KR20120078964A - 렌즈 생산효율 향상을 위한 연속생산방식 렌즈성형 장비 및 이를 이용한 렌즈 성형방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 각 성형공정의 시간을 최적화된 상태로 개별세팅 함으로써 금형의 개수를 최소화할 수 있는 렌즈 생산효율 향상을 위한 연속생산방식 렌즈성형 장비 및 이를 이용한 렌즈 성형방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 렌즈 생산효율 향상을 위한 연속생산방식 렌즈성형 장비 성형될 렌즈 재료가 투입될 수 있으며, 상기 렌즈의 성형 형태에 대응하는 캐비티를 제공하는 금형과, 상기 금형의 성형 과정 중 상기 금형이 각 성형단계에서 성형되는 시간을 개별적으로 제어할 수 있는 컨트롤러를 구비한다.
상기 컨트롤러는 성형 대상 렌즈의 재질 및 외형에 따라 각 성형단계의 성형시간을 모두 동일하게 제어할 것인지 또는 각 성형단계마다 개별적으로 제어할 것인지를 선택할 수 있는 듀얼모드 선택수단을 구비하며, 상기 금형이 각 성형과정이 실시되는 스테이지를 통과하도록 이송시키는 이송부를 더 구비하되, 상기 이송부는 상기 금형을 지지하는 컨베이어를 회전시키기 위한 유압모터와, 상기 금형을 형합시키도록 구동하는 액추에이터 및 상기 유압모터에 유압을 공급하기 위한 유압공급기와, 상기 컨트롤러에 의해 구동하며 상기 유압공급기로부터 각각의 유압모터로 공급되는 유압을 단속하도록 유압라인에 설치되는 복수개의 차단밸브를 구비하는 것이 바람직하다.

Description

렌즈 생산효율 향상을 위한 연속생산방식 렌즈성형 장비 및 이를 이용한 렌즈 성형방법 {The progressive type glass molding press machine to improve the productivity and the method for forming lens using that}

본 발명은 렌즈 생산효율 향상을 위한 연속생산방식 렌즈성형 장비 및 이를 이용한 렌즈 성형방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 각 성형공정의 시간을 최적화된 상태로 개별세팅 함으로써 금형의 개수를 최소화할 수 있는 렌즈 생산효율 향상을 위한 연속생산방식 렌즈성형 장비 및 이를 이용한 렌즈 성형방법에 관한 것이다.

일반적으로 렌즈는 연삭 방법 또는 프레스 성형법으로 생산될 수 있는데, 연삭 방법은 대량 생산에 부적합하기 때문에 최근에는 상금형과 하금형 내에 원 소재를 넣고 상금형과 하금형을 상호 조립한 다음 성형기에 장착하여 고온 가열 공정, 프레싱 공정, 냉각 공정을 통하여 성형하는 프레스 성형법이 많이 사용되고 있다.

이러한 렌즈의 일반적인 성형단계를 보면 원 소재를 금형에 투입하는 소재 투입공정과, 성형할 수 있도록 예열 및 가열하는 공정과, 금형을 형합하여 소재를 금형 내에서 가압성형하는 성형공정과, 성형된 렌즈를 냉각하는 냉각공정 및 금형을 분리하여 렌즈를 취출하는 취출공정으로 이루어지는 것이 일반적이다.

각각의 공정들을 수행할 수 있는 장비들이 차례로 배열되어 있으며, 금형이 상기 장비들을 차례로 통과하도록 이동시킴으로써 렌즈의 성형을 실시하게 되는데, 종래의 성형장비에서는 각 공정별 실행시간을 개별적으로 제어할 수 없기 때문에 모든 공정의 실행시간을 동일하게 맞추어야 하였다.

따라서 각각의 공정들 중 가장 실행시간이 긴 공정에 실행시간이 맞춰져야 하기 때문에 특정 공정에서 많은 시간이 소요되는 렌즈를 성형할 경우 불필요한 대기시간이 증가할 수밖에 없고, 생산에 필요한 금형의 개수도 각 공정의 숫자와 동일하게 요구되었다.

즉, 예를들어 총 7개의 공정단계로 렌즈의 성형이 이루어진다고 가정했을 때, 어느 한 단계의 공정에 소요되는 시간이 1000초라고 가정했을 경우 다른 공정들은 그 보다 짧은 시간에 실행을 마칠 수 있더라도 모든 공정의 실행시간이 동일하게 설정되어야 하므로 나머지 각각의 공정시간도 1000초로 설정될 수 밖에 없고, 전체 공정수에 대응하는 7개의 금형이 있어야만 연속적인 제품 생산이 가능하였다.

본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위해 창출된 것으로서, 렌즈의 성형시 각 단계의 실행시간을 개별적으로 설정함으로써 연속생산에 있어서 요구되는 금형의 숫자를 최소화할 수 있는 렌즈 생산효율 향상을 위한 연속생산방식 렌즈성형 장비 및 이를 이용한 렌즈 성형방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 렌즈 생산효율 향상을 위한 연속생산방식 렌즈성형 장비 성형될 렌즈 재료가 투입될 수 있으며, 상기 렌즈의 성형 형태에 대응하는 캐비티를 제공하는 금형과, 상기 금형의 성형 과정 중 상기 금형이 각 성형단계에서 성형되는 시간을 개별적으로 제어할 수 있는 컨트롤러를 구비한다.

상기 컨트롤러는 성형 대상 렌즈의 재질 및 외형에 따라 각 성형단계의 성형시간을 모두 동일하게 제어할 것인지 또는 각 성형단계마다 개별적으로 제어할 것인지를 선택할 수 있는 듀얼모드 선택수단을 구비하며, 상기 금형이 각 성형과정이 실시되는 스테이지를 통과하도록 이송시키는 이송부를 더 구비하되, 상기 이송부는 상기 금형을 지지하는 컨베이어를 회전시키기 위한 유압모터와, 상기 금형을 형합시키도록 구동하는 액추에이터 및 상기 유압모터에 유압을 공급하기 위한 유압공급기와, 상기 컨트롤러에 의해 구동하며 상기 유압공급기로부터 각각의 유압모터로 공급되는 유압을 단속하도록 유압라인에 설치되는 복수개의 차단밸브를 구비하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 렌즈 성형방법은 렌즈 재료를 금형에 투입하는 재료투입단계와, 렌즈 재료 및 금형을 가열하는 가열단계와, 상기 금형을 형합하여 렌즈 재료를 소정의 형상으로 성형하는 성형단계와, 성형된 렌즈를 냉각하는 냉각단계 및 상기 금형으로부터 상기 렌즈를 취출하는 취출단계를 구비하며, 상기 각 단계의 실행시간을 컨트롤러를 통해 개별적으로 제어할 수 있도록 된 것이다.

상기 가열단계는 예열 및 본 가열을 위한 제1, 제2 가열과정을 포함하며, 상기 제1, 제2 가열과정 중 실행시간이 가장 긴 실행과정과 재료투입단계와 성형단계, 냉각단계 및 취출단계의 실행시간이 일치하도록 상기 컨트롤러를 통해 각 단계의 실행시간을 제어하도록 형성되거나, 상기 제1, 제2 가열과정 중 실행시간이 더 긴 실행과정과, 나머지 전체 실행단계의 실행시간이 일치하도록 상기 컨트롤러를 통해 각 단계의 실행시간을 제어하도록 형성되는 것이 바람직하다.

상기 각 단계가 실시되는 스테이지를 통과하도록 금형을 이송시키는 이송부가 금형을 지지하는 컨베이어를 회전시키기 위한 유압모터와, 금형을 형합시키도록 구동하는 액추에이터 및 상기 유압모터에 유압을 공급하기 위한 유압공급기와, 상기 컨트롤러에 의해 구동하며 상기 유압공급기로부터 각각의 유압모터로 공급되는 유압을 단속하도록 유압라인에 설치되는 복수개의 차단밸브를 구비하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 렌즈 생산효율 향상을 위한 연속생산방식 렌즈성형 장비 및 이를 이용한 렌즈 성형방법은 렌즈의 성형과정에서 실행시간이 긴 단계에서 실행이 이루어지는 동안 나머지 실행단계들의 실행시간을 개별적으로 조절하여 복수의 실행단계를 실시하도록 하여 금형의 숫자를 최소화할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 렌즈 생산효율 향상을 위한 연속생산방식 렌즈성형 장비 에 의해 렌즈가 성형되는 과정을 도시한 블럭도,
도 2는 금형에 따른 각 단계의 경과시간 분배의 제1 실시예를 도시한 블럭도,
도 3은 금형에 따른 각 단계의 경과시간 분배의 제2 실시예를 도시한 블럭도,
도 4 및 도 5는 각각의 실행단계별 스테이지로 금형을 이동시키도록 유압을 공급하게 형성된 이동부를 도시한 개략도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 렌즈 생산효율 향상을 위한 연속생산방식 렌즈성형 장비(이하 '렌즈성형 장비'라 함) 및 이를 이용한 렌즈 성형방법을 더욱 상세하게 설명한다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 렌즈성형 장비는 렌즈의 성형을 위해 원재료가 투입되며 성형되는 렌즈의 형상에 대응하는 캐비티를 제공하는 금형(10)과, 상기 금형이 각각의 성형단계의 스테이지에서 성형이 이루어지는 성형시간을 제어하는 컨트롤러(20)를 구비한다.

이하에서 상기 렌즈성형 장비를 통해 렌즈가 성형되는 과정 및 각 구성요소의 역할은 렌즈의 성형방법을 설명하면서 함께 설명하도록 한다.

본 발명의 렌즈 성형방법은 총 7단계를 거쳐 렌즈를 가공하도록 구성되어 있다.

제1 단계는 재료투입단계로서 금형(10)에 렌즈 성형을 위한 원재료를 투입하는 단계이다. 통상적으로 렌즈의 성형시 사용되는 프리폼 또는 렌즈의 종류나 성격에 맞는 다양한 재료를 투입한다.

제2 단계 및 제3 단계는 각각 금형(10)과 금형(10)에 투입된 원재료를 가열하기 위한 제1, 제2 가열단계이다.

제1 가열단계는 금형(10) 및 원재료를 예열하기 위한 과정이며, 제2 가열단계는 금형(10) 및 원재료를 성형에 적합한 온도로 본격적으로 가열하는 단계이다.

원재료는 고체상태이며, 금형(10)을 닫고 가압하여 원하는 형상의 렌즈로 형성하기 위해서는 원재료 및 금형(10)을 일정 수준으로 가열하여 원재료가 깨지지 않고 금형(10)의 가압력에 의해 변형되도록 해야 한다.

일반적으로 렌즈의 가공 과정 중 원재료를 성형에 적합한 온도로 가공하는 가열시간이 가장 오래 걸리게 된다. 특히 적외선렌즈를 성형하는데 사용되는 재료인 칼코게나이드의 경우에는 열전도도가 낮아 성형에 적합한 온도로 승온시키기 까지 많은 시간이 소요된다. 따라서 종래의 연속생산방식 렌즈 성형장비에서는 각 단계의 실행시간이 모두 동일하게 설정되어 각 단계의 진행시간이 가열시간에 맞춰져야 하기 때문에 나머지 실행단계에서는 금형(10)이 불필요하게 해당 스테이지(30)에 머무는 시간이 증가하므로 생산효율이 낮아질 수밖에 없었다.

따라서 종래 성형장비에서 렌즈 생산시간을 단축시키기 위해서는 병목구간인 가열공정을 여러 단계로 분할하는 시분할방식이 사용되고 있으나, 연속생산을 위해서는 분할된 개수만큼의 금형이 추가로 요구되고 장비생산비용 또한 증가하게 된다.

제 4단계는 성형단계로서, 금형(10)과 원재료가 설정온도로 승온된 후 금형(10)을 닫고 가압하여 재료를 가압성형한다. 금형(10)은 상부금형과 하부금형으로 되어 있으며, 상기 재료는 상부금형과 하부금형에 의해 형성되는 캐비티의 모양에 대응하도록 성형이 이루어진다.

제 5단계 및 제 6단계는 성형된 렌즈를 냉각하는 단계이다.

제 5단계는 냉각속도가 느리도록 온도를 서서히 낮추는 제1 냉각단계이고, 제 6단계는 급격히 온도를 실온까지 낮추는 제2 냉각단계인데, 성형된 렌즈가 처음부터 급격히 냉각되면 냉각과정에서 렌즈가 손상될 수 있으므로 냉각단계도 냉각속도를 달리하는 두 단계로 나누어 진행한다.

제 7단계는 성형된 렌즈를 금형(10)으로부터 취출하는 단계로서, 성형을 위해 형합된 상부금형과 하부금형을 분리하고, 성형된 렌즈를 취출한다.

상기 단계들을 거쳐 성형되는 렌즈는 컨트롤러(20)에서 각 단계별로 실행시간을 개별적으로 제어할 수 있도록 형성되어 있다.

컨트롤러(20)는 각각의 단계별로 실행시간을 설정할 수 있도록 설정타이머가 마련되어 있으며, 전 단계를 동일 시간으로 제어할 것인지, 아니면 각각의 단계별로 실행시간을 따로 설정할 것인지를 선택할 수 있는 듀얼모드 선택수단이 마련되어 있어서 렌즈의 제작조건에 따라 적절한 모드 선택이 가능하다.

모든 공정의 실행시간이 상호 유사한 경우에는 각단계의 실행시간을 동일하게 세팅해도 생산성에 큰 차질이 없으므로 모든 작업시간을 동시에 동일하게 설정할 수 있는 제1 모드로 제어방법을 선택한다. 반대로 특정 단계에서의 실행시간이 다른 공정에 비해 더 많은 시간이 소요되는 경우에는 각각의 단계별 실행시간을 개별적으로 제어할 수 있는 제2 모드로 제어방법을 선택하고 각각의 실시단계별로 실행시간을 설정한다.

도 2에는 각 가공단계의 실행시간을 개별적으로 제어하는 제1 실시예가 도시되어 있다.

본 실시예의 경우 제1, 제2 가열단계가 각각 1000초가 소요되어 가장 실행시간이 긴 단계이다.

종래의 연속생산방식 성형기에서는 각 단계의 실행시간을 모두 동일하게 하는 경우에는 제1, 제2 가열단계 외에도 나머지 다섯 단계 역시 각각 실행시간이 1000초로 세팅이 되며 연속생산을 위해서는 금형(10)의 숫자가 각 가공단계의 숫자와 일치해야만 하였다.

도시된 본 실시예의 경우에는 총 세 개의 금형(10)이 요구되며 제1, 제2 가열단계에서 각각 1000초간 가열이 시행되는 동안 나머지 금형(10)은 성형단계와, 제1, 제2 냉각단계, 취출단계 및 재료투입단계까지 총 다섯 단계를 거치도록 각각의 단계의 실행시간을 조절한다.

본 실시예에서는 성형단계에서 300초, 제1, 제2 냉각단계에서 각각 300초와 200초, 취출단계 및 재료투입단계에서 각각 100초씩 실행시간을 설정하여 제1, 제2 가열단계를 실시하는 스테이지(30)에서 각각 가열이 진행되는 시간 동안 다른 금형(10)은 성형부터 취출 및 재료투입까지 완료될 수 있게 실행 시간을 분배하였다.

물론 각각의 실행시간은 해당 실시단계의 가동시간을 고려하여 다양하게 설정될 수 있다.

본 실시예의 경우 가공단계의 전체 숫자에 대응하는 숫자의 금형(10)이 필요했던 종래 렌즈 생산방식과는 달리 세 개의 금형(10)으로 연속생산이 가능하다.

앞서 서술한 것처럼, 제1, 제2 가열단계에서 각각 1000초씩 금형(10)과 소재의 가열시 실시되므로, 제1, 제2 가열단계를 위한 스테이지(30)에서 두 개의 금형(10)이 각각 가열되고, 그 동안 다른 한 개의 금형(10)은 성형단계부터 재료 투입단계까지 각각의 스테이지(30)를 따라 이동하면서 성형, 냉각, 취출 및 재료투입이 이루어지게 된다.

따라서 세 개의 금형(10)으로도 중단 없이 렌즈의 연속생산이 가능하며, 렌즈 하나가 생산되어 나오는 시간도 1000초로 기존 방법과 비교해도 생산효율이 낮아지지 않는다.

도 3에는 각 가공단계의 실행시간을 개별적으로 제어하는 제2 실시예가 도시되어 있다.

본 실시예의 경우 제1 가열단계는 900초, 제2 가열단계는 1100초의 시간이 소요되며, 나머지 공정들은 200초 안에 모두 이뤄질 수 있도록 개별적으로 실행시간을 설정해 두었다.

본 실시예 처럼 어느 한 단계의 실시시간이 지나치게 긴 경우에는 그 한 단계의 실시시간동안 나머지 단계의 가공이 모두 이루어질 수 있도록 시간조절을 하면 두 개의 금형(10)만으로도 연속생산이 가능하게 될 수 있다.

성형단계와 제1, 제2 냉각단계, 취출단계 및 재료투입단계까지 각각의 실행시간을 컨트롤러(20)로 제어하여 200초 안에 마쳐질 수 있게 시간을 설정하면 제1 가열단계의 실행시간까지 포함해 제2 가열단계의 실행시간을 나머지 전체 가공단계의 실행시간과 동일하게 일치시킬 수 있다.

이 경우 제2 가열단계에서 원재료와 금형(10)이 가열되는 동안 다른 하나의 금형(10)은 나머지 가공단계를 실시하는 스테이지(30)를 통과하도록 함으로써 두 개의 금형(10)만으로 연속생산이 이루어질 수 있다.

이 경우 하나의 렌즈가 생산되는 렌즈 생산시간이 1100초로 다소 증가하게 되지만 두 개의 금형(10)만으로도 생산이 가능하므로 금형(10)의 숫자를 줄일 수 있게 된다.

도 4 및 도 5에는 금형(10)을 각각의 가공단계의 스테이지(30)로 이송시키기 위한 이동부가 개념적으로 도시되어 있다.

금형(10)은 컨베이어에 의해 다음 단계의 가공을 위해 스테이지(30)를 이동하게 되는데, 본 발명에서와 같이 각각의 가공 단계마다 실행시간이 다른 경우에는 각각의 스테이지(30)를 연결하는 컨베이어의 가동시간이나 간격이 상이할 수밖에 없다.

따라서 각각의 컨베이어의 가동시간을 개별적으로 제어하기 위해 각 스테이지(30)의 컨베이어마다 개별적으로 구동할 수 있는 유압모터를 설치한다.

렌즈의 가공 과정 중 금형(10)을 형합하거나 분리하는 단계에서 금형(10)을 구동하는 구동원으로 액추에이터가 구비되는데, 유압실린더가 적용되었고, 이 액추에이터의 구동을 위해 유압을 공급하는 유압공급기(40)가 마련되므로 유압공급기(40)에서 공급하는 유압을 통해 컨베이어를 구동할 수 있게 유압모터가 적용되었다.

그리고 이 유압공급기(40)에서 유압이 공급되는 라인은 액추에이터와 제1 내지 제7 유압모터와 각각 연결되어 있고, 각각의 공급라인에 유압의 공급을 제어하는 제1 내지 제8 차단밸브가 설치되어 있다.

제1 내지 제8 차단밸브는 컨트롤러(20)에 의해 관로를 개폐하게 되며, 설정된 시간에 따라 금형(10)이 다음 단계의 스테이지(30)로 이동할 수 있게 유압모터를 구동시킨다.

물론 본 실시예와 달리 상기 액추에이터가 공압에 의해 구동하는 공압실린더가 적용되고 컨베이어를 구동시키는 모터 역시 공압모터가 적용되게 할 수도 있다.

이상에서 설명한 본 발명의 렌즈성형 장비 및 이를 이용한 렌즈 성형방법은 각 가공 단계별 실행시간을 개별적으로 조절함으로써 연속성형을 유지하면서도 사용되는 금형(10)의 숫자를 줄일 수 있기 때문에 렌즈의 제조를 위해 형성되는 시스템의 제작 비용을 절감할 수 있으며, 그에 따라 렌즈의 생산비용을 최소화할 수 있다.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 사람이라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 등록 청구 범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

10; 금형
20; 컨트롤러
30; 스테이지
40; 유압공급기

Claims (7)

1. 성형될 렌즈 재료가 투입될 수 있으며, 상기 렌즈의 성형 형태에 대응하는 캐비티를 제공하는 금형과;
   상기 금형의 성형 과정 중 상기 금형이 각 성형단계에서 성형되는 시간을 개별적으로 제어할 수 있는 컨트롤러;를 구비하는 것을 특징으로 하는 렌즈 생산효율 향상을 위한 연속생산방식 렌즈성형 장비.
2. 제 1항에 있어서,
   상기 컨트롤러는 성형 대상 렌즈의 재질 및 외형에 따라 각 성형단계의 성형시간을 모두 동일하게 제어할 것인지 또는 각 성형단계마다 개별적으로 제어할 것인지를 선택할 수 있는 듀얼모드 선택수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 렌즈 생산효율 향상을 위한 연속생산방식 렌즈성형 장비.
3. 제 2항에 있어서,
   상기 금형이 각 성형과정이 실시되는 스테이지를 통과하도록 이송시키는 이송부를 더 구비하되,
   상기 이송부는 상기 금형을 지지하는 컨베이어를 회전시키기 위한 유압모터와, 상기 금형을 형합시키도록 구동하는 액추에이터 및 상기 유압모터에 유압을 공급하기 위한 유압공급기와, 상기 컨트롤러에 의해 구동하며 상기 유압공급기로부터 각각의 유압모터로 공급되는 유압을 단속하도록 유압라인에 설치되는 복수개의 차단밸브를 구비하는 것을 특징으로 하는 렌즈 생산효율 향상을 위한 연속생산방식 렌즈성형 장비.
4. 렌즈 재료를 금형에 투입하는 재료투입단계와;
   렌즈 재료 및 금형을 가열하는 가열단계와;
   상기 금형을 형합하여 렌즈 재료를 소정의 형상으로 성형하는 성형단계와;
   성형된 렌즈를 냉각하는 냉각단계; 및
   상기 금형으로부터 상기 렌즈를 취출하는 취출단계;를 구비하며,
   상기 각 단계의 실행시간을 컨트롤러를 통해 개별적으로 제어할 수 있도록 된 것을 특징으로 하는 렌즈 성형방법.
5. 제 4항에 있어서,
   상기 가열단계는 예열 및 본 가열을 위한 제1, 제2 가열과정을 포함하며,
   상기 제1, 제2 가열과정 중 실행시간이 가장 긴 실행과정과 재료투입단계와 성형단계, 냉각단계 및 취출단계의 실행시간이 일치하도록 상기 컨트롤러를 통해 각 단계의 실행시간을 제어하는 것을 특징으로 하는 렌즈 성형방법.
6. 제 4항에 있어서,
   상기 가열단계는 예열 및 본 가열을 위한 제1, 제2 가열과정을 포함하며,
   상기 제1, 제2 가열과정 중 실행시간이 더 긴 실행과정과, 나머지 전체 실행단계의 실행시간이 일치하도록 상기 컨트롤러를 통해 각 단계의 실행시간을 제어하는 것을 특징으로 하는 렌즈 성형방법.
7. 제 5항 또는 제 6항 중 선택된 어느 한 항에 있어서,
   상기 각 단계가 실시되는 스테이지를 통과하도록 금형을 이송시키는 이송부가 금형을 지지하는 컨베이어를 회전시키기 위한 유압모터와, 금형을 형합시키도록 구동하는 액추에이터 및 상기 유압모터에 유압을 공급하기 위한 유압공급기와, 상기 컨트롤러에 의해 구동하며 상기 유압공급기로부터 각각의 유압모터로 공급되는 유압을 단속하도록 유압라인에 설치되는 복수개의 차단밸브를 구비하는 것을 특징으로 하는 렌즈 성형방법.
   

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