KR102476253B1 - 열전소자를 활용한 금형 온도조절장치 - Google Patents

열전소자를 활용한 금형 온도조절장치 Download PDF

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Abstract

본 발명의 일 실시 예는 포밍필름에 대한 가열과 냉각 싸이클 타임을 감소시켜 포밍필름의 제조 효율을 증대시키는 기술을 제공한다. 본 발명의 실시 예에 따른 열전소자를 활용한 금형 온도조절장치는, 포밍필름의 성형에 이용되는 금형; 금형의 바닥면과 결합되어 금형을 지지하는 바닥벽체와, 바닥벽체의 둘레 방향을 따라 형성되고 금형으로부터 이격되어 금형의 측면을 둘러싸는 형상으로 형성되는 측벽체를 구비하는 가열하우징; 측벽체와 금형 사이에 형성되고 금형으로 열을 전달하는 발열부; 발열부와 측벽체 사이에 형성되고, 펠티어 효과를 이용하여 발열부를 냉각시킴과 동시에 측벽체를 향해 열을 발산하는 측부열교환부; 및 측부열교환부와 측벽체 사이의 공간에서 가열된 공기인 가열공기가 바닥벽체의 상부 공간으로 유동되도록 가열공기에 유로를 제공하는 열전달유로;를 포함한다.

Description

열전소자를 활용한 금형 온도조절장치 {APPARATUS THAT CONTROLS THE TEMPERATURE OF THE MOLD USING A THERMOELECTRIC ELEMENT}
본 발명은 열전소자를 활용한 금형 온도조절장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 포밍필름에 대한 가열과 냉각 싸이클 타임을 감소시켜 포밍필름의 제조 효율을 증대시키는 기술에 관한 것이다.
[이 발명을 지원한 연구개발사업]
[과제고유번호] D202010
[부처명] 경기도
[연구관리전문기관] (재)경기도경제과학진흥원
[연구사업명] 경기도기술개발사업
[연구과제명] 스마트폰 터치글라스의 곡면부위 보호와 온디스플레이 지문인식이 가능한 3D포밍필름 제조를 위한 자동화된 정밀생산장비
[기여율] 100%
[주관연구기관] 리얼룩앤컴퍼니 주식회사
[연구기간] 2020. 3. 1. ~ 2021. 5. 31.
최신 스마트기기의 경우, 전후 표면에 강화유리나 다양한 고분자 재질의 소재로 구성된 필름 등을 사용하고 있다. 또한, 스마트기기에 디자인 또는 기능적 요소를 부가하기 위하여 해당 소재의 전체 또는 일부분에 대해 곡률 또는 일정 기울기가 구비되도록 가공이나 성형을 수행하고 있다.
또한, 이와 같은 경향에 의해, 현재 스마트기기용 필름 디자인의 대부분을 차지하고 있는 좌우 또는 상하좌우 동일한 곡률 형상에서 나아가 필름의 부위별로 다양한 곡률과 형상이 복합적으로 적용된 스마트기기용 필름이 제작될 것으로 예상된다.
스마트기기용 필름을 성형하는 주된 원리는 마이크로 브라운 운동으로써, 필름의 온도를 올려주었을 때 각 고분자 물질들은 각기 온도에 의해 분자들이 활성을 가지고 움직이기 시작하는 온도인 Tg(유리화온도)와 Tm(용융온도)에 순차적으로 도달하게 되는데, 이를 이용하여 필름의 온도를 각 고분자 물질들의 Tg(유리화온도)와 Tm(용융온도) 사이에 도달하도록 하여 성형한 후 다시금 Tg(유리화온도) 아래로 내리는 과정을 통해 성형을 수행할 수 있다.
종래기술의 스마트기기용 필름 성형에서 사용해오던 전기히터는 발열체에 따라 석영관, 카본, 할로겐, PTC, 근적외선, 세라믹 등으로 나누어져 있으며, 이와 별도로 생산 제품의 품질 및 사이클 타임 단축을 위해 공냉, 수냉방식 등의 냉각장치를 사용해왔다. 그런데, 상기와 같은 종래기술을 이용하는 경우, 발열과 냉각에 오랜 시간이 소요되고 이의 냉각을 위해 별도의 냉각 장치를 필요로 하여, 제조장치의 에너지 효율이 저하되고 포밍필름 제조 시간이 증가되는 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, 포밍필름에 대한 가열과 냉각 싸이클 타임을 감소시키는 것이다.
그리고, 본 발명의 목적은, 포밍필름을 가열하는 발열부를 냉각시킨 후 생성된 열을 재활용하도록 장치를 구성하는 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, 포밍필름의 성형에 이용되는 금형; 상기 금형의 바닥면과 결합되어 상기 금형을 지지하는 바닥벽체와, 상기 바닥벽체의 둘레 방향을 따라 형성되고 상기 금형으로부터 이격되어 상기 금형의 측면을 둘러싸는 형상으로 형성되는 측벽체를 구비하는 가열하우징; 상기 측벽체와 상기 금형 사이에 형성되고 상기 금형으로 열을 전달하는 발열부; 상기 발열부와 상기 측벽체 사이에 형성되고, 펠티어 효과를 이용하여 상기 발열부를 냉각시킴과 동시에 상기 측벽체를 향해 열을 발산하는 측부열교환부; 및 상기 측부열교환부와 상기 측벽체 사이의 공간에서 가열된 공기인 가열공기가 상기 바닥벽체의 내부 공간으로 유동되도록 상기 가열공기에 유로를 제공하는 열전달유로;를 포함한다.
본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 발열부는, 상기 금형을 향해 광을 조사하는 LED를 구비할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 열전달유로는, 상기 바닥벽체의 내부에 형성된 공간인 하부유로; 및 상기 측부열교환부와 상기 측벽체 사이의 공간으로써 상기 하부유로와 연결된 측부유로를 구비할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 바닥벽체는, 상기 바닥벽체의 상부를 타공하여 형성되고 상기 하부유로와 상기 바닥벽체의 상부 공간을 연결하는 상향배기구를 구비할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 바닥벽체는, 상기 바닥벽체의 하부를 타공하여 형성되고 상기 하부유로와 상기 바닥벽체의 하부 공간을 연결하는 하향배기구를 구비할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 바닥벽체와 결합하고, 일 부위는 상기 바닥벽체의 상부 공간으로 노출되며, 타 부위는 상기 하부유로 내 위치하고, 펠티어 효과를 이용하여 상기 바닥벽체의 상부 공간을 가열시키고 상기 바닥벽체의 하부 공간을 냉각시키는 하부열교환부를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 측부열교환부의 상부에 형성되고 상기 측부열교환부와 상기 측벽체 사이의 공간의 상기 가열공기에 유동 압력을 제공하는 적어도 하나 이상의 팬을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 가열하우징은, 상기 측벽체와 결합되어 상기 가열하우징의 개방된 상부의 일부를 가리고 상기 팬을 지지하는 상부벽체를 더 구비할 수 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성은, 포밍필름의 성형에 이용되는 금형; 상기 금형의 바닥면과 결합되어 상기 금형을 지지하는 바닥벽체와, 상기 바닥벽체의 둘레 방향을 따라 형성되고 상기 금형으로부터 이격되어 상기 금형의 측면을 둘러싸는 형상으로 형성되는 측벽체를 구비하는 가열하우징; 상기 금형과 상기 측벽체 사이에 형성되고, 펠티어 효과를 이용하여 상기 금형을 향해 열을 발산하는 측부열교환부; 상기 측부열교환부와 상기 측벽체 사이의 공간에서 냉각된 공기인 냉각공기가 상기 바닥벽체의 내부 공간으로 유동되도록 상기 냉각공기에 유로를 제공하는 열전달유로;를 포함한다.
상기와 같은 구성에 따른 본 발명의 효과는, 금형을 가열하기 위해 LED를 사용하므로, 금형 및 포밍필름에 대한 신속한 발열과 냉각이 가능하여, 포밍필름의 성형 시간을 단축시킴으로써, 포밍필름의 제조 효율을 증대시킬 수 있다는 것이다.
그리고, 본 발명의 효과는, 열전소자를 부착하여 LED를 일정한 온도로 냉각 유지시킴으로써, LED의 광량 저하와 파장의 변화를 방지할 수 있고, LED의 수명을 증대시킬 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 포밍필름 제조장치의 정면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 포밍필름 제조장치의 후면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 포밍필름 제조장치의 평면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 포밍필름 제조장치의 내부 사시도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 포밍필름 제조장치의 내부 정면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 포밍필름 제조장치 내부 후면도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 이송부의 정면도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 투입암부의 정면도 및 평면도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 배출암부의 정면도 및 평면도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시 예에 따른 투입모듈의 사시도이다.
도 11은 본 발명의 일 실시 예에 따른 투입모듈의 내부 측면도이다.
도 12는 본 발명의 일 실시 예에 따른 투입모듈의 일 부위에 대한 확대도이다.
도 13은 본 발명의 일 실시 예에 따른 투입모듈의 내부 평면도이다.
도 14는 본 발명의 일 실시 예에 따른 정렬모듈의 사시도이다.
도 15는 본 발명의 일 실시 예에 따른 정렬모듈의 내부 측면도이다.
도 16은 본 발명의 일 실시 예에 따른 정렬모듈의 내부 평면도이다.
도 17은 본 발명의 일 실시 예에 따른 배출모듈의 사시도이다.
도 18은 본 발명의 일 실시 예에 따른 배출모듈의 내부 측면도이다.
도 19는 본 발명의 일 실시 예에 따른 배출모듈의 일 부위에 대한 확대도이다.
도 20은 본 발명의 일 실시 예에 따른 배출모듈의 내부 평면도이다.
도 21과 도 22는 본 발명의 일 실시 예에 따른 포밍모듈의 사시도이다.
도 23은 본 발명의 일 실시 예에 따른 포밍모듈의 내부 측면도이다.
도 24는 본 발명의 일 실시 예에 따른 포밍모듈의 내부 평면도이다.
도 25는 본 발명의 일 실시 예에 따른 도킹커넥터의 모식도이다.
도 26은 본 발명의 일 실시 예에 따른 하부모듈의 내부 평면도와 측면도이다.
도 27은 본 발명의 제1실시 예에 따른 온도조절장치의 사시도이다.
도 28은 본 발명의 제1실시 예에 따른 온도조절장치의 단면도이다.
도 29는 본 발명의 제2실시 예에 따른 온도조절장치의 단면도이다.
도 30은 본 발명의 제3실시 예에 따른 온도조절장치의 단면도이다.
도 31은 본 발명의 제4실시 예에 따른 온도조절장치의 단면도이다.
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 포밍필름 제조장치의 정면도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 포밍필름 제조장치의 후면도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 포밍필름 제조장치의 평면도이다.
또한, 도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 포밍필름 제조장치의 내부 사시도이고, 도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 포밍필름 제조장치의 내부 정면도이며, 도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 포밍필름 제조장치 내부 후면도이다.
각각의 도면에서, 상부판(610)의 방향이 상방이고, 하부판(620)의 방향이 하방이며, 상하 방향에 평행한 방향이 지면과 수직한 수직 방향이고, 이와 같은 수직 방향에 의해 수평 방향이 규정될 수 있다. 이하, 동일하다.
도 1 내지 도 6에서 보는 바와 같이, 본 발명의 포밍필름 제조장치는, 상부판(610)과 하부판(620)을 구비하고, 상부판(610)과 하부판(620)에 결합되는 틀지지부(630)를 복수 개 구비하는 프레임; 프레임의 내부에 형성되고, 프레임의 내부에서 포밍필름을 픽업한 후 이동시키는 이송부(100); 프레임의 하부에 결합되고, 외부로부터 전달된 포밍필름을 수용한 후 이송부(100)에 의해 포밍필름이 픽업되도록 하는 투입모듈(200); 프레임의 하부에 결합되고, 투입모듈(200)에서 픽업된 포밍필름을 전달받으며, 포밍필름이 적층되어 이송부(100)에 의해 정렬되는 공간을 제공하는 정렬모듈(300); 프레임의 상부에 결합되고, 정렬모듈(300)에서 픽업된 포밍필름을 전달받고, 포밍필름에 대한 성형을 수행하는 포밍모듈(400); 및 프레임의 하부에 결합되고, 포밍모듈(400)에서 성형된 후 픽업된 포밍필름을 전달받아 수용하는 배출모듈(500);을 포함한다. 그리고, 포밍모듈(400)은 적어도 하나 이상 형성될 수 있다.
상부판(610)과 하부판(620) 각각은 원판형으로 형성될 수 있으며, 상부판(610)과 하부판(620)에는 복수 개의 틀지지부(630)가 형성되어 내부에 프레임의 내부에 각각의 구성이 설치되는 내부 공간을 형성시킬 수 있다.
프레임의 상단에는 내부에 공간을 구비하는 상부모듈(710)이 결합되고, 프레임의 하단에는 내부에 공간을 구비하고 프레임을 지지하면서 거치시키는 하부모듈(720)이 결합될 수 있다. 상부모듈(710)의 내부에는 이송부(100), 투입모듈(200) 정렬모듈(300), 포밍모듈(400) 및 배출모듈(500) 등 작동을 수행하는 각각의 구성에 전원을 공급하는 전원부(711)가 형성될 수 있다. 그리고, 하부모듈(720)의 내부에는 이송부(100), 투입모듈(200) 정렬모듈(300), 포밍모듈(400) 및 배출모듈(500) 등 작동을 수행하는 각각의 구성에 제어신호를 전달하여 제어를 수행하는 제어부(721)가 형성될 수 있다.
상기와 같은 프레임, 상부모듈(710) 및 하부모듈(720)의 결합체를 보호하기 위해 프레임, 상부모듈(710) 및 하부모듈(720)의 결합체의 외부를 케이싱하는 케이스(740)가 형성될 수 있다. 상기와 같이, 본 발명의 포밍필름 제조장치는, 하나의 케이스(740) 내에 각각의 구성이 설치되는 하나의 장치에서 포밍필름의 투입, 정렬, 포밍 및 배출 각각의 공정이 수행될 수 있어, 포밍필름의 생산 효율을 극대화할 수 있다.
틀지지부(630)는, 수평바와 수직바가 결합된 T자 형상의 바(bar)인 주지지체(631); 및 티형바의 수평바 양 단 각각에 수직바와 평행한 방향으로 결합된 직선형 바인 보조지지체(632)를 구비할 수 있다. 여기서, 틀지지부(630) 중, 보조지지체(632)가 프레임의 상부를 향하여 상부판(610)과 결합한 틀지지부(630)를 제1틀지지부라 하고, 보조지지체(632)가 프레임의 하부를 향하여 하부판(620)과 결합한 틀지지부(630)는 제2틀지지부라고 할 수 있다.
틀지지부(630)는 투입모듈(200), 정렬모듈(300), 포밍모듈(400) 및 배출모듈(500) 중 선택되는 어느 하나를 고정시킬 수 있다. 구체적으로, 제1틀지지부의 보조지지체(632)가 상부판(610)과 결합하고 주지지체(631)가 하부판(620)과 결합함과 동시에, 제1틀지지부가 프레임의 상부에 설치되는 포밍모듈(400)과 결합할 수 있으며, 이 때, 포밍모듈(400)의 양 측부가 제1틀지지부의 보조지지체(632)에 의해 지지되고 포밍모듈(400)의 하부가 주지지체(631)의 수평바에 의해 지지될 수 있다.
그리고, 제2틀지지부의 보조지지체(632)가 하부판(620)과 결합하고 주지지체(631)가 상부판(610)과 결합함과 동시에, 제2틀지지부가 프레임의 하부에 설치되는 투입모듈(200)과 결합할 수 있으며, 이 때, 투입모듈(200)의 양 측부가 제2틀지지부의 보조지지체(632)에 의해 지지되고 투입모듈(200)의 상부가 주지지체(631)의 수평바에 의해 지지될 수 있다. 동일한 방식으로 제2틀지지부는 정렬모듈(300) 및 배출모듈(500) 각각과 결합될 수 있다.
상기와 같이, 각각의 모듈이 각각의 틀지지부(630)에 의해 지지됨으로써, 각각의 모듈은 하나의 프레임에 설치될 수 있으며, 이에 따라, 최소한의 공간에 복수 개의 모듈이 형성됨으로써, 설치 공간 효율을 증대시킬 수 있다.
복수 개의 포밍모듈(400) 각각은 원판형인 상부판(610)의 원주 방향을 따라 등간격으로 방사형 배치될 수 있다. 또한, 투입모듈(200)과 정렬모듈(300) 및 배출모듈(500) 각각은 하부판(620)의 원주 방향을 따라 등간격으로 방사형 배치될 수 있다. 그리고, 프레임의 둘레 방향을 기준으로, 투입모듈(200)과 정렬모듈(300) 및 배출모듈(500) 각각의 사이에 포밍모듈(400)이 배치될 수 있다.
구체적으로, 도 3에서 각각의 도어 위치에서 보는 바와 같이, 본 발명의 포밍필름 제조장치를 상방에서 관찰하는 경우를 기준으로, 포밍모듈(400)의 사이에 투입모듈(200)과 정렬모듈(300) 및 배출모듈(500) 각각이 배치될 수 있다. 이와 같이, 프레임의 상부에 형성되는 복수 개의 포밍모듈(400) 각각이 투입모듈(200)과 정렬모듈(300) 및 배출모듈(500) 각각과 엇갈리게 배치됨으로써, 하기에서 설명되는 투입암부(110)와 배출암부(120)에 의한 포밍필름의 이송이 방해없이 용이하게 수행될 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 이송부(100)의 정면도이고, 도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 투입암부(110)의 정면도 및 평면도이며, 도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 배출암부(120)의 정면도 및 평면도이다. 여기서, 도 8의 (a)는 투입암부(110)의 정면도이고 도 8의 (b)는 투입암부(110)의 평면도이며, 도 9의 (a)는 배출암부(120)의 정면도이고 도 9의 (b)는 배출암부(120)의 평면도이다.
도 7 내지 도 9에서 보는 바와 같이, 이송부(100)는, 포밍필름을 픽업하고, 정렬모듈(300)에서 적층된 포밍필름을 정렬시키는 투입암부(110); 포밍모듈(400)에서 성형된 포밍필름을 픽업하는 배출암부(120); 및 투입암부(110)를 상하 이동 또는 회전시키고, 배출암부(120)를 상하 이동 또는 회전시키는 암구동기(130);를 구비할 수 있다. 여기서, 암구동기(130)의 상단은 상부판(610)과 결합할 수 있고, 암구동기(130)의 하단은 하부판(620)과 결합할 수 있다.
암구동기(130)는, 투입암부(110)와 결합하여 투입암부(110)를 상하 이동시키는 리니어모터인 투입모터(131); 배출암부(120)와 결합하여 배출암부(120)를 상하 이동시키는 리니어모터인 배출모터(132); 프레임 내부에서 수직 방향으로 연장되게 형성되고 투입모터(131) 및 배출모터(132)를 고정 지지하는 암구동지지부(133); 및 암구동지지부(133)의 하단과 결합하고 암구동지지부(133)를 회전시키는 암구동회전모터(134)를 구비할 수 있다.
투입모터(131)는 상하 방향으로 이동하는 투입이송작동체(131a)를 구비하고, 배출모터(132)는 상하 방향으로 이동하는 배출이송작동체(132a)를 구비할 수 있다. 그리고, 투입암부(110)는 투입이송작동체(131a)와 결합하여 이동될 수 있으며, 배출암부(120)는 배출이송작동체(132a)와 결합하여 이동될 수 있다.
여기서, 투입이송작동체(131a)와 배출이송작동체(132a)는 자기력을 구비할 수 있고, 투입모터(131)의 하부에는 자기력을 이용하여 투입이송작동체(131a)의 하강을 저지하는 투입이송브레이크(131b)가 형성되고, 배출모터(132)의 하부에는 자기력을 이용하여 배출이송작동체(132a)의 하강을 저지하는 배출이송브레이크(132b)가 형성될 수 있다. 이에 따라, 투입이송작동체(131a) 또는 배출이송작동체(132a)의 급격한 하강에 의한 이송부(100)의 손상을 사전에 방지할 수 있다.
투입암부(110)는, 포밍필름의 측부와 접촉하는 양 측 평면의 거리를 조절하여 포밍필름을 정렬시키고 포밍필름을 진공 흡착하여 픽업하는 픽업정렬유닛을 구비할 수 있다. 또한, 투입암부(110)는, 픽업정렬유닛의 일측과 결합하는 외측투입암(116); 및 픽업정렬유닛의 타측과 투입모터(131)에 결합하는 내측투입암(115)을 구비할 수 있다.
픽업정렬유닛은, 'ㄱ'자 형상을 구비하고 수직 방향 단면이 직사각형인 바(bar)로 형성되는 외측정렬바(112); 'ㄱ'자 형상을 구비하고 수직 방향 단면이 직사각형인 바(bar)로써 외측정렬바(112)와 마주보는 위치에 형성되는 내측정렬바(111); 및 외측정렬바(112) 및 내측정렬바(111)와 결합하고 길이가 가변하여 외측정렬바(112)와 내측정렬바(111) 사이의 간격을 조절하는 간격조절기(113)를 구비할 수 있다. 여기서, 외측투입암(116)의 일단이 외측정렬바(112)에 결합하고, 내측투입암(115)의 일단이 내측정렬바(111)에 결합하고 내측투입암(115)의 타단이 투입모터(131)와 결합할 수 있다.
그리고, 픽업정렬유닛은, 내측정렬바(111) 또는 외측정렬바(112)의 하면에 형성되어 포밍필름을 진공 흡착하여 픽업하는 투입픽업기(114)를 구비할 수 있다. 소정의 간격으로 이격된 외측정렬바(112)와 내측정렬바(111)가 포밍필름에 근접한 후, 외측정렬바(112)와 내측정렬바(111) 사이의 간격이 감소하면서 외측정렬바(112)와 내측정렬바(111)가 포밍필름의 측부와 접촉하면서 가압하여 포밍필름을 정렬시킬 수 있다. 그리고, 정렬된 포밍필름은 투입픽업기(114)에 의해 픽업된 후 내측투입암(115)의 이동에 따라 이동될 수 있다. 이에 대해서는, 하기에서 상세히 설명하도록 한다.
배출암부(120)는 포밍필름을 진공 흡착하여 픽업하는 배출픽업기(121)를 구비할 수 있다. 또한, 배출암부(120)는, 배출픽업기(121)의 일측과 결합하는 외측배출암(123); 및 배출픽업기(121)의 타측과 배출모터(132)에 결합하는 내측배출암(122)을 구비할 수 있다. 여기서, 외측배출암(123)의 일단이 배출픽업기(121)의 일측과 결합하고, 내측배출암(122)의 일단이 배출픽업기(121)의 타측에 결합하고 내측배출암(122)의 타단이 투입모터(131)와 결합할 수 있다. 배출암부(120)가 이동하여 배출픽업기(121)에 의해 포밍모듈(400)에서 성형된 포밍필름이 픽업된 후 포밍필름이 배출모듈(500)로 이동될 수 있다. 이에 대해서는, 하기에서 상세히 설명하도록 한다.
투입암부(110)와 배출암부(120) 각각은 변위센서를 구비할 수 있다. 구체적으로, 외측투입암(116)의 타단에 변위센서인 투입변위센서(117)가 형성될 수 있고, 외측배출암(123)의 타단에 변위센서인 배출변위센서(124)가 형성될 수 있다. 투입변위센서(117)가 제어부(721)로 신호를 전달함으로써, 제어부(721)는 투입암부(110)에 구비된 각각의 구성의 위치를 판단할 수 있고, 배출변위센서(124)가 제어부(721)로 신호를 전달함으로써, 제어부(721)는 배출암부(120)에 구비된 각각의 구성의 위치를 판단할 수 있다. 이에 따라, 투입암부(110)에 의한 포밍필름의 픽업, 정렬 및 이동이 자동으로 수행될 수 있다. 또한, 배출암부(120)에 의한 포밍필름의 픽업 및 이동이 자동으로 수행될 수 있다. 따라서, 포밍필름에 대한 각각의 공정이 자동으로 수행되어 포밍필름의 성형 제조가 연속적으로 수행될 수 있다.
도 10은 본 발명의 일 실시 예에 따른 투입모듈(200)의 사시도이고, 도 11은 본 발명의 일 실시 예에 따른 투입모듈(200)의 내부 측면도이며, 도 12는 본 발명의 일 실시 예에 따른 투입모듈(200)의 일 부위에 대한 확대도이다. 그리고, 도 13은 본 발명의 일 실시 예에 따른 투입모듈(200)의 내부 평면도이다.
도 10 내지 도 13에서 보는 바와 같이, 투입모듈(200)은, 포밍필름이 수용되는 공간인 투입수용공간(221)을 구비하는 투입카트리지(220); 투입수용공간(221) 내 위치하여 외부로부터 전달된 포밍필름을 안착시킨 후 직선 이동하는 투입필름이송체(210); 및 투입필름이송체(210)와 결합하고 길이가 가변함으로써 투입필름이송체(210)를 이동시키는 투입구동기(240)를 구비할 수 있다.
그리고, 투입모듈(200)은, 내부 공간을 구비하는 하우징인 투입하우징(290)을 더 구비할 수 있고, 투입카트리지(220)는 투입하우징(290)의 내부 공간에 형성될 수 있다. 여기서, 투입구동기(240)는 리니어모터일 수 있다.
투입카트리지(220)는 투입수용공간(221)에 인접하게 형성되고 투입구동기(240)의 일 부위가 인입되는 투입구동기공간(222)을 더 구비할 수 있으며, 투입수용공간(221)과 투입구동기공간(222)의 분리를 위해, 투입카트리지(220)는 투입카트리지분리벽체(223)를 더 구비할 수 있다.
그리고, 투입카트리지분리벽체(223)는 투입필름이송체(210)의 이동 방향을 따라 형성된 홀인 투입카트리지분리벽체홀(224)이 형성될 수 있다. 또한, 투입모듈(200)은, 일단이 투입구동기(240)와 결합하고 타단은 투입필름이송체(210)와 결합하며, 투입카트리지분리벽체홀(224)을 관통하여 형성되는 투입필름이송지지체(230)를 더 구비할 수 있다. 투입구동기(240)는 투입필름이송지지체(230)를 투입카트리지분리벽체홀(224)을 따라 직선 이동시키고, 이에 따라, 투입필름이송체(210)가 직선 이동될 수 있다. 여기서, 투입카트리지분리벽체홀(224)의 연장 방향은 수직 방향에 대각선인 방향으로 형성될 수 있으며, 이에 따라, 투입필름이송체(210)는 수직 방향에 대각선인 방향을 따라 왕복 이동이 가능하게 형성될 수 있다.
투입모듈(200)은, 투입필름이송체(210)로부터 전달받은 포밍필름을 안착시킨 후 이송부(100)로 전달하는 투입패드(250); 및 투입필름이송체(210)에 위치한 포밍필름을 투입패드(250)로 전달하는 투입전달부(260)를 더 구비할 수 있다. 여기서, 투입패드(250)는, 진공 흡착을 수행하는 패드로써, 투입패드(250)의 표면으로 이동된 포밍필름은 투입패드(250)의 진공 흡착에 의해 고정될 수 있다. 또한, 투입패드(250)와 투입전달부(260)는 투입하우징(290)의 내부 공간에 설치될 수 있다.
그리고, 투입전달부(260)는, 투입필름이송체(210)에 위치한 포밍필름을 슬라이딩시켜 투입패드(250)로 이동시키는 필름피더(261); 및 필름피더(261)와 결합하고 필름피더(261)를 이동시키는 피더구동기(262)를 구비할 수 있다. 또한, 투입모듈(200)은, 투입카트리지(220)와 투입패드(250) 사이에 형성되고 투입카트리지(220)로부터 투입패드(250)로 슬라이딩되는 포밍필름에 슬라이딩 면을 제공하는 슬라이딩지지체(271); 및 투입하우징(290)의 내측면과 결합하고 필름피더(261)를 지지하는 필름피더지지체(272)를 더 구비할 수 있다.
필름피더(261)는, 회전 운동하여 투입필름이송체(210)에 위치한 포밍필름을 밀어줌으로써 포밍필름이 슬라이딩지지체(271)를 통과한 후 투입패드(250)로 이동되도록 하는 가압피더체(261a); 및 일 부위가 가압피더체(261a)와 결합하고 타 부위가 피더구동기(262)와 결합하여 회전 운동되는 피더구동체(261b)를 구비할 수 있다. 여기서, 가압피더체(261a)와 피더구동체(261b)는 필름피더(261)가 'ㄱ'자 형상을 구비하도록 결합될 수 있다.
가압피더체(261a)와 피더구동체(261b)의 결합 부위에는 필름피더(261)의 회전 중심축이 관통하는 홀인 회전홀(261d)이 형성되고, 필름피더지지체(272)의 상부면에서 돌출된 핀인 필름피더지지핀(272a)이 회전홀(261d)을 관통하여 형성될 수 있다. 그리고, 필름피더(261)는 피더구동체(261b)의 길이 방향으로 형성된 홀인 피더구동홀(261c)을 구비할 수 있다.
피더구동기(262)는, 회전을 수행하고 상부면에 돌출된 피더돌기(262b)를 구비하는 피더회전체(262a); 및 피더회전체(262a)와 결합하고 피더회전체(262a)에 회전 구동력을 전달하는 피더회전모터(262c)를 구비할 수 있다. 그리고, 피더돌기(262b)는 피더구동홀(261c)과 결합되고, 피더회전체(262a)의 시계 방향 또는 반시계 방향 회전에 따라 피더돌기(262b)가 피더구동홀(261c)을 따라 이동하면서 피더구동체(261b)를 회전시킴으로써 가압피더체(261a)를 회전시키고 결과적으로 필름피더(261)를 회전시킬 수 있다.
필름피더(261)는 투입카트리지(220)의 상부에서 벗어난 위치에 대기하고 있을 수 있으며, 사용자가 투입필름이송체(210)에 성형 전 포밍필름을 복수 개 안착시키면, 필름피더(261)의 회전에 의해 가압피더체(261a)가 투입구동기(240) 상부로 이동하게 되고, 투입구동기(240)가 작동하여 투입필름이송체(210)가 투입카트리지(220)의 상부 방향으로 이동할 수 있다.
이 때, 투입필름이송체(210)는 투입하우징(290)의 상단에서 하나의 포밍필름이 돌출되는 정도로 이동할 수 있고, 이와 같은 경우 필름피더(261)가 투입하우징(290)의 상단을 스치듯이 통과하면서 해당 포밍필름을 밀어줄 수 있다. 가압피더체(261a)에 의해 밀리게 되는 포밍필름은 투입하우징(290)의 상단으로부터 슬라이딩지지체(271)로 이동한 후, 다시 슬라이딩지지체(271)로부터 투입패드(250)로 이동할 수 있다.
투입모듈(200)은, 투입하우징(290) 내부의 정전기를 방지함으로써 포밍필름 간 정전기 발생을 방지하여 필름피더(261)에 의한 포밍필름의 이동 시 하나의 포밍필름과 다른 포밍필름의 분리가 용이하도록 하는 이오나이저(ionizer)인 투입이오나이저(281); 투입패드(250)와 연결되고 투입패드(250)의 진공 압력을 측정하는 센서인 투입패드압력센서(282); 및 투입패드(250)와 연결되고 투입패드(250)에 진공 압력을 제공하는 투입진공펌프(283)를 더 포함할 수 있다.
투입패드압력센서(282)는 투입패드(250)의 진공 압력에 대한 정보를 제어부(721)로 전달하고, 제어부(721)는 투입진공펌프(283)로 제어신호를 전달하여 투입패드(250)의 진공 압력이 소정의 범위 내에서 유지되도록 제어할 수 있다.
상기와 같은 구성에 의하여, 투입모듈(200)이 복수 개의 포밍필름을 투입카트리지(220)에 수용시킨 후 자동으로 포밍필름을 하나씩 투입패드(250)로 이동시킬 수 있으므로, 성형을 위한 포밍필름이 개별적으로 자동 공급되도록 할 수 있어 포밍필름에 대한 자동 공정 효율을 증대시킬 수 있다.
도 14는 본 발명의 일 실시 예에 따른 정렬모듈(300)의 사시도이고, 도 15는 본 발명의 일 실시 예에 따른 정렬모듈(300)의 내부 측면도이며, 도 16은 본 발명의 일 실시 예에 따른 정렬모듈(300)의 내부 평면도이다.
도 14 내지 도 16에서 보는 바와 같이, 정렬모듈(300)은, 투입모듈(200)로부터 전달되는 포밍필름을 안착시킨 후 이송부(100)에 의한 포밍필름의 정렬 시 포밍필름을 지지하는 정렬패드(310); 및 정렬패드(310)의 하부에 결합되고 정렬패드(310)를 이동시키는 정렬구동기(320)를 구비할 수 있다. 그리고, 정렬모듈(300)은, 내부 공간을 구비하는 하우징인 정렬하우징(350)을 더 구비할 수 있고, 정렬패드(310)와 정렬구동기(320)는 정렬하우징(350)의 내부 공간에 형성될 수 있다. 여기서, 정렬패드(310)의 상부 면적은 포밍필름의 하부 면적 보다 작게 형성될 수 있다.
정렬구동기(320)의 작동에 따라 정렬패드(310)가 3차원 이동을 수행할 수 있으며, 이와 같은 정렬구동기(320)의 작동은 이송부(100)의 픽업정렬유닛의 이동과 연동되어 수행될 수 있다. 구체적으로, 픽업정렬유닛의 투입픽업기(114)에 의해 투입패드(250)에서 픽업된 포밍필름은 픽업정렬유닛의 이동에 따라 정렬패드(310) 상에 안착될 수 있다.
이 때, 픽업정렬유닛으로부터 픽업 해제, 즉, 분리되는 포밍필름이 정렬패드(310) 상 정확한 위치에 안착되도록 정렬패드(310)의 3차원 이동이 수행될 수 있다. 이와 같은 작동은 제어부(721)에 내장된 프로그램에 의해 자동 수행될 수 있다.
그리고, 포밍필름이 정렬패드(310)에 안착되면, 픽업정렬유닛에서 간격조절기(113)의 작동에 의해 외측정렬바(112)와 내측정렬바(111)의 사이 간격이 증가하고, 외측정렬바(112)와 내측정렬바(111)의 사이에 포밍필름이 위치하도록 정렬패드(310)가 상승할 수 있다. 이 때, 정확한 위치에 정렬패드(310)가 위치하도록 정렬패드(310)의 3차원 이동이 수행될 수 있음은 당연하다.
정렬패드(310)의 이동에 의해 포밍필름이 외측정렬바(112)와 내측정렬바(111)의 사이에 위치하면, 픽업정렬유닛의 외측정렬바(112)와 내측정렬바(111)의 사이 간격이 감소하고, 포밍필름이 외측정렬바(112)와 내측정렬바(111) 각각에 접촉하면서 포밍필름에 대한 정렬이 수행될 수 있다.
정렬패드(310)는 포밍필름을 통과하는 레이저빔(laser beam)이 관통하는 레이저관통홀(311)을 구비할 수 있다. 그리고, 정렬모듈(300)은, 정렬패드(310)의 하부에 형성되어 레이저관통홀(311)을 향해 레이저빔을 조사하는 투광부(331); 및 정렬패드(310)의 상부에 형성되어 레이저관통홀(311)을 통과한 레이저빔을 수광하는 수광부(332)를 더 포함할 수 있다. 그리고, 수광부(332)는 레이저빔의 수광 정보를 제어부(721)로 전달할 수 있다.
여기서, 수광부(332)는 틀지지부(630)와 결합하는 수광부지지대(333)에 의해 지지될 수 있으며, 투입암부(110)는 수광부(332) 및 수광부지지대(333)와의 충돌을 회피하면서 이동할 수 있다. 또한, 투광부(331)에서 레이저빔이 조사되는 경우, 레이저빔의 조사 경로에 방해되지 않는 위치로 투입암부(110)가 자동으로 이동할 수 있다.
투광부(331)에서 조사된 레이저빔은 레이저홀을 관통한 후 정렬패드(310)에 안착된 포밍필름을 통과하여 수광부(332)로 수광될 수 있다. 그리고, 포밍필름을 통과하는 레이저빔의 굴절각을 측정하여 2장 이상의 포밍필름이 정렬패드(310)에 안착되었는지를 판별할 수 있다.
구체적으로, 1장의 포밍필름이 정렬패드(310)에 안착된 후 레이저빔이 1장의 포밍필름을 통과한 경우에 수광부(332)에서 측정된 레이저빔의 굴절각과, 2장의 포밍필름이 정렬패드(310)에 안착된 후 레이저빔이 2장의 포밍필름을 통과한 경우에 수광부(332)에서 측정된 레이저빔의 굴절각은 상이하므로, 이와 같은 굴절각의 차이를 이용하여 정렬패드(310) 상에 1장의 포밍필름이 안착되었는지를 판단할 수 있다.
제어부(721)는, 수광부(332)에서 측정된 레이저빔의 굴절각이 사전에 제어부(721)에 저장된 1장의 포밍필름에 대한 레이저빔의 굴절각 값인 기준 굴절각 값과 상이한 경우, 2장 이상의 포밍필름이 정렬패드(310)에 안착된 것으로 판단하고 제어신호를 경고등, 경고음 발생기 등에 전달할 수 있으며, 이에 따라, 사용자는 정렬패드(310) 상 포밍필름의 안착에 이상이 발생했음을 파악할 수 있다. 그리고, 이와 같은 경우, 본 발명의 포밍필름 제조장치는 일시적으로 정지될 수 있다.
투입모듈(200)은, 정렬패드(310)와 연결되고 정렬패드(310)의 진공 압력을 측정하는 센서인 정렬패드압력센서(341); 및 정렬패드(310)와 연결되고 정렬패드(310)에 진공 압력을 제공하는 정렬진공펌프(342)를 더 포함할 수 있다. 정렬패드압력센서(341)는 정렬패드(310)의 진공 압력에 대한 정보를 제어부(721)로 전달하고, 제어부(721)는 정렬진공펌프(342)로 제어신호를 전달하여 정렬패드(310)의 진공 압력이 소정의 범위 내에서 유지되도록 제어할 수 있다.
상기와 같은 구성에 의하여, 정렬모듈(300)에서 포밍필름이 정렬되고 하나의 포밍필름이 정렬패드(310) 상 위치함을 확인할 수 있고, 이와 같이 정렬된 하나의 포밍필름이 포밍모듈(400)의 금형(410)에 안착될 수 있으므로, 금형(410) 상 정확한 위치에 포밍필름이 안착될 수 있으며, 이에 따라, 포밍필름의 성형 오차가 최소화되어 성형된 포밍필름의 품질이 향상될 수 있다.
도 17은 본 발명의 일 실시 예에 따른 배출모듈(500)의 사시도이고, 도 18은 본 발명의 일 실시 예에 따른 배출모듈(500)의 내부 측면도이며, 도 19는 본 발명의 일 실시 예에 따른 배출모듈(500)의 일 부위에 대한 확대도이다. 그리고, 도 20은 본 발명의 일 실시 예에 따른 배출모듈(500)의 내부 평면도이다.
도 17 내지 도 20에서 보는 바와 같이, 배출모듈(500)은, 포밍필름이 수용되는 공간인 배출수용공간(511)을 구비하는 배출카트리지(510); 배출수용공간(511) 내 위치하여 포밍모듈(400)로부터 전달된 포밍필름을 안착시킨 후 직선 이동하는 배출필름이송체(530); 및 배출필름이송체(530)와 결합하고 길이가 가변함으로써 배출필름이송체(530)를 이동시키는 배출구동기(540)를 구비할 수 있다. 여기서, 배출카트리지(510)와 배출필름이송체(530) 및 배출구동기(540)의 결합체를 배출유닛이라고 할 수 있다.
그리고, 배출모듈(500)은, 내부 공간을 구비하는 하우징인 배출하우징(560)을 더 구비할 수 있고, 배출카트리지(510)는 배출하우징(560)의 내부 공간에 형성될 수 있다. 여기서, 배출구동기(540)는 리니어모터일 수 있다.
도 17 내지 도 20에서 보는 바와 같이, 배출유닛은 2개 이상으로도 형성될 수 있다. 다만, 이하에서는 하나의 배출유닛을 기준으로 설명하기로 한다.
배출카트리지(510)는 배출수용공간(511)에 인접하게 형성되고 배출구동기(540)의 일 부위가 인입되는 배출구동기공간(512)을 더 구비할 수 있으며, 배출수용공간(511)과 배출구동기공간(512)의 분리를 위해, 배출카트리지(510)는 배출카트리지분리벽체(513)를 더 구비할 수 있다.
그리고, 배출카트리지분리벽체(513)는 배출필름이송체(530)의 이동 방향을 따라 형성된 홀인 배출카트리지분리벽체홀(514)이 형성될 수 있다. 또한, 배출모듈(500)은, 일단이 배출구동기(540)와 결합하고 타단은 배출필름이송체(530)와 결합하며, 배출카트리지분리벽체홀(514)을 관통하여 형성되는 배출필름이송지지체(520)를 더 구비할 수 있다. 배출구동기(540)는 배출필름이송지지체(520)를 배출카트리지분리벽체홀(514)을 따라 직선 이동시키고, 이에 따라, 배출필름이송체(530)가 직선 이동될 수 있다. 여기서, 배출카트리지분리벽체홀(514)의 연장 방향은 수직 방향에 대각선인 방향으로 형성될 수 있으며, 이에 따라, 배출필름이송체(530)는 수직 방향에 대각선인 방향을 따라 왕복 이동이 가능하게 형성될 수 있다.
배출암부(120)의 배출픽업기(121)가 포밍모듈(400)에서 성형된 포밍필름을 픽업한 후 포밍필름을 이동시켜 배출필름이송체(530) 상에 안착시키면, 배출구동기(540)의 작동에 의해 배출필름이송지지체(520)가 배출카트리지(510)의 상단으로부터 이격되는 방향으로 이동됨으로써, 배출필름이송체(530)도 배출카드리지의 상단으로부터 이격되는 방향으로 이동되어, 배출필름이송체(530) 상 적층된 포밍필름이 배출수용공간(511)으로 인입될 수 있다.
배출모듈(500)은, 배출하우징(560) 내부의 정전기를 방지함으로써 포밍필름 간 정전기 발생을 방지하여 외부로 배출된 포밍필름의 적층체에서 각각의 포밍필름 간 분리가 용이하도록 하는 이오나이저(ionizer)인 배출이오나이저(550)를 더 포함할 수 있다.
상기와 같은 구성에 의하여, 배출모듈(500)이 복수 개의 포밍필름을 배출카트리지(510)에 안정적으로 수용시킨 후 보관할 수 있으므로, 성형된 포밍필름이 자동으로 정리될 수 있어 포밍필름에 대한 자동 공정 효율을 증대시킬 수 있다.
도 21과 도 22는 본 발명의 일 실시 예에 따른 포밍모듈(400)의 사시도이다. 여기서, 도 21은, 프레스헤드(420)가 설치된 상태의 포밍모듈(400)에 대한 사시도이고, 도 22는 프레스헤드(420)가 분리된 상태의 포밍모듈(400)에 대한 사시도이다. 그리고, 도 23은 본 발명의 일 실시 예에 따른 포밍모듈(400)의 내부 측면도이고, 도 24는 본 발명의 일 실시 예에 따른 포밍모듈(400)의 내부 평면도이다.
도 21 내지 도 24에서 보는 바와 같이, 포밍모듈(400)은, 포밍필름을 성형하는 금형(410); 금형(410)과 대응되도록 위치하며, 금형(410)과의 거리가 가변하는 프레스헤드(420); 및 프레스헤드(420)와 결합하고, 탄성을 구비하여 기체 유입출로 부피가 가변하는 부피가변체(430);를 구비할 수 있다. 그리고, 포밍모듈(400)은, 금형(410)과 결합하고, 금형(410)을 상하 이동시키는 금형이송기; 및 내부 공간을 구비하는 하우징인 포밍하우징(460)을 더 구비할 수 있다. 여기서, 금형(410), 프레스헤드(420), 부피가변체(430) 및 금형이송기는 포밍하우징(460)의 내부 공간에 형성될 수 있다.
그리고, 부피가변체(430)는, 부피가변체(430)의 부피 변화에 따라 금형(410)에 위치한 포밍필름과 접촉하고 포밍필름에 가압을 수행하여 포밍필름이 3D 형상으로 성형될 수 있다. 이를 위해, 포밍모듈(400)은, 외부로부터 전달받은 기체를 선택적으로 통과시키는 밸브(451); 및 밸브(451)와 부피가변체(430) 사이에 형성되어 밸브(451)를 통과하여 부피가변체(430)로 공급되는 기체에 압력을 제공하는 펌프인 포밍펌프(452)를 더 포함할 수 있다.
상기와 같은 부피가변체(430)는 탄성을 구비하는 소재로 형성될 수 있으며, 구체적으로, 천연고무 또는 고분자 물질로 형성될 수 있다. 본 발명의 실시 예에서는, 부피가변체(430)가 상기와 같은 물질로 형성된다고 설명하고 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니고, 탄성을 구비하는 다른 물질로 형성될 수도 있다.
그리고, 부피가변체(430)는 부피가 증가한 경우의 형상이 모서리가 곡면인 직육면체의 형상일 수 있다. 이에 따라, 부피가 증가한 부피가변체(430)의 밑면이 포밍필름과 접촉하고, 금형(410)의 상승에 의해 부피가변체(430)가 금형(410) 상의 포밍필름을 가압하는 프레스 공정이 수행될 수 있다.
구체적으로, 부피가변체(430)가 포밍필름과의 접촉 전 일부 기체가 유입되어 부분 팽창한 후 포밍필름과 접촉하여 포밍필름을 고정시키고, 포밍필름과 부피가변체(430)의 접촉 후 잔여 기체가 부피가변체(430)로 유입되어 부피가변체(430)가 팽창함으로써, 굴곡된 부위 등을 구비하는 금형(410)의 형상을 따라 포밍필름에 대한 3D 성형이 수행될 수 있다.
상기와 같은 부피가변체(430) 내 기체의 유출입 제어를 위하여 부피가변체(430) 내 기체의 압력을 측정하는 기체압력센서(453)가 포밍모듈(400)에 구비될 수 있다. 기체압력센서(453)는 제어부(721)로 부피가변체(430) 내 기체 압력에 대한 정보를 전달하고, 제어부(721)는 해당 정보를 이용하여 부피가변체(430) 내 기체 압력, 즉, 부피가변체(430) 내 기체량이 제어되도록 포밍펌프(452)로 제어신호를 전달할 수 있다.
금형이송기는, 금형(410)을 지지하는 금형지지부(441); 금형지지부(441)와 결합하고 금형지지부(441)로 구동력을 전달하여 금형지지부(441)를 상하 방향으로 이동시키는 금형이송구동부; 및 금형지지부(441)와 결합하고 금형지지부(441)의 상하 방향 이동을 가이드하는 금형이송가이드부(443)를 구비할 수 있다.
금형지지부(441)는 포밍하우징(460)의 하부로부터 상부 방향으로 금형지지부(441)를 관통하는 홀인 금형지지부홀(441a)을 구비할 수 있으며, 금형지지부홀(441a)의 내측면에는 암나사산이 형성될 수 있다. 그리고, 금형이송구동부는, 외측면에 수나사산이 형성된 형상을 구비하고 금형지지부홀(441a)의 암나사산과 나사 결합하며 회전 운동을 수행하는 금형이송회전체; 및 금형이송회전체와 결합하고 금형이송회전체에 회전 구동력을 전달하는 금형이송모터(442)를 구비할 수 있다.
금형이송가이드부(443)는, 판의 형상으로 금형지지부(441)와 결합하는 가이드몸체(443e); 금형이송가이드몸체(443e)의 일 측에 형성되고 포밍하우징(460)의 하부로부터 상부 방향으로 관통하는 홀인 제1가이드홀을 구비하는 제1가이드이동체(443a); 금형이송가이드몸체(443e)의 타 측에 형성되고 포밍하우징(460)의 하부로부터 상부 방향으로 관통하는 홀인 제2가이드홀을 구비하는 제2가이드이동체(443b); 제1가이드홀을 관통하여 제1가이드이동체(443a)와 결합하는 제1가이드바(443c); 및 제2가이드홀을 관통하여 제2가이드이동체(443b)와 결합하는 제2가이드바(443d)를 구비할 수 있다. 여기서, 제1가이드이동체(443a)와 제2가이드이동체(443b)는 원기둥의 형상을 구비할 수 있다.
금형이송모터(442)의 회전에 의해 금형이송회전체가 하나의 방향으로 회전하면 금형지지부(441)가 상승하게 되고, 금형지지부(441)와 결합된 가이드몸체(443e)도 상승될 수 있다. 이 때, 제1가이드이동체(443a)가 제1가이드바(443c)에 의해 가이드되어 일정하게 상승되고, 제2가이드이동체(443b)가 제2가이드바(443d)에 의해 가이드되어 일정하게 상승함으로써, 금형지지부(441)가 일정한 방향으로 상승하게 되고, 결과적으로, 금형(410)이 일정한 방향으로 상승할 수 있다.
또한, 금형이송모터(442)의 회전에 의해 금형이송회전체가 다른 방향으로 회전하면 금형지지부(441)가 하강하게 되고, 금형지지부(441)와 결합된 가이드몸체(443e)도 하강될 수 있다. 이 때, 제1가이드이동체(443a)가 제1가이드바(443c)에 의해 가이드되어 일정하게 하강되고, 제2가이드이동체(443b)가 제2가이드바(443d)에 의해 가이드되어 일정하게 하강함으로써, 금형지지부(441)가 일정한 방향으로 하강하게 되고, 결과적으로, 금형(410)이 일정한 방향으로 하강할 수 있다.
정렬모듈(300)에서 투입픽업기(114)에 의해 픽업되어 투입암부(110)의 이동에 의해 금형(410) 상으로 이동한 포밍필름은 투입픽업기(114)에서 분리되어 금형(410) 상에 안착될 수 있으며, 이와 같이 포밍필름이 금형(410) 상에 안착되면, 암구동기(130)에 의한 투입암부(110)의 이동에 의해 픽업정렬유닛이 포밍하우징(460)의 외측으로 이동할 수 있다.
그리고, 금형지지부(441)가 상승하여 금형(410) 상 포밍필름이 부피가변체(430)에 근접하도록 상승하게 될 수 있다. 이 때, 부분 팽창된 부피가변체(430)와 포밍필름이 접촉하여 포밍필름이 부분 팽창된 부피가변체(430)에 의해 가압될 수 있다. 그 후, 기체가 부피가변체(430)로 추가 유입되어 부피가변체(430)가 팽창함으로써, 금형(410)에 대한 성형이 수행될 수 있다.
포밍필름에 대한 성형이 완료된 후, 금형이송기의 작동에 의해 금형(410)이 하강하면서 부피가변체(430)로부터 이격될 수 있으며, 이와 같이 금형(410)이 부피가변체(430)로부터 이격되면, 포밍펌프(452)의 작동에 의해 부피가변체(430)에 충진된 기체가 포밍펌프(452)와 밸브(451)를 순차적으로 거친 후 포밍모듈(400)의 외부로 배출될 수 있다.
상기와 같은 구성에 의하여, 복수 개의 포밍모듈(400) 각각에서 포밍필름의 성형이 자동으로 수행되므로, 성형된 포밍필름을 대량으로 획득할 수 있으며, 부피가변체(430)를 이용하여 포밍필름을 성형하므로, 포밍필름에 굴곡 부위 등이 구비되도록 포밍필름에 대한 3D 성형이 용이하게 수행될 수 있다.
도 25는 본 발명의 일 실시 예에 따른 도킹커넥터(730)의 모식도이다. 도 25에서 보는 바와 같이, 투입모듈(200), 정렬모듈(300), 포밍모듈(400) 및 배출모듈(500) 각각은 전원 공급 및 제어신호를 제공받기 위한 도킹커넥터(730)를 구비할 수 있다. 구체적으로, 투입하우징(290)의 외측면, 정렬하우징(350)의 외측면, 포밍하우징(460)의 외측면 또는 배출하우징(560)의 외측면에는 도킹커넥터(730)가 형성될 수 있다. 이와 같은 형성된 도킹커넥터(730)를 통해 각각의 모듈 내 구비되는 각각의 구성에 대해 전원 또는 제어신호가 전달될 수 있다.
케이스(740)는 프레임의 내부를 확인할 수 있는 복수 개의 도어를 구비할 수 있다. 구체적으로, 케이스(740)는, 투입모듈(200)과 대응되는 위치에 형성되고 개폐 가능하여 투입모듈(200)의 내부 확인에 이용되는 투입도어(741); 정렬모듈(300)과 대응되는 위치에 형성되고 개폐 가능하여 정렬모듈(300)의 내부 확인에 이용되는 정렬도어(742); 배출모듈(500)과 대응되는 위치에 형성되고 개폐 가능하여 배출모듈(500)의 내부 확인에 이용되는 배출도어(743); 및 포밍모듈(400)과 대응되는 위치에 형성되고 개폐 가능하여 포밍모듈(400)의 내부 확인에 이용되는 포밍도어(744)를 구비할 수 있다.
사용자는 투입도어(741)를 개방한 후 투입카트리지(220)에 성형 전 포밍필름의 집합체를 투입시킬 수 있다. 또한, 사용자의 배출도어(743)를 개방한 후 성형된 포밍필름의 집합체를 배출카트리지(510)로부터 배출시킬 수 있다. 또한, 사용자는 정렬도어(742)를 개방한 후 2장 이상이 적층된 포밍필름들을 제거할 수 있다. 그리고, 사용자는 포밍도어(744)를 개방한 후 포밍모듈(400) 내 설치된 금형(410)을 교체할 수 있다.
도 26은 본 발명의 일 실시 예에 따른 하부모듈(720)의 내부 평면도와 측면도이다. 도 26의 (a)는 하부모듈(720)의 내부 평면도를 나타내고, 도 26의 (b)는 하부모듈(720)의 내부 측면도를 나타낼 수 있다.
도 26에서 보는 바와 같이, 하부모듈(720)은, 판의 형상으로 하부판(620)의 하부에 형성된 하부모듈하판(722); 및 하부판(620)과 하부모듈하판(722) 사이에 형성되어 하부판(620)과 하부모듈하판(722) 각각에 결합하는 하부모듈지지체(723)를 구비할 수 있다. 여기서, 하부모듈하판(722)이 복수 개의 하부모듈지지체(723)를 지지하고, 복수 개의 하부모듈지지체(723)가 하부판(620)을 지지하면서 하부모듈(720)의 내부 공간이 형성될 수 있다.
하부모듈(720)과 동일한 구조로 상부모듈(710)이 형성될 수 있으며, 구체적으로, 상부모듈(710)은, 판의 형상으로 상부판(610)의 상부에 형성된 상부모듈상판(712); 및 상부모듈상판(712)과 상부판(610) 사이에 형성되어 상부모듈상판(712)과 상부판(610) 각각에 결합하는 상부모듈지지체(713)를 구비할 수 있다. 여기서, 상부판(610)이 복수 개의 상부모듈지지체(713)를 지지하고, 복수 개의 상부모듈지지체(713)가 상부모듈상판(712)을 지지하면서 상부모듈(710)의 내부 공간이 형성될 수 있다.
이하, 본 발명의 온도조절장치(800)에 대해 설명하기로 한다.
도 27은 본 발명의 제1실시 예에 따른 온도조절장치(800)의 사시도이고, 도 28은 본 발명의 제1실시 예에 따른 온도조절장치(800)의 단면도이며, 도 29는 본 발명의 제2실시 예에 따른 온도조절장치(800)의 단면도이다. 도 28과 도 29에서, 화살표는 가열공기의 유동 경로를 나타낼 수 있다.
도 23에서 보는 바와 같이, 포밍모듈(400)은 금형(410)에 대한 가열을 수행하는 온도조절장치(800)를 더 구비할 수 있다. 온도조절장치(800)는 금형지지부(441)의 상단에 결합되고 온도조절장치(800)의 바닥벽체(811)에 금형(410)이 결합될 수 있다. 이에 따라, 금형지지부(441)의 이동에 따라 금형(410)이 이동됨과 동시에 온도조절장치(800)가 이동될 수 있다.
도 27 내지 도 29에서 보는 바와 같이, 온도조절장치(800)는, 금형(410)의 바닥면과 결합되어 금형(410)을 지지하는 바닥벽체(811)와, 바닥벽체(811)의 둘레 방향을 따라 형성되고 금형(410)으로부터 이격되어 금형(410)의 측면을 둘러싸는 형상으로 형성되는 측벽체(812)를 구비하는 가열하우징(810); 측벽체(812)와 금형(410) 사이에 형성되고 금형(410)으로 열을 전달하는 발열부(820); 발열부(820)와 측벽체(812) 사이에 형성되고, 펠티어 효과를 이용하여 발열부(820)를 냉각시킴과 동시에 측벽체(812)를 향해 열을 발산하는 측부열교환부(830); 및 측부열교환부(830)와 측벽체(812) 사이의 공간에서 가열된 공기인 가열공기가 바닥벽체(811)의 내부 공간으로 유동되도록 가열공기에 유로를 제공하는 열전달유로;를 구비할 수 있다.
금형(410)의 가열 시 단열 효과의 증가를 위하여, 가열하우징(810)은 합성수지로 형성될 수 있다. 다만, 가열하우징(810)을 형성하는 소재가 이에 한정되는 것은 아니고, 단열에 적합한 소재는 모두 이용될 수 있다.
발열부(820)는, 금형(410)을 향해 광을 조사하는 LED(821); 및 LED(821)를 지지하는 LED지지체(822)를 구비할 수 있다. LED(821)는 LED지지체(822)를 관통하여 설치되고, LED(821)는 측부열교환부(830)와 접촉될 수 있다.
여기서, 발열부(820)는 복수 개의 LED(821)를 구비할 수 있다. 그리고, 복수 개의 발열부(820)가 금형(410)의 사방 측면에 배치되고, 각각의 발열부(820)로부터 금형(410)으로 LED(821)의 광이 조사되고 LED(821)의 열이 대류로 금형(410) 및 포밍필름에 전달되어, 금형(410) 및 포밍필름에 대한 가열이 수행될 수 있다.
측부열교환부(830)는 발열부(820)의 LED지지체(822)와 결합하고 측벽체(812)의 내측면과 이격되게 형성됨으로써 측부열교환부(830)와 측벽체(812) 사이에 공간이 형성될 수 있다. 측부열교환부(830)는 펠티어 효과(Peltier effect)를 구현하기 위하여 열전소자인 측부열전소자를 구비할 수 있다.
상기와 같이 열전소자를 부착하여 LED(821)를 일정한 온도로 냉각 유지시킴으로써, LED(821)의 광량 저하와 파장의 변화를 방지할 수 있고, LED(821)의 수명을 증대시킬 수 있다.
그리고, 금형을 가열하기 위해 LED(821)를 사용하므로, 금형(410) 및 포밍필름에 대한 신속한 발열과 냉각이 가능하여, 포밍필름의 성형 시간을 단축시킴으로써, 포밍필름의 제조 효율을 증대시킬 수 있다.
열전달유로는, 바닥벽체(811)의 내부에 형성된 공간인 하부유로(852); 및 측부열교환부(830)와 측벽체(812) 사이의 공간으로써 하부유로(852)와 연결된 측부유로(851)를 구비할 수 있다. 또한, 측부열교환부의 냉각 부위(831)는 LED(821)와 접촉되도록 형성되고 측부열교환부의 발열 부위(832)는 측부유로(851)를 향하도록 형성될 수 있다. 이에 따라, 광을 발산하면서 가열된 LED(821)의 열이 측부열교환부의 냉각 부위(831)로 전달될 수 있고, 측부열교환부의 발열 부위(832)가 가열되어 열을 발산할 수 있다.
그리고, 온도조절장치(800)는, 측부열교환부(830)의 상부에 형성되고 측부열교환부(830)와 측벽체(812) 사이의 공간의 가열공기에 유동 압력을 제공하는 적어도 하나 이상의 팬(860)을 더 포함할 수 있으며, 가열하우징(810)은, 측벽체(812)와 결합되어 가열하우징(810)의 개방된 상부의 일부를 가리고 팬(860)을 지지하는 상부벽체(813)를 더 구비할 수 있다. 여기서, 상부벽체(813)는 중앙 영역이 타공된 판의 형상을 구비할 수 있다.
상부벽체(813)에는 홀의 형상인 상부홀이 형성될 수 있으며, 상부벽체(813)는 복수 개의 상부홀을 구비할 수 있다. 그리고, 각각의 상부홀에는 팬(860)이 인입되어 형성될 수 있으며, 이와 같은 팬(860)은 가열하우징(810) 외부의 공기를 흡입하여 측부유로(851)를 향해 분출할 수 있다.
측벽체(812)와 상부벽체(813)의 결합 시, 팬(860)으로 흡입된 외부의 공기인 외기의 유동이 용이하기 위해, 상부벽체(813)가 측부열교환부(830)의 상단으로부터 이격되도록 형성되고, 상부벽체(813)의 하부면과 측부열교환부(830)의 상단 사이의 공간에는 차단벽체(814)가 형성될 수 있다. 여기서, 도 28과 도 29에서 보는 바와 같이, 차단벽체(814)의 상단은 상부벽체(813)의 하부면의 끝단과 결합하고, 차단벽체(814)의 하단은 측부열교환부(830)의 상단과 LED지지체(822)의 상단 사이에 결합될 수 있다.
도 28에서 보는 바와 같이, 온도조절장치(800)의 제1실시 예로써, 바닥벽체(811)는, 바닥벽체(811)의 상부를 타공하여 형성되고 하부유로(852)와 바닥벽체(811)의 상부 공간을 연결하는 상향배기구(811a)를 구비할 수 있다. 상향배기구(811a)는 금형(410)에 인접하게 형성될 수 있으며, 이에 따라, 상향배기구(811a)로부터 배기되는 가열공기와 금형(410) 간 열전달 효율이 증대될 수 있다.
상기와 같이 하부유로(852)를 통과한 가열공기는, 상향배기구(811a)를 통해 금형(410)의 하부에서 상부 방향으로 배출될 수 있다. 이에 따라, 측부열교환부(830)에 의해 가열된 LED(821)로부터 획득된 열을 대류를 통해 다시 금형(410) 측으로 공급함으로써, 열에너지를 재활용할 수 있다. 이와 같은 에너지 재활용으로 인해, 포밍필름 성형 시간을 감소시켜 포밍필름 제조 효율을 증대시킬 수 있다.
도 29에서 보는 바와 같이, 온도조절장치(800)의 제2실시 예로써, 바닥벽체(811)는, 바닥벽체(811)의 하부를 타공하여 형성되고 하부유로(852)와 바닥벽체(811)의 하부 공간을 연결하는 하향배기구(811b)를 구비할 수 있다. 그리고, 온도조절장치(800)는, 바닥벽체(811)와 결합하고, 일 부위는 바닥벽체(811)의 상부 공간으로 노출되며, 타 부위는 하부유로(852) 내 위치하고, 펠티어 효과를 이용하여 바닥벽체(811)의 상부 공간을 가열시키고 상기 바닥벽체(811)의 하부 공간을 냉각시키는 하부열교환부(840)를 더 구비할 수 있다.
하부열교환부의 발열 부위(842)는 바닥벽체(811)의 상부 공간으로 노출될 수 있으며, 하부열교환부의 냉각 부위(841)는 하부유로(852) 내 형성될 수 있다. 그리고, 하부열교환부(840)는 펠티어 효과(Peltier effect)를 구현하기 위하여 열전소자인 하부열전소자를 구비할 수 있다.
측부유로(851)에서 생성된 가열공기는 하부유로(852)를 통과하게 되고, 이 때, 가열공기는 하부열교환부의 냉각 부위(841)를 통과하면서 냉각되고 가열공기의 열이 하부열교환부(840)로 전달될 수 있다. 이에 따라, 하부열교환부의 발열 부위(842)가 가열되고 하부열교환부의 발열 부위(842)의 열이 금형(410)으로 대류 열전달될 수 있다. 여기서, 하부열교환부(840)는 금형(410)에 인접하게 형성될 수 있으며, 이에 따라, 하부열교환부(840)로부터 금형(410)으로 전달되는 열이 증대될 수 있다.
온도조절장치(800)에 하향배기구(811b)가 형성되는 경우, 가열하우징(810)의 하부에는 가열하우징지지대(880)가 형성될 수 있으며, 이와 같은 가열하우징지지대(880)의 하단은 금형지지부(441)의 상단과 결합될 수 있다. 이에 따라, 가열하우징(810)의 하단이 금형지지부(441)의 상단으로부터 이격되어 공간이 형성됨으로써, 하향배기구(811b)로 배출된 가열공기가 용이하게 유동할 수 있다.
도 28과 도 29에서 보는 바와 같이, 각각의 실시 예가 구분되어 표시되어 있기는 하나, 하나의 온도조절장치(800)에 상향배기구(811a) 및 하향배기구(811b)와 하부열교환부(840)가 동시에 형성될 수 있음은 당연하다.
상기와 같이 온도조절장치(800)가 형성되는 경우, 부피가변체(430)의 두께(프레스헤드(420)의 하부면으로부터 부피가변체(430) 하단까지의 수직 거리)는 상부벽체(813)의 하부면과 금형(410)의 상부면 간 거리보다 크게 형성될 수 있다. 이에 따라, 부피가 증가된 부피가변체(430)가 상부벽체(813)의 개구부에 통과되어 부피가변체(430)에 의한 금형(410) 상 표밍필름의 성형이 용이하게 수행될 수 있다.
도 30은 본 발명의 제3실시 예에 따른 온도조절장치(800)의 단면도이고, 도 31은 본 발명의 제4실시 예에 따른 온도조절장치(800)의 단면도이다.
도 30과 도 31에서 보는 바와 같이, 본 발명의 온도조절장치(800)는, 금형(410)의 바닥면과 결합되어 금형(410)을 지지하는 바닥벽체(811)와, 바닥벽체(811)의 둘레 방향을 따라 형성되고 금형(410)으로부터 이격되어 금형(410)의 측면을 둘러싸는 형상으로 형성되는 측벽체(812)를 구비하는 가열하우징(810); 금형(410)과 측벽체(812) 사이에 형성되고, 펠티어 효과를 이용하여 금형(410)을 향해 열을 발산하는 측부열교환부(830); 측부열교환부(830)와 측벽체(812) 사이의 공간에서 냉각된 공기인 냉각공기가 바닥벽체(811)의 내부 공간으로 유동되도록 냉각공기에 유로를 제공하는 열전달유로;를 포함한다.
여기서, 상기된 본 발명의 온도조절장치(800)의 제1실시 예 및 제2실시 예와 달리, 본 발명의 온도조절장치(800)의 제3실시 예 및 제4실시 예에서는, 발열부(820)가 형성되지 않을 수 있다. 즉, LED(821)와 LED지지체(822)가 설치되지 않을 수 있다.
그리고, 도 30과 도 31에서 보는 바와 같이, 본 발명의 제3실시 예와 제4실시 예에 따른 온도조절장치(800)에서는, 하향배기구(811b)가 형성될 수 있다. 구체적으로, 바닥벽체(811)는, 바닥벽체(811)의 하부를 타공하여 형성되고 하부유로(852)와 바닥벽체(811)의 하부 공간을 연결하는 하향배기구(811b)를 구비할 수 있다.
또한, 가열하우징(810)의 하부에는 가열하우징지지대(880)가 형성될 수 있으며, 이와 같은 가열하우징지지대(880)의 하단은 금형지지부(441)의 상단과 결합될 수 있다. 이에 따라, 가열하우징(810)의 하단이 금형지지부(441)의 상단으로부터 이격되어 공간이 형성됨으로써, 하향배기구(811b)로 배출된 냉각공기가 용이하게 유동할 수 있다.
상기와 같이, 본 발명의 온도조절장치(800)의 제3실시 예와 제4실시 예에서, 냉각공기가 하향배기구(811b)로 배출됨으로써, 냉각공기가 금형(410)으로 유동하는 것을 방지함과 동시에, 냉각공기에 의해 하부유로(852) 내 결로가 발생되는 현상을 방지할 수 있다.
본 발명의 온도조절장치(800)의 제3실시 예와 제4실시 예에서, 측부열교환부(830)는, 금형(410)과 측벽체(812) 사이의 공간에 형성될 수 있으며, 측부열교환부의 냉각 부위(831)가 측부유로(851)를 향하도록 형성되고, 측부열교환부의 발열 부위(832)가 금형(410)을 향하도록 형성될 수 있다. 그리고, 팬(860)으로는 외부로부터 제공되는 공기로써 외기가 공급될 수 있다.
이에 따라, 팬(860)을 통과한 외기는 측부열교환부의 냉각 부위(831)에 의해 냉각되어 냉각공기로 되며, 이와 같은 냉각공기의 유동 방향은 상기된 가열공기와 동일하다. 그리고, 외기로부터 측부열교환부의 냉각 부위(831)에 전달된 열에 의해 측부열교환부의 발열 부위(832)가 가열되고, 측부열교환부의 발열 부위(832)는 금형(410)을 향해 열을 발산할 수 있다. 이와 같이 발산된 열에 의해 금형(410) 및 포밍필름이 가열될 수 있다.
본 발명의 온도조절장치(800)의 제4실시 예에서, 냉각공기도 가열공기와 마찬가지로 하부열교환부(840)를 통과할 수 있으며, 냉각공기가 하부열교환부(840)를 통과하는 경우, 냉각공기의 잔열이 하부열교환부의 냉각 부위(841)로 전달되어 냉각공기는 추가 냉각되고, 하부열교환부의 냉각 부위(841)로 전달된 냉각공기의 잔열에 의해 하부열교환부의 발열 부위(842)가 가열되어 하부열교환부의 발열 부위(842)의 열이 금형(410)으로 대류 열전달될 수 있다.
본 발명의 온도조절장치(800)의 제3실시 예와 제4실시 예에서, 측벽체(812)와 상부벽체(813)의 결합 시, 팬(860)으로 흡입된 외부의 공기인 외기의 유동이 용이하기 위해, 상부벽체(813)가 측부열교환부(830)의 상단으로부터 이격되도록 형성되고, 상부벽체(813)의 하부면과 측부열교환부(830)의 상단 사이의 공간에는 차단벽체(814)가 형성될 수 있다. 여기서, 도 30과 도 31에서 보는 바와 같이, 차단벽체(814)의 상단은 상부벽체(813)의 하부면의 중간 부위에 결합하고, 차단벽체(814)의 하단은 측부열교환부의 냉각 부위(831)의 상단과 측부열교환부의 발열 부위(832)의 상단 사이에 결합될 수 있다.
상기와 같은 차단벽체(814)의 형성에 의해 금형(410) 주위의 공기가 측부유로(851)로 유입되는 것이 방지되어, 외기에 대한 측부열교환부의 발열 부위(832)의 발열 효율이 증대될 수 있다. 그리고, 상기와 같이 차단벽체(814)가 형성되어 외기가 측부열교환부의 냉각 부위(831)의 상부에만 접촉되어 측부열교환부의 냉각 부위(831)의 냉각 효율을 증대시킴과 동시에 측부열교환부의 발열 부위(832)의 온도 저하를 방지할 수 있다.
본 발명의 온도조절장치(800)의 제3실시 예에 대한 나머지 상세한 사항은, 본 발명의 온도조절장치(800)의 제1실시 예에 대한 설명 중 대응되는 사항과 동일하다.
그리고, 본 발명의 온도조절장치(800)의 제4실시 예에 대한 나머지 상세한 사항은, 본 발명의 온도조절장치(800)의 제2실시 예에 대한 설명 중 대응되는 사항과 동일하다.
이하, 본 발명의 포밍필름 제조장치를 이용한 본발명의 포밍필름 제조방법에 대해서 설명하기로 한다.
제1단계에서, 투입암부(110)가 이동하고 픽업정렬유닛이 투입모듈(200)에 수용된 포밍필름을 픽업할 수 있다. 구체적으로, 암구동회전모터(134)와 투입모터(131)의 작동에 따라 투입암부(110)가 이동하여 픽업정렬유닛이 투입필름이송체(210) 상으로 이동하여 성형 전 포밍필름을 픽업할 수 있다.
제2단계에서, 투입암부(110)에 의해 포밍필름이 투입모듈(200)로부터 정렬모듈(300)로 이동되고 정렬모듈(300)에서 포밍필름이 정렬될 수 있다. 구체적으로, 암구동회전모터(134)와 투입모터(131)의 작동에 따라 투입암부(110)가 이동하여 픽업정렬유닛이 이동함으로써 포밍필름이 이동되고, 이와 같이 이동된 포밍필름이 정렬패드(310)에 안착될 수 있다. 그 후, 간격조절기(113)에 의한 외측정렬바(112)와 내측정렬바(111)의 작동에 의해 포밍필름이 정렬될 수 있다.
제3단계에서, 투입암부(110)에 의해 포밍필름이 정렬모듈(300)로부터 포밍모듈(400)로 이동되고 포밍모듈(400)에서 포밍필름이 성형될 수 있다. 구체적으로, 암구동회전모터(134)와 투입모터(131)의 작동에 따라 투입암부(110)가 이동하여 픽업정렬유닛이 정렬패드(310) 상으로 이동하여 포밍필름을 픽업한 후, 다시 투입암부(110)가 이동하여 금형(410) 상으로 포밍필름이 이동된 후 포밍필름이 금형(410) 상 안착될 수 있다. 그리고, 금형(410)이 상승되고 부피가 증가한 부피가변체(430)에 의해 포밍필름이 가압되어 포밍필름에 대한 성형이 수행될 수 있다.
제4단계에서, 배출암부(120)에 의해 포밍필름이 배출모듈(500)로 이동되고 포밍필름이 배출모듈(500)에 수용되어 저장될 수 있다. 구체적으로, 금형(410)이 하강하여 금형(410)이 부피가변체(430)로부터 이격된 후, 암구동회전모터(134)와 배출모터(132)의 작동에 따라 배출암부(120)가 이동하여 배출픽업기(121)가 금형(410) 상으로 이동하여 성형된 포밍필름을 픽업하고, 다시, 배출암부(120)가 이동하여 배출픽업기(121)가 배출필름이송지지체(520) 상으로 포밍필름이 이동된 후 포밍필름이 배출필름이송지지체(520)에 안착될 수 있다.
본발명의 포밍필름 제조방법에 대한 나머지 상세한 사항은, 상기된 본 발명의 포밍필름 제조장치에 대한 사항과 동일하다.
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 : 이송부
110 : 투입암부 111 : 내측정렬바
112 : 외측정렬바 113 : 간격조절기
114 : 투입픽업기 115 : 내측투입암
116 : 외측투입암 117 : 투입변위센서
120 : 배출암부 121 : 배출픽업기
122 : 내측배출암 123 : 외측배출암
124 : 배출변위센서 130 : 암구동기
131 : 투입모터 131a : 투입이송작동체
131b : 투입이송브레이크 132 : 배출모터
132a : 배출이송작동체 132b : 배출이송브레이크
133 : 암구동지지부 134 : 암구동회전모터
200 : 투입모듈
210 : 투입필름이송체 220 : 투입카트리지
221 : 투입수용공간 222 : 투입구동기공간
223 : 투입카트리지분리벽체 224 : 투입카트리지분리벽체홀
230 : 투입필름이송지지체 240 : 투입구동기
250 : 투입패드 260 : 투입전달부
261 : 필름피더 261a : 가압피더체
261b : 피더구동체 261c : 피더구동홀
261d : 회전홀 262 : 피더구동기
262a : 피더회전체 262b : 피더돌기
262c : 피더회전모터 271 : 슬라이딩지지체
272 : 필름피더지지체 272a : 필름피더지지핀
281 : 투입이오나이저 282 : 투입패드압력센서
283 : 투입진공펌프 290 : 투입하우징
300 : 정렬모듈
310 : 정렬패드 311 : 레이저관통홀
320 : 정렬구동기 331 : 투광부
332 : 수광부 333 : 수광부지지대
341 : 정렬패드압력센서 342 : 정렬진공펌프
350 : 정렬하우징
400: 포밍모듈
410 : 금형 420 : 프레스헤드
430 : 부피가변체 441 : 금형지지부
441a : 금형지지부홀 442 : 금형이송모터
443 : 금형이송가이드부 443a : 제1가이드이동체
443b : 제2가이드이동체 443c : 제1가이드바
443d : 제2가이드바 443e : 가이드몸체
451 : 밸브 452 : 포밍펌프
453 : 기체압력센서 460 : 포밍하우징
500 : 배출모듈
510 : 배출카트리지 511 : 배출수용공간
512 : 배출구동기공간 513 : 배출카트리지분리벽체
514 : 배출카트리지분리벽체홀 520 : 배출필름이송지지체
530 : 배출필름이송체 540 : 배출구동기
550 : 배출이오나이저 560 : 배출하우징
610 : 상부판 620 : 하부판
630 : 틀지지부 631 : 주지지체
632 : 보조지지체 710 : 상부모듈
711 : 전원부 712 : 상부모듈상판
713 : 상부모듈지지체 720 : 하부모듈
721 : 제어부 722 : 하부모듈하판
723 : 하부모듈지지체 730 : 도킹커넥터
740 : 케이스 741 : 투입도어
742 : 정렬도어 743 : 배출도어
744 : 포밍도어
800 : 온도조절장치
810 : 가열하우징 811 : 바닥벽체
811a : 상향배기구 811b : 하향배기구
812 : 측벽체 813 : 상부벽체
814 : 차단벽체 820 : 발열부
821 : LED 822 : LED지지체
830 : 측부열교환부 831 : 측부열교환부의 냉각 부위
832 : 측부열교환부의 발열 부위 840 : 하부열교환부
841 : 하부열교환부의 냉각 부위 842 : 하부열교환부의 발열 부위
851 : 측부유로 852 : 하부유로
860 : 팬 880 : 가열하우징지지대

Claims (9)

  1. 포밍필름의 성형에 이용되는 금형;
    상기 금형의 바닥면과 결합되어 상기 금형을 지지하는 바닥벽체와, 상기 바닥벽체의 둘레 방향을 따라 형성되고 상기 금형으로부터 이격되어 상기 금형의 측면을 둘러싸는 형상으로 형성되는 측벽체를 구비하는 가열하우징;
    상기 측벽체와 상기 금형 사이에 형성되고 상기 금형으로 열을 전달하는 발열부;
    상기 발열부와 상기 측벽체 사이에 형성되고, 펠티어 효과를 이용하여 상기 발열부를 냉각시킴과 동시에 상기 측벽체를 향해 열을 발산하는 측부열교환부;
    상기 측부열교환부와 상기 측벽체 사이의 공간에서 가열된 공기인 가열공기가 상기 바닥벽체의 내부 공간으로 유동되도록 상기 가열공기에 유로를 제공하는 열전달유로; 및
    상기 측부열교환부의 상부에 형성되고 상기 측부열교환부와 상기 측벽체 사이의 공간에 외기를 공급하는 적어도 하나 이상의 팬을 포함하고,
    상기 가열하우징은, 상기 측벽체와 결합되어 상기 가열하우징의 개방된 상부의 일부를 가리고 상기 팬을 지지하는 상부벽체를 더 구비하고,
    상기 상부벽체는 중앙 영역이 타공된 판의 형상이며, 상기 상부벽체는 홀의 형상인 상부홀을 구비하고,
    상기 상부홀에 상기 팬이 인입되어 형성되는 것을 특징으로 하는 열전소자를 활용한 금형 온도조절장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 발열부는, 상기 금형을 향해 광을 조사하는 LED를 구비하는 것을 특징으로 하는 열전소자를 활용한 금형 온도조절장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 열전달유로는,
    상기 바닥벽체의 내부에 형성된 공간인 하부유로; 및
    상기 측부열교환부와 상기 측벽체 사이의 공간으로써 상기 하부유로와 연결된 측부유로를 구비하는 것을 특징으로 하는 열전소자를 활용한 금형 온도조절장치.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 바닥벽체는, 상기 바닥벽체의 상부를 타공하여 형성되고 상기 하부유로와 상기 바닥벽체의 상부 공간을 연결하는 상향배기구를 구비하는 것을 특징으로 하는 열전소자를 활용한 금형 온도조절장치.
  5. 청구항 3에 있어서,
    상기 바닥벽체는, 상기 바닥벽체의 하부를 타공하여 형성되고 상기 하부유로와 상기 바닥벽체의 하부 공간을 연결하는 하향배기구를 구비하는 것을 특징으로 하는 열전소자를 활용한 금형 온도조절장치.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 바닥벽체와 결합하고, 일 부위는 상기 바닥벽체의 상부 공간으로 노출되며, 타 부위는 상기 하부유로 내 위치하고, 펠티어 효과를 이용하여 상기 바닥벽체의 상부 공간을 가열시키고 상기 바닥벽체의 하부 공간을 냉각시키는 하부열교환부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 열전소자를 활용한 금형 온도조절장치.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 팬은, 상기 측부열교환부와 상기 측벽체 사이의 공간의 상기 가열공기에 유동 압력을 제공하는 것을 특징으로 하는 열전소자를 활용한 금형 온도조절장치.
  8. 삭제
  9. 포밍필름의 성형에 이용되는 금형;
    상기 금형의 바닥면과 결합되어 상기 금형을 지지하는 바닥벽체와, 상기 바닥벽체의 둘레 방향을 따라 형성되고 상기 금형으로부터 이격되어 상기 금형의 측면을 둘러싸는 형상으로 형성되는 측벽체를 구비하는 가열하우징;
    상기 금형과 상기 측벽체 사이에 형성되고, 펠티어 효과를 이용하여 상기 금형을 향해 열을 발산하는 측부열교환부;
    상기 측부열교환부와 상기 측벽체 사이의 공간에서 냉각된 공기인 냉각공기가 상기 바닥벽체의 내부 공간으로 유동되도록 상기 냉각공기에 유로를 제공하는 열전달유로; 및
    상기 측부열교환부의 상부에 형성되고 상기 측부열교환부와 상기 측벽체 사이의 공간에 외기를 공급하는 적어도 하나 이상의 팬을 포함하고,
    상기 가열하우징은, 상기 측벽체와 결합되어 상기 가열하우징의 개방된 상부의 일부를 가리고 상기 팬을 지지하는 상부벽체를 더 구비하고,
    상기 상부벽체는 중앙 영역이 타공된 판의 형상이며, 상기 상부벽체는 홀의 형상인 상부홀을 구비하고,
    상기 상부홀에 상기 팬이 인입되어 형성되는 것을 특징으로 하는 열전소자를 활용한 금형 온도조절장치.
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