KR20010085061A

KR20010085061A - 인몰딩코팅 장치 및 방법

Info

Publication number: KR20010085061A
Application number: KR1020010045641A
Authority: KR
Inventors: 김도우
Original assignee: --; (주)신기기연
Priority date: 2001-07-27
Filing date: 2001-07-27
Publication date: 2001-09-07
Also published as: KR100443704B1

Abstract

그림을 인쇄한 합성수지 필름을 금형의 내부면에 진공흡착하여 금형내부로 사출용액을 밀어넣어 사출과 동시에 그림이 인쇄된 필름을 코팅하는 인몰딩코팅장치 및 방법에 관한 발명이다.

Description

인몰딩코팅 장치 및 방법{omitted}

합성수지 사출물에 무늬, 도안, 장식 등이 그려진 그림을 인쇄하는 방법에 있어서,

종래에는 사출된 제품에 스크린인쇄 등의 기법으로 후가공하는 방법을 이용하였으나 굴곡이 있는 면에 그림을 인쇄하는 데는 한계가 있었다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 그림이 인쇄되어있는 합성수지 필름을 금형의 내부면에 진공흡착한 후 사출용액을 금형의 내부면에 채워넣어 사출과 동시에 그림이 인쇄된 필름을 사출물에 직접 코팅하는 방법으로 공정을 자동화하고, 굴곡이 있는 면에도 그림을 쉽게 인쇄할 수 있다.

도1은 본 발명의 실시 장치의 측면도

도2는 도1의 부분 상세도

도3은 본 발명 실시 장치의 정면도

도4는 도3의 부분 상세 사시도

도5는 필름클래프가 하향운동한 후 '-'자형부재가 필름을 금형1의 단면에 압착하여 고정한 측면도

도6은 'ㄷ'자형부재가 필름을 금형1의 단면에 압착하여 고정한 측면도

도7은 가열판이 하향운동하여 필름을 가열하고 필름을 금형1의 내부면에 진공흡착하는 측면도

도8은 가열판이 상향운동한 후 금형2와 금형1이 필름고정틀을 사이에 두고 형합된 측면도

〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉

1 : 필름 2 : 필름롤

3 : 필름롤지지봉 4 : 스피드컨터롤모터

5 : 에어배관 6 : PLC컨터롤러

7 : 필름클램프 8 : 서브 모터

9a, 9b, 9c, 9d : 공압실린더 10 : 타임벨트

11 : 필름고정틀 12 : 금형1

13 : 풀리 14 : 진공펌프

15 : 열선 16 : 가열판

17 : 금형2 18 : 밀핀

19 : 밀판 20 : 배기공

21 : 에어솔레노이드밸브집적부 22 : 점착성롤러

23 : 에어펌프 24 : '-'자형부재

25 : 'ㄷ'자형부재 26 : 센서

27 : 포인트마킹 28 : 그림

29 : 파워클러치

본 발명은 합성수지의 사출과 동시에 그림(28)이 인쇄된 필름(1)을 코팅하는 장치 및 방법에 관한 것으로,

합성수지 필름(1)에 스크린인쇄 방법으로 소망하는 그림(28)과 센서(26)로 감지할 수 있는 포인트마킹(27)을 규칙적으로 반복하여 인쇄한 후 롤의 형태로 감은 필름롤(2)을 필름롤지지봉(3)에 설치한다.

상기 필름롤지지봉(3)은 봉의 한쪽 끝에 설치되는 스피드컨터롤모터(4)에 의하여 회전운동이 가능하여 필름(1)을 필요에 따라 감거나 풀 수 있도록 구성하되, 봉의 끝부분 원주상에 용수철의 탄성력을 이용한 파워클러치(29)를 설치하여 필름클램프에 의하여 당겨지는 필름(1)에 일정 기준의 장력이 생기도록한다.

상기 필름롤(2)에서 서브 모터(8)에 의하여 상하운동이 가능한 필름클램프(7)를 이용하여 원하는 위치까지 필름(1)을 풀어낸다.

상기 필름클램프(7)는, 필름(1)을 사이에 두고 수평으로 평행하게 가로지르는 사각기둥형 막대 두 개가 필름(1)의 두께보다 넓은 간격을 두고 양끝부분만 서로 결합된 형태로 구성하되, 두 개의 소형 공압실린더(9a)를 한 쪽 사각기둥형 막대의 중앙에 적당한 간격을 두고 고정설치하여 공압에 의하여 실린더봉이 전후진하여 필름(1)을 다른쪽 막대의 단면에 압착하여 고정하는 방법으로 필름(1)을 집을수 있도록 설치하며, 두 막대 사이를 통과하는 필름(1)에 인쇄된 포인트마킹(27)을 감지할 수 있는 센서(26)를 포인트마킹(27)과 대응되는 한쪽끝에 설치한다.

상기 필름클램프(7)의 양쪽 끝에 타임밸트(10)를 고정설치하여 서브 모터(8)의 회전축상에 형성되는 두 개의 대응되는 풀리(13)에 의하여 상하운동이 가능하게 구성한다.

상기 필름클램프(7)가 필름(1)을 집고 하향운동하여 금형의 적정위치 (상세히는 '-'자형부재(24)의 위쪽)까지 이동하면 필름고정틀(11)이 필름(1)을 금형1(12)의 단면에 압착하고, 필름(1)과 금형의 내부면에 의하여 밀폐된 금형 내부의 공기를 금형의 밀핀(18) 관통공과 연결되어 있는 배기공(20)을 통하여 진공펌프(14)로 배기 시킨다.

상기 필름고정틀(11)은 중앙에 금형의 모양과 같은 관통공이 형성된 사각형의 액자와 같은 형태로서 하부의 '-'자형부재(24)와 상부의 'ㄷ'자형부재(25)가 한 쌍을 이루되 독립적으로 운동이 가능하다.

상기 필름고정틀(11)의 '-'자형부재(24)와 'ㄷ'자형부재(25)에는 다수개의 공압실린더(9b, 9c)를 설치하여 필요에 따라 금형1(12)과 밀착되거나 이격될 수 있도록 구성한다.

상기 필름클램프(7)가 필름(1)을 집어 당겨서 필름(1)의 하단이 '-'자형부재(24)와 금형의 단면 사이에 놓이면 '-'자형부재(24)가 공압실린더(9b)의 작동으로 필름(1)의 하단을 금형1(12)의 단면에 압착시킨 후 필름클램프(7)의 공압실린더(9a)가 작동하여 필름(1)을 집는 작용이 해제되면서 상향운동을 하여 'ㄷ'자형부재(25)의 위쪽에서 다시 필름(1)을 집어 필름(1)에 적당한 장력이 미치도록 하고, 'ㄷ'자형부재(25)가 공압실린더(9c)에 의하여 금형에 압착되어 필름(1)을 고정시키는 방법으로 필름(1)을 금형1(12)의 단면에 압착시킨다.

이 때 필름클램프(7)와 필름고정틀(11)의 작동에서 서로의 운동에 방해가 되지않도록 필름클램프(7)는 필름(1)을 집을 시 필름(1)의 하단 일부를 남겨두고 집어 '-'자형부재(24)의 위쪽에서 멈추어 필름(1)의 자중에 의하여 필름(1)이 '-'자형부재(24)와 금형1(12)사이에 놓이도록 구성하고, 'ㄷ'자형부재(25)는 금형1(12)과 간격을 두고 이격되어 필름클램프(7)의 운동에 방해되지않도록 구성한다.

필름고정틀(11)이 필름(1)을 고정하면 필름고정틀(11)의 위쪽에 설치된 열선(15)이 작용하여 필름(1)을 절단한다. 상기 열선(15)은 전기에 의하여 가열이 이루어지고 전원이 차단되면 빨리 온도가 내려가는 가는 전열선으로 구성한다.

필름(1)이 절단되면 필름클램프(7)는 필름(1)을 놓고 필름클램프(7)에 설치된 센서(26)가 필름(1)에 표시된 포인트마킹(27)을 감지하는 위치까지 상향운동하여 다시 준비위치에 놓이게 된다.

상기 필름고정틀(11)의 금형의 반대쪽 배후에 전기에 의하여 작용하는 가열판(16)을 설치하여 필름(1)을 가열하며, 공압실린더(9d)에 의하여 상하이동이 필요에 따라 가능하도록 구성한다.

상기 금형은 필름(1)이 내부면에 진공흡착되는 금형1(12)과 형합을 이루는 금형2(17)로 구성된다. 금형1(12)에는 사출물을 용이하게 금형에서 분리하기위한 밀핀(18)이 다수개 구성되어있고 밀핀(18)은 밀판(19)에 고정설치되어 금형을 관통하여 왕복운동을 하며, 이 밀핀(18) 관통공에 배기공(20)을 형성하여 진공펌프(14)로 진공배기하면 필름고정틀(11)에 의하여 금형의 단면에 압착되어있는 필름(1)과 금형1(12)의 내부면으로 이루어진 금형1(12)의 내부의 압력이 낮아져 가열판(16)에 의하여 가열되어져있던 필름(1)이 늘어나면서 금형1(12)의 내부로 흡입되어 최종적으로 금형1(12)의 내부면에 흡착된다.

필름(1)이 금형1(12)의 내부면에 흡착되면 가열판(16)이 상향이동하고 금형2(17)가 필름고정틀(11)에 밀착되는 방향으로 이동하여 전체금형이 완성되고 난 후, 사출과정이 진행되면 금형내부의 필름(1)이 사출물과 결합하여 사출과 동시에 그림(28)이 인쇄된 필름(1)의 코팅이 이루어진다.

전체의 제어를 관장하는 제어부로 PLC컨터롤러(6)를 이용하여 사전에 프로그램된 공정의의 순서에 따라 작업이 이루어지며, 필름(1)에 인쇄된 포인트 마킹(27)을 감지하는 센서(26)로는 포토센서를 이용할 수 있다.

가열판(16)에는 전기온도센서를 설치하여 일정 온도가 유지되도록 제어가 가능하며, 서브 모터(8)는 필름클램프(7)에 설치된 센서(26)의 감지에 따라 정방향회전과 역방향회전 및 정지의 제어신호를 PLC컨터롤러(6)에서 받아제어되고, 본 발명에 사용되는 공압실린더(9a, 9b, 9c, 9d)의 작동에는 에어솔레노이드밸브를 이용하여 PLC컨터롤러(6)의 전기적 제어신호에 따라 제어가능하게 구성되었으며, 에어솔레노이드밸브를 한 곳에 모아두는 에어솔레노이드밸브집적부(21)를 편의상 구성할 수 있다.

필름(1)에 반복적으로 인쇄된 그림(28)과 포인트마킹(27)의 위치에 따라 필름 클램프(7)의 준비위치를 센서(26)가 포인트마킹(27)을 감지한 위치에서 필요에 따라 상향이나 하향으로 적정거리만큼 이동하는 조정을 PLC컨터롤러(6)에서 가능하게 구성한다.

전체적 흐름이 일관되게 진행되므로 일반적으로 시퀀스제어에 많이 이용되는 PLC컨터롤러(6)로 제어부를 구성하였으나 다른 방법으로도 가능하다.

상기 필름클램프(7)의 준비위치는 클램프가 필름(1)을 집어 아래의 필름고정틀(11) 위치까지 당겨서 필름(1)이 금형1(12)의 적정위치에 놓여 진공흡착이 가능한 위치를 의미하며, 필름(1)에 인쇄된 그림(28)과 포인트마킹(27)이 규칙적으로 반복되어 인쇄되어있음으로 반복적인 작업과정에서 동일한 위치가 된다.

그림(28)이 인쇄된 필름(1)의 면이 사출물의 표면에 접하도록 구성되어야한다.

각 과정을 단계별로 기술하면,

서브 모터(8)가 PLC컨터롤러에 사전에 입력되어있는 프로그램에 따라 적정한 회전각만큼 회전축상의 풀리(13)를 회전시켜 풀리(13)와 연동되는 타임벨트(10)가 하향운동하여 타임벨트(10)에 고정되어있는 필름클램프(7)가 준비위치에서 필름(1)과 함께 하향으로 금형1(12)의 적정위치까지 이동하는 제1단계와,

제1단계에서 이송되어온 필름(1)을 필름고정틀(11)의 '-'형부재의 공압실린더(9b)가 작동하여 '-'형부재로 필름(1)을 금형1(12)의 단면에 압착하여 고정시키는 제2단계와,

필름클램프(7)의 공압실린더(9a)봉이 후진하여 필름(1)을 집는 작용이 해제되는 제3단계와,

필름클램프(7)가 필름고정틀(11)의 위쪽으로 상향운동하는 제4단계와,

필름클램프(7)의 공압실린더(9a)봉이 전진하여 필름(1)을 집는 제5단계와,

필름고정틀(11)의 'ㄷ'자형부재(25)의 공압실린더(9c)가 작용하여 필름(1)을 금형1(12)의 단면에 압착하여 고정하는 제6단계와,

'ㄷ자형부재의 상부에 고정설치되어있는 열선(15)이 전기로 가열되어 필름(1)을 절단하는 제7단계와,

서브 모터(8)가 구동하여 필름클램프(7)를 상방향으로 이동시키되 필름클램프(7)에 설치되어있는 센서(26)가 포인트마킹(27)을 감지하면 정지하고, 다시 PLC컨터롤러(6)에 사전에 입력되어있는 프로그램에 따라 정회전이나 역회전을 하여 필름클램프(7)를 준비위치로 이동시키고, 필름클램프(7)의 공압실린더(9a)봉이 전진하여 필름(1)을 집어두는 제8단계와,

가열판(16)이 필름고정틀(11)의 배후로 하향이동하여 필름고정틀(11)과 금형1(12)의 단면에 고정되어있는 필름(1)을 가열하는 제9단계와,

진공펌프(14)가 작동하여 금형1(12)의 배기공(20)을 통하여 금형1(12)과 필름(1)으로 둘러싸인 금형1(12)의 내부공기를 진공배기하여 필름(1)을 금형1(12)의 내부면에 진공흡착하는 제10단계와,

가열판(16)이 상방향으로 이동하는 제11단계와,

금형2(17)가 금형1(12)과 필름고정틀(11)을 사이에 두고 형합을 이루는 제12단계와,

금형의 내부에 사출용액이 투입되어 필름(1)이 금형내에서 사출과 동시에 사출물에 코팅되는 제13단계와,

사출물을 금형에서 분리하는 제14단계로 이루어져있다.

제1단계와 제4단계, 제8단계에서 서브 모터(8)의 회전각을 조정하는 방법으로 입력되는 펄스신호의 수에 따라 회전각이 조정되는 서브 모터(8)를 사용하고 펄스신호는 PLC컨터롤러(6)에 프로그램하여 조정이 가능하다.

전단계를 PLC컨트롤러에 사전에 프로그램되어있는 시간의 흐름에 순차적으로 구성하되, 제8단계만 센서(26)에서 감지하는 전기적신호에 따라 인터셉트하여 다음단계로 진행되게 프로그램한다.

실시예로써,

나이론 필름(1)을 사용할 시 가열판(16)의 온도는 200℃정도가 적당하며, 가열된 나이론 필름(1)의 온도는 150℃정도가 적당하다.

점착성롤러(22)를 상부에 구성하여 필름(1)의 인쇄면에 묻을 수 있는 먼지등의 불순물을 제거할 수 있다.

인쇄 잉크로는 열에 강한 우레탄잉크를 이용할 수 있다.

사출과 동시에 그림이 인쇄된 필름을 코팅하여 사출물의 완성도를 높이고 굴곡이 심한 곡면부에도 그림을 쉽게 자동으로 코팅 가능하여 그림을 넣는 후가공에 따른 노력과 시간 및 경비를 줄인다.

Claims

그림(28)이 인쇄된 필름롤(2)을 설치하는 필름롤지지봉(3)과,

상기 필름롤지지봉(3)의 한쪽 끝에 설치되어 필름롤지지봉(3)을 회전시키는 스피드컨터롤모터(4)와,

필름(1)을 사이에 두고 수평으로 평행하게 가로지르는 사각기둥형 막대 두개가 필름(1)의 두께보다 넓은 간격을 두고 양끝부분만 서로 결합된 형태로 구성되되, 두 개의 소형 공압실린더(9a)가 한 쪽 사각기둥형 막대의 중앙에 적당한 간격을 두고 고정설치된 필름클램프와,

상기 필름클램프(7)의 양쪽 끝에 수직으로 고정설치 되어 서브 모터(8)의 회전축상에 형성되는 두 개의 대응되는 풀리(13)에 의하여 상하운동이 가능하게 구성된 타임벨트와,

펄스신호의 수에 따라 회전각이 조정되는 서브 모터(8)와,

서브 모터(8)의 회전축상에 형성되어있는 두 개의 풀리(13)와,

필름(1)을 금형의 단면에 압착하는 사각형의 필름고정틀(11)과,

필름(1)과 금형의 내부면에 의하여 밀폐된 금형 내부의 공기를 금형의 밀핀(18) 관통공과 연결되어 형성되는 배기공(20)을 통하여 내부를 진공배기 시키는 진공펌프(14)와,

상기 필름고정틀(11)이 필름(1)을 금형의 단면에 압착하여 고정하면 필름(1)을 절단할 수 있도록 필름고정틀(11)의 위쪽에 설치되는 열선(15)과,

상기 필름고정틀(11)의 금형의 반대쪽 배후에 설치되어 공압실린더(9d)에 의하여 상하운동이 가능하며 전기에 의하여 작동하여 필름(1)을 가열하는 가열판(16)과,

상기 스피드컨터롤모터(4)와 서브 모터(8)와 공압실린더(9a, 9b, 9c, 9d)들과 진공펌프(14)와 열선(15)과 가열판(16)을 프로그램된 공정의 순서에 따라 제어하는 PLC컨터롤러(6)로 구성되어 사출과 동시에 그림(28)이 인쇄된 필름(1)을 코팅하는 것을 특징으로 하는 인몰딩코팅 장치.
제1항에 있어서, 상기 필름롤지지봉(3)의 다른 쪽 끝부분 원주상에는 용수철의 탄성력을 이용하여 필름클램프에 의하여 당겨지는 필름(1)에 일정 기준의 장력이 생기도록 하는 파워클러치(29)가 설치된 것을 특징으로 하는 인몰딩코팅 장치.
제1항에 있어서, 상기 사각기둥형 막대 2개 사이를 통과하는 필름(1)에 인쇄된 포인트마킹(27)을 감지할 수 있는 센서(26)가 포인트마킹(27)과 대응되는 한쪽 끝에 설치 되어있는 것을 특징으로 하는 인몰딩코팅 장치.
제1항에 있어서, 상기 필름고정틀은 하부에 '-'자형부재(24)와 상부에 'ㄷ'자형부재로 구성되되, 공압실린더(9b, 9c)로 필름(1)을 금형의 단부에 압착시킬 수 있고 중앙에 금형과 같은 관통공이 형성되어있는 것을 특징으로 하는 인몰딩코팅 장치.
타임벨트(10)가 하향운동하여 타임벨트(10)에 고정되어있는 필름클램프(7)가 준비위치에서 필름(1)과 함께 하향으로 금형1(12)의 적정위치까지 이동하는 제1단계와,

제1단계에서 이송되어온 필름(1)을 필름고정틀(11)의 '--'형부재의 공압실린더(9b)가 작동하여 '-'형부재로 필름(1)을 금형1(12)의 단면에 압착하여 고정시키는 제2단계와,

필름클램프(7)의 공압실린더(9a)봉이 후진하여 필름(1)을 집는 작용이 해제되는 제3단계와,

필름클램프(7)가 필름고정틀(11)의 위쪽으로 상향운동하는 제4단계와,

필름클램프(7)의 공압실린더(9a)봉이 전진하여 필름(1)을 집는 제5단계와,

필름고정틀(11)의 'ㄷ'자형부재(25)의 공압실린더(9c)가 작용하여 필름(1)을 금형1(12)의 단면에 압착하여 고정하는 제6단계와,

'ㄷ자형부재의 상부에 고정설치되어있는 열선(15)이 전기로 가열되어 필름(1)을 절단하는 제7단계와,

서브 모터(8)가 구동하여 필름클램프(7)를 준비위치로 이동시키고, 필름클램프(7)의 공압실린더(9a)봉이 전진하여 필름(1)을 집어두는 제8단계와,

가열판(16)이 필름고정틀(11)의 배후로 하향이동하여 필름고정틀(11)과 금형1(12)의 단면에 고정되어있는 필름(1)을 가열하는 제9단계와,

진공펌프(14)가 작동하여 필름(1)을 금형1(12)의 내부면에 진공흡착하는제10단계와,

가열판(16)이 상방향으로 이동하는 제11단계와,

금형2(17)가 금형1(12)과 필름고정틀(11)을 사이에 두고 형합을 이루는 제12단계와,

금형의 내부에 사출용액이 투입되어 필름(1)이 금형내에서 사출과 동시에 사출물에 코팅되는 제13단계 및,

사출물을 금형에서 분리하는 제14단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 인물딩코딩방법
제5항에 있어서, 서브모터(8)가 구동하여 필름클램프(7)를 준비위치로 이동시키고, 필름크램프(7)의 공압실린더(9a)봉이 전진하여 필름(1)을 집어두는 단계는, 상기 서브 모터(8)가 구동하여 필름클램프(7)를 상방향으로 이동시키되 필름클램프(7)에 설치되어있는 센서(26)가 포인트마킹(27)을 감지하면 정지하고, 다시 PLC컨터롤러(6)에 사전에 입력되어있는 프로그램에 따라 정회전이나 역회전을 하여 필름클램프(7)를 준비위치로 이동시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 인몰딩코팅 방법.