KR20080098288A - 원소재 및 성형렌즈 자동 멀티 매거진 장치와 원소재 투입및 성형렌즈 취출 자동화장치 - Google Patents

원소재 및 성형렌즈 자동 멀티 매거진 장치와 원소재 투입및 성형렌즈 취출 자동화장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 (ⅰ)상기 원소재를 수용하는 원소재 홀더들과 상기 성형렌즈를 수용하는 렌즈 홀더들을 각각 제1축 방향인 상하방향으로 적재 수납하는 렌즈 홀더 매거진과 원소재 홀더 매거진, (ⅱ)상기 렌즈 홀더 매거진과 상기 원소재 홀더 매거진을 상기 제1축 방향을 따라 일정 간격씩 개별적으로 이동시키는 멀티매거진 엘리베이터, (ⅲ)어느 하나의 작업 대상 렌즈 홀더와 작업 대상 원소재 홀더를 각각 잡는 홀더 그립퍼들, 및 (ⅳ)상기 각 홀더 그립퍼가 각각 장착되며, 상기 홀더 그립퍼를 상기 제1축 방향과 직교하는 제2축 방향으로 이동시키는 로보 트랜스퍼들;을 포함하며, 상기 로보 트랜스퍼의 홀더 그립퍼가 작업 대상 홀더를 상기 홀더 매거진으로부터 상기 성형 장치 쪽으로 잡아당겨서 빼내도록, 상기 로보 트랜스퍼와 상기 홀더 그립퍼가 배치되는 원소재 및 성형렌즈 자동 멀티 매거진 장치, 그리고 상기 자동 멀티 매거진 장치를 구비하는 원소재 투입 및 성형렌즈 취출 자동화장치를 제공한다.

Description

원소재 및 성형렌즈 자동 멀티 매거진 장치와 원소재 투입 및 성형렌즈 취출 자동화장치{Automatic multi-magazine apparatus for raw material and molded lens and Apparatus for loading raw material and unloading molded lens automatically}
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 원소재 투입 및 성형렌즈 취출 자동화장치의 평면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 원소재 및 성형렌즈 자동 멀티 매거진 장치의 측면도이다.
도 3a는 홀더가 적재된 홀더 매거진의 평면도이다.
도 3b는 도 3a에 도시된 홀더 매거진의 정면도이다.
도 3c는 도 3b에 도시된 홀더 매거진의 측면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 원소재 및 성형렌즈 자동 멀티 매거진 장치의 평면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 일측의 매거진 엘리베이터의 정면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 로보 트랜스퍼 및 홀더 그립의 측면도이다.
도 7a는 본 발명의 일 실시예에 따른 홀더 얼라이너들의 정면도이다.
도 7b는 도 6a에 도시된 홀더 얼라이너들에 의하여 렌즈 홀더와 원소재 홀더가 정렬된 모습을 도시하는 평면도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 간단한 설명 *
1: 성형장치 2: 반출 컨베이어
3: 공급 컨베이어 4: 제1 로봇 핸들러
5: 제2 로봇 핸들러 6: 반출 금형
7: 회전 규정부 8: 금형 규정부
9: 상부 금형 거치대 10: 원소재 중심 정렬장치
20: 로보 트랜스퍼 21, 41: 서보 모터
22, 42: 엔코더 23, 44: 볼 스크류
24, 45: 볼 너트 25, 46: LM 가이드
30: 홀더 그립핑 장치 31: 홀더 그립퍼
40: 멀티 매거진 엘리베이터 47: 매거진 서포트
48: 렌즈 홀더 매거진 49: 원소재 홀더 매거진
61: 액추에이터 62: 유니버셜 조인트
63: 가이드 포스트 64: 가이드 부쉬
66: 홀더 서포트 67: 정렬 핀
69a: 홈 68: 렌즈 홀더
69: 원소재 홀더 100: 자동 멀티 매거진 장치
본 발명은 원소재 및 성형렌즈 자동 멀티 매거진 장치와 이를 구비하는 원소재 투입 및 성형렌즈 취출 자동화장치에 관한 것으로서, 더 상세하게는 렌즈 성형장치에 사용되는 원소재를 공급하고 성형장치로부터 취출된 성형렌즈를 저장하는 자동 멀티 매거진 장치와 이를 구비하는 원소재 투입 및 성형렌즈 취출 자동화장치에 관한 것이다.
최근의 디지털 카메라, 카메라폰, 웹카메라 등은 소형화 및 박형화되는 추세에 있으므로 그에 내장되는 카메라 모듈의 크기도 작아져야 한다. 카메라 모듈의 크기를 줄이기 위하여 렌즈들의 개수 및 크기를 줄일 필요가 있다. 그런데 구면 렌즈는 구면수차와 색수차가 커서 이러한 수차들을 없애기 위해서 여러 개의 구면렌즈를 함께 사용하여야 하였으므로, 카메라 모듈의 크기를 증가시키는 단점이 있다. 이러한 단점을 보완하기 위하여 다초점렌즈인 비구면 렌즈가 사용되며, 카메라 모듈의 크기가 점점 줄어드는 상황에서 비구면렌즈의 수요는 크게 증가되고 있다.
이러한 비구면렌즈는 연삭 방법 또는 프레스 성형법으로 생산될 수 있는데, 연삭 방법은 대량 생산에 부적합하다. 따라서 최근에는 상부 금형과 하부 금형 내에 원 소재를 넣고 상부 금형과 하부 금형을 상호 조립한 다음 성형기에 장착하여 고온 가열 공정, 프레싱 공정, 냉각 공정을 통하여 성형하는 프레스 성형법이 많이 사용된다. 이러한 프레스 성형법에 의하여 렌즈들을 성형한 이후에는, 금형을 반 출 및 분리하여 성형렌즈들을 취출하고, 완성된 렌즈를 홀더에 정렬 및 저장하는 작업들이 필요하다. 그리고 새로운 원 소재들을 공급 및 정렬하여 상부 금형과 하부 금형 사이에 투입하고 성형기로 이송하는 작업들이 필요하다.
종래에는 이러한 일련의 공정들을 수작업으로 실시하였으나, 생산성이 높지 않은 문제점이 있었다. 그리고 단일 성형공간을 갖는 금형과는 다르게 다수 성형공간을 갖는 금형에서는 크기가 작은 원소재나 성형된 렌즈를 세밀하게 취급하기가 어려워 성형 불량이 다수 발생하는 문제점도 있었다.
이러한 종래의 문제점을 개선하기 위해 자동화 성형법에 의해 렌즈들을 제조하는 장치가 고안되었다. 대한민국 공개특허공보 제2006-0001861호에는 자동화 성형장치가 개시되어 있다.
그러나 상기 공보에 개시된 자동화 성형장치의 스토커장치는 원소재 팔레트를 밀어주는 푸셔장치가 장비외곽에 돌출되어 있어 설비의 설치공간을 많이 차지하며, 작업자의 안전에 좋지 못하다. 그리고 푸셔장치와 팔레트 트레버스장치는 공압 실린더에 의해 구동되므로 공기압 변화에 의한 속도제어가 불가능하며, 구동시 원소재가 튀어나가는 경우도 있다. 또한 정밀위치제어가 불가능한 공압 실린더를 사용하기 때문에 팔레트가 정위치에서 어긋나는 경우가 있고, 이 경우 팔레트내에 수용된 원소재를 이송하는 작업을 수행하는 로봇의 작업 에러가 발생하는 문제가 있다. 한편, 팔레트를 상하로 이동시키는 스토커 업다운 장치도 일반 리니어 모터로 구동하고 톱니형 센서검출용 바(bar)에 의해 출발과 정지가 반복되므로 센서위치 이탈에 의해 팔레트가 정위치로부터 이탈하는 문제점을 안고 있다.
본 발명은 원소재 홀더와 렌즈 홀더를 이송하는 로보 트랜스퍼 및 홀더 그립핑 장치가 장비 내측에 배치되며, 홀더 그립핑 장치와 멀티매거진을 각각 이송하는 로보 트랜스퍼와 멀티매거진 엘리베이터를 서보모터와 LM 가이드와 엔코더를 이용하여 정밀 제어하도록 구동하며, 홀더 그립퍼가 홀더를 잡은 상태로 홀더를 이송하며, 로봇 핸들러가 다음 작업을 수행할 수 있도록 홀더들을 지정된 위치에 정위치시킬 수 있는 원소재 및 성형렌즈 자동 멀티매거진 장치 및 이를 구비하는 원소재 투입 및 성형렌즈 취출 자동화장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.
본 발명은 (ⅰ)상기 원소재를 수용하는 원소재 홀더들과 상기 성형렌즈를 수용하는 렌즈 홀더들을 각각 제1축 방향인 상하방향으로 적재 수납하는 렌즈 홀더 매거진과 원소재 홀더 매거진, (ⅱ)상기 렌즈 홀더 매거진과 상기 원소재 홀더 매거진을 상기 제1축 방향을 따라 일정 간격씩 개별적으로 이동시키는 멀티매거진 엘리베이터, (ⅲ)어느 하나의 작업 대상 렌즈 홀더와 작업 대상 원소재 홀더를 각각 잡는 홀더 그립퍼들, 및 (ⅳ)상기 각 홀더 그립퍼가 각각 장착되며, 상기 홀더 그립퍼를 상기 제1축 방향과 직교하는 제2축 방향으로 이동시키는 로보 트랜스퍼들;을 포함하며, 상기 로보 트랜스퍼의 홀더 그립퍼가 작업 대상 홀더를 상기 홀더 매거진으로부터 상기 성형 장치 쪽으로 잡아당겨서 빼내도록, 상기 로보 트랜스퍼와 상기 홀더 그립퍼가 배치되는 원소재 및 성형렌즈 자동 멀티 매거진 장치를 개시한다. 이와 같은 구성에 의하여, 본 발명의 원소재 및 성형렌즈 자동 멀티매거진 장 치는 원소재 투입 및 성형렌즈 취출 자동화장치의 밖으로 돌출되지 않으므로 장치의 설치 공간을 줄일 수 있고, 작업자의 안전을 도모할 수 있다. 또한 홀더 이송시 홀더 그립퍼로 홀더를 잡은 상태로 이송하므로 홀더의 편측 쏠림 현상을 방지하고 홀더의 정위치 정렬에러를 방지할 수 있다.
상기 각 로보 트랜스퍼는 서보모터, 리니어 모션(LM) 가이드, 및 엔코더를 포함하며, 상기 엔코더에서 출력된 신호를 이용하여 상기 서보모터의 제2축 방향으로의 구동량 및 구동속도를 제어함으로써 상기 홀더 그립퍼를 이송하도록 구동된다. 이와 같이 서보모터를 이용하여 홀더의 이송량과 이송속도를 정밀하게 제어하므로 홀더 이송시 원소재 또는 성형렌즈의 튕김 현상을 방지할 수 있다.
마찬가지로 상기 멀티매거진 엘리베이터는 리니어 모션(LM) 가이드 및 위치/속도 제어 가능 모터에 의하여 제2축 방향으로의 상기 홀더 그립퍼의 이송량 및 이송속도를 제어한다. 따라서 홀더를 홀더 그립퍼의 작업 위치로 정확하게 이송할 수 있다.
상기 원소재 및 성형렌즈 자동 멀티 매거진 장치는 상기 렌즈 홀더 및 상기 원소재 홀더를 지정된 위치에 각각 정위치시키는 홀더 얼라이너(aligner)들을 더 포함할 수 있다. 상기 홀더 얼라이너는, 홀더가 안착되는 홀더 서포트; 상기 홀더 서포트의 상부로 돌출된 적어도 세 개의 정렬 핀들; 및 상기 홀더 서포트를 제1축 방향으로 구동하는 액추에이터;를 포함하며, 상기 홀더 얼라이너는 상기 홀더 서포트가 상승할 때 상기 정렬 핀들이 상기 정렬 핀들에 대응되게 상기 홀더에 형성된 홈들에 각각 끼워지면서 홀더가 정위치로 정렬된다. 이와 같은 구성에 의하여, 제 2 로봇 핸들러의 작업 위치로 홀더를 이송한 후, 홀더 얼라이너에 의하여 홀더를 정위치로 정렬시키기 때문에 제2 로봇 핸들러 작업시 에러 발생을 줄일 수 있다.
또한, 본 발명의 또 다른 측면에 의하면, (ⅰ)성형장치로 원소재가 수용된 금형을 공급하는 공급 컨베이어, (ⅱ)상기 성형장치에서 상기 원소재를 성형한 후, 상기 성형장치로부터 상기 금형을 반출하는 반출 컨베이어, (ⅲ)상기 반출된 금형을 분해하여 성형렌즈를 취출(unloading)한 후 상기 성형렌즈를 렌즈 정렬대에 배치시키며, 새로운 원소재를 상기 분해된 금형에 투입하고 상기 분해된 금형을 조립하는 제1 로봇 핸들러, (ⅳ)상기 렌즈 정렬대에 정렬된 성형렌즈를 순차적으로 렌즈 홀더에 정렬시키며, 새로운 원소재들이 수용된 원소재 홀더로부터 상기 원소재를 순차적으로 원소재 정렬대에 정렬시키는 제2 로봇 핸들러, 및 (ⅴ)상기 제1 항 내지 제5 항 중 어느 한 항의 자동 멀티매거진 장치;를 포함하는 원소재 투입 및 성형렌즈 취출 자동화장치를 개시한다.
이때, 상기 자동 멀티매거진 장치는 상기 공급 컨베이어, 상기 반출 컨베이어, 상기 제1 로봇 핸들러, 상기 제2 로봇 핸들러가 장착되는 상기 원소재 투입 및 성형렌즈 취출 자동화장치의 베이스 프레임의 가장자리 경계 범위안에 배치된다. 즉, 본 발명의 원소재 및 성형렌즈 자동 멀티매거진 장치는 원소재 투입 및 성형렌즈 취출 자동화장치의 밖으로 돌출되지 않으므로 장치의 설치 공간을 줄일 수 있고, 작업자의 안전을 도모할 수 있다.
이하에서는, 첨부된 도면들에 도시된 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 원소재 투입 및 성형렌즈 취출 자동화장 치의 평면도이다. 도면을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 원소재 투입 및 성형렌즈 취출 자동화장치는 공급 컨베이어(3), 반출 컨베이어(2), 제1 로봇 핸들러(4), 제2 로봇 핸들러(5) 및 자동 멀티매거진 장치(100)를 구비한다.
성형장치(1)의 정면 양측에는 성형장치(1)로부터 성형이 완료된 금형(6)을 이송하는 반출 컨베이어(2)와 성형장치(1)에 공급하는 공급 컨베이어(3)가 설치된다. 성형장치(1)의 정면 일측 및 중앙부에는 제1 로봇 핸들러(4)가 설치되어 있으며, 제1 로봇 핸들러(4)는 상기 반출된 금형(6)을 분해하여 성형렌즈를 취출한 후 상기 성형렌즈를 렌즈 정렬대(71)에 배치시키며, 새로운 원소재를 상기 분해된 금형에 투입하고 상기 분해된 금형을 조립한다. 그리고 성형장치(1)의 정면 타측에는 제2 로봇 핸들러(5)가 설치되어 있으며, 제2 로봇 핸들러(5)는 상기 렌즈 정렬대(71)에 정렬된 성형렌즈를 순차적으로 렌즈 홀더(68)에 정렬시키며, 새로운 원소재들이 수용된 원소재 홀더(69)로부터 상기 원소재를 순차적으로 원소재 정렬대(101)에 정렬시킨다.
성형장치(1)의 정면에는 회전 규정부(7), 금형 규정부(8), 및 상부 금형 거치대(10)가 설치되어 있다. 그리고 성형장치(1)의 반대쪽에는 성형장치(1)에 투입될 원소재를 저장하고 성형장치(1)에서 나온 성형렌즈를 저장하는 원소재 및 성형렌즈 자동 멀티매거진 장치(100)가 설치되어 있다.
이러한 구성을 가진 본 발명의 일 실시예에 따른 원소재 투입 및 성형렌즈 취출 자동화장치의 작동에 대하여 설명한다. 먼저, 성형장치(1)에서 성형된 렌즈를 자동 멀티매거진 장치(100)의 렌즈 홀더(68)에 저장하는 과정을 설명한다.
성형된 렌즈를 가진 금형(6)이 반출 컨베이어(2)를 타고 이송되면, 푸셔에 의해서 제1 위치로 이송된다. 그러면 제1 로봇 핸들러(4)에 장착된 멀티 핸드에 의해서 회전규정부로 이송된다. 회전 규정부(7)에서는 금형(6)을 감싸고 있던 가이드링(미도시)을 빼내고 금형(6)만을 회전하여 그 위치를 보정한 다음, 제1 로봇 핸들러(4)의 멀티 핸드에 의해 가이드링을 제외한 금형(6)이 금형 규정부(8)로 이송된다. 금형 규정부(8)에서 금형(6)은 고정된 상태로, 제1 로봇 핸들러(4)의 멀티 핸드에 의해 상부 금형이 분해되고 성형렌즈가 흡착 취출되며 렌즈 정렬대(71)에 안착된다. 그러면, 제2 로봇 핸들러(5)가 렌즈 정렬대(71)에 안착된 성형렌즈를 렌즈 홀더(68)로 순차적으로 정렬하여 저장한다. 이렇게 해서 렌즈 홀더(68)가 렌즈로 모두 채워지면 채워진 렌즈 홀더(68)가 자동 멀티매거진 장치(100)에 의해 렌즈 홀더 매거진(48)으로 이송 적재된다. 그리고 빈 렌즈 홀더(68)가 렌즈 홀더 매거진(48)으로부터 제2 로봇 핸들러(5)의 작업 위치로 이송된 후 제2 로봇 핸들러(5)에 의해 성형렌즈의 저장 작업이 계속된다. 성형렌즈로 채워진 렌즈 홀더(68)들이 렌즈 홀더 매거진(48) 내에 모두 적재될 때까지 이와 같은 작업이 반복 수행된다.
다음으로, 성형장치(1)에서 투입될 원소재를 자동 멀티매거진 장치(100)의 원소재 홀더로부터 성형장치(1)까지 공급하는 과정을 설명한다.
자동 멀티매거진 장치(100)가 원소재가 정렬되어 채워진 원소재 홀더(69)를 1개씩 성형장치(1)쪽으로 빼면 제2 로봇 핸들러(5)가 원소재 홀더(69)에 있던 원소재를 원소재 정렬대(101)에 안착시킨다. 이제 제1 로봇 핸들러(4)가 원소재 정렬 대(72)에 놓여진 원소재를 금형(6)에 투입한 후 상부 금형을 원소재 위에 놓고 조립하고 가이드링을 금형(6)과 합체시키고 합체된 금형(6)을 공급 컨베이어(3)에 올려놓는다. 여기서, 원소재를 금형(6)에 투입하기 전, 원소재의 형상에 따라 원소재 중심 정렬장치(10)를 거칠 수도 있다. 그러면 금형(6)은 공급 컨베이어(3)를 통해 성형장치(1)로 투입되고 가열 공정, 프레스 공정, 냉각 공정을 거쳐 성형이 완성된다. 한편, 제2 로봇 핸들러(5)에 의해 원소재 홀더(69)상의 모든 원소재들이 원소재 정렬대(72)에 이재되면 빈 원소재 홀더(69)는 제2 로봇 핸들러(5)에 의해 원소재 홀더 매거진(49)으로 회수 적재되고 다음 원소재 홀더(69)가 제2 로봇 핸들러(5)의 작업 위치까지 이송된다.
이하에서는 자동 멀티매거진 장치(100)에 대하여 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 원소재 및 성형렌즈 자동 멀티 매거진 장치의 측면도이고, 도 3a 내지 3c는 원소재 홀더 매거진의 평면도, 정면도, 측면도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 원소재 및 성형렌즈 자동 멀티 매거진 장치의 평면도이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 매거진 엘리베이터의 정면도이다.
도면을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 자동 멀티 매거진 장치(100)는 홀더 매거진들(48, 49), 멀티매거진 엘리베이터(40)들, 홀더 얼라이너(60)들, 홀더 그립핑 장치(30)들, 로보 트랜스퍼(20)들을 구비한다.
홀더 매거진들은 원소재 홀더 매거진(49)과 렌즈 홀더 매거진(48)으로 이루어진 멀티 매거진이다. 도 3a 내지 3c를 참조하여 원소재 홀더 매거진을 예로 들 어 설명한다. 도 3a에 도시된 바와 같이, 각각의 원소재 홀더(69)에는 성형장치에 투입될 원소재들이 행과 열을 이루어 나란하게 수용되어 있다. 그리고 도 3b에 도시된 바와 같이, 원소재 홀더 매거진(49)에는 원소재 홀더(69)들이 제1 방향(이하 상하 방향)으로 소정 간격만큼씩 이격되도록 적재 수납되어 있다.
도 4를 참조하면, 원소재 홀더 매거진(49)과 렌즈 홀더 매거진(48)은 서로 나란하게 배치된다.
렌즈 홀더 매거진(48)과 원소재 홀더 매거진(49)은 각 멀티매거진 엘리베이터(40)에 장착되어 있다. 즉, 멀티매거진 엘리베이터(40)는 렌즈 홀더 매거진(48)과 원소재 홀더 매거진(49)을 각각 독립적으로 이동시킨다. 각 멀티매거진 엘리베이터(40)는 렌즈 홀더 매거진(48) 또는 원소재 홀더 매거진(49)을 소정 간격, 예를 들면 홀더(68, 69) 두께만큼씩 상방향 또는 하방향으로 이동시킨다. 그럼으로써 홀더 매거진(48, 49) 내에 적재 수납된 작업 대상 홀더가 제2 로봇 핸들러(5)가 작업할 수 있는 높이의 위치로 이동되도록 할 수 있다.
이를 위하여 멀티매거진 엘리베이터(40)는 엔코더(41)와 일체로 된 서보모터(42)를 구비한다. 그러나 본 발명의 보호범위는 반드시 이에 한정되지 않으며, 위치 및 속도 제어가 가능한 모터 어셈블리는 모두 포함한다. 예를 들면, 멀티매거진 엘리베이터(40)는 엔코더 일체형 스텝모터를 구비할 수도 있으며, 자체적으로 속도 및 위치 제어가 가능한 스텝모터만으로 이루어질 수도 있다.
엔코더(41)를 통하여 서보모터(42) 축의 각위치를 알 수 있고, 더 나아가 홀더 매거진(48, 49)의 상하 방향으로의 위치와 이동 속도를 알 수 있다. 서보모 터(42)의 축은 커플링(43)을 통하여 볼 스크류(44)와 연결되고, 볼 스크류(44)는 양단 리니어 모션(LM) 가이드(46)에 지지되어 있다. 서보모터(42)의 축 회전에 따라 볼 스크류(44)가 회전하면 볼 너트(45)가 상하 방향으로 이동하도록 볼 너트(45)가 볼 스크류(44)와 일체로 구동된다. 그리고 볼 너트(45)는 LM 가이드(46) 위에 고정된 매거진 서포트(47)와 조립되어 있고 매거진 서포트(47)는 홀더 서포트(66)와 연결되어 있으므로 서보모터(42) 축이 회전하면 매거진 서포트(47) 및 홀더 서포트(66)가 상 방향 또는 하 방향으로 이동된다.
이와 같이 수치 제어가 가능한 서보모터(61)를 채택하고, 볼 스크류(44)와 볼 너트(45)의 조합에 의해 일정 피치씩 상하 방향으로 이동하도록 프로그램된 설정값들을 입력함으로써 멀티매거진 엘리베이터(40)를 정밀 제어할 수 있다. 그럼으로써 작업 대상 홀더의 높이를 제2 로봇 핸들러(5)의 홀더 그립퍼(31)의 작업 위치에 정확하게 유지시킬 수 있다.
로보 트랜스퍼(20)는 렌즈 홀더 매거진(48)과 원소재 홀더 매거진(49)에 대응하도록 서로 나란하게 배치된 각각의 로보 트랜스퍼(20)로 이루어진다. 각 로보 트랜스퍼(20)는 매거진에 적재 수납된 작업 대상 홀더를 성형장치(1)쪽으로 이송하거나 반대 방향으로 이송하는 역할을 수행한다. 이를 위하여 각 로보 트랜스퍼(20)에는 홀더 그립핑 장치(30)가 장착된다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 로보 트랜스퍼(20) 및 홀더 그립핑 장치(30)의 측단면도이다. 홀더 그립핑 장치(30)의 홀더 그립퍼(31)는 홀더를 클램핑 즉, 잡아서 고정하는 역할을 수행한다. 홀더 그립퍼(31)는 로보 트랜스퍼(20) 에 고정된 연결용 플레이트(33)의 일 단에 연결되며, 그립퍼 액추에이터(32)에 의해 작동된다. 그립퍼 액추에이터(32)는 공압 실린더가 사용될 수 있으나, 본 발명의 보호범위는 이에 한정되지 아니한다.
로보 트랜스퍼(20)는 엔코더(22)와 일체로 된 서보모터(21)를 구비한다. 그러나 본 발명의 보호범위는 반드시 이에 한정되지 않으며, 위치 및 속도 제어가 가능한 모터 어셈블리는 모두 포함한다. 예를 들면, 로보 트랜스퍼(20)는 엔코더 일체형 스텝모터를 구비할 수도 있으며, 자체적으로 속도 및 위치 제어가 가능한 스텝모터만으로 이루어질 수도 있다.
엔코더(22)를 통하여 홀더 그립퍼(31)의 제2축 방향으로의 이동량과 이동 속도를 알 수 있다. 여기서, 제2축 방향은 제1축 방향과 수직한 방향으로서 로보 트랜스퍼(20)의 길이 방향과 동일한 방향을 의미한다. 서보모터(21)의 축은 커플링(26)을 통하여 볼 스크류(23)와 연결되고, 볼 스크류(23)는 양단 LM 가이드(25)에 지지되어 있다. 서보모터(21)의 축 회전에 따라 볼 스크류(23)가 회전하면 볼 너트(24)가 전후 방향으로 이동하도록 볼 너트(24)가 볼 스크류(23)와 일체로 구동된다. 그리고 볼 너트(24)는 LM 가이드(25) 위에 고정된 고정 블록(27)과 조립되어 있고 고정 블록(27)에는 연결용 플레이트(33)가 장착되어 있다. 따라서 서보모터(21)를 구동하면 홀더 그립핑 장치(30)가 제2축 방향으로 이동된다.
멀티매거진 엘리베이터(40)에 의하여 작업 대상 홀더가 소정의 높이에 위치되면, 로보 트랜스퍼(20)에 의하여 홀더 그립핑 장치(30)를 작업 대상 홀더가 있는 위치까지 이동한 후, 홀더 그립퍼(31)로 작업 대상 홀더를 잡는다. 그리고 나서 작업 대상 홀더가 제2 로봇 핸들러(5)의 작업 위치에 오도록 로보 트랜스퍼(20)를 구동하여 홀더 그립핑 장치(30)를 원 위치시킨다.
이러한 로보 트랜스퍼(20)는 멀티매거진 엘리베이터(40)와 마찬가지로 렌즈 홀더(68)측과 원소재 홀더(69)측에서 별도로 구동 제어된다.
이와 같은 구성을 가진 로보 트랜스퍼(20)는 엔코더(22)에서 나온 출력신호를 피드백하여 서보모터(21)의 구동량 및 구동속도를 정밀 제어할 수 있다. 따라서 작업 대상 홀더를 제2축 방향을 따라 멀티 매거진(47)으로부터 제2 로봇 핸들러(5)의 작업 위치까지 이송할 때 발생할 수 있는 원소재나 성형렌즈의 튕김 현상을 방지할 수 있다. 그리고 구동량을 정밀 제어함으로써 작업 대상 홀더(68, 69)를 제2 로봇 핸들러(5)의 작업 위치에 정확하게 정렬시킬 수 있다.
그리고 작업 대상 홀더(68, 69)의 이송시 홀더 그립퍼(31)로 홀더(68, 69)를 잡은 상태로 홀더(68, 69)가 이송되기 때문에 종래의 방식에서 발생할 수 있었던 홀더(68, 69)의 편측 쏠림 현상으로 인한 홀더(68, 69)의 정위치 정렬 에러를 방지할 수 있다.
한편, 홀더 그립핑 장치(30)를 장착한 이러한 로보 트랜스퍼(20)는 도 1에 도시된 바와 같이 자동 멀티매거진 장치(100)와 성형장치(1)의 사이에 배치된다. 즉, 종래와 달리 원소재 투입 및 성형렌즈 취출 자동화장치의 외곽으로 돌출되지 않도록 배치된다. 따라서 돌출된 구조를 취하는 종래의 방식에 비해 설비 설치 공간을 줄일 수 있으며, 작업자의 안전을 도모할 수 있다.
로보 트랜스퍼(20)가 작업 대상 홀더(68, 69)를 제2 로봇 핸들러(5)의 작업 위치까지 가져오면, 제2 로봇 핸들러(5)는 원소재 홀더(69)에 있던 원소재를 빼내 원소재 정렬대(72)에 위치시키거나 렌즈 정렬대(71)에 있던 성형렌즈를 렌즈 홀더(68)에 안착시킨다. 그런데 작업 대상 홀더(68, 69)가 제2 로봇 핸들러(5)의 작업 위치에 정확하게 정렬되지 못하면 제2 로봇 핸들러(5)의 작업시 에러가 발생하게 된다. 따라서 작업 대상 홀더(68, 69)의 제1축에 직교하는 평면상에서의 2차원 위치를 정렬시키는 역할을 하는 홀더 얼라이너(60)가 사용된다.
즉, 홀더 얼라이너(60)는 작업 대상 홀더(68)의 제1축에 직교하는 평면상에서의 2차원 위치를 정렬시키는 역할을 하는 반면, 멀티매거진 엘리베이터(40)는 작업 대상 홀더(68)의 제1축 방향으로의 위치를 정렬시키는 역할을 수행한다.
도 7a는 렌즈 홀더(68)와 원소재 홀더(69)가 제2 로봇 핸들러(5)의 작업 위치에 정위치되도록 정렬된 모습을 보여주며, 도 7b는 홀더 얼라이너(60)들의 정면도이다.
홀더 얼라이너의 구동 액추에이터(61)는 매거진 서포트(47)에 장착되어 있다. 매거진 서포트(47)에는 부쉬 고정 플레이트(65)가 장착되며, 부쉬 고정 플레이트(65)의 4곳에는 가이드 부쉬(64)가 형성되어 있다. 액추에이터(61)의 로드의 단부는 유니버셜 조인트(62)에 의하여 홀더 서포트(66)에 연결된다. 홀더 서포트(66) 상부에는 4개의 정렬 핀(67)이 끼워 맞춤되어 있으며, 홀더 서포트(66) 하부에는 가이드 부쉬(64)에 대응하는 곳에 가이드 포스트(63)가 설치되어 있다. 가이드 부쉬(64) 내에서 가이드 포스트(63)가 이동함으로써 가이드 부쉬(64)는 홀더 서포트(66)의 상하 방향 이동을 안내한다. 이때, 유니버셜 조인트(62)는 액추에이 터(61) 로드의 일 방향 운동이 홀더 서포트(66)에 전달될 때 방향 쏠림이 발생하는 것을 방지하는 역할을 수행한다.
한편, 각 홀더(68, 69)에는 4개의 홈(68a)이 형성되어 있으며, 4개의 홈(68a)과 4개의 정렬 핀(67)은 서로 대응되도록 위치된다. 전술한 로보 트랜스퍼(20)의 구동에 의해 홀더 그립퍼(31)가 홀더(69)를 매거진으로부터 이송해 오면, 최종적으로 액추에이터(61)에 의해 홀더 서포트(66)가 상방향으로 상승하면서 4개의 정렬 핀(67)이 4개의 홈(69a)에 끼워맞춰 들어간다. 그런 과정에서 홀더(69)는 제2 로봇 핸들러(5)의 작업 위치에 오도록 정렬된다.
홀더 얼라이너의 액추에이터(61)는 공압 실린더에 의해 구동된다. 그러나 본 발명의 보호범위는 이에 한정되지 아니하며, 다양한 액추에이터가 사용될 수 있다.
이러한 홀더 얼라이너는 로보 트랜스퍼(20)와 마찬가지로 렌즈 홀더(68)측과 원소재 홀더(69)측 별도로 구동 제어된다.
이하에서는 상술한 원소재 및 성형렌즈 자동 멀티 매거진 장치(100)의 작동 과정에 대하여 설명한다.
먼저, 성형장치(1)를 나온 후 금형(6)으로부터 취출되어 렌즈 정렬대(71)에 안착된 성형렌즈를 자동 멀티매거진 장치(100)에 저장하는 과정을 설명한다. 멀티매거진 엘리베이터(40)를 상하 방향으로 구동하여 빈 렌즈 홀더(68)가 홀더 그립퍼(31)와 동일한 높이에 위치하도록 만든다. 그리고 나서, 렌즈 홀더(68)용 로보 트랜스퍼(20)를 구동하여 홀더 그립핑 장치(30)를 렌즈 홀더 매거진(48)으로 이동 시키면서 홀더 그립퍼(31)로 빈 렌즈 홀더(68)를 잡은 후, 로보 트랜스퍼(20)를 구동하여 빈 렌즈 홀더(68)를 잡아당기면서 렌즈 홀더 매거진(48)으로부터 빼내고 제2 로봇 핸들러(5)의 작업 위치까지 이동시킨다. 홀더 얼라이너(60)의 액추에이터(61)를 구동하여 렌즈 홀더(68)를 정위치시킨다. 제2 로봇 핸들러(5)를 구동하여 렌즈 정렬대(71)에 있던 렌즈를 하나씩 흡착하여 렌즈 홀더(68)에 순차적으로 정렬한다. 렌즈 홀더(68)에 성형렌즈들이 모두 적재되면 로보 트랜스퍼(20)는 홀더 그립퍼(31)로 렌즈 홀더(68)를 잡은 상태로 밀어서 렌즈 홀더 매거진(48)에 수납한다. 그리고 나면, 성형렌즈들을 적재해야 하는 빈 렌즈 홀더(68)가 홀더 그립퍼(31)와 동일한 높이로 오도록 멀티매거진 엘리베이터(40)가 렌즈 홀더 매거진(48)을 소정 간격(상하 방향으로 인접한 두 홀더 사이의 간격)만큼 상승 또는 하강시킨다. 이후, 렌즈 홀더 매거진(48)에 성형렌즈로 채워진 렌즈 홀더(68)들이 모두 적재 수납될 때까지 상기한 과정이 반복적으로 수행된다. 성형렌즈로 채워진 렌즈 홀더(68)들이 모두 적재 수납된 렌즈 홀더 매거진(48)은 작업자에 의해 후공정인 검사공정으로 이동되고, 빈 렌즈 홀더(68)들이 칸 별로 적재된 렌즈 홀더 매거진(48)이 장착된다.
반대로, 성형장치(1)에서 투입될 원소재들이 수납된 원소재 홀더(69)를 원소재 홀더 매거진(49)으로부터 원소재 정렬대(72)에 공급하는 과정을 설명한다.
원소재들이 수납된 원소재 홀더(69)가 홀더 그립퍼(31)의 높이와 동일한 높이에 오도록 멀티매거진 엘리베이터(40)를 상승 또는 하강시킨다. 그리고 나서 원소재 홀더용 로보 트랜스퍼(20)를 구동하여 홀더 그립핑 장치(30)를 원소재 홀더 매거진(49)으로 이동시키면서 홀더 그립퍼(31)로 원소재 홀더(69)를 잡은 후, 로보 트랜스퍼(20)를 구동하여 원소재 홀더(69)를 잡아당기면서 원소재 홀더 매거진(49)으로부터 빼내서 제2 로봇 핸들러(5)의 작업 위치까지 이동시킨다. 그리고 홀더 얼라이너(60)의 액추에이터를 구동하여 원소재 홀더(69)를 정위치시킨다. 이후 제2 로봇 핸들러(5)를 구동하여 원소재 홀더(69)에 있던 원소재들을 하나씩 흡착하여 원소재 정렬대(72)에 순차적으로 정렬한다. 이후, 원소재 홀더(69)에 더 이상 원소재가 남지 않게 되면 홀더 그립퍼(31)로 빈 원소재 홀더(69)를 잡은 상태로 로보 트랜스퍼(20)를 구동하여 빈 원소재 홀더(69)를 원소재 홀더 매거진(49)까지 이동시켜 적재한다. 그리고 새로운 원소재 홀더가 홀더 그립퍼(31)와 동일한 높이까지 오도록 멀티매거진 엘리베이터(40)가 원소재 홀더 매거진(49)을 소정 간격만큼 상승 또는 하강시킨다. 이후, 원소재 홀더 매거진(49)에 빈 원소재 홀더(69)들이 모두 적재될 때까지 상기한 과정을 반복적으로 수행된다. 빈 홀더들로 원소재 홀더 매거진(49)이 가득 차면, 작업자가 매거진을 탈착하고 새로운 원소재 홀더들이 적재된 매거진을 교체 장착하여 상기한 작업을 반복 수행한다.
상기한 작업에 의하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 원소재 및 성형렌즈 자동 멀티매거진 장치(100)는 매거진 장착량만큼 일정 시간 무인 작업을 자동으로 수행한다.
본 발명의 원소재 및 성형렌즈 자동 멀티매거진 장치는 원소재 투입 및 성형렌즈 취출 자동화장치의 밖으로 돌출되지 않으므로 장치의 설치 공간을 줄일 수 있 고, 작업자의 안전을 도모할 수 있다. 그리고 서보모터를 이용하여 홀더의 이송량과 이송속도를 정밀하게 제어하므로 홀더 이송시 원소재 또는 성형렌즈의 튕김 현상을 방지할 수 있다. 그리고 홀더 이송시 홀더를 잡은 상태로 이송하므로 홀더의 편측 쏠림 현상을 방지하고 홀더의 정위치 정렬에러를 방지할 수 있다. 또한, 제2 로봇 핸들러의 작업 위치로 홀더를 이송한 후, 홀더 얼라이너에 의하여 홀더를 정위치로 정렬시키기 때문에 제2 로봇 핸들러 작업시 에러 발생을 줄일 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.

Claims (8)

  1. 성형장치에 투입될 원소재를 저장하고 성형장치에서 나온 성형렌즈를 저장하는 원소재 및 성형렌즈 자동 멀티매거진 장치로서,
    상기 원소재를 수용하는 원소재 홀더들과 상기 성형렌즈를 수용하는 렌즈 홀더들을 각각 제1축 방향인 상하방향으로 적재 수납하는 렌즈 홀더 매거진과 원소재 홀더 매거진;
    상기 렌즈 홀더 매거진과 상기 원소재 홀더 매거진을 상기 제1축 방향을 따라 일정 간격씩 개별적으로 이동시키는 멀티매거진 엘리베이터;
    어느 하나의 작업 대상 렌즈 홀더와 작업 대상 원소재 홀더를 각각 잡는 홀더 그립퍼들; 및
    상기 각 홀더 그립퍼가 각각 장착되며, 상기 홀더 그립퍼를 상기 제1축 방향과 직교하는 제2축 방향으로 이동시키는 로보 트랜스퍼들;을 포함하며,
    상기 로보 트랜스퍼의 홀더 그립퍼가 작업 대상 홀더를 상기 홀더 매거진으로부터 상기 성형 장치 쪽으로 잡아당겨서 빼내도록, 상기 로보 트랜스퍼와 상기 홀더 그립퍼가 배치되는 원소재 및 성형렌즈 자동 멀티 매거진 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 렌즈 홀더 및 상기 원소재 홀더를 지정된 위치에 각각 정위치시키는 홀더 얼라이너(aligner)들을 더 포함하는 원소재 및 성형렌즈 자동 멀티 매거진 장 치.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 홀더 얼라이너는,
    홀더가 안착되는 홀더 서포트;
    상기 홀더 서포트의 상부로 돌출된 적어도 세 개의 정렬 핀들; 및
    상기 홀더 서포트를 제1축 방향으로 구동하는 액추에이터;를 포함하며,
    상기 홀더 얼라이너는 상기 홀더 서포트가 상승할 때 상기 정렬 핀들이 상기 정렬 핀들에 대응되게 상기 홀더에 형성된 홈들에 각각 끼워지면서 홀더가 정위치로 정렬되는 원소재 및 성형렌즈 자동 멀티 매거진 장치.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 각 로보 트랜스퍼는 리니어 모션(LM) 가이드 및 위치/속도 제어 가능 모터에 의하여 제2축 방향으로의 상기 홀더 그립퍼의 이송량 및 이송속도를 제어하는 원소재 및 성형렌즈 자동 멀티 매거진 장치.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 멀티매거진 엘리베이터는 리니어 모션 가이드 및 위치/속도 제어 가능 모터에 의하여 상기 홀더 그립퍼의 이송량 및 이송속도를 제어하는 원소재 및 성형렌즈 자동 멀티 매거진 장치.
  6. 제4 항 또는 제5 항에 있어서,
    상기 위치/속도 제어 가능 모터는 서보 모터 및 스텝 모터로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나인 원소재 및 성형렌즈 자동 멀티 매거진 장치.
  7. 성형장치로 원소재가 수용된 금형을 공급하는 공급 컨베이어;
    상기 성형장치에서 상기 원소재를 성형한 후, 상기 성형장치로부터 상기 금형을 반출하는 반출 컨베이어;
    상기 반출된 금형을 분해하여 성형렌즈를 취출한 후 상기 성형렌즈를 렌즈 정렬대에 배치시키며, 새로운 원소재를 상기 분해된 금형에 투입하고 상기 분해된 금형을 조립하는 제1 로봇 핸들러;
    상기 렌즈 정렬대에 정렬된 성형렌즈를 순차적으로 렌즈 홀더에 정렬시키며, 새로운 원소재들이 수용된 원소재 홀더로부터 상기 원소재를 순차적으로 원소재 정렬대에 정렬시키는 제2 로봇 핸들러; 및
    상기 제1 항 내지 제5 항 중 어느 한 항의 자동 멀티매거진 장치;를 포함하는 원소재 투입 및 성형렌즈 취출 자동화장치.
  8. 제7 항에 있어서,
    상기 자동 멀티매거진 장치는 상기 공급 컨베이어, 상기 반출 컨베이어, 상기 제1 로봇 핸들러, 상기 제2 로봇 핸들러가 장착되는 상기 원소재 투입 및 성형 렌즈 취출 자동화장치의 베이스 프레임의 가장자리 경계 범위안에 배치되는 원소재 투입 및 성형렌즈 취출 자동화장치.
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