KR20100136825A - 폴리우레탄 인써트 포밍장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 폴리우레탄 원재와 경화제를 직접 프레임 사출물에 자동으로 주입하고 발포시켜 프레임 사출물에 쿠션재료를 무인 자동으로 형성시키는 폴리우레탄 인써트 포밍장치 및 방법에 관한 것이다.
본 발명은 밸트 상부면에 지그를 통하여 다수의 프레임 사출물들을 고정하고, 이동시켜서 직교좌표로봇을 이용하여 정량밸브를 X축, Y축 및 Z축방향으로 이동시키면서 각각의 프레임 사출물에 폴리우레탄 원재와 경화제를 도포한다. 그리고 가열된 상판지그에 스프레이건을 통해서 이형제를 도포한 다음, 이를 프레임 사출물이 고정된 지그에 합치시켜 프레임 사출물에 쿠션재료인 폴리우레탄 발포체를 무인 자동으로 형성시킨다.
본 발명에 의하면 무인 공정자동화를 통하여 작업생산성을 향상시켜 임가공비를 크게 절감시킬 수 있고, 종래에 비하여 쿠션재료를 무용하게 폐기하지 않아도 되어 쿠션재료 비용을 크게 절감할 수 있으며, 플라스틱 폐기물의 재활용시, 불순물이 포함되는 것을 최소화하여 폐기물 재활용을 원활하게 이룰 수 있는 유용한 효과가 얻어진다.
Figure P1020090055149
폴리우레탄, 폴리우레탄 인써트 포밍장치, 사출물, 직교좌표로봇, 벨트

Description

폴리우레탄 인써트 포밍장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR POLY-URETHANE INSERT FORMING}
본 발명은 전자기기의 프레임 사출물에 디스플레이 창의 장착을 위한 쿠션재료를 자동으로 형성하기 위한 장치 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세히는 폴리우레탄 원재와 경화제를 직접 프레임 사출물에 자동으로 주입하고 발포시켜 프레임 사출물에 쿠션재료를 무인 자동으로 형성시킴으로써 공정 자동화에 따른 임가공비와 재료비의 절감을 이룰 수 있고, 작업 생산성을 크게 향상시킬 수 있도록 개선된 폴리우레탄 인써트 포밍장치 및 방법에 관한 것이다.
통상적으로 휴대폰을 포함한 각종 전자기기들은 정보를 외부에 표시하거나, 정보를 입출력시키기 위한 LCD와 같은 디스플레이 창을 구비하고 있다.
이와 같은 전자기기는 도 1에 도시된 바와 같은, 프레임 사출물(10)을 구비하는데, 이와 같은 프레임 사출물에는 절단공간(20)이 중앙에 형성되고, 그 테두리에는 쿠션재료(30)가 부착되며, 상기 절단공간(20) 상에 디스플레이 창(미 도시)이 배치되고, 쿠션재료(30)에 그 둘레가 지지되어 외부로부터 전달되는 충격에 대해 디스플레이 창을 보호하도록 되어 있다.
이와 같은 전자기기의 프레임 사출물(10)에 장착되는 종래의 쿠션재료(30)는 디스플레이 창이 장착되는 프레임 사출물(10)의 절단 공간 테두리(20a)를 따라서 부착형성된 것으로서, 이와 같은 종래의 쿠션재료(30)로는 포론(PORON) 이라는 폴리우레탄 발포재료(PU foam)를 사용한다.
이와 같은 폴리우레탄 발포재료(PU foam)의 쿠션재료(30)는 판상의 완충재료로서 이와 같은 판상 구조로는 직접 프레임 사출물(10)의 절단 공간 테두리(20a)를 따라서 부착할 수 없다.
따라서 종래에는 이와 같은 판상의 포론(PORON) 원재(32a)와 양면 테이프(32b)를 합지시켜서 부착력을 확보한 다음, 각종 전자기기의 모델에 맞춰서 포론(PORON) 원재(32a)와 양면 테이프(32b)를 절단하고 사용하는 것이었다.
따라서 일정크기로 절단된 쿠션재료(30)는 양면테이프(32b)의 배면으로부터 배지를 떼어내고, 생산라인에서 프레임 사출물(10)의 절단 공간 테두리(20a)를 따라서 포론(PORON) 원재(32a)와 양면테이프(32b)로 부착하고, 후속 공정에서 쿠션재료(30) 상에 디스플레이 창을 밀착시켜서 고정시키는 것이다.
따라서 이와 같이 종래의 작업 공정은 쿠션재료(30)를 절단하고, 이를 각각의 프레임 사출물(10)에 부착시키는 공정이 수작업으로 이루어지기 때문에 작업 생산성이 낮은 문제점이 있다.
또한 이와 같은 종래의 쿠션재료(30)는 프레임 사출물(10)의 절단 공간 테두리(20a)에 맞춰서 절단하여야 하는데, 이와 같이 쿠션재료(30)를 절단하게 되면, 프레임 사출물(10)의 절단 공간(20) 만큼 원자재가 절단되어야 하므로 쿠션재 료(30)의 재료비 손실이 커지는 문제점이 있었다.
뿐만 아니라, 종래의 쿠션재료(30)는 포론(PORON) 원재(32a)가 양면테이프(32b)를 통하여 프레임 사출물(10)에 부착되기 때문에 전자기기의 폐기처분하여 플라스틱 사출물을 재활용하고자 하는 경우, 양면테이프(32b)는 불순물로서 작용하여 폐기물의 재활용 측면에서 바람직하지 못한 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해소하기 위한 것으로서, 그 목적은 폴리우레탄 원재와 경화제를 직접 프레임 사출물에 자동으로 주입하고 발포시켜 프레임 사출물에 쿠션재료를 무인 자동으로 형성시킴으로써 공정 자동화에 따른 작업생산성을 향상시켜 임가공비를 크게 절감시키고, 프레임 사출물의 절단공간 만큼 쿠션재료를 무용하게 폐기하지 않아도 되어 쿠션재료 비용을 크게 절감할 수 있도록 개선된 폴리우레탄 인써트 포밍장치 및 방법을 제공함에 있다.
그리고 본 발명의 다른 목적은 쿠션재료로서 순수한 폴리우레탄 원재를 사용하고, 별도의 양면테이프를 활용하지 않음으로써 플라스틱 폐기물의 재활용시 양면테이프와 같은 불순물이 포함되는 것을 최소화하여 폐기물 재활용이 용이하게 이루어지도록 개선된 폴리우레탄 인써트 포밍장치 및 방법을 제공함에 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 폴리우레탄 인써트 포밍장치는, 전자기기의 프레임 사출물에 쿠션재료를 자동으로 부착하기 위한 장치에 있어 서, 일정 높이로 유지되는 테이블상에 콘베이어 벨트가 서보 모터에 의해서 무한궤도식으로 회전하고, 벨트의 위치를 검출하여 서모 모터의 회전을 정지시키는 다수의 센서들을 구비하여 단계별로 벨트 구동이 이루어지도록 하는 벨트 이송부; 상기 벨트 이송부의 밸트 상부면에 일정간격으로 놓여지는 다수의 지그들을 구비하고, 상기 지그에는 각각 다수의 프레임 사출물들이 고정되어 콘베이어 벨트상에 프레임 사출물을 장착하는 사출물 장착부; 상기 벨트 이송부의 측방에 인접하여 X축 이동부, Y축 이동부 및 Z축 이동부를 구비한 직교좌표로봇을 구비하고, X축, Y축 및 Z축방향으로 이동이 자유롭도록 정량밸브를 직교좌표로봇에 장착하며, 상기 정량밸브에는 폴리우레탄 원재 공급튜브와, 경화제 공급튜브가 연결되어 사출물 장착부의 각각의 프레임 사출물에 대해서 폴리우레탄 원재와 경화제를 도포하는 원재 공급부; 상기 원재 공급부에 후속한 테이블 상에 프레임이 지지되고, 상기 프레임의 상부에는 승하강이 가능하도록 상판 지그가 배치되며, 상기 상판 지그에는 히팅수단이 구비되어 상판 지그가 정해진 온도로 가열되고, 스프레이건을 통해서 이형제가 도포된 상태에서 상기 프레임 사출물이 고정된 지그에 합치되어 프레임 사출물의 폴리우레탄 원재를 발포시키는 원재 발포부; 및 상기 원재 발포부에 후속한 위치에서 콘베이어 벨트로부터 다수의 프레임 사출물들을 고정한 지그를 들어내어 분리시키는 사출물 취외부;를 포함하여 폴리우레탄 원재와 경화제를 직접 프레임 사출물에 자동으로 주입하고 발포시켜 프레임 사출물에 쿠션재료인 폴리우레탄 발포체를 무인 자동으로 형성시킨다.
따라서 본 발명은 X축, Y축 및 Z축으로 이동이 자유로운 직교좌표로봇을 이 용하여 폴리우레탄 원재와 경화제가 담긴 정량밸브를 각각의 프레임 사출물의 절단 공간 테두리를 따라서 이동시키면서 폴리우레탄 원재와 경화제를 도포시킬 수 있고, 일정 온도로 가열되고, 스프레이건을 통해서 이형제가 도포된 상태의 상판 지그가 하강하여 프레임 사출물의 폴리우레탄 원재를 발포시킴으로써 프레임 사출물에 쿠션재료인 폴리우레탄 발포체를 형성시키는 공정의 무인 자동화가 구현된다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 폴리우레탄 인써트 포밍방법은 전자기기의 프레임 사출물에 쿠션재료를 자동으로 부착하기 위한 방법에 있어서, 일정 높이로 유지되는 테이블상에 콘베이어 벨트가 서보 모터에 의해서 무한궤도식으로 회전하고, 벨트의 위치를 검출하여 서모 모터의 회전을 정지시키는 다수의 센서들을 구비하여 단계별로 벨트 구동이 이루어지도록 하는 벨트 이송부에 지그들을 통하여 다수의 프레임 사출물을 장착하는 단계; 상기 벨트 이송부의 벨트에 올려진 프레임 사출물에 대해서 직교좌표로봇에 X축, Y축 및 Z축방향으로 이동이 자유롭도록 고정된 정량밸브를 통하여 원재 공급부의 폴리우레탄 원재와, 경화제를 공급하고, 정량밸브의 롱노즐이 각각의 프레임 사출물에 대해서 X축, Y축 및 Z축방향으로 이동하여 정해진 위치에 폴리우레탄 원재와 경화제를 차례차례 도포하는 단계; 상기 폴리우레탄 원재와 경화제를 프레임 사출물에 도포한 다음, 원재 공급부에 후속한 원재 발포부로 이동시키고, 원재 발포부의 가열된 상판 지그에 스프레이건을 통해서 이형제를 도포한 다음, 하강시켜 상기 프레임 사출물이 고정된 지그에 합치시키고, 상기 프레임 사출물에 도포된 폴리우레탄 원재를 발포시키는 단계; 및 상기 폴리우레탄 원재를 발포시킨 다음, 원재 발포부에 후속한 위치로 이동시키고, 콘베이어 벨트로부터 다수의 프레임 사출물들을 고정한 지그를 들어내어 분리시키는 단계;를 포함하여 폴리우레탄 원재와 경화제를 직접 프레임 사출물에 자동으로 주입하고 발포시켜 프레임 사출물에 쿠션재료인 폴리우레탄 발포체를 무인 자동으로 형성시키는 것이다.
따라서 본 발명은 X축, Y축 및 Z축으로 이동이 자유로운 직교좌표로봇을 이용하여 프레임 사출물의 절단 공간 테두리를 따라서 정량밸브를 이동시키면서 폴리우레탄 원재와 경화제를 도포시키고, 이를 후속공정에서 발포시킴으로써 프레임 사출물에 쿠션재료인 폴리우레탄 발포체를 쉽게 무인 자동화를 통해서 부착시킬 수 있다.
본 발명에 따른 폴리우레탄 인써트 포밍장치 및 방법에 의하면 X축, Y축 및 Z축으로 이동이 자유로운 직교좌표로봇을 이용하여 프레임 사출물의 절단 공간 테두리를 따라서 정량밸브가 이동하면서 롱노즐을 통하여 폴리우레탄 원재와 경화제를 도포시키고, 후속 공정에서 이를 60~80℃의 온도로 15~30초 동안 가열 발포시켜 쿠션재료를 형성하는 공정 자동화가 구현된다.
따라서 무인 공정자동화를 통하여 작업생산성을 향상시켜 임가공비를 크게 절감시킬 수 있고, 프레임 사출물에 폴리우레탄 원재를 도포하는 과정에서 프레임 사출물의 절단공간 테두리를 따라서 도포작업이 이루어지므로 종래에 비하여 쿠션재료를 무용하게 폐기하지 않아도 되어 쿠션재료 비용을 크게 절감할 수 있다.
뿐만 아니라, 본 발명에 의하면 쿠션재료로서 폴리우레탄 원재를 활용하고, 이를 경화시켜 쿠션재료로서 활용할 수 있기 때문에, 별도의 양면테이프를 활용하지 않아도 되어 플라스틱 폐기물의 재활용시, 불순물이 포함되는 것을 최소화하여 폐기물 재활용이 원활하게 이루어지는 유용한 효과가 얻어진다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 도면을 참조하여 보다 상세히 설명하기로 한다.
본 발명에 따른 폴리우레탄 인써트 포밍장치(100)는 도 2에 전체적으로 도시된 바와 같이, 콘베에어 벨트(122)상에서 다수의 프레임 사출물(10)들을 단계적으로 이송시키는 벨트 이송부(110)를 구비한다.
이와 같은 벨트 이송부(110)는 일정 높이로 유지되는 테이블(120)상에 콘베이어 벨트(122)가 서보 모터(124)에 의해서 구동되어 무한궤도식으로 회전하고, 벨트(122)의 위치를 검출하여 서보 모터(124)의 회전을 정지시키는 다수의 센서(130)들을 구비하여 단계별로 벨트(122) 구동이 이루어지도록 한다.
즉 벨트 이송부(110)는 테이블(120)의 양측에 배치된 교튜/서보 모터(124)의 작동으로 벨트(122)가 이동되며, 테이블(120)상에는 다수의 센서(130)들이 정해진 위치에 장착되어 이후에 설명되는 바와 같이, 벨트(122) 상의 지그(160)가 사출물 장착부(150), 원재 공급부(180), 원재 발포부(250) 및 사출물 취외부(310) 등의 위치에 도달하면 서보 모터(124)에 전기적인 신호를 송출하여 서보 모터(124)의 동작을 중단시키고, 벨트(122)가 정지되도록 한다. 그리고 정해진 작업이 완료된 다음에는 다시 서보 모터(124)의 구동을 통하여 벨트(122)를 구동하고 지그(160)를 이 동시킨다.
이와 같은 벨트 이송부(110)의 일측에는 사출물 장착부(150)가 위치되는데, 이와 같은 사출물 장착부(150)는 벨트(122) 상부면에 일정간격으로 놓여지는 다수의 지그(160)들을 구비하고, 상기 지그(160)에는 각각 다수의 프레임 사출물(10)들이 고정되어 콘베이어 벨트(122)상에 프레임 사출물(10)을 올려 놓게 된다.
상기 지그(160)는 도 3에 분해도로 상세히 도시된 바와 같이, 각각의 프레임 사출물(10)들이 상부면의 오목홈(162a)에 고정되는 다수의 알루미늄 블록(162)을 구비하고, 상기 각각의 알루미늄 블록(162)들이 상부면의 장착홈(164a)에 끼워져서 고정되는 다수의 고무 블록(164)을 구비하며, 상기 고무 블록(164)들은 상기 콘베이어 벨트(122)에 고정된 다이(166)에 다수 장착되는 구조이다. 따라서 지그(160)를 통하여 다수의 프레임 사출물(10)들이 콘베이어 벨트(122)상에 고정된다.
그리고 본 발명에 따른 폴리우레탄 인써트 포밍장치(100)는 상기 사출물 장착부(150)의 후방측으로 벨트 이송부(110)의 측방에 인접하여 원재 공급부(180)를 구비한다.
이와 같은 원재 공급부(180)는 X축 이동부(190), Y축 이동부(200) 및 Z축 이동부(210)를 구비한 직교좌표로봇(R)을 구비한 것으로서, X축, Y축 및 Z축방향으로 이동이 자유롭도록 정량밸브(220)를 장착하며, 상기 정량밸브(220)에는 폴리우레탄 원재 공급튜브(232)와, 경화제 공급튜브(242)가 연결되어 각각의 프레임 사출물(10)에 대해서 폴리우레탄 원재와 경화제(S)를 도포하게 된다.
이와 같은 원재 공급부(180)는 도 4에 도시된 바와 같은 직교좌표로 봇(Cartesian Robots)(R)을 구비하는데, 이는 벨트 이송부(110)의 측방에 인접하여 X축 이동부(190)의 X축 엘엠 가이드(192)가 벨트 이송부(110)의 길이방향으로 나란하게 배치되고, X축 엘엠 가이드(192) 상에는 X축 슬라이더(194)가 직선적으로 이동하도록 결합되며, 상기 X축 슬라이더(194)상에는 Y축 이동부(200)가 장착되고, 상기 Y축 이동부(200)는 그 Y축 엘엠 가이드(202)가 벨트 이송부(110)의 벨트(122) 상부를 가로질러서 직교하는 방향으로 연장되며, 상기 Y축 엘엠 가이드(202)상에는 Y축 슬라이더(204)가 직선적으로 이동하도록 결합된 것이다.
이와 같이 본 발명에서 사용되는 직교좌표로봇(Cartesian Robots)(R)은 당업계에서 제작되어 판매되는 Epson사(社)에서 제작된 직교좌표로봇 XM 3000 시리즈와 같은 구조일 수 있고, 이와 같은 직교좌표로봇에 구비된 선형구동장치를 각각의 X축 이동부(190)와 Y축 이동부(200)로서 구현가능하다.
또는 다르게는 특허등록번호 제0327540호의 "공작물 선형이송장치"와 같이 구동모터를 통하여 엘엠 가이드의 슬라이더상에 올려진 기계부품을 직선적으로 이동시키는 구조로 각각의 X축 이동부(190)와 Y축 이동부(200)를 구현할 수 있다.
그리고 상기 Y축 슬라이더(204) 상에는 Z축 이동부(210)가 장착되는데, 상기 Z축 이동부(210)는 상기 X축과 Y축에 각각 수직으로 배치된 실린더 몸체(212)를 구비한 공압 실린더로 이루어지며, 상기 실린더 몸체(212)의 하단으로 출몰하는 피스톤 로드(미 도시)에는 승강대(214)가 연결되고, 상기 승강대(214)에는 정량밸브(220)가 홀더(216)를 통하여 고정되는 구조이다.
이와 같은 Z축 이동부(210)는 예를 들면, 특허공고 제1995-0003066호의 "선 형구동장치"와 같이 공압작동으로 피스톤이 실린더 몸체의 내부에서 상하로 이동하도록 된 구조가 채택가능하다.
따라서 상기 Z축 이동부(210)의 승강대(214)는 상기 X축 이동부(190)의 X축 슬라이더(194)와, Y축 이동부(200)의 Y축 슬라이더(204)에 대해서 직교하는 방향으로 이동한다.
이와 같이 승강대(214)에 홀더(216)를 통하여 정량밸브(220)를 장착하면 이는 직교좌표로봇(R)을 통하여 X축, Y축 및 Z축방향으로 이동이 자유롭도록 장착되고, 이후에 설명되는 바와 같이, 그 하부측에 위치된 프레임 사출물(10)의 절단 공간 테두리(20a)를 따라서 정량밸브(220)가 이동하면서 폴리우레탄 원재와 경화제(S)를 도포시키게 된다.
여기서 상기 정량밸브(220)는 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 그 내부에 폴리우레탄 원재와 경화제(S)가 담겨지는 바렐(222)을 구비하고, 상기 바렐(222)의 하단에는 폴리우레탄 원재와 경화제(S)를 외부로 배출하는 롱노즐(224)이 장착된다. 또한 상기 바렐(222)의 상단에는 폴리우레탄 원재탱크(230)와 경화제 탱크(240)에 폴리우레탄 원재 공급튜브(232)와, 경화제 공급튜브(242)가 연결되어 폴리우레탄 원재와 경화제(S)가 보급되고, 이와 같은 폴리우레탄 원재와 경화제(S)는 롱노즐(224)을 통하여 프레임 사출물(10) 측으로 배출되고 도포된다.
그리고 본 발명에 따른 폴리우레탄 인써트 포밍장치(100)는 상기 원재 공급부(180)에 후속한 테이블(120) 상에 원재 발포부(250)를 구비하는데, 이와 같은 원재 발포부(250)는 도 6에 도시된 바와 같이, 테이블(120)상에 프레임(260)이 지지 되고, 상기 프레임(260)의 상부에는 승하강이 가능하도록 상판 지그(270)가 배치된다. 또한 상기 상판 지그(270)에는 히팅수단(280)이 구비되어 상판 지그(270)가 정해진 온도로 가열되고, 스프레이건(290)을 통해서 이형제가 도포된 상태에서 상기 프레임 사출물(10)이 고정된 지그(160)에 합치되어 프레임 사출물(10)의 폴리우레탄 원재와 경화제(S)를 발포시키는 것이다.
이와 같은 원재 발포부(250)는 도 7a에 상세히 도시된 바와 같이, 테이블(120) 상에 "П"형 단면의 프레임(260)이 벨트(122)를 가로지르도록 고정되고, 상기 프레임(260)의 상부면을 관통하여 승하강이 가능하도록 알루미늄 재료의 상판 지그(270)가 배치된다. 그리고 상기 상판 지그(270)는 그 사방모서리가 각각 공압으로 작동하는 승강실린더(272)를 통하여 상하로 이동가능하도록 프레임(260)에 지지되고, 상판 지그(270)의 상부면에는 전기적 저항체인 히팅코일(미 도시)을 히팅판(282)에 내장한 히팅수단(280)이 구비되어 상판 지그(270)를 60~80℃의 정해진 온도로 가열시키게 된다.
그리고 상기 원재 발포부(250)는 그 내측에 도 7b에 도시된 바와 같이 이형제 스프레이건(290)을 구비하는데, 이와 같은 이형제 스프레이건(290)은 상기 "П"형 단면의 프레임(260) 상부면 내측에 상기 벨트(122)를 가로지는 방향으로 선형구동장치의 복수의 엘엠 가이드(292a)(292b)들이 나란하게 배치되고, 상기 복수의 엘엠 가이드(292a)(292b)들에 각각 슬라이더(294a)(294b)들을 통하여 고정된다.
이와 같은 선형구동장치도 특허등록번호 제0327540호의 "공작물 선형이송장치"와 같이 구동모터를 통하여 엘엠 가이드의 슬라이더상에 올려진 기계부품을 직 선적으로 이동시키는 소형 구조로 구현될 수 있다.
또한 이와 같은 이형제 스프레이건(290)은 각각 상기 상판 지그(270)가 상승된 상태에서 슬라이더(294a)(294b)가 상기 복수의 엘엠 가이드(292a)(292b)들을 따라서 이동하면서 상판 지그(270)의 표면에 도 6에 도시된 바와 같이, 이형제 탱크(296)로부터 이형제 공급튜브(298)를 통하여 제공된 이형제를 도포하고, 이와 같이 도포작업이 왼료되면 승강실린더(272)가 동작하여 상판 지그(270)가 하강되도록 한다.
또한 본 발명에 따른 폴리우레탄 인써트 포밍장치(100)는 상기 원재 발포부(250)에 후속한 위치에서 콘베이어 벨트(122)로부터 다수의 프레임 사출물(10)들을 고정한 지그(160)를 들어내어 분리시키는 사출물 취외부(310)를 포함한다. 이와 같은 사출물 취외부(310)는 폴리우레탄 원재와 경화제(S)가 발포되어 완성된 상태의 프레임 사출물(10)들을 콘베이어 벨트(122)로부터 들어내서 수거하게 된다.
이와 같이 본 발명에 따른 폴리우레탄 인써트 포밍장치(100)는 X축, Y축 및 Z축으로 이동이 자유로운 직교좌표로봇(R)을 이용하여 프레임 사출물(10)의 절단 공간 테두리(20a)를 따라서 정량밸브(220)를 이동시키면서 폴리우레탄 원재와 경화제(S)를 직접 프레임 사출물(10)에 자동으로 주입하고 발포시켜 도 9에 도시된 바와 같이, 프레임 사출물(10)에 쿠션재료인 폴리우레탄 발포체(P)를 무인 자동으로 형성시키는 것이다.
이하, 본 발명에 따른 폴리우레탄 인써트 포밍장치(100)를 이용한 폴리우레탄 인써트 포밍방법을 보다 상세히 설명한다.
본 발명에 따른 폴리우레탄 인써트 포밍방법은 먼저 일정 높이로 유지되는 테이블(120) 상에 콘베이어 벨트(122)가 서보 모터(124)에 의해서 무한궤도식으로 회전하고, 벨트(122)의 위치를 검출하여 서보 모터(124)의 회전을 정지시키는 다수의 센서(130)들을 구비하여 단계별로 벨트(122) 구동이 이루어지도록 하는 벨트 이송부(110)에 지그(160)들을 통하여 다수의 프레임 사출물(10)을 장착하는 단계가 이루어진다.
이와 같이 프레임 사출물(10)을 장착하는 단계에서는 도 3에 도시된 바와 같이, 각각의 프레임 사출물(10)들을 알루미늄 블록(162)의 오목홈(162a)에 각각 끼우고, 상기 각각의 프레임 사출물(10)과 알루미늄 블록(162)들을 고무 블록(164)의 상부면에 마련된 장착홈(164a)에 끼워서 콘베이어 벨트(122)에 고정된 다이(166)에 고정시킨다. 따라서 다수의 프레임 사출물(10)들은 이와 같은 지그(160)를 통하여 콘베이어 벨트(122)상에 안정적으로 고정된다.
그리고 다음으로는 상기 프레임 사출물(10)들에 대해서 정해진 위치에 폴리우레탄 원재와 경화제(S)를 차례차례 도포하는 단계가 이루어지는데, 이와 같은 단계는 벨트 이송부(110)의 서보 모터(124) 구동을 통하여 벨트(122)가 이동하고, 센서(130)의 작동으로 상기 프레임 사출물(10)들은 원재 공급부(180)의 하부측으로 이동되어 정지된다.
이와 같은 상태에서 원재 공급부(180)는 상기 벨트 이송부(110)의 벨트(122)에 올려진 프레임 사출물(10)에 대해서 직교좌표로봇(R)이 동작하는데 내장된 구동 모터(미 도시)들을 통해서 X축 이동부(190), Y축 이동부(200) 및 Z축 이동부(210) 를 구동시키고, Z축 이동부(210)의 승강대(214)에 바렐 홀더(216)를 통하여 고정된 정량밸브(220)를 X축, Y축 및 Z축방향으로 이동시킨다.
이와 같은 경우, 상기 정량밸브(220)는 프레임 사출물(10)의 정해진 이동방향, 즉 절단공간 테두리(20a)를 따라서 도 5에 도시된 바와 같이, 차례차례 X축, Y축 및 Z축방향으로 이동하게 되며, 동시에 정량밸브(220)를 통하여 폴리우레탄 원재탱크(230)와 경화제 탱크(240)로부터 폴리우레탄 원재와 경화제(S)가 공급되고, 정량밸브(220)의 롱노즐(224)이 정해진 위치에 폴리우레탄 원재와 경화제(S)를 도포한다.
그리고 어느 하나의 프레임 사출물(10)의 폴리우레탄 원재와 경화제(S) 도포작업이 완료되면 인접한 다른 프레임 사출물(10)로 이동하고, 다수의 프레임 사출물(10)들에 대해서 차례차례 폴리우레탄 원재와 경화제(S)를 도포한다.
이와 같이 상기 폴리우레탄 원재와 경화제(S)를 프레임 사출물(10)에 도포한 다음에는 폴리우레탄 원재와 경화제(S)를 발포시키는 단계가 이루어지는데, 이때에는 상기 벨트 이송부(110)의 서보 모터(124)가 다시 구동하여 벨트(122)를 이동시키고, 센서(130)의 작동으로 상기 프레임 사출물(10)들이 원재 발포부(250)의 하부측으로 이동되어 정지되도록 한다.
그리고 원재 발포부(250)에 구비된 가열된 상판 지그(270)에 스프레이건(290)을 통해서 이형제를 도포한 다음, 하강시켜 상기 프레임 사출물(10)이 고정된 지그(160)에 합치시키고, 상기 프레임 사출물(10)에 도포된 폴리우레탄 원재와 경화제(S)를 발포시키는 것이다.
이와 같이 상기 프레임 사출물(10)에 도포된 폴리우레탄 원재와 경화제(S)를 발포시키는 단계는 도 8a에 도시된 바와 같이, 원재 발포부(250)의 상판 지그(270)를 60~80℃로 가열시키고, 이형제를 도포한 다음, 도 8b에 도시된 바와 같이, 승강실린더(272)를 동작시켜 Z축으로 하강시킨 다음, 프레임 사출물(10)이 고정된 지그(160)에 결합된 상태에서 15~30 초 합치시켜서 폴리우레탄 원재와 경화제(S)를 발포시킨다.
이와 같은 경우, 상기 상판 지그(270)는 히팅수단(280)에 구비된 히팅 코일을 통하여 가열되고, "П"형 단면의 프레임(260) 상부면 내측에 상기 벨트(122)를 가로지는 방향으로 배치된 복수의 엘엠 가이드(292a)(292b)들을 따라서 슬라이더(294a)(294b)들이 이동하며, 이와 같은 슬라이더(294a)(294b)에 고정된 이형제 스프레이건(290)이 상기 상판 지그(270)의 저면에 이형제를 분사하여 도포한 다음, 상판 지그(270)가 하강되도록 하는 것이다.
따라서 가열된 상판 지그(270)의 열을 통하여 그 하부측에 위치된 프레임 사출물(10)의 폴리우레탄 원재와 경화제(S)는 쿠션재료인 폴리우레탄 발포체(P)로 발포 변환되어 도 9에 도시된 바와 같이, 프레임 사출물(10)의 절단공간 테두리(20a)를 따라서 형성된다.
그리고 상기와 같이 폴리우레탄 발포체(P)를 형성시킨 다음에는 다수의 프레임 사출물(10)들을 고정한 지그(160)를 콘베이어 벨트(122)로부터 들어내어 분리시키는 단계가 이루어진다. 이와 같이 다수의 프레임 사출물(10)들을 콘베이어 벨트(122)로부터 들어내어 분리시키는 단계는 상기 벨트 이송부(110)의 서보 모 터(124)를 재차 구동시켜서 벨트(122)를 이동시키고, 센서(130)의 작동으로 상기 프레임 사출물(10)들이 원재 발포부(250)의 하부측으로부터 이동되어 사출물 취외부(310)에서 정지되도록 한 다음, 지그(160)를 콘베이어 벨트(122)로부터 들어내어 분리시키면 되는 것이다.
이와 같이 본 발명의 폴리우레탄 인써트 포밍장치 및 방법은 X축, Y축 및 Z축으로 이동이 자유로운 직교좌표로봇(R)을 이용하여 프레임 사출물(10)의 절단 공간 테두리(20a)를 따라서 정량밸브(220)를 이동시키면서 롱노즐(224)을 통하여 폴리우레탄 원재와 경화제(S)를 도포시키고, 후속 공정에서 이를 60~80℃의 온도로 15~30초 동안 가열 발포시켜 쿠션재료인 폴리우레탄 발포체(P)를 프레임 사출물(10)에 무인 자동으로 형성한다.
따라서 무인 공정자동화를 통하여 작업생산성을 향상시켜 임가공비를 크게 절감시킬 수 있고, 프레임 사출물(10)에 폴리우레탄 원재와 경화제(S)를 도포하는 과정에서 프레임 사출물(10)의 절단공간 테두리(20a)를 따라서 도포작업이 이루어지므로 종래에 비하여 쿠션재료를 무용하게 폐기하지 않아도 되어 쿠션재료 비용을 크게 절감할 수 있다.
또한 본 발명은 쿠션재료로서 폴리우레탄 원재를 활용하고, 이를 경화시켜 쿠션재료로서 활용할 수 있기 때문에, 별도의 양면테이프를 활용하지 않아도 되어 플라스틱 폐기물의 재활용시, 불순물이 포함되는 것을 최소화하여 폐기물 재활용이 원활하게 이루어지는 것이다.
본 발명은 상기에서 도면을 참조하여 특정 실시 예에 관련하여 상세히 설명 하였지만 본 발명은 이와 같은 특정 구조에 한정되는 것은 아니다. 당 업계의 통상의 지식을 가진 자라면 이하의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 기술 사상 및 권리범위를 벗어나지 않고서도 본 발명의 실시 예를 다양하게 수정 또는 변경시킬 수 있을 것이다. 그렇지만 그와 같은 단순한 실시 예의 수정 또는 설계변형 구조들은 모두 명백하게 본 발명의 권리범위 내에 속하게 됨을 미리 밝혀 두고자 한다.
도 1은 종래의 기술에 따라서 전자기기의 프레임 사출물에 쿠션부재를 장착한 상태를 도시한 외관 사시도이다.
도 2는 본 발명에 따른 폴리우레탄 인써트 포밍장치를 전체적으로 도시한 사시도이다.
도 3은 본 발명에 따른 폴리우레탄 인써트 포밍장치에 구비된 지그를 분해하여 도시한 설명도이다.
도 4는 본 발명에 따른 폴리우레탄 인써트 포밍장치에 구비된 원재 공급부를 상세히 도시한 사시도이다.
도 5는 본 발명에 따른 폴리우레탄 인써트 포밍장치에 의하여 프레임 사출물에 폴리우레턴 원재와 경화제가 자동 도포되는 상태를 설명한 사시도이다.
도 6은 본 발명에 따른 폴리우레탄 인써트 포밍장치에 구비된 원재 발포부를 도시한 사시도이다.
도 7a는 본 발명에 따른 폴리우레탄 인써트 포밍장치에 구비된 원재 발포부의 상판 지그와 프레임을 도시한 사시도이다.
도 7b는 본 발명에 따른 폴리우레탄 인써트 포밍장치에 구비된 원재 발포부의 이형제 스프레이건을 도시한 저면 사시도이다.
도 8a는 본 발명에 따른 폴리우레탄 인써트 포밍장치에서 상판 지그가 상승된 상태를 도시한 단면도이다.
도 8a는 본 발명에 따른 폴리우레탄 인써트 포밍장치에서 상판 지그가 하강 된 상태를 도시한 단면도이다.
도 9는 본 발명에 따른 폴리우레탄 인써트 포밍장치와 방법에 의하여 프레임 사출물에 폴리우레탄 발포체가 형성된 구조를 도시한 평면도이다.
< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >
10..... 프레임 사출물 20..... 절단공간
20a.... 절단 공간 테두리 30..... 쿠션재료
32a.... 포론(PORON) 원재 32b.... 양면테이프
100.... 본 발명에 따른 폴리우레탄 인써트 포밍장치
110.... 벨트 이송부 120..... 테이블
122.... 콘베이어 벨트 124..... 서보 모터
130.... 센서 150..... 사출물 장착부
160.... 지그 162.... 알루미늄 블록
162a... 오목홈 164.... 고무 블록
164a... 장착홈 166.... 다이
180.... 원재 공급부 190.... X축 이동부
192.... X축 엘엠 가이드 194.... X축 슬라이더
200.... Y축 이동부 202..... Y축 엘엠 가이드
204.... Y축 슬라이더 210.... Z축 이동부
212.... 실린더 몸체 214.... 승강대
216.... 홀더 220..... 정량밸브
222.... 바렐 224..... 롱노즐
230.... 폴리우레탄 원재탱크 232..... 폴리우레탄 원재 공급튜브
240.... 경화제 탱크 242.... 경화제 공급튜브
250.... 원재 발포부 260.... 프레임
270.... 상판 지그 280.... 히팅수단
282.... 히팅판 290.... 이형제 스프레이건
292a,292b... 엘엠 가이드 294a,294b.... 슬라이더
296.... 이형제 탱크 298.... 이형제 공급튜브
310.... 사출물 취외부 P.... 폴리우레탄 발포체
R.... 직교좌표로봇 S.... 폴리우레탄 원재와 경화제

Claims (8)

  1. 전자기기의 프레임 사출물에 쿠션재료를 자동으로 부착하기 위한 장치에 있어서,
    일정 높이로 유지되는 테이블(120)상에 콘베이어 벨트(122)가 서보 모터(124)에 의해서 무한궤도식으로 회전하고, 벨트(122)의 위치를 검출하여 서보 모터(124)의 회전을 정지시키는 다수의 센서(130)들을 구비하여 단계별로 벨트(122) 구동이 이루어지도록 하는 벨트 이송부(110);
    상기 벨트 이송부(110)의 벨트(122) 상부면에 일정간격으로 놓여지는 다수의 지그(160)들을 구비하고, 상기 지그(160)에는 각각 다수의 프레임 사출물(10)들이 고정되어 콘베이어 벨트(122)상에 프레임 사출물(10)을 장착하는 사출물 장착부(150);
    상기 벨트 이송부(110)의 측방에 인접하여 X축 이동부(190), Y축 이동부(200) 및 Z축 이동부(210)를 구비한 직교좌표로봇(R)을 구비하고, X축, Y축 및 Z축방향으로 이동이 자유롭도록 정량밸브(220)를 직교좌표로봇(R)에 장착하며, 상기 정량밸브(220)에는 폴리우레탄 원재 공급튜브(232)와, 경화제 공급튜브(242)가 연결되어 사출물 장착부(150)의 각각의 프레임 사출물(10)에 대해서 폴리우레탄 원재와 경화제(S)를 도포하는 원재 공급부(180);
    상기 원재 공급부(180)에 후속한 테이블(120) 상에 프레임(260)이 지지되고, 상기 프레임(260)의 상부에는 승하강이 가능하도록 상판 지그(270)가 배치되며, 상 기 상판 지그(270)에는 히팅수단(280)이 구비되어 상판 지그(270)가 정해진 온도로 가열되고, 스프레이건(290)을 통해서 이형제가 도포된 상태에서 상기 프레임 사출물(10)이 고정된 지그(160)에 합치되어 프레임 사출물(10)의 폴리우레탄 원재와 경화제(S)를 발포시키는 원재 발포부(250); 및
    상기 원재 발포부(250)에 후속한 위치에서 콘베이어 벨트(122)로부터 다수의 프레임 사출물(10)들을 고정한 지그(160)를 들어내어 분리시키는 사출물 취외부(310);를 포함하여 폴리우레탄 원재와 경화제(S)를 직접 프레임 사출물(10)에 자동으로 주입하고 발포시켜 프레임 사출물(10)에 쿠션재료인 폴리우레탄 발포체(P)를 무인 자동으로 형성시키는 것임을 특징으로 하는 폴리우레탄 인써트 포밍장치(100).
  2. 제1항에 있어서, 상기 지그(160)는 각각의 프레임 사출물(10)들이 상부면의 오목홈(162a)에 고정되는 다수의 알루미늄 블록(162)을 구비하고, 상기 각각의 알루미늄 블록(162)들이 상부면의 장착홈(164a)에 끼워져서 고정되는 다수의 고무 블록(164)을 구비하며, 상기 고무 블록(164)들은 상기 콘베이어 벨트(122)에 고정된 다이(166)에 장착된 것임을 특징으로 하는 폴리우레탄 인써트 포밍장치(100).
  3. 제1항에 있어서, 상기 직교좌표로봇(R)은 벨트 이송부(110)의 측방에 인접하여 X축 이동부(190)의 X축 엘엠 가이드(192)가 벨트 이송부(110)의 길이방향으로 나란하게 배치되고, X축 엘엠 가이드(192)상에는 X축 슬라이더(194)가 직선적으로 이동하도록 결합되며, 상기 X축 슬라이더(194)상에는 Y축 이동부(200)가 장착되고, 상기 Y축 이동부(200)는 그 Y축 엘엠 가이드(202)가 벨트 이송부(110)의 벨트(122) 상부를 가로질러서 직교하는 방향으로 연장되며, 상기 Y축 엘엠 가이드(202)상에는 Y축 슬라이더(204)가 직선적으로 이동하도록 결합되고, 상기 Y축 슬라이더(204)상에는 Z축 이동부(210)가 장착되고, 상기 Z축 이동부(210)는 상기 X축과 Y축에 각각 수직으로 배치된 실린더 몸체(212)를 구비한 공압 실린더로 이루어지며, 상기 실린더 몸체(212)의 하단으로 출몰하는 피스톤 로드에는 승강대(214)가 연결되고, 상기 승강대(214)에는 정량밸브(220)가 홀더(216)를 통하여 고정되어 X축, Y축 및 Z축방향으로 이동이 자유롭도록 정량밸브(220)를 장착하여 각각의 프레임 사출물(10)의 절단 공간 테두리(20a)를 따라서 정량밸브(220)가 이동하면서 폴리우레탄 원재와 경화제(S)를 도포시키는 것임을 특징으로 하는 폴리우레탄 인써트 포밍장치(100).
  4. 제3항에 있어서, 상기 정량밸브(220)는 그 내부에 폴리우레탄 원재와 경화제(S)가 담겨지는 바렐(222)을 구비하고, 상기 바렐(222)의 하단에는 폴리우레탄 원재와 경화제(S)를 외부로 배출하는 롱노즐(224)이 장착되며, 상기 바렐(222)의 상단에는 폴리우레탄 원재탱크(230)와 경화제 탱크(240)에 폴리우레탄 원재 공급튜브(232)와, 경화제 공급튜브(242)를 통하여 폴리우레탄 원재와 경화제(S)가 보급되고, 롱노즐(224)을 통하여 프레임 사출물(10)에 도포하는 것임을 특징으로 하는 폴리우레탄 인써트 포밍장치(100).
  5. 제1항에 있어서, 상기 원재 발포부(250)는 테이블(120) 상에 "П"형 단면의 프레임(260)이 벨트(122)를 가로지르도록 고정되고, 상기 프레임(260)의 상부면을 관통하여 승하강이 가능하도록 알루미늄 재료의 상판 지그(270)가 배치되며, 상기 상판 지그(270)는 그 사방모서리가 각각 승강실린더(272)를 통하여 상하로 이동가능하도록 프레임(260)에 지지되고, 상판 지그(270)의 상부면에는 전기적 저항체인 히팅코일을 히팅판(282)에 내장한 히팅수단(280)이 구비되어 상판 지그(270)를 60~80℃의 정해진 온도로 가열시키는 것임을 특징으로 하는 폴리우레탄 인써트 포밍장치(100).
  6. 제5항에 있어서, 상기 원재 발포부(250)는 "П"형 단면의 프레임(260) 상부면 내측에 상기 벨트(122)를 가로지는 방향으로 선형구동장치의 복수의 엘엠 가이드(292a)(292b)들이 나란하게 배치되고, 상기 복수의 엘엠 가이드(292a)(292b)들에는 각각 슬라이더(294a)(294b)들이 장착되며, 상기 각각의 슬라이더(294a)(294b)에는 이형제 스프레이건(290)이 고정되어 상기 상판 지그(270)가 상승된 상태에서 그 표면에 이형제가 도포된 다음, 상판 지그(270)가 하강되어 프레임 사출물(10)이 고정된 지그(160)에 합치되어 폴리우레탄 원재와 경화제(S)를 발포시키는 것임을 특징으로 하는 폴리우레탄 인써트 포밍장치(100).
  7. 전자기기의 프레임 사출물에 쿠션재료를 자동으로 부착하기 위한 방법에 있어서,
    일정 높이로 유지되는 테이블(120)상에 콘베이어 벨트(122)가 서보 모터(124)에 의해서 무한궤도식으로 회전하고, 벨트(122)의 위치를 검출하여 서보 모터(124)의 회전을 정지시키는 다수의 센서(130)들을 구비하여 단계별로 벨트(122) 구동이 이루어지도록 하는 벨트 이송부(110)에 지그(160)들을 통하여 다수의 프레임 사출물(10)을 장착하는 단계;
    상기 벨트 이송부(110)의 벨트(122)에 올려진 프레임 사출물(10)에 대해서 직교좌표로봇(R)에 X축, Y축 및 Z축방향으로 이동이 자유롭도록 고정된 정량밸브(220)를 통하여 원재 공급부(180)의 폴리우레탄 원재와 경화제(S)를 공급하고, 정량밸브(220)의 롱노즐(224)이 각각의 프레임 사출물(10)에 대해서 X축, Y축 및 Z축방향으로 이동하여 정해진 위치에 폴리우레탄 원재와 경화제(S)를 차례차례 도포하는 단계;
    상기 폴리우레탄 원재와 경화제(S)를 프레임 사출물(10)에 도포한 다음, 원재 공급부(180)에 후속한 원재 발포부(250)로 이동시키고, 원재 발포부(250)의 가열된 상판 지그(270)에 스프레이건(290)을 통해서 이형제를 도포한 다음, 하강시켜 상기 프레임 사출물(10)이 고정된 지그(160)에 합치시키고, 상기 프레임 사출물(10)에 도포된 폴리우레탄 원재와 경화제(S)를 발포시키는 단계; 및
    상기 폴리우레탄 원재와 경화제(S)를 발포시킨 다음, 원재 발포부(250)에 후속한 위치로 이동시키고, 콘베이어 벨트(122)로부터 다수의 프레임 사출물(10)들을 고정한 지그(160)를 들어내어 분리시키는 단계;를 포함하여 폴리우레탄 원재와 경화제(S)를 직접 프레임 사출물(10)에 자동으로 주입하고 발포시켜 프레임 사출 물(10)에 쿠션재료인 폴리우레탄 발포체(P)를 무인 자동으로 형성시키는 것임을 특징으로 하는 폴리우레탄 인써트 포밍방법.
  8. 제7항에 있어서, 상기 프레임 사출물(10)에 도포된 폴리우레탄 원재와 경화제(S)를 발포시키는 단계는 원재 발포부(250)의 상판 지그(270)를 60~80℃로 가열시키고, 승강실린더(272)를 동작시켜 Z축으로 하강시킨 다음, 프레임 사출물(10)이 고정된 지그(160)에 결합된 상태에서 15~30 초 합치시키고 상기 프레임 사출물(10)에 도포된 폴리우레탄 원재와 경화제(S)를 발포시키는 것임을 특징으로 하는 폴리우레탄 인써트 포밍방법.
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