, 시계 커버용 사파이어, 자동차 계기판 유리, 각종 계측기 커버, 휴대 단말기의 프론트 커버 및 백 커버용 세라믹 시트를 포함한다.

한편, 커버 글라스가 특수한 형상을 갖는 최신형 휴대 단말기나, 상대적으로 대면적을 갖는 자동차용 투명 부품의 성형을 위하여, 부위에 따라 두껍거나 얇은 부분을 갖도록 평판 형태의 소재를 초고온에서 3D 성형한 곡면 글라스 등의 피성형물이 필요할 수 있다.

대한민국 등록특허 제10-1206328호

평판 형태의 피성형물에 두껍거나 얇은 부분이 존재하도록 3D 성형하는 경우, 곡면부만 성형 가능한 종래의 성형 장치로는 성형할 수 없으며, 평판 형태의 피성형물을 초고온에서 용융시켜 눌러서 성형하는 초고온 성형 장치의 개발이 필요하다.

최신형 단말기용 특수 형상의 프론트 커버, 시계 커버용 사파이어, 자동차 계기판 유리용 무기질 시트, 각종 계측기 커버, 휴대 단말기의 백 커버용 세라믹 시트 등을 포함하는 본 발명의 피성형물은 종래의 유리 벤딩용 성형 장치의 휨 가공하는 온도보다 휠씬 높은 온도에서 성형해야 하므로, 종래의 성형 장치의 구조나 부품을 그대로 이용하면 장치의 열손상이 불가피하다.

신개념의 초고온 성형 장치의 개발을 위하여 피성형물을 가열 및 가압하는 기구 부품의 재질이나 가열 수단, 가압 수단들의 구조나 재질을 새롭게 개발할 필요가 있다.

일 실시예로서, 본 발명의 성형 장치는, 피성형물이 수납되는 금형 유니트를 내부에 포함하는 챔버; 상기 챔버 내부에서 상기 금형 유니트를 제1 온도로 가열하는 가열 유니트; 상기 금형 유니트를 제2 온도에서 눌러서 상기 피성형물을 성형하는 가압 유니트; 를 포함한다.

일 실시예로서, 상기 금형 유니트가 상기 가압 유니트에 의하여 가압될 때의 상기 제2 온도는 상기 제1 온도보다 낮은 냉각 성형 방식에 의하여 상기 피성형물이 성형된다.

일 실시예로서, 본 발명의 성형 장치는, 피성형물이 놓여진 하부 금형이 이송되는 챔버; 상기 챔버 내부에 마련되며, 상기 하부 금형에 놓여진 상기 피성형물을 비접촉식으로 가열하는 가열 유니트; 상기 가열 유니트의 하류측에 마련되고, 상기 하부 금형이 놓여지는 하부 블럭을 구비하며, 상기 하부 금형과 대면되는 상부 금형이 연결된 상부 블럭을 구비하고, 상기 상부 블럭 및 상기 하부 블럭이 접근되면 상기 상부 금형과 상기 하부 금형이 상기 피성형물을 눌러서 상기 피성형물을 성형하는 가압 유니트; 를 포함한다.

본 발명에 따르면, 피성형물을 충분한 유동성을 갖는 초고온으로 가열할 수 있으므로 피성형물의 두께를 변화시키는 3D 성형이 가능하다.

제1 온도까지 높은 온도로 가열하여도 챔버 내부의 기구 부품의 열 손상을 방지하기 위하여 가열 유니트는 유도 코일 등 비접촉식으로 피성형물을 가열한다.

충분히 높은 온도로 가열되어 충분한 유동성을 갖는 피성형물을 제2 온도로 냉각시키는 과정에서 가압력이 인가된다. 따라서, 냉각 성형 방식에 의하여 3D 형상 성형 정밀도가 향상될 수 있다.

상부 금형을 분리하여 가압 유니트에 장착하는 실시예에 따르면, 챔버 내부로 피성형물을 투입하는 시간을 단축할 수 있고, 비접촉 가열 효율을 향상시킬 수 있으므로 생산성이 향상될 수 있다.

도 1 및 도 2는 본 발명의 성형 장치의 단면 레이아웃을 표시한 정단면도이다.
도 3 내지 도 8은 본 발명의 성형 장치의 동작 시퀀스를 도시한 측면도이다.
도 9는 본 발명의 가압 유니트의 주요부를 표시한 정면도이다.
도 10은 본 발명의 성형 장치의 다른 실시예를 도시한 정단면도이다.

도 1 내지 도 9를 함께 참조하며, 본 발명의 성형 장치의 일 실시예를 설명한다.

본 발명의 성형 장치는, 챔버(140), 가열 유니트(20), 가압 유니트(30)를 포함할 수 있다.

챔버(140) 내부에는 가열 유니트(20) 및 가압 유니트(30)가 설치될 수 있다.

챔버(140)의 내부에는 열 방출을 억제하는 단열층(142)이 마련될 수 있다. 챔버(140)는, 피성형물(50)을 초고온으로 가열할 수 있도록 단열 기능을 갖고, 초고온에서 가압할 수 있도록 온도를 유지할 수 있다.

제1 온도로 빠르게 승온시키기 위하여 가열 유니트(20)와 로딩부(10) 사이, 또는 가열 유니트(20)와 가압 유니트(30) 사이에는 열 손실을 차단하는 격벽(170)이 마련될 수 있다.

챔버(140)는, 가열 및 가압 공정에서 피성형물(50)이나 금형 유니트(100)의 산화가 일어나지 않도록 피성형물(50)의 주변을 진공으로 유지하거나 불활성 가스로 밀봉할 수 있다. 챔버(140) 내부에는 산소 유입을 방지하기 위하여 진공 분위기가 형성되거나, 질소, 아르곤, 헬륨 등의 불활성 가스가 채워질 수 있다. 가열 유니트(20)가 금형 유니트(100)를 가열할 때, 챔버(140) 내부의 산소 농도는 10,000 ppm 이하 또는 퍼센트 농도로 1% 이하일 수 있다.

챔버(140)는 외기로부터 차단될 수 있고, 금형 유니트(100)가 챔버(140)에 출입될 때만 제한적으로 부분 개방될 수 있다. 금형 유니트(100)는 로딩부(10)를 통하여 챔버(140) 내부에 투입될 수 있다.

성형이 완료된 피성형물(50)을 담은 금형 유니트(100)는 언로딩부를 통하여 챔버(140)로부터 꺼내진다. 언로딩부는 도시하지 않았지만, 가압 유니트(30)의 하류에 마련될 수 있다. 로딩부(10) 및 언로딩부는 평상시는 클로즈되어 챔버(140) 내부를 외기로부터 차단하고 금형 유니트(100)가 출입할 때만 오픈될 수 있다.

본 발명에서 피성형물은 평판 형태의 투명 시트의 일부 또는 전부를 단순히 곡면으로 성형한 성형물은 물론, 평판 형태의 투명 시트의 위치별 두께가 성형 전후에 달라지는 3D 성형물을 포함한다. 평판 형태의 투명 시트는 유리, 사파이어, 세라믹, 그라파이트 등을 재질로 할 수 있으며, 심지어 금속보다 높은 용융점을 가질 수 있으므로 성형 온도로 승온시키고 일정하게 제어하기가 매우 어렵다.

본 발명의 성형 장치는 피성형물(50)에 국부적으로 곡면부를 형성할 수 있고, 피성형물(50)의 일부가 두꺼워진 돌출부나 일부가 얇아진 함몰부를 형성하는 3D 피성형물 성형도 가능하다.

가압 유니트(30)에 위치한 피성형물(50)에 국부적으로 곡면부만 형성하는 단순 곡면부 성형이라면 피성형물(50)에 연성이 부여될 정도의 낮은 온도로 가열해도 무방하다.

피성형물(50)의 전이온도(glass transition temperature)는 피성형물(50)이 고체 상태에서 액체 상태로 전이되는 온도를 말한다. 전이 과정은 연속적으로 이루어질 수 있고, 피성형물(50)의 첨가물에 따라 변동폭이 클 수 있다.

본 발명과 같이 챔버(140) 내에서 피성형물(50)을 성형하는 경우로 한정하면, 피성형물(50)의 전이 온도는 적어도 400 ℃ 이상의 특정 온도로 한정할 수 있다.

본 발명에서는 가열 유니트(20)에서 전이 온도보다 높은 제1 온도로 피성형물(50)을 가열하고, 가압 유니트(30)에서는 제1 온도보다 낮은 제2 온도에서 피성형물(50)을 가압하여 원하는 형상으로 성형할 수 있다. 이를 냉각 성형 방식이라 부른다.

3D 형상으로 피성형물(50)을 성형하려면 피성형물(50)에 최대한의 유동성을 부여해야 하는데, 금형 유니트(100), 가열 유니트(20) 및 가압 유니트(30)가 제1 온도에도 용융되지 않고 소정의 강성과 형태를 유지할 수 있어야 피성형물(50)을 원하는 형상으로 성형할 수 있다. 따라서, 냉각 성형 방식을 채택하고 가열 유니트(20)에서는 금형 유니트(100)를 비접촉 방식으로 가열하여 기구 부품의 열손상을 원천 차단한다. 이러한 본 발명의 구성에 따르면, 피성형물(50)을 충분한 유동성을 갖는 제1 온도로 가열할 수 있고, 챔버(140) 내부의 기계 부품의 열 손상을 방지할 수 있다.

기구 부품의 접촉에 의한 가압 작용이 일어나는 가압 유니트(30)의 경우, 가압 유니트(30)에서 피성형물(50)을 성형하는 온도인 제2 온도는 전이 온도보다 높고 제1 온도보다 낮은 것이 바람직하다. 이에 한정되지 않고, 피성형물(50)을 원하는 형상으로 성형할 수 있는 조건이라면, 제1 온도보다 낮은 제2 온도는 전이 온도보다 낮을 수 있다.

본 발명에서 피성형물(50)이 상변화를 일으키는 전이 온도를 제1 온도의 최소값으로 정의할 수 있다. 피성형물(50)은 다양한 종류의 재질이 될 수 있으므로, 제1 온도는 적어도 400 ℃ 이상의 특정값이 될 수 있다.

평판 형태의 피성형물(50)은 굴곡부가 형성되거나 두께가 증가 또는 감소되도록 3D 성형될 수 있다. 벤딩 성형이나 두께의 변화를 포함한 3D 성형을 하려면 전이 온도보다 높은 제1 온도로 피성형물(50)을 가열할 필요가 있다.

일 실시예로서, 제1 온도는 전이 온도를 최소값으로 하며, 피성형물(50)의 용융점 또는 그 이상의 온도가 될 수 있다. 제1 온도는 적어도 400 ℃ 이상이며, 충분한 유동성을 갖기 위해서는 900 ~ 3000 ℃ 사이의 특정값이 되는 것이 바람직하다. 챔버(140) 내부의 기구 부품의 열 손상을 막기 위해서 제2 온도는 제1 온도보다 낮다.

피성형물(50)은 챔버(140) 내부에서 상면 및 배면이 모두 노출된 상태로 이송, 가열, 가압되지 않고, 금형 유니트(100)에 의하여 적어도 일부가 수납된 상태로 이송, 가열, 가압된다. 가압 유니트(30)는 금형 유니트(100)를 누르고, 피성형물(50)은 금형 유니트(100)에 의하여 눌러진다. 따라서, 피성형물(50)에 이물질이 묻는 것이 방지되고, 금형 유니트(100)에 묻은 이물질은 챔버(140) 외부에서 세척 공정에 의하여 제거될 수 있다.

금형 유니트(100)는 제1 온도보다 높은 용융점을 가진다. 금형 유니트(100)는 세라믹이나 그라파이트 등 유도 가열이 가능한 전도체 또는 반도체 소재를 사용할 수 있다. 초고온에서 피성형물(50)만 용융되고 금형 유니트(100)는 용융되거나 열 변형되지 않는 재질인 것이 바람직하다. 피성형물(50)이 선정되면 금형 유니트(100)는 이러한 조건을 만족하도록 재질이나 구조가 설계될 수 있다.

가열 유니트(20)는 챔버(140) 내부에서 금형 유니트(100) 또는 피성형물(50)을 제1 온도로 가열한다. 가열 유니트(20)는 비접촉식 가열 수단을 포함하는 것이 바람직하다. 가열 유니트(20)는 비접촉식이므로 피성형물(50)을 가압하지 않는다.

따라서, 가열 유니트(20)에서 피성형물(50)에 가해지는 하중은 금형 유니트(100)의 자중에 불과할 수 있다. 여러 조각으로 분리되는 금형 유니트(100)의 경우, 피성형물(50)의 상측에 가해지는 하중은 피성형물(50)의 상측에 위치한 금형 유니트(100)의 일부 자중일 수 있다.

가열 유니트(20)는 유도 가열, 유전 가열, 마이크로 웨이브 가열, 초음파 가열, 복사 가열, 대류 가열 등의 방식에 의할 수 있다. 일 실시예로서, 가열 유니트(20)는 유도 가열을 위한 유도 코일(200)을 포함할 수 있다.

가열 유니트(20)와 금형 유니트(100)의 이격 거리는 적어도 10 mm 이상인 것이 바람직하다. 이송되는 금형 유니트(100)가 가열 유니트(20)와 간섭되지 않도록 이격 거리를 일정값 이상으로 크게 할 필요가 있지만, 지나친 이격 거리는 유도 가열 성능을 떨어뜨리므로 최소한의 이격 거리는 10 mm가 바람직하다.

유도 코일(200)은 전자기 유도에 의하여 유도된 2차 전류를 금형 유니트(100)에 가하여 금형 유니트(100) 또는 피성형물(50)을 제1 온도로 가열할 수 있다. 유도 가열을 위하여, 금형 유니트(100)는 전기 전도체 또는 반도체 재질로 이루어질 수 있다. 기구 부품인 금형 유니트(100)의 용융점은 제1 온도보다 높고, 피성형물인 피성형물(50)은 제1 온도에서 충분한 유동성을 갖는다.

금형 유니트(100)는 유도 코일(200)의 내부로 이송되며, 유도 코일(200)의 내부에는 금형 유니트(100)를 지지하는 가열 유니트 테이블(210)이 마련될 수 있다. 유도 코일(200)과 대면되는 가열 유니트 테이블(210)은 제1 온도보다 높은 용융점을 갖는 재질로서, 예를 들면 세라믹 재질로 마련될 수 있다.

유도 코일(200)은 고주파 전기가 흐르도록 권선된 나선형의 코일 형태일 수 있다. 유도 코일(200)을 구성하는 각각의 코일들 사이의 빈 틈으로 금형 유니트(100)가 노출될 수 있다. 금형 유니트(100) 또는 피성형물(50)의 온도 측정을 위하여 비접촉식 온도계(130)가 유도 코일(200)의 사이로 노출된 금형 유니트(100) 또는 피성형물(50)의 온도를 검출할 수 있다.

가압 유니트(30)는 금형 유니트(100) 또는 피성형물(50)을 제2 온도에서 눌러서 피성형물(50)을 원하는 형상으로 성형한다. 충분한 유동성을 갖도록 가열된 피성형물(50)은 가압 유니트(30)에서 그 두께가 변화되는 3D 성형이 가능하다. 가압 유니트(30)에서 피성형물(50)에 가해지는 하중은 적어도 5 kgf 이상이 바람직하다.

가압 유니트(30)는 피성형물(50)을 성형하기 위하여 금형 유니트(100)와 접촉된 상태에서 금형 유니트(100)를 가압하고 금형 유니트(100)를 제2 온도로 유지할 수 있다. 가압 유니트(30)는 금형 유니트(100)의 하면을 지지하는 하부 블럭(112)과, 금형 유니트(100)의 상측에 대면되는 상부 블럭(114)을 포함할 수 있다.

상부 블럭(114) 또는 하부 블럭(112)을 금형 유니트(100)에 대하여 승강시키는 주 실린더(110)가 챔버(140) 외부에 마련될 수 있다. 주 실린더(110)는 공압으로 동작될 수 있다. 이에 따르면, 챔버(140) 내부의 초고온에 의한 장치 파손을 막을 수 있고, 유압 동작시의 화재 염려가 방지되며, 가압시 공압에 의한 댐핑 효과를 기대할 수 있는 장점이 있다.

가압 유니트(30)의 일정 온도 제어를 위하여 승온 수단인 히터(118)와 냉각 수단인 냉각수 통로가 마련될 수 있다. 일 실시예로서, 상부 블럭(114) 또는 하부 블럭(112)은 히터(118)가 설치되는 히터판(115), 냉각수가 순환되는 냉각판(117)을 구비할 수 있다. 방열판(116)은 히터판(115)과 냉각판(117) 사이에 개재되며, 히터판(115)과 냉각판(117) 사이의 열전도 면적을 조절하여 냉각판(117) 쪽으로 방열되는 열량을 조절할 수 있다.

가압 유니트(30)의 가압력을 금형 유니트(100)의 위치별로 독립 제어할 수 있도록, 가압 유니트(30)는 금형 유니트(100)의 상부를 덮어서 제1 압력으로 가압하는 상부 블럭(114)과, 상부 블럭(114)과 별개로 금형 유니트(100)를 제2 압력으로 가압하는 보조 가압부(122)를 포함할 수 있다. 보조 가압부(122)는 금형 유니트(100)의 일부에만 접촉되는 핀 형상일 수 있다. 보조 가압부(122)의 설치 위치는 금형 유니트(100)에 압력을 가하고자 하는 위치가 변경됨에 따라 조절 가능하다. 보조 가압부(122)는 챔버(140) 외부에 설치된 보조 실린더(120)에 의하여 승강될 수 있다.

한편, 금형 유니트(100)의 위치별로 가압 시점 및 가압력 작용 위치를 독립 제어할 수 있도록, 상부 블럭(114)은 제1 시점에서 금형 유니트(100)를 가압하고, 보조 가압부(122)는 제2 시점에서 금형 유니트(100)를 가압할 수 있다. 제2 시점이 제1 시점보다 빠른 경우, 보조 가압부(122)에 의하여 피성형물(50)의 곡면부를 먼저 성형하고, 상부 블럭(114)에 의하여 피성형물(50)의 전체 면적을 눌러줄 수 있다. 반면에 제2 시점이 제1 시점보다 느린 경우, 상부 블럭(114)은 금형 유니트(100)가 움직이지 않도록 고정할 수 있고, 금형 유니트(100)의 유동이 억제된 상태에서 보조 가압부(122)가 원하는 위치를 더욱 가압하여 피성형물(50)의 특정 부위에 가압력이 집중적으로 작용하게 할 수 있다.

로딩부(10), 가열 유니트(20), 가압 유니트(30), 언로딩부(미도시)가 차례로 마련될 수 있다.

이송 아암(152)은 이송 액츄에이터(150)에 의하여 구동되며, 챔버(140) 내부에서 금형 유니트(100)를 이송할 수 있다. 열 손상을 방지하기 위하여 이송 액츄에이터(150)는 챔버(140) 외부에 마련될 수 있다. 이송 아암(152)은, 로딩부(10)로부터 가열 유니트(20)로 금형 유니트(100)를 이송할 수 있다. 이송 아암(152)은, 금형 유니트(100)가 제1 온도로 승온되면 금형 유니트(100)를 가열 유니트(20)로부터 가압 유니트(30)로 이송할 수 있다.

이송 아암(152)은 금형 유니트(100)를 수평 방향으로 이송할 수 있고, 제1 핀(160) 또는 제2 핀(162)은 금형 유니트(100)를 수직으로 이송할 수 있다.

유도 코일(200)의 내부에 배치되어 금형 유니트(100)를 지지하는 가열 유니트 테이블(210)에는 제1 핀(160)이 마련될 수 있다. 제1 핀(160)은 금형 유니트(100)를 승강시킬 수 있다.

이송 아암(152)이 금형 유니트(100)를 유도 코일(200)의 내부로 이송하면, 제1 핀(160)이 상승하며 금형 유니트(100)의 하부를 지지할 수 있다. 금형 유니트(100)가 제1 핀(160) 위에 놓여지면, 이송 아암(152)은 금형 유니트(100)로부터 도피될 수 있다. 이송 아암(152)이 금형 유니트(100)로부터 도피되면, 제1 핀(160)이 하강하면서 금형 유니트(100)를 가열 유니트 테이블(210)에 안착시킬 수 있다. 금형 유니트(100)는 가열 유니트 테이블(210)에 안착된 상태에서 제1 온도로 가열될 수 있다.

가압 유니트(30)에는 금형 유니트(100)를 승강시키는 제2 핀(162)이 마련될 수 있다. 이송 아암(152)이 금형 유니트(100)를 챔버(140) 내부에서 수평 방향으로 이송할 때는 제1 핀(160) 또는 제2 핀(162)이 금형 유니트(100)에서 이격될 수 있다.

제1 핀(160) 또는 제2 핀(162)이 금형 유니트(100)를 챔버(140) 내부에서 수직 방향으로 승강시킬때, 수평 이송을 담당하는 이송 아암(152)은 금형 유니트(100)에서 이격될 수 있다.

도 3을 참조하면, 로딩부(10)에 마련된 로딩 테이블(154)에 금형 유니트(100)가 안착되었다. 금형 유니트(100)는 이송 액츄에이터(150)에 연결된 이송 아암(152)에 밀려서 유도 코일(200)의 내부로 이송된다.

도 4를 참조하면, 제1 핀(160)이 금형 유니트(100)를 승강시키고, 이송 아암(152)은 도 5와 같이 로딩부(10)로 도피되며 다음의 금형 유니트(100)가 로딩되기를 기다린다. 제1 핀(160)은 하강하면서 금형 유니트(100)를 가열 유니트 테이블(210)에 안착시킨다.

도 6을 참조하면, 이송 아암(152)은 가열 유니트(20)로부터 가압 유니트(30)로 금형 유니트(100)를 이송한다. 제2 핀(162)이 상승하면 이송 아암(152)은 가열 유니트(20) 방향으로 도피된다. 제2 핀(162)이 하강하면 금형 유니트(100)는 가압 유니트(30)의 하부 블럭(112)에 안착된다.

도 7을 참조하면, 상부 블럭(114) 또는 보조 가압부(122)가 하강하면서 금형 유니트(100)의 상측을 가압한다. 도 8을 참조하면, 피성형물(50)은 금형 유니트(100) 내부에서 가압되며 원하는 형상으로 성형된다. 도 7 및 도 8에 도시된 보조 가압부(122)와 상부 블럭(114)의 가압 순서는 변경될 수 있다.

도 9는 가압 유니트(30)의 상부 블럭(114) 및 하부 블럭(112)이 금형 유니트(100)의 상측 및 하측에 대면되는 실시예이다. 도 10은 가압 유니트(30)의 상부 블럭(114)에 금형 유니트(100)의 상부 금형(103)이 결합된 실시예이다.

도 10을 참조하면, 금형 유니트(100)는 여러 조각으로 나뉘어 질 수 있으며, 피성형물(50)의 하측에 대면되는 하부 금형(101)과 피성형물(50)의 상측에 대면되는 상부 금형(103)을 포함할 수 있다.

이와 같이 금형 유니트(100)가 여러 조각으로 나누어 질 때, 금형 유니트(100)의 일부를 가압 유니트(30)에 장착하면, 피성형물(50)을 챔버(140) 내부에 투입할 때, 금형 유니트(100)의 상측이 노출된 상태로 로딩부(10)에 투입할 수 있다. 이에 따르면 생산성 향상을 도모할 수 있다.

작업자는 금형 유니트(100)에 피성형물(50)을 투입하고 상부 금형(103)으로 덮지 않아도 로딩부(10)에 바로 투입할 수 있고, 가열 유니트(20)에서는 상부 금형(103) 대신 커버(105)가 하부 금형(101)을 덮을 수 있으므로, 단열 기능을 할 수 있고 유도 가열 시간을 단축시킬 수 있다. 커버(105)가 마련되면 이물질 유입도 억제되므로 유도 코일(200)이 커버(105) 또는 하부 금형(101)과 이격되는 거리를 최소화할 수도 있다.

하부 금형(101)에 피성형물(50)을 안착시킨 상태에서 로딩부(10)를 통하여 챔버(140) 내부로 투입한다. 하부 금형(101)은 가열 유니트(20)로 이송된다. 가열 유니트(20)는 비접촉 방식으로 하부 금형(101)을 가열하며, 이물질 유입을 방지하기 위하여 하부 금형(101)의 상측은 커버(105)로 덮힐 수 있다.

커버(105)는 커버 실린더(107)에 의하여 승강될 수 있다. 하부 금형(101)이 가열 유니트(20)로 유입되거나 가압 유니트(30)로 배출될 때, 커버(105)가 상측으로 도피될 수 있다. 하부 금형(101)이 가열 유니트(20)의 정위치로 이송되면 커버(105)가 하강하며 하부 금형(101)의 노출된 부분을 덮을 수 있다.

커버(105)는 제1 온도에 용융되지 않고 적어도 제1 온도 이상으로 유도 가열되며 내부에 수납된 피성형물(50)에 열을 잘 전달할 수 있어야 하므로, 금형 유니트(100)와 유사한 재질로 이루어질 수 있다. 커버(105)는 세라믹이나 그라파이트 등 유도 가열이 가능한 전도체 또는 반도체 소재를 사용할 수 있다.

금형 유니트(100)를 이루는 상부 금형(103)은 고정 부재(109)에 의하여 가압 유니트(30)의 상부 블럭(114)에 연결될 수 있다. 피성형물(50)이 노출된 하부 금형(101)이 가압 유니트(30)로 이송되면, 상부 금형(103)이 부착된 상부 블럭(114)이 하강하면서, 상부 금형(103)이 피성형물(50)을 가압하여 원하는 형상으로 성형할 수 있다.

10...로딩부 20...가열 유니트
30...가압 유니트 50...피성형물
100...금형 유니트 101...하부 금형
103...상부 금형 105...커버
107...커버 실린더 109...고정 부재
110...주 실린더 112...하부 블럭
114...상부 블럭 115...히터판
116...방열판 117...냉각판
118...히터 120...보조 실린더
122...보조 가압부 130...비접촉식 온도계
140...챔버 142...단열층
150...이송 액츄에이터 152...이송 아암
154...로딩 테이블 160...제1 핀
162...제2 핀 170...격벽
200...유도 코일 210...가열 유니트 테이블

Claims (15)

1. 피성형물이 수납되는 금형 유니트를 내부에 포함하는 챔버;
   상기 챔버 내부에서 상기 금형 유니트를 제1 온도로 가열하는 가열 유니트;
   상기 금형 유니트를 제2 온도에서 눌러서 상기 피성형물을 성형하는 가압 유니트; 를 포함하고,
   상기 금형 유니트가 상기 가압 유니트에 의하여 가압될 때의 상기 제2 온도는 상기 제1 온도보다 낮은 냉각 성형 방식에 의하여 상기 피성형물을 성형하며,
   상기 가열 유니트는 상기 금형 유니트를 비접촉식으로 가열하는 유도 코일을 포함하고,
   상기 유도 코일의 내부에 위치한 상기 금형 유니트를 지지하는 가열 유니트 테이블이 마련되며,
   상기 가열 유니트 테이블에 대면된 상기 금형 유니트를 승강시키는 제1 핀이 마련되고,
   상기 금형 유니트를 상기 챔버 내부에서 이송하는 이송 아암이 마련되며,
   상기 이송 아암이 상기 금형 유니트를 상기 유도 코일의 내부로 이송하면, 상기 제1 핀이 상승하며 금형 유니트의 하부를 지지하고, 상기 이송 아암은 상기 금형 유니트로부터 도피되며, 상기 제1 핀이 하강하면서 상기 금형 유니트를 상기 가열 유니트 테이블에 안착시키며,
   상기 금형 유니트는 상기 가열 유니트 테이블에 안착된 상태에서 상기 제1 온도로 가열되는 성형 장치.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 제1 온도는 적어도 400 ℃ 이상이고,
   상기 금형 유니트는 상기 제1 온도보다 높은 용융점을 가지며,
   상기 가열 유니트가 상기 금형 유니트를 상기 제1 온도로 가열할 때, 상기 챔버 내부의 산소 농도는 10,000 ppm 이하이고,
   상기 가열 유니트에서 상기 피성형물에 가해지는 하중은 여러 조각으로 분리되는 상기 금형 유니트가 상기 피성형물의 상측에 가하는 상기 금형 유니트의 자중이며,
   상기 가압 유니트에 의하여 상기 피성형물에 가해지는 하중은 적어도 5 kgf 이상이고,
   상기 가열 유니트는 상기 금형 유니트를 비접촉식으로 가열하며,
   상기 가열 유니트와 상기 금형 유니트의 이격 거리는 적어도 10 mm 이상인 성형 장치.
   
3. 삭제
4. 제1항에 있어서,
   상기 피성형물은 상기 가열 유니트에서 가열되고 상기 가열 유니트로부터 이격된 상기 가압 유니트에서 그 두께가 변화되는 성형 장치.
   
5. 제1항에 있어서,
   유도 코일이 상기 챔버 내부에 설치되고,
   상기 유도 코일은 전자기 유도에 의하여 유도된 2차 전류를 상기 금형 유니트에 가하여 상기 금형 유니트를 상기 제1 온도로 가열하며,
   상기 금형 유니트는 전기 전도체 또는 반도체 재질로 이루어진 성형 장치.
   
6. 제1항에 있어서,
   유도 코일이 상기 챔버 내부에 마련되고,
   상기 금형 유니트는 상기 유도 코일의 내부로 이송되며,
   상기 금형 유니트를 지지하는 가열 유니트 테이블이 상기 유도 코일의 내부에 마련되고,
   상기 유도 코일과 대면되는 상기 가열 유니트 테이블은 상기 제1 온도보다 높은 용융점을 갖는 성형 장치.
   
7. 제1항에 있어서,
   상기 가열 유니트는 상기 금형 유니트와 비접촉된 상태에서 상기 금형 유니트를 상기 제1 온도로 가열하고,
   상기 가압 유니트는 상기 피성형물을 성형하기 위하여 상기 금형 유니트와 접촉된 상태에서 상기 금형 유니트를 가압하고 상기 금형 유니트를 상기 제2 온도로 가열하는 성형 장치.
   
8. 제1항에 있어서,
   상기 가압 유니트는 상기 금형 유니트의 상부에 대면되는 상부 블럭과, 상기 금형 유니트의 하부에 대면되는 하부 블럭을 포함하고,
   상기 상부 블럭 또는 상기 하부 블럭을 상기 금형 유니트에 대하여 승강시키는 주 실린더가 상기 챔버 외부에 마련되며,
   상기 상부 블럭 또는 상기 하부 블럭은 히터가 설치되는 히터판, 냉각수가 순환되는 냉각판을 구비하는 성형 장치.
   
9. 제1항에 있어서,
   상기 가압 유니트는 상기 금형 유니트의 상부를 덮어서 가압하는 상부 블럭과, 상기 상부 블럭과 별개로 상기 금형 유니트를 눌러주는 보조 가압부를 포함하는 성형 장치.
10. 제1항에 있어서,
    상기 금형 유니트를 감싸는 유도 코일이 마련되고,
    상기 유도 코일의 사이로 노출된 상기 금형 유니트의 온도를 검출하는 비접촉식 온도계가 마련되는 성형 장치.
    
11. 제1항에 있어서,
    상기 챔버의 내부로 상기 금형 유니트를 투입하는 로딩부가 마련되고,
    상기 로딩부, 상기 가열 유니트, 및 상기 가압 유니트가 차례로 배치되며,
    상기 챔버 내부에서 상기 금형 유니트를 이송하는 이송 아암이 마련되고,
    상기 이송 아암은, 상기 로딩부로부터 상기 가열 유니트로 상기 금형 유니트를 이송하고, 상기 금형 유니트가 상기 제1 온도로 승온되면 상기 금형 유니트를 상기 가열 유니트로부터 상기 가압 유니트로 이송하는 성형 장치.
    
12. 삭제
13. 피성형물이 수납되는 금형 유니트를 내부에 포함하는 챔버;
    상기 챔버 내부에서 상기 금형 유니트를 제1 온도로 가열하는 가열 유니트;
    상기 금형 유니트를 제2 온도에서 눌러서 상기 피성형물을 성형하는 가압 유니트; 를 포함하고,
    상기 금형 유니트가 상기 가압 유니트에 의하여 가압될 때의 상기 제2 온도는 상기 제1 온도보다 낮은 냉각 성형 방식에 의하여 상기 피성형물을 성형하며,
    상기 챔버 내부에서 상기 금형 유니트를 이송하는 이송 아암이 마련되고,
    상기 금형 유니트를 승강시키는 제1 핀이 상기 가열 유니트에 마련되며,
    상기 금형 유니트를 승강시키는 제2 핀이 상기 가압 유니트에 마련되고,
    상기 이송 아암이 상기 금형 유니트를 이송할 때는 상기 제1 핀 및 상기 제2 핀이 상기 금형 유니트에서 이격되고,
    상기 제1 핀 또는 상기 제2 핀이 상기 금형 유니트를 승강시킬 때는 상기 이송 아암이 상기 금형 유니트에서 이격되는 성형 장치.
    
14. 삭제
15. 피성형물이 놓여진 하부 금형이 이송되는 챔버;
    상기 챔버 내부에 마련되며, 상기 하부 금형에 놓여진 상기 피성형물을 비접촉식으로 가열하는 가열 유니트;
    상기 가열 유니트의 하류측에 마련되고, 상기 하부 금형이 놓여지는 하부 블럭을 구비하며, 상기 하부 금형과 대면되는 상부 금형이 연결된 상부 블럭을 구비하고, 상기 상부 블럭 및 상기 하부 블럭이 접근되면 상기 상부 금형과 상기 하부 금형이 상기 피성형물을 눌러서 상기 피성형물을 성형하는 가압 유니트; 를 포함하며,
    상기 가열 유니트에 의하여 가열되는 상기 하부 금형 및 상기 피성형물을 덮는 커버가 상기 챔버 내부에 마련되고,
    상기 하부 금형이 상기 가열 유니트로부터 상기 가압 유니트로 이송되면, 상기 커버는 상기 하부 금형으로부터 이격되고, 상기 상부 블럭에 연결된 상기 상부 금형이 상기 하부 금형 및 상기 피성형물에 접근되는 성형 장치.

Images