KR102035604B1

KR102035604B1 - 3d 포밍필름 제조 장치 및 이를 이용한 3d 포밍필름 제조 방법

Info

Publication number: KR102035604B1
Application number: KR1020180134650A
Authority: KR
Inventors: 임남일
Original assignee: 리얼룩앤컴퍼니 주식회사
Priority date: 2018-11-05
Filing date: 2018-11-05
Publication date: 2019-10-23
Also published as: EP3878627A1; CN112203826A; EP3878627A4; US20210197440A1; WO2020096104A1; US11865765B2

Abstract

본 발명의 3D 포밍필름 제조 장치는, 부피가변체를 이용하여 균일한 압력으로 성형을 수행함으로써, 언더컷 부위 성형을 가능하도록 하고, 포밍필름의 곡면 부위 등에 발생되는 열주름 및 포밍필름의 틀어짐을 방지하며, 포밍필름의 두께 편차를 감소시키고 포밍필름의 성형 후 추가적인 커팅 공정을 제외하는 등 3D성형된 포밍필름의 품질을 향상시키는 3D 포밍필름 제조 장치를 제공한다. 본 발명의 실시 예에 따른 3D 포밍필름 제조 장치는, 포밍필름을 성형하는 금형; 상기 금형과 대응되도록 위치하며, 상기 금형과의 이격된 거리가 가변하는 프레스헤드부; 및 상기 프레스헤드부와 결합하고, 탄성을 구비하여 상기 프레스헤드부에 의한 유체 유입출로 부피가 가변하는 부피가변체;를 포함한다.

Description

3D 포밍필름 제조 장치 및 이를 이용한 3D 포밍필름 제조 방법 {APPARATUS FOR MANUFACTURING 3D FORMING FILM AND METHOD FOR MANUFACTURING 3D FORMING FILM USING THE SAME}

본 발명은 3D 포밍필름 제조 장치 및 이를 이용한 3D 포밍필름 제조 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 부피가변체를 이용하여 균일한 압력으로 성형을 수행함으로써, 언더컷 부위 성형을 가능하도록 하고, 포밍필름의 두께 편차를 감소시켜, 3D성형된 포밍필름의 품질을 향상시키는 3D 포밍필름 제조 장치에 관한 것이다.

포밍필름은 주로 고분자 물질로 형성되는데, 종래기술에 의해 포밍필름에 대한 성형을 수행하는 경우, 포밍필름의 스프링백 현상 발생으로 성형 범위의 한계가 있고, 3D 형상으로 포밍필름을 성형 시, 열주름이 발생하거나 성형 손상이 발생하는 문제가 있다.

그리고, 종래기술의 성형 방법에 있어서, 핫프레스를 이용하는 경우, 포밍필름의 언더컷 부위에 대한 성형이 불가능하고, 열에 의한 변형 또는 성형 후 두께 편차가 발생할 수 있다. 또한, 포밍필름의 틀어짐도 발생하며, 포밍필름의 틀어짐 방지와 핀트 조정을 위해 이용하는 포밍필름 주위 핀홀로 인해 성형 후의 포밍필름에 추가 커팅 공정이 필요한 문제가 있다.

종래기술의 성형 방법에 있어서, 리블링 성형의 경우, 공기만으로 포밍필름을 연신시킴으로써, 성형 시 포밍필름에 백화현상이 발생하는 문제가 있다.

대한민국 등록특허 제10-1266375호(발명의 명칭: 포밍기 및 이를 이용한 포밍 방법)에서는, 필름을 열 가압하여 소정 형상으로 포밍하기 위한 금형을 구비하는 포밍유닛과, 포밍유닛의 가압 동작 시 상기 금형에 에어를 공급하기 위한 에어유닛을 포함하되, 상기 포밍유닛은 복수의 필름이 적층되는 필름스택부와, 필름스택부로부터 낱장의 필름을 추출하기 위한 필름분리부와, 낱장 분리된 필름을 포밍유닛으로 이동시키기 위한 필름공급부와, 포밍된 필름을 포밍유닛로부터 외부로 배출하기 위한 필름배출부를 포함하며, 콤프레셔에 의해 동작하는 필름이송유닛을 더 포함하고, 상기 에어유닛은 상기 필름이송유닛의 콤프레셔로부터 에어를 공급받는 포밍기가 개시되어 있다.

대한민국 등록특허 제10-1266375호

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 종래기술의 성형 방법으로는 구현하기 용이하지 않은 언더컷 부위 성형을 가능하도록 하는 것이다.

또한, 본 발명의 목적은, 포밍필름의 곡면 부위 등에 열주름이 방지되도록 하는 것이다.

또한, 본 발명의 목적은, 포밍필름의 두께 편차를 감소시키는 것이다.

또한, 본 발명의 목적은, 포밍필름에 대한 성형 중, 포밍필름의 틀어짐을 방지하고, 성형 후의 추가 커팅 공정을 제외시키는 것이다.

그리고, 본 발명의 목적은, 포밍필름에 대한 성형 시, 포밍필름의 연신에 의한 백화현상을 방지하는 것이다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성은, 포밍필름을 성형하는 금형; 상기 금형과 대응되도록 위치하며, 상기 금형과의 이격된 거리가 가변하는 프레스헤드부; 및 상기 프레스헤드부와 결합하고, 탄성을 구비하여 상기 프레스헤드부에 의한 유체 유입출로 부피가 가변하는 부피가변체;를 포함하고, 상기 부피가변체는, 상기 부피가변체의 부피 변화에 따라 상기 금형에 위치한 상기 포밍필름과 접촉하고 상기 포밍필름에 가압을 수행하여 상기 포밍필름이 3D 형상으로 성형되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 프레스헤드부는, 외부로부터 전달 받은 유체를 상기 부피가변체로 유입시키거나, 또는, 상기 부피가변체 내 유체를 유출시키는 유체제어기를 포함할 수 있다.

본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 프레스헤드부는, 프레스프레임, 상기 프레스프레임과 결합하고, 상하 직선운동을 수행하는 상하이동체, 상기 상하이동체와 결합하는 프레스모터, 일단이 상기 모터와 결합하며 타단이 상기 유체제어기의 상부와 결합하고, 상기 프레스프레임과 나사 결합하여, 회전 운동과 상하 직선운동을 수행하는 스크류축, 및 상부가 상기 유체제어기와 결합하고, 하부가 상기 부피가변체와 결합하는 프레스헤드를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 실시 예에 있어서, 흡착력을 이용하여 상기 포밍필름을 고정시키는 흡착배드를 구비하며, 상기 포밍필름을 정렬시키는 필름정렬부를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 포밍필름을 상기 필름정렬부로 이송시키는 픽업부를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 실시 예에 있어서, 성형 후의 상기 포밍필름을 이동시키고, 상기 금형에서 성형 후의 상기 포밍필름에 대한 냉각을 수행하는 픽업냉각부를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 실시 예에 있어서, 타발된 상기 포밍필름이 이동하여 취합되는 제1취합부를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 실시 예에 있어서, 성형 후의 상기 포밍필름이 이동하여 취합되는 제2취합부를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 금형에 인접하도록 설치되고, 상기 포밍필름이 상기 금형에 위치하는 경우, 상기 포밍필름을 고정 지지하는 클램프부를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 금형의 하부에 위치하고 상기 금형을 가열시키는 히팅부를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 금형 또는 상기 프레스헤드부의 일측에 연결되어, 상기 금형 또는 상기 프레스헤드부의 상하 위치를 조절하는 높이조절부를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 높이조절부는 상기 금형 및 상기 프레스헤드부 중 어느 하나의 상하 위치만을 조절하여 상기 포밍필름에 압력을 가하거나 또는 상기 금형과 상기 프레스헤드부 모두의 위치를 동시에 조절하여 상기 포밍필름에 압력을 가하는 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 부피가변체는, 상기 포밍필름과의 접촉 전 일부 유체가 유입되어 부분 팽창한 후 상기 포밍필름과 접촉하고, 상기 포밍필름과의 접촉 후 잔여 유체가 유입되어 팽창함으로써 상기 금형 및 포밍필름의 굴곡된 부위를 가압 및 3D 성형하도록 이루어지는 것이 바람직하다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성은, a) 제작대상에 대한 3D 형상 데이터를 마련하고, 3D 형상 데이터를 2D 데이터로 변환하는 단계; b) 상기 2D데이터에 의해 원자재 필름이 타발되어 형성된 상기 포밍필름이 제1픽업기에 의해 제1취합부로부터 흡착배드로 이송되는 단계; c) 상기 흡착배드 상 상기 포밍필름이 필름정렬부에서 정렬되는 단계; d) 상기 제1픽업기에 의해 상기 포밍필름이 상기 금형 상으로 이송되는 단계; e) 상기 부피가변체의 부피가 증가하고, 상기 프레스헤드가 하강하여 상기 부피가변체가 상기 히팅부에 의해 가열된 상기 금형 상의 상기 포밍필름을 가압하여 상기 포밍필름이 성형되는 단계; f) 상기 부피가변체의 부피가 감소하면서 상기 프레스헤드가 상승하고, 제2픽업기가 상기 금형 상으로 이동하여 성형 후의 상기 포밍필름을 냉각시키는 단계; 및 g) 상기 제2픽업기가 성형 후의 상기 포밍필름을 상기 금형으로부터 상기 제2취합부로 이동시키는 단계;를 포함한다.

상기와 같은 구성에 따른 본 발명의 효과는, 포밍필름의 물성에 따라 스프링백 값을 상쇄한 금형을 사용함으로써, 다양한 굴곡 형상을 가지는 3D형상에 적합한 포밍필름을 용이하게 성형할 수 있다는 것이다.

또한, 본 발명의 효과는, 부피가변체를 이용하여 균일한 압력으로 성형을 수행함으로써, 언더컷 부위 성형이 가능하다는 것이다.

또한, 본 발명의 효과는, 포밍필름의 곡면 부위 등에 열주름이 방지될 수 있다는 것이다.

또한, 본 발명의 효과는, 포밍필름의 두께 편차를 감소시켜, 성형 후의 포밍필름의 품질을 향상시키는 것이다.

또한, 포밍필름의 틀어짐을 방지하고, 성형 후의 추가 커팅 공정을 제외시키며, 필름의 고정을 위해 필름에 형성된 핀홀을 제외시켜, 불량률이 저하되고, 생산성이 향상된다는 것이다.

그리고, 부피가변체에 의해 성형 시 적절한 온도, 압력, 시간 등을 조절할 수 있으므로, 포밍필름에 대한 성형 시, 포밍필름의 연신에 의한 백화현상을 방지할 수 있다는 것이다.

본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 제조 장치의 정면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 제조 장치의 평면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 제조 장치의 우측면도이다.
도 4는 본 발명이 일 실시 예에 따른 프레스헤드부의 정면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 프레스헤드부의 평면도와 우측면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 클램프부의 평면도와 정면도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 픽업부의 우측면도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 픽업부의 평면도와 정면도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 필름정렬부의 정면도와 우측면도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시 예에 따른 필름정렬부의 평면도이다.
도 11은 본 발명의 일 실시 예에 따른 픽업냉각부의 정면도와 우측면도이다.
도 12는 본 발명의 일 실시 예에 따른 픽업냉각부의 평면도이다.
도 13은 본 발명의 일 실시 예에 따른 제1취합부의 정면도이다.
도 14는 본 발명의 일 실시 예에 따른 제1취합부의 평면도와 우측면도이다.
도 15는 본 발명의 일 실시 예에 따른 제2취합부의 정면도이다.
도 16 은 본 발명의 일 실시 예에 따른 제2취합부의 평면도 및 우측면도이다.

이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시 예로 한정되는 것은 아니다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결(접속, 접촉, 결합)"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명에 대하여 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 제조 장치의 정면도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 제조 장치의 평면도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 제조 장치의 우측면도이다. 그리고, 도 4는 본 발명이 일 실시 예에 따른 프레스헤드부(100)의 정면도이고, 도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 프레스헤드부(100)의 평면도와 우측면도이다. 여기서, 도 5의 (a)는 프레스헤드부(100)의 평면도이고, 도 5의 (b)는 프레스헤드부(100)의 우측면도이다.

도 1 내지 도 5에서 보는 바와 같이, 본 발명의 제조 장치는, 포밍필름을 성형하는 금형(220); 상기 금형(220)과 대응되도록 위치하며, 상기 금형(220)과의 이격된 거리가 가변하는 프레스헤드부(100); 및 프레스헤드부(100)와 결합하고, 탄성을 구비하여 프레스헤드부(100)에 의한 유체 유입출로 부피가 가변하는 부피가변체(210);를 포함한다. 그리고, 부피가변체(210)는, 부피가변체(210)의 부피 변화에 따라 금형(220)에 위치한 포밍필름과 접촉하고 포밍필름에 가압을 수행하여 포밍필름이 3D 형상으로 성형될 수 있다.

즉, 종래의 일반적인 필름의 경우 대부분 평면 형태 (평평한 판 형태)의 필름이 주로 사용되었으며, 이러한 평면 필름을 가공하기 위한 프레스 장치들은 한 방향으로만 압력을 가하도록 이루어짐으로써 필름을 성형하여 왔다.

이와 같은 종래의 프레스 장치들을 이용할 경우, 상하 또는 좌우의 직선 방향으로만 프레스 장치의 가압면이 이동하도록 이루어져 굴곡진 면을 가압할 수 없기 때문에 3D 형상의 필름을 성형할 수 없는 문제가 있었으며, 특히 최근들어 많이 사용되고 있는 끝단이 구부러진 휴대전화의 디스플레이를 보호하기 위한 포밍필름을 일정한 곡률을 가지도록 성형하는 것이 불가능하였다.

그러나, 본 발명의 3D 포밍필름 제조 장치는, 금형(220)과 맞닿는 프레스헤드부(100)의 끝단에 별도의 부피가변체(210)를 추가로 부착하고, 이러한 부피가변체(210) 내부로 유체를 유입 또는 유출하도록 제어함으로써, 종래의 프레스 장치와 같이 금형(220)의 평평한 상단을 가압하여 평면 형태의 필름을 제조할 수 있음은 물론, 끝단이 구부러진 형태의 금형 외측을 부피가변체(210)가 가압함으로써 끝단이 구부러진 3D 포밍필름을 프레싱 가공할 수 있는 특징이 있다.

다양한 휴대전화 또는 디스플레이의 외형에 따라 각각 별도의 곡률을 가지는 금형을 설계하고, 금형의 구부러진 끝단의 곡률과 관계 없이 부피가변체(210)가 팽창하면서 가압할 수 있으므로, 본 발명의 3D 포밍필름 제조 장치는 대상 제품 또는 금형과 무관하게 자유롭게 사용될 수 있는 장점이 있다.

이와 같은 부피가변체(210)의 팽창 및 가압에 따른 3D 포밍필름 제조를 위한 상세 구성을 설명하면, 상기 금형(220) 또는 상기 프레스헤드부(100)의 일측에 연결되어, 금형(220) 또는 프레스헤드부(100)의 상하 위치를 조절하는 높이조절부를 더 포함하는데, 이러한 높이조절부의 작동에 따라 포밍필름의 성형을 용이하게 조절할 수 있다.

즉, 상기 높이조절부는 상기 금형(220) 및 상기 프레스헤드부(100) 중 어느 하나의 상하 위치만을 조절하여 상기 포밍필름에 압력을 가하거나 또는 상기 금형(220)과 상기 프레스헤드부(100) 모두의 위치를 동시에 조절하여 상기 포밍필름에 압력을 가하도록 이루어질 수 있으며, 어느 하나로 한정될 필요는 없다.

그리고, 프레스헤드부(100)는, 외부로부터 전달 받은 유체를 부피가변체(210)로 유입시키거나, 또는, 부피가변체(210) 내 유체를 유출시키는 유체제어기(120)를 포함할 수 있다. 여기서, 프레스헤드부(100)는, 프레스프레임(160); 프레스프레임(160)과 결합하고, 상하 직선운동을 수행하는 상하이동체(140); 상하이동체(140)와 결합하는 프레스모터(150); 일단이 프레스모터(150)와 결합하며 타단이 유체제어기(120)의 상부와 결합하고, 프레스프레임(160)과 나사 결합하여, 회전 운동과 상하 직선운동을 수행하는 스크류축(130); 및 상부가 유체제어기(120)와 결합하고, 하부가 부피가변체(210)와 결합하는 프레스헤드(110);를 더 포함할 수 있다.

따라서, 상기 부피가변체(210)는, 상기 포밍필름과의 접촉 전 일부 유체가 유입되어 부분 팽창한 후 상기 포밍필름과 접촉하고, 상기 포밍필름과의 접촉 후 잔여 유체가 유입되어 팽창함으로써 상기 금형 및 포밍필름의 굴곡된 부위를 가압 및 3D 성형하도록 이루어지는 것이 보다 바람직하다.

본 발명의 제조 장치는, 본 발명의 제조 장치 최외곽 형상을 형성하는 장치틀부(920)를 포함할 수 있다. 프레스프레임(160)은 장치틀부(920)의 중심에서 상부 방향에 위치하도록 장치틀부(920)와 결합하고, 프레스프레임(160)은 상하방향으로 이동하는 상하이동체(140)와 결합하여 상하이동체(140)를 가이드하는 제1가이드축(161), 제2가이드축(162), 제3가이드축(163) 및 제4가이드축(164)을 구비할 수 있다. 여기서, 제1가이드축(161) 내지 제4가이드축(164)은, 봉의 형상일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

유체제어기(120)는, 본 발명의 제조 장치의 외부에 형성되는 펌프와 연결되며, 펌프는 유체제어기(120)로 유체를 가압 공급하거나 유체제어기(120)에 유체 흡입력을 제공할 수 있다. 여기서, 유체는 공기일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 그리고, 유체제어기(120)는 유체제어밸브를 구비할 수 있다. 펌프가 유체제어기(120)로 유체를 가압 공급하는 경우, 유체제어밸브가 개방되면서 부피가변체(210)로 유체를 유입시켜 부피가변체(210)의 부피가 증가할 수 있다. 여기서, 부피가변체(210)가 미리 설정된 부피로 가변하면 유체제어밸브가 폐쇄되어 부피 증가한 부피가변체(210)의 형태가 유지될 수 있다. 그리고, 펌프가 유체제어기(120)에 유체 흡입력을 제공하는 경우, 유체제어밸브가 개방되면서 펌프로 유체를 유출시켜 부피가변체(210)의 부피가 감소할 수 있다.

프레스헤드부(100)는, 프레스프레임(160)과 고정 결합하고, 내측면에 암나사산이 형성된 스크류가이드체(165)를 더 구비할 수 있다. 여기서, 스크류축(130)은 외측면에 수나사산이 형성될 수 있고, 스크류축(130)과 스크류가이드체(165)가 결합할 수 있다. 그리고, 프레스모터(150)와 결합한 스크류축(130)의 회전 방향에 따라 스크류축(130)은 상하 직선운동을 수행하고, 이에 따라, 프레스모터(150)가 상하 직선운동을 수행함으로써, 프레스모터(150)와 결합한 상하이동체(140)가 상하 직선운동을 수행할 수 있다. 또한, 스크류축(130)의 상하 직선운동에 따라 유체제어기(120)와 프레스헤드(110)가 상하 직선운동을 수행할 수 있다.

프레스헤드부(100)는, 프레스헤드(110)와 결합하고 프레스헤드(110)의 상하 직선운동을 가이드하는 프레스헤드가이드축(170)을 구비할 수 있다. 이에 따라, 스크류축(130)의 회전에도 프레스헤드(110)와 유체제어기(120)는 회전하지 않고, 프레스헤드(110)가 프레스헤드가이드축(170)을 따라 상하 직선운동을 할 수 있다. 여기서, 유체제어기(120)와 결합하는 스크류축(130)의 타단은 수나사산이 형성되지 않은 곡면의 외측면을 구비하고, 스크류축(130)의 타단은 유체제어기(120)에 대해 자유 회전을 수행할 수 있다.

금형(220)은 포밍필름의 성형 형상에 대응되는 형상으로 형성되며, 금속으로 형성될 수 있다. 금형(220)은 프레스프레임(160)과 결합하도록 설치되며, 프레스헤드(110)의 하부 방향으로 프레스헤드(110)와 이격되어 위치할 수 있다.

부피가변체(210)는 탄성을 구비하는 소재로 형성될 수 있으며, 구체적으로, 천연고무 또는 고분자 물질로 형성될 수 있다. 본 발명의 실시 예에서는, 부피가변체(210)가 상기와 같은 물질로 형성된다고 설명하고 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니고, 탄성을 구비하는 다른 물질로 형성될 수도 있다. 부피가변체(210)는 부피가 증가한 경우의 형상이 모서리가 곡면인 직육면체의 형상일 수 있다. 이에 따라, 부피가 증가한 부피가변체(210)의 밑면이 포밍필름과 접촉하고, 프레스헤드(110)의 하강에 의해 부피가변체(210)가 금형(220) 상의 포밍필름을 가압하는 프레스 공정이 수행될 수 있다.

도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 클램프부(800)의 평면도와 정면도이다. 여기서, 도 6의 (a)는 클램프부(800)의 평면도이고, 도 6의 (b)는 클램프부(800)의 정면도이다. 도 6에서 보는 바와 같이, 본 발명의 제조 장치는, 금형(220)에 인접하도록 설치되고, 포밍필름이 금형(220)에 위치하는 경우, 포밍필름을 고정 지지하는 클램프부(800),를 더 포함할 수 있다. 클램프부(800)는, 금형(220) 상에 포밍필름이 위치하는 경우 포밍필름을 파지하여 고정시키는 집게 형상의 클램프(810), 클램프(810)와 결합하고 클램프(810)를 지지하는 클램프지지체(820), 클램프지지체(820)와 결합하고 외측면에 수나사산이 형성되어 암나사산이 형성되는 클램프지지체(820)와 나사 결합하는 클램프스크류축(830), 클램프스크류축(830)과 결합하고 회전 운동을 수행하여 클램프지지체(820)가 좌우 직선운동을 수행하도록 하는 클램프모터(840),를 포함할 수 있다. 클램프모터(840)는 장치틀부(920)와 결합하여 고정 지지될 수 있다. 여기서, 클램프(810)는 부피가변체(210)가 하강하여 금형(220) 상의 포밍필름과 접촉하여 부피가변체(210)와 금형(220)에 의해 포밍필름이 고정 시작되는 경우, 포밍필름에 대해 파지 해제를 수행할 수 있다. 그리고, 클램프부(800)는 클램프센서(850)를 구비하고, 클램프센서(850)는 클램프(810)의 위치를 센싱할 수 있다. 이에 따라, 부피가변체(210)의 위치에 따라 클램프(810)의 위치가 가변할 수 있다. 클램프부(800)는 적어도 하나 이상 형성될 수 있다.

본 발명의 제조 장치의 외부에서, 원자재 필름을 타발함으로써, 포밍필름이 형성될 수 있다.

도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 픽업부(400)의 우측면도이고, 도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 픽업부(400)의 평면도와 정면도이다. 여기서, 도 8의 (a)는 픽업부(400)의 평면도이고, 도 8의 (b)는 픽업부(400)의 정면도이다. 도 7 및 도 8에서 보는 바와 같이, 본 발명의 제조 장치는, 포밍필름을 필름정렬부(300)로 이송시키는 픽업부(400),를 더 포함할 수 있다. 픽업부(400)는 장치틀부(920)에 형성된 픽업부가이드(921)를 따라 좌우 직선운동을 수행할 수 있다. 픽업부(400)는, 포밍필름에 흡착력을 제공하여 포밍필름을 픽업하는 제1픽업기(410), 제1픽업기(410)와 결합하고 길이가 가변하며 길이 증가 시 제1픽업기(410)에 흡착되어 픽업된 포밍필름을 밀어서 탈착시키기는 탈착용실린더(420), 제1픽업기(410)와 결합하고 길이가 가변하여 제1픽업기(410)를 상하 직선운동시키는 제1픽업기이송실린더(430), 및, 제1픽업기이송실린더(430)와 결합하고 제1픽업기(410)에 흡착력을 제공하는 이젝터(440),를 포함할 수 있다. 상기와 같은 구성에 의해 제1픽업기(410)는 상하 좌우 직선운동을 수행하여 제1취합부(600)에 있는 포밍필름을 필름정렬부(300)의 흡착배드(310)로 용이하게 이송시킬 수 있다. 그리고, 제1픽업기(410)는 흡착배드(310)에서 포밍필름을 흡착 픽업하여 금형(220) 상으로 이송시킬 수 있다.

도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 필름정렬부(300)의 정면도와 우측면도이고, 도 10은 본 발명의 일 실시 예에 따른 필름정렬부(300)의 평면도이다. 여기서, 도 9의 (a)는 필름정렬부(300)의 정면도이고, 도 9의 (b)는 필름정렬부(300)의 우측면도이다. 도 9와 도 10에서 보는 바와 같이, 본 발명의 제조 장치는, 흡착력을 이용하여 포밍필름을 고정시키는 흡착배드(310)를 구비하며, 포밍필름을 정렬시키는 필름정렬부(300),를 더 포함할 수 있다. 필름정렬부(300)는, 포밍필름에 흡착력을 제공하고 포밍필름을 지지하는 흡착배드(310), 길이가 가변하는 제1정렬실린더(321)와 제2정렬실린더(322), 제1정렬실린더(321)와 결합하고 제1정렬실린더(321)의 길이 가변에 의해 좌우 직선운동을 수행하며 포밍필름의 일 측부를 면가압하여 포밍필름을 정렬시키는 제1필름정렬체(331), 및, 제2정렬실린더(322)와 결합하고 제2정렬실린더(322)의 길이 가변에 의해 좌우 직선운동을 수행하며 포밍필름의 다른 측부를 면가압하여 포밍필름을 정렬시키는 제2필름정렬체(332),를 포함할 수 있다. 여기서, 제1정렬실린더(321)의 중심축과 제2정렬실린더(322)의 중심축은 서로 수직으로 형성될 수 있으며, 제1필름정렬체(331)와 제2필름정렬체(332)에 접촉하지 않는 포밍필름의 또 다른 측부를 지지하는 측방향지지체가 형성될 수 있다.

도 11은 본 발명의 일 실시 예에 따른 픽업냉각부(500)의 정면도와 우측면도고, 도 12는 본 발명의 일 실시 예에 따른 픽업냉각부(500)의 평면도이다. 도 11의 (a)는 픽업냉각부(500)의 정면도이고, 도 11의 (b)는 픽업냉각부(500)의 우측면도이다. 여기서, 도 11의 (b)와 도 12는 전후이송실린더(510)의 작동에 따라 제2픽업기(520)가 전후 방향으로 직선 왕복 운동하는 것을 표현할 수 있다. 본 발명의 제조 장치는, 성형 후의 포밍필름을 이동시키고, 금형(220)에서 성형 후의 포밍필름에 대한 냉각을 수행하는 픽업냉각부(500),를 더 포함할 수 있다. 픽업냉각부(500)는, 장치틀부(920)와 결합하고 길이가 가변하는 전후이송실린더(510), 전후이송실린더(510)와 결합하고 전후이송실린더(510)의 길이 가변에 의해 전후 직선운동을 수행하여, 금형(220)에 의해 3D형상으로 성형된 성형 후의 포밍필름을 제2취합부(700)로 이송시키는 제2픽업기(520),를 구비할 수 있다. 그리고, 제2픽업기(520)는, 금형(220)에 의해 성형된 3D포밍필름에 대한 냉각을 수행할 수 있다.

도 13은 본 발명의 일 실시 예에 따른 제1취합부(600)의 정면도이며, 도 14는 본 발명의 일 실시 예에 따른 제1취합부(600)의 평면도와 우측면도이다. 도 14의 (a)는 제1취합부(600)의 평면도이고, 14의 (b)는 제1취합부(600)의 우측면도이다. 도 13와 도 14에서 보는 바와 같이, 본 발명의 제조 장치는, 타발된 포밍필름이 이동하여 취합되는 제1취합부(600),를 더 포함할 수 있다. 그리고, 제1취합부(600)는, 제1취합프레임(640), 제1취합프레임(640)과 결합하는 제1취합모터(610), 제1취합모터(610)와 결합하고 제1취합모터(610)의 구동에 의하여 상하 직선운동을 수행하고 타발된 포밍필름이 적재되는 제1취합체(620), 및, 제1취합체(620)에 포밍필름의 적재 여부를 판단하는 제1취합센서(630),를 포함할 수 있다. 여기서, 제1취합센서(630)에 의해 제1취합체(620)에 타발된 포밍필름이 적재되었다고 센싱되면, 제1픽업기(410)가 제1취합체(620)로 이동하여 포밍필름을 흡착 픽업한 후 흡착배드(310)로 이송시켜 포밍필름이 흡착배드(310)에 흡착될 수 있다.

도 15는 본 발명의 일 실시 예에 따른 취합부의 정면도이고, 도 16은 본 발명의 일 실시 예에 따른 취합부의 평면도와 우측면도이다. 도 15와 도 16에서 보는 바와 같이, 본 발명의 제조 장치는, 성형 후의 포밍필름이 이동하여 취합되는 제2취합부(700),를 더 포함할 수 있다. 그리고, 제2취합부(700)는, 제2취합프레임(740), 제2취합프레임(740)과 결합하는 제2취합모터(710), 제2취합모터(710)와 결합하고 제2취합모터(710)의 구동에 의하여 상하 직선운동을 수행하고 성형 후의 포밍필름이 적재되는 제2취합체(720), 및, 제2취합체(720)에 성형 후의 포밍필름의 적재 여부를 판단하는 제2취합센서(730),를 포함할 수 있다. 여기서, 제2취합센서(730)에 의해 제2취합체(720)에 성형 후의 포밍필름이 적재되었다고 센싱되면, 경보부에 의해 시각 또는 청각으로 포밍필름의 완성을 표시할 수 있다.

상기와 같이, 각각의 실린더 또는 모터는, 각각의 실린더 또는 모터와 결합한 구성요소를 상하, 좌우 또는 전후 방향으로 직선운동시키며, 이에 따라, 포밍필름이 3차원 각각의 방향으로 이송될 수 있다.

본 발명의 제조 장치는, 금형(220)의 하부에 위치하고 금형(220)을 가열시키는 히팅부(910),를 더 포함할 수 있다. 히팅부(910)는 프레스프레임(160)의 하부와 결합하여, 금형(220)의 하부에서 금형(220)에 대한 가열을 수행할 수 있다. 히팅부(910)는 복수 개의 열선으로 형성될 수 있으며, 복수 개의 열선에 통전되어 열에너지가 생성될 수 있다.

이하, 본 발명의 제조 장치를 이용한 3D 포밍필름 성형 방법에 대해 설명하기로 한다.

첫째 단계에서, 제작대상에 대한 3D 형상 데이터를 마련하고, 3D 형상 데이터를 2D 데이터로 변환할 수 있다.

둘째 단계에서, 2D데이터에 의해 원자재 필름이 타발되어 형성된 포밍필름이 제1픽업기(410)에 의해 제1취합부(600)로부터 흡착배드(310)로 이송될 수 있다.

셋째 단계에서, 흡착배드 상 상기 포밍필름이 필름정렬부에서 정렬될 수 있다.

넷째 단계에서, 제1픽업기(410)에 의해 포밍필름이 금형(220) 상으로 이송될 수 있다.

다섯째 단계에서, 부피가변체(210)의 부피가 증가하고, 프레스헤드(110)가 하강하여 부피가변체(210)가 히팅부(910)에 의해 가열된 금형(220) 상의 포밍필름을 가압하여 포밍필름이 성형될 수 있다.

여섯째 단계에서, 부피가변체(210)의 부피가 감소하면서 프레스헤드(110)가 상승하고, 제2픽업기(520)가 금형(220) 상으로 이동하여 성형 후의 포밍필름을 냉각시킬 수 있다.

일곱째 단계에서, 제2픽업기(520)가 성형 후의 포밍필름을 금형(220)으로부터 제2취합부(700)로 이동시킬 수 있다.

전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.

본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

100 : 프레스헤드부 110 : 프레스헤드
120 : 유체제어기 130 : 스크류축
140 : 상하이동체 150 : 프레스모터
160 : 프레스프레임 161 : 제1가이드축
162 : 제2가이드축 163 : 제3가이드축
164 : 제4가이드축 165 : 스크류가이드체
170 : 프레스헤드가이드축 210 : 부피가변체
220 : 금형 300 : 필름정렬부
310 : 흡착배드 321 : 제1정렬실린더
322 : 제2정렬실린더 331 : 제1필름정렬체
332 : 제2필름정렬체 400 : 픽업부
410 : 제1픽업기 420 : 탈착용실린더
430 : 제1픽업기이송실린더 440 : 이젝터
500 : 픽업냉각부 510 : 전후이송실린더
520 : 제2픽업기 530 : 제2픽업기이송실린더
600 : 제1취합부 610 : 제1취합모터
620 : 제1취합체 630 : 제1취합센서
640 : 제1취합프레임 700 : 제2취합부
710 : 제2취합모터 720 : 제2취합체
730 : 제2취합센서 740 : 제2취합프레임
800 : 클램프부 810 : 클램프
820 : 클램프지지체 830 : 클램프스크류축
840 : 클램프모터 850 : 클램프센서
910 : 히팅부 920 : 장치틀부
921 : 픽업부가이드

Claims

포밍필름을 성형하는 금형;
상기 금형과 대응되도록 위치하며, 상기 금형과의 이격된 거리가 가변하는 프레스헤드부; 및
상기 프레스헤드부와 결합하고, 탄성을 구비하여 상기 프레스헤드부에 의한 유체 유입출로 부피가 가변하는 부피가변체;를 포함하고,
상기 부피가변체는, 상기 부피가변체의 부피 변화에 따라 상기 금형에 위치한 상기 포밍필름과 접촉하고 상기 포밍필름에 가압을 수행하여 상기 포밍필름이 3D 형상으로 성형되는 것을 특징으로 하는 3D 포밍필름 제조 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 프레스헤드부는, 외부로부터 전달 받은 유체를 상기 부피가변체로 유입시키거나, 또는 상기 부피가변체 내 유체를 유출시키는 유체제어기를 포함하는 것을 특징으로 하는 3D 포밍필름 제조 장치.
청구항 2에 있어서,
상기 프레스헤드부는,
프레스프레임,
상기 프레스프레임과 결합하고, 상하 직선운동을 수행하는 상하이동체,
상기 상하이동체와 결합하는 프레스모터,
일단이 상기 프레스모터와 결합하며 타단이 상기 유체제어기의 상부와 결합하고, 상기 프레스프레임과 나사 결합하여, 회전 운동과 상하 직선운동을 수행하는 스크류축 및
상부가 상기 유체제어기와 결합하고, 하부가 상기 부피가변체와 결합하는 프레스헤드를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 3D 포밍필름 제조 장치.
청구항 1에 있어서,
흡착력을 이용하여 상기 포밍필름을 고정시키는 흡착배드를 구비하며, 상기 포밍필름을 정렬시키는 필름정렬부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 3D 포밍필름 제조 장치.
청구항 4에 있어서,
상기 포밍필름을 상기 필름정렬부로 이송시키는 픽업부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 3D 포밍필름 제조 장치.
청구항 1에 있어서,
성형 후의 상기 포밍필름을 이동시키고, 상기 금형에서 성형 후의 상기 포밍필름에 대한 냉각을 수행하는 픽업냉각부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 3D 포밍필름 제조 장치.
청구항 1에 있어서,
타발된 상기 포밍필름이 이동하여 취합되는 제1취합부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 3D 포밍필름 제조 장치.
청구항 1에 있어서,
성형 후의 상기 포밍필름이 이동하여 취합되는 제2취합부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 3D 포밍필름 제조 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 금형에 인접하도록 설치되고, 상기 포밍필름이 상기 금형에 위치하는 경우, 상기 포밍필름을 고정 지지하는 클램프부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 3D 포밍필름 제조 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 금형의 하부에 위치하고 상기 금형을 가열시키는 히팅부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 3D 포밍필름 제조 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 금형 또는 상기 프레스헤드부의 일측에 연결되어, 상기 금형 또는 상기 프레스헤드부의 상하 위치를 조절하는 높이조절부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 3D 포밍필름 제조 장치.
청구항 11에 있어서,
상기 높이조절부는 상기 금형 및 상기 프레스헤드부 중 어느 하나의 상하 위치만을 조절하여 상기 포밍필름에 압력을 가하는 것을 특징으로 하는 3D 포밍필름 제조 장치.
청구항 11에 있어서,
상기 높이조절부는 상기 금형과 상기 프레스헤드부 모두의 위치를 동시에 조절하여 상기 포밍필름에 압력을 가하는 것을 특징으로 하는 3D 포밍필름 제조 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 부피가변체는, 상기 포밍필름과의 접촉 전 일부 유체가 유입되어 부분 팽창한 후 상기 포밍필름과 접촉하고, 상기 포밍필름과의 접촉 후 잔여 유체가 유입되어 팽창함으로써 상기 금형 및 포밍필름의 굴곡된 부위를 가압 및 3D 성형하도록 이루어지는 것을 특징으로 하는 3D 포밍필름 제조 장치.
청구항 3의 3D 포밍필름 제조 장치를 이용한 3D 포밍필름 제조 방법에 있어서,
a) 제작대상에 대한 3D 형상 데이터를 마련하고, 3D 형상 데이터를 2D 데이터로 변환하는 단계;
b) 상기 2D데이터에 의해 원자재 필름이 타발되어 형성된 상기 포밍필름이 제1픽업기에 의해 제1취합부로부터 흡착배드로 이송되는 단계;
c) 상기 흡착배드 상 상기 포밍필름이 필름정렬부에서 정렬되는 단계;
d) 상기 제1픽업기에 의해 상기 포밍필름이 상기 금형 상으로 이송되는 단계;
e) 상기 부피가변체의 부피가 증가하고, 상기 프레스헤드가 하강하여 상기 부피가변체가 히팅부에 의해 가열된 상기 금형 상의 상기 포밍필름을 가압하여 상기 포밍필름이 성형되는 단계;
f) 상기 부피가변체의 부피가 감소하면서 상기 프레스헤드가 상승하고, 제2픽업기가 상기 금형 상으로 이동하여 성형 후의 상기 포밍필름을 냉각시키는 단계; 및
g) 상기 제2픽업기가 성형 후의 상기 포밍필름을 상기 금형으로부터 제2취합부로 이동시키는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 3D 포밍필름 제조 방법.