KR20120111546A - Ｕｖ수지 자동분사장치, ｕｖ수지 자동분사장치를 이용한 ｕｖ코팅 자동화 성형장치 및 ｕｖ코팅 자동화 성형방법 - Google Patents

Ｕｖ수지 자동분사장치, ｕｖ수지 자동분사장치를 이용한 ｕｖ코팅 자동화 성형장치 및 ｕｖ코팅 자동화 성형방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 주형물에 형성되어 있는 형상을 성형물에 성형시키는 공정을 자동화시키는 자동화 성형장치, 자동화 성형방법 및 자동화 성형장치용 분사장치에 관한 것으로, 성형물에 성형 작업을 위한 주형물이 대기하는 대기부; 상기 대기부에서 주형물을 이송시키는 이송부; 상기 이송부를 통해 이송되는 주형물에 도료를 분사하는 분사부; 상기 분사부에 의해 도료가 분사된 주형물에 안착된 성형물을 주형물과 함께 압착시키는 압착부; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동화 성형장치를 제공하여, 주형물을 이용하여 성형물을 제작함에 있어, 주형물과 성형물이 자동으로 이송되면서 도료가 분사되고, 압착이 이루어짐으로써, 성형물을 자동화 공정에 의해 대량으로 생산하는 것이 가능하면서도 품질의 저하 등의 문제가 발생하지 않는다는 효과가 있다.

Description

ＵＶ수지 자동분사장치, ＵＶ수지 자동분사장치를 이용한 ＵＶ코팅 자동화 성형장치 및 ＵＶ코팅 자동화 성형방법{AUTOMATIC JET DEVICE, AUTOMATED FORMATING APPARATUS USING THE SAME AND AUTOMATED FORMATING METHOD}
본 발명은 주형물에 형성되어 있는 형상을 성형물에 성형시키는 공정을 자동화시키는 자동화 성형장치, 자동화 성형방법 및 그에 이용되는 자동분사장치에 관한 것이다.
최근에는 휴대폰 등의 키패드가 친환경, 인체친화적인 제품으로 개발되고 있는데, 그 중에서도 키패드 숫자의 경우에는 오랜 시간이 지나더라도 지워지거나 손상이 잘 발생하지 않는다. 이는 UV(Ultraviolet)에 노출이 되면 반응을 하여 수지의 주성분인 단량체와 중간체가 순간적으로 중합체를 이루어 경화되는 성질을 가지는 UV 경화제를 이용하기 때문에, UV 경화제의 경우에는 UV에 노출이 되면 수초 이내에 완전 경화가 이루어지고, 표면 경도도 상당히 높아진다.
이와 같이, UV 경화제를 이용하여 휴대폰의 키패드나 기타 성형을 요하는 제품에 많이 사용되고 있는 것은 UV 경화제의 경우, 도료가 고형분으로만 이루어져 있기 때문에 성형과정에서의 환경오염이 거의 없으며, 인체에도 무해한 인체 친화적 인 물질이며, 경화 후에도 인체에 알러지 반응 등이 발생하지 않는다는 장점이 있기 때문이다.
그렇기 때문에 대한민국 등록특허 제10-0838740호(키패드의 코팅 성형장치, 이하 선행기술)에서는 투명한 UV수지가 도포된 성형물의 상부에 주형물이 놓여지고, 롤러가 회전을 하여 성형물과 주형물에 압력을 가하면서 회전 이동이 이루어진다. 그리고 성형물이 놓여 있는 투명판의 아래에는 자외선램프가 장착되어, 롤러에 의해 가압이 발생하는 동안 자외선램프에 의해 UV 수지를 경화시키면서 성형물과 주형물의 사이에 발생할 수 있는 미세 기포가 발생하는 것을 방지하는 것이 가능한 장점이 있다.
하지만, 선행기술의 경우, 하나의 성형물을 생산하는 것은 가능할 수 있으나, 이를 대량생산하기에는 여러 가지 문제점들이 있다. 먼저, 선행기술의 경우, 자외선램프가 하부에 장착되어, 투명한 성형물의 위치가 주형물보다 하부에 위치함으로써, 완성된 성형물을 회수하기 위해서는 주형물을 치워야하는 번거로움이 있다.
그리고 선행기술과 같은 기술을 이용하여 성형물의 생산을 하는 경우에는 성형물을 배치하고, 도료를 도포하며, 주형물을 놓는 과정이 일일이 수작업으로 진행될 수밖에 없으며, 많은 공정이 수작업으로 이루어지기 때문에 시간적 손실이 발생하고, 도료의 정량, 정압을 유지하기가 어려운 문제점과 압착시 기포 발생 등의 문제점이 있다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 사람의 손을 거치는 과정을 최소화 하여 성형물을 대량으로 생산할 수 있고, 정형화 작업이 가능할 수 있도록 하는 자동화 성형장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
이러한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 태양으로 자동화 성형장치는 성형물에 성형 작업을 위한 주형물이 대기하는 대기부; 상기 대기부에서 주형물을 이송시키는 이송부; 상기 이송부를 통해 이송되는 주형물에 도료를 분사하는 분사부; 상기 분사부에 의해 도료가 분사된 주형물에 안착된 성형물을 주형물과 함께 압착시키는 압착부; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 대기부는, 주형물을 받치고 지지하는 받침부분; 및 상기 주형물의 고정시키는 고정부분; 을 포함하는 것을 특징으로 한다.
그리고 상기 대기부는, 상기 고정부분에 결합되고, 상기 주형물이 이송부에 의해 이송되지 않도록 상기 이송부와 이격시키는 이격파트; 을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 이송부는 상기 대기부에서 압착부까지 주형물을 이송시키는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 분사부는, 도료를 분사하는 분사부분; 및 상기 분사부분의 위치를 조절하는 위치 조절부분; 을 포함하는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 위치 조절부분은, 상기 분사부분의 위치를 상기 이송부의 길이방향으로 조절하기 위한 X방향 조절파트; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.
그리고 상기 위치 조절부분은, 상기 분사부분의 위치를 상기 이송부의 길이방향과 수직한 방향으로 조절하기 위한 Y방향 조절파트; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 위치 조절부분은, 상기 분사부분의 위치를 상하방향으로 조절하기 위한 Z방향 조절파트; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.
그리고 상기 위치 조절부분은, 상기 분사부분의 위치를 미세하게 조절하기 위한 미세조절파트; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 분사부에서 분사되는 도료는 자외선에 의해 경화되는 자외선 도료인 것을 특징으로 한다.
그리고 상기 압착부는, 주형물과 성형물을 압착시키는 압착부분; 및 상기 압착부분의 높이를 조절하는 높이 조절부분; 을 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 압착부분은 적어도 하나 이상의 롤러를 이용하여 주형물과 성형물을 압착시키는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 압착부분은, 일 방향으로 회전하는 제1롤러; 및 상기 제1롤러와 반대방향으로 회전하고, 상기 제1롤러와의 사이로 이동하는 주형물과 성형물을 상기 제1롤러와 함께 압착시키는 제2롤러; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.
한편, 이러한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 태양으로 자동화 성형장치용 분사장치는 이송되는 주형물에 성형물의 올리고, 주형물과 성형물을 함께 압착하여 성형물을 성형하는 자동화 성형장치에 있어서, 이송되는 주형물에 도료를 분사하는 분사부; 및 상기 분사부의 위치를 조절하는 위치 조절부; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 위치조절부는, 상기 분사부의 위치를 주형물이 이송되는 길이방향으로 조절하기 위한 X방향 조절부분; 을 포함하는 것을 특징으로 한다.
그리고 상기 위치 조절부는, 상기 분사부의 위치를 상기 주형물이 이송되는 길이방향과 수직한 방향으로 조절하기 위한 Y방향 조절부분; 을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 위치 조절부는, 상기 분사부의 위치를 상향방향으로 조절하기 위한 Z방향 조절부분; 을 포함하는 것을 특징으로 한다.
그리고 상기 위치 조절부는, 상기 분사부의 위치를 미세하게 조절하기 위한 미세조절부분; 을 포함하는 것을 특징으로 한다.
한편, 이러한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 태양으로 자동화 성형방법은 주형물이 대기 위치에 위치하고 있는지 확인하는 대기 확인단계; 상기 대기 확인단계에서 주형물이 대기 위치에 위치하고 있는 경우, 주형물을 이송시키는 이송단계; 상기 이송단계에서 이송되는 주형물에 도료를 분사하는 분사단계; 및 상기 분사단계를 통해 분사된 도료 위에 부착된 성형물을 주형물과 함께 압착하는 압착단계; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 대기 확인단계는, 상기 압착단계에서 성형물과 주형물의 압착이 완료되었는지를 확인하는 압착완료 확인단계; 및 상기 압착완료 확인단계에서 압착이 완료되었으면, 상기 이송단계에서 주형물이 이송될 수 있는 위치에 위치시키는 이송준비단계; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.
그리고 상기 대기 확인단계는, 상기 압착단계에서 성형물과 주형물의 압착이 완료되었는지를 확인하는 압착완료 확인단계; 및 상기 압착완료 확인단계에서 성형물과 주형물의 압착이 완료되지 않은 경우, 상기 이송단계 에서 주형물이 이송되지 않도록 주형물을 이송되는 경로에서 이탈되도록 위치시키는 이탈 위치단계; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 분사단계는, 상기 이송단계에서 이송되는 주형물의 이송속도를 확인하는 속도 확인단계; 상기 속도 확인단계에서 확인된 주형물의 이송속도에 맞도록 도료가 분사되는 분사부를 이동시키는 이동단계; 및 상기 이동단계에 의해 이동하는 분사부를 통해 주형물에 도료를 분사하는 도료분사단계; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 이동단계는 주형물의 이송되는 방향으로 이동하는 것을 특징으로 한다.
그리고 상기 이동단계는 주형물의 이송되는 방향과 수직한 방향으로 이동하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 이동단계는 상하방향으로 이동하는 것을 특징으로 한다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 주형물을 이용하여 성형물을 제작함에 있어, 주형물과 성형물이 자동으로 이송되면서, 자동적으로 도료의 분사 및 압착이 이루어짐으로써, 성형물을 자동화 공정에 의해 대량으로 생산하는 것이 가능한다.
또한, 도료의 분사가 자동화됨에 따라 정량 및 정압에 의한 도료의 분사가 가능하여 생산된 성형물의 정형화가 가능하여 자동화를 구현할 수 있으며, 이로 인해 도료 분사 불량에 의해 압착공정 불량이 발생할 소지가 없다.
그리고 주형물이 위치하는 위치가 조절됨으로써, 연속적으로 생산되는 성형물 간의 간섭이 발생하는 것을 방지함으로써, 자동화 공정에 의해 대량 생산이 가능하여도 하나하나씩 개별적으로 생산되는 성형제품에 못지않은 품질을 유지하는 것이 가능하다는 효과가 있다.
또한, 도료 분사가 이루어지는 위치를 조절하는 것이 가능하여, 주형물의 원하는 위치에 도료를 분사하여 도포하는 것을 자유롭게 할 수 있다는 효과가 있다.
도1은 본 발명의 자동화 성형장치를 도시한 도면이다.
도2는 본 발명의 자동화 성형장치 대기부를 도시한 도면이다.
도3은 본 발명의 자동화 성형장치 대기부에 주형물이 위치한 것을 도시한 도면이다.
도4는 본 발명의 자동화 성형장치 대기부의 이격파트에 대한 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도5는 본 발명의 자동화 성형장치 분사부를 도시한 도면이다.
도6은 본 발명의 자동화 성형장치 분사부의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도7은 본 발명의 자동화 성형장치 압착부를 도시한 도면이다.
도8은 본 발명의 자동화 성형장치를 이용한 성형 방법에 대하여 도시한 흐름도이다.
본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 더 구체적으로 설명하되, 이미 주지되어진 기술적 부분에 대해서는 설명의 간결함을 위해 생략하거나 압축하기로 한다.
<구성에 대한 설명>
본 발명의 자동화 성형장치(100)는 주형물에 형성된 문양이나 모양 등을 성형물에 성형하기 위한 장치로, 본 발명은 성형물을 자동화 공정을 통해 성형하기 위한 발명이다.
이에 대하여 도1 내지 도7에 도시된 도면을 참조하여 설명을 한다. 본 발명의 자동화 성형장치(100)는 대기부(110), 이송부(120), 분사부(130), 압착부(140) 및 UV(Ultraviolet) 조사부(150)를 포함하여 구성된다.
이러한 본 발명의 자동화 성형장치(100)의 경우에는 일 측에서 타 측으로 주형물이 이동을 하면서 각 단계에서 특정한 작업과정을 거치면서 하나씩의 공정이 이루어짐으로써, 전체적인 공정을 하는 것이 가능한데, 이러한 공정을 통함으로써, 대량으로 성형물을 성형하는 것이 가능하다.
대기부(110)는 주형물이 이송부(120)를 통해 이송되기 전에 위치하는 곳으로 받침부분(112) 및 고정부분(114)을 포함하여 구성된다.
받침부분(112)은 도2에 도시된 바와 같이, 주형물을 받치고 주형물을 이송부(120)를 통해 이송되기 전에 대기시키는 곳으로, 주형물이 판형상을 가지는 경우가 많으므로, 받침부분(112)의 경우에는 플레이트 형상을 가지는 것이 바람직할 것이다.
이때, 주형물은 성형물에 성형을 하기 위한 문양이나 모양이 일면에 형성되어 있는 것으로, 일반적으로는 금속의 재질을 가진다. 물론, 플라스틱 등의 합성수지로 이루어지는 것도 가능할 테지만, 하나의 주형물을 이용하여 대량으로 성형물을 성형하기 위해서는 문양이나 모양의 변화가 적으면서 미세한 패턴을 형성하는 것이 용이한 금속을 이용하는 것이 바람직할 것이다.
고정부분(114)은 도3에 도시된 바와 같이, 받침부분(112)에 올려진 주형물이 대기상태에 있을 때, 이송부(120)에 의해서 주형물이 이송되는 것을 방지하기 위해 도4에 도시된 바와 같이, 고정부분(114)의 헤드인 이격파트(114a)가 돌출 상승하여 주형물의 이송을 방지한다. 이렇게 이격파트(114a)가 상승함으로써, 주형물은 이송부(120)에 의해 더 이상 이송되지 못하고 그 자리에 고정된다.
그리고 도2에 도시된 바와 같이, 대기부(110)는 자동화 성형장치(100)의 최초의 자리에서만이 아니라, 분사부(130)에서 분사가 이루어지기 이전, 압착부(140)에서 압착이 이루어지기 이전 등으로 공정의 중간에도 위치하는 것이 가능하다. 이는 각 공정의 과정에서 앞선 공정이 아직 끝나지 않은 경우를 대비하여, 앞선 공정의 작업 중 후 공정의 주형물이 이송부(120)에 의해 이송되는 것을 방지하기 위한 것으로, 필요에 따라서 대기부(110)는 다수 개가 위치하는 것이 가능할 것이다.
이송부(120)는 대기부(110)에 올려진 주형물을 다음 공정으로 이송하기 위한 것으로, 도2 내지 도4에 도시된 바와 같이, 자동화 성형장치(100)의 내부 양측에 각각 위치하여 주형물을 컨베이어 벨트와 같은 방식으로 이송시킨다. 즉, 도3 내지 도4에 도시된 바와 같이, 대기부(110)의 고정부분(114)이 양 측에 위치한 이송부(120)의 사이에 위치하기 때문에 이송부(120)의 사이에 고정부분(114)이 위치할 수 있도록 공간이 형성되는 것이 바람직하다.
또한, 상술한 바와 같이, 자동화 성형장치(100)의 내부 양측에 이송부(120)가 각각 위치한다고 하더라도, 양 측의 이송부(120)는 각각 독립적으로 움직이는 것이 아니라, 동시에 움직이는 것이 바람직할 것이다.
분사부(130)는 도5 내지 도6에 도시된 바와 같이, 분사부분(130) 및 위치 조절부분(134)을 포함하여 구성된다.
분사부분(132)은 도료를 분사하는 곳으로, 분사부분(132)에서 분사되는 도료는 주형물에 도포되는 것이다. 도포되는 도료의 양과 압력에 의해 성형물의 품질이 좌우되는데, 본 발명에서는 도료의 양과 압력이 미리 설정되고, 설정된 도료의 양과 압력이 일정하게 분사부분(132)을 통해 분사되게 된다.
이때, 분사부분(132)에서 도료가 분사될 때, 주형물이 이송부(120)에 의해 이송이 되는 과정에서 분사가 이루어질 수도 있으며, 분사부분(132)의 근처에 위치한 대기부(110)에 의해 주형물이 고정되어 있을 때 도료가 분사되는 것도 가능하다.
여기서, 분사부분(132)에 의해 분사되는 도료는 UV(Ultraviolet)에 반응하여 경화되는 상온에서 액상의 형태를 가지는 포토폴리머 등을 성형재료로 이용하는 것이 가능하다. 이와 같이, 상온에서 액상의 형태를 갖는 포토폴리머는 열가소성 폴리머를 이용하는 다른 복제방법에 비해 유동성의 문제를 가지지 않아 두께가 얇은 제품, 크기가 작은 마이크로/나노패턴, 높은 세장비를 가지는 미소 구조체 등 대부분의 미소 부품 성형에 유리하다. 그리고 유동성 문제로 인한 복굴절 문제 또한 야기하지 않는 장점이 있다.
그리고 성형된 제품을 보면, 높은 열적/화학적 내구성을 갖으며, 포토폴리머의 조성비 제어를 통해 굴절률을 제어하는 것도 가능하다. 특히, UV 성형 공정의 경우에는 상온 저압 공정을 함에 있어서 성형물에 마이크로/나노 패턴을 집적하는 것이 가능하며, 성형물에 손상이 발생하지 않아 제작공정에 매우 유리하다.
또한, 포토폴리머는 개시제, 단량체, 올리고머, 그리고 희석제 등의 기타 첨가물로 이루어져 있는데, 포토폴리머의 광경화반응은 라디칼 경화 메커니즘이나 양이온 메커니즘으로 설명되는데, 라디칼 경화 메커니즘에 의해 경화되는 포토폴리머의 경우 자외선을 흡수한 광개시제는 라디칼 형태로 바뀌게 되고 모노머 또는 올리고머의 아크릴 그룹의 탄소 간 이중결합을 끊어 모노머 또는 올리고머의 끝에 새로운 라디칼을 생성시키게 된다.
이러한 광중합 과정을 광개시반응이라 하며, 라디칼을 갖고 있는 모노머나 올리고머가 또 다른 모노머들과 결합하여 사슬구조가 성장하는 과정을 성장반응이라 부른다. 두 개의 성장 중인 사슬이 결합하여 최종적인 정지반응을 이루게 되며 최종적으로 과경화가 완료되게 된다.
이러한 UV 성형공정에서 포토폴리머의 충분한 경화도를 확보하는 것은 매우 중요한데, 이는 불충분한 경화 조건을 가지게 되는 경우에 성형 제품 내부의 미반응 개시제와 모노머로 인해 기계적/광학적 특성이 저하될 수 있으며, 성형공정 이후 자연적인 후경화로 인해 형상 변형 등이 발생할 수 있기 때문이다.
분사부분(132)에서는 이러한 UV 경화제를 도료로 하여 분사가 이루어지게 되는 것이다.
그리고 위치 조절부분(134)은 분사부분(132)의 위치를 조절하기 위한 것으로, X방향 조절파트(134a), Y방향 조절파트(134b), Z방향 조절파트(134c) 및 미세조절파트(134d)를 포함하여 구성된다.
도5 및 도6에 도시된 바와 같이, X방향 조절파트(134a)는 이송부(120)의 길이 방향인 이송부(120)가 이송하는 방향으로 분사부분(132)의 위치를 조절하기 위한 것으로, 주형물의 어느 부분에 도료를 분사할 것인지를 X방향으로 위치를 조절한다.
그리고 Y방향 조절파트(134b)는 이송부(120)의 길이 방향에 수직한 방향으로 도료를 분사하기 위한 분사부분(132)의 위치를 조절하기 위한 것으로, X방향 조절파트(134a)와 마찬가지로 주형물의 어느 부분에 도료를 분사할 것인지를 Y방향으로 위치를 조절한다.
그러므로 X방향 조절파트(134a)와 Y방향 조절파트(134b)를 이용하면, 분사부분(132)의 위치를 자유롭게 조절하는 것이 가능하여, 주형물의 어느 위치든지 도료를 분사하는 것이 가능하므로, 성형하고자 하는 성형물의 형상이나 위치, 크기 등 작업자가 원하는 작업을 자유롭게 하는 것이 가능하다.
또한, 본 발명에서는 Z방향 조절파트(134c)가 위치 조절부분(134)에 포함됨으로써, 분사부분(132)을 상하로도 이동시키는 것이 가능하다.
그러므로 분사부분(132)에서 분사되는 도료가 주형물에 도포될 때의 범위를 설정하는 것도 가능할 것이다. 즉, Z방향 조절파트(134c)를 이용하여 분사부분(132)을 아래로 이동시켜 도료를 분사하면, 분사부분(132)이 주형물에 가까운 상태에서 도료가 분사되어, 특정 위치에 국한되도록 도료가 분사되는 것이 가능하다.
이와 마찬가지로, 분사부분(132)을 위로 이동시켜 도료를 분사시킴으로써, 분사부분(132)이 주형물과 위치적으로 먼 상태에서 도료를 분사함으로써, 주형물의 넓은 범위로 도료를 분사하는 것이 가능할 것이다.
이처럼, Z방향 조절파트(134c)를 이용하여 분사부분(132)의 위치를 상하로 조절함으로써, 작업자는 주형물에 도포되는 도료의 두께나 양 등을 조절하는 것이 가능할 것이다.
더욱이, 본 발명의 자동화 성형장치(100)에는 위치조절부분에 미세조절파트(134d)를 포함시켜 분사부분(132)의 위치를 더욱 미세하게 조절하는 것이 가능하다. 그럼으로써, 분사부분(132)의 위치가 더욱 미세하게 조절이 가능하여 작업자는 필요에 따라 분사부분(132)의 위치를 세밀하게 조절함으로써 미세한 작업도 가능할 것이다.
상술한 바와 같이, 분사부(130)를 거쳐 이송되는 주형물에는 도료가 도포된 상태이고, 이때, 주형물에 성형물을 올려, 주형물과 성형물을 겹치도록 한다. 물론, 성형물을 주형물의 위에 올리는 공정의 경우에도 자동화 고정에 의해 올리는 것도 가능할 것이고, 수동으로 작업자가 성형물을 주형물의 위에 올리는 것도 가능할 것이다.
그리하여, 도2에서와 같이, 분사부(130)와 압착부(140)의 사이에는 대기부(110)가 또한 배치되어, 주형물의 위에 성형물을 올릴 수 있는 시간이 마련되는 것이 가능하다.
압착부(140)는 상술한 바와 같이, 주형물과 성형물이 도료에 의해 합쳐진 상태에서 이를 함께 압착하는 것으로, 압착부(140)는 제1롤러(142a) 및 제2롤러(142b)를 포함하는 압착부분(142)과 압착부분(142)의 높이를 조절하는 높이 조절부분(144)이 포함된다.
압착부분(142)은 적어도 하나 이상의 롤러가 포함되면 되는 것으로, 본 발명에서는 제1롤러(142a) 및 제2롤러(142b)를 마련하여 제1롤러(142a)와 제2롤러(142b)를 이용하여 성형물과 주형물을 압착시킨다. 이렇게 제1롤러(142a)와 제2롤러(142b)를 이용하여 성형물과 주형물이 제1롤러(142a)와 제2롤러(142b)의 사이를 통과할 때, 성형물과 주형물을 한쪽에서부터 차례로 압착을 함으로써, 성형물과 주형물의 사이에 공기가 형성되는 것을 최소화하는 것이 가능하여, 기공으로 인한 불량을 최소화하는 것이 가능하다.
물론, 하나의 롤러만을 이용하여 작업을 하는 것도 가능할 것이나, 본 발명에서와 같이, 제1롤러(142a) 및 제2롤러(142b)를 이용하여 위/아래에서 동시에 압착을 함으로써, 압착의 효율을 높이는 것이 바람직할 것이다.
그리고 이때의 제1롤러(142a) 및 제2롤러(142b)의 동작을 살펴보면, 제1롤러(142a)는 도7에 도시된 바와 같이, 주형물과 성형물의 이송방향으로 회전이 이루어져, 시계방향으로 회전이 이루어지며, 제2롤러(142b)의 경우에는 마찬가지로 주형물과 성형물의 이송방향으로 회전이 이루어져야 함으로, 반시계방향으로 회전이 이루어져, 제1롤러(142a)와는 반대방향으로 회전이 이루어져 성형물과 주형물의 압착이 가능하다.
UV 조사부(150)는 도2에 도시된 바와 같이, 모든 공정의 마지막에 마련되어, 압착부(140)에 의해 압착이 이루어진 성형물과 주형물에 자외선램프를 이용하여 도료를 경화시킨다. 이때, 자외선을 조사하기 위한 UV 조사부(150)는 자외선램프, 노광모듈, 성형물과 주형물을 고정시키는 치구유닛, 도료가 경화될 때 수축을 제어하기 위한 가압모듈, 필요에 따라 성형물과 주형물을 정렬하기 위한 스테이지 및 모니터링 유닛으로 구성되는 것이 가능한데, 본 발명의 일실시예에서는 UV 조사부(150)에 대한 도면은 생략하였다.
자외선램프는 포토폴리머 도료의 반응 파장 대에 따라 선택적으로 선택하는 것이 가능하며, 일반적으로는 365nm파장에서 높은 에너지를 방사하는 고압 수은 램프나 265~420nm의 넓은 파장대의 자외선을 방사하는 메탈 할리드 램드를 사용하는 것도 가능할 것이다.
UV 성형과정에서는 보통 점성을 가지는 액상의 도료를 사용하기 때문에 도료의 내부나 성형물과 도료의 경계 면에서 미소한 기포가 발생할 소지가 있는데, 이러한 미세 기포는 제작된 성형물의 다양한 결함으로 나타난다. 미러한 미세기포를 제거하기 위해 상기에서 설명한 압착부(140)를 이용하는 것이며, 이와 같은 방법 이외에도 진공상태에서 성형공정을 진행하는 것도 가능할 것이다.
그리고 미세 기포를 제거하기 위해 사전에 도료를 적절온도로 가열하여 점도를 낮춤으로써, 도료가 성형물에 미세 기포 없이 안착되도록 하는 것도 가능할 것이다.
또한, 자외선램프에 의해 경화되는 과정에서 도료의 수축에 의해 형상의 밀도가 저하될 수도 있는데, 도료의 수축은 도료의 조성비 및 경화온도, 시간 조사되는 자외선의 강도 및 파장 등의 영향을 받을 수 있다. 이는 도료의 특성에 따라 달라질 수 있으며, 경화시에 인가하는 압력의 제어를 통해 도료가 수축되는 방향성을 결정할 수 있으며, 특히 미세한 패턴을 가지는 성형물에서는 중요하게 판단되는 미세 패턴 내의 수축현상의 제어가 가능할 것이다.
<방법에 대한 설명>
본 발명의 자동화 성형장치(100)를 이용하여 자동화 성형이 이루어지는 공정에서 대기부(110)의 동작을 수행하는 방법에 대해서 설명하며, 도8에 도시된 흐름도를 따라 설명하되, 도1 내지 도7에 도시된 도면을 참조하여 설명한다. 그리고 편의상 순서를 붙여 설명한다.
1. 초기값 설정< S801 >
자동화 공정 성형장치에서 초기값을 설정하는 단계로, 분사공정에서 도료의 온도, 도료의 양 및 압력의 설정이 가능하고, 어느 위치에 도료를 분사할 것인지, 압착공정에서는 어느 정도의 압력으로 성형물과 주형물을 압착할 것인지, 그리고 UV 조사가 이루어지는 공정에서는 어떤 파장의 UV를 이용하여 자외선을 도료가 도포된 성형물과 주형물에 조사할 것인지와 조사시간 등의 초기값을 설정한다.
그러므로 본 단계는 이송부(120)가 동작하면서, 자동화 공정이 이루어질 때 최초 한 번만 이루어지면 되는 단계로, 자동화 공정이 마무리될 때까지 초기값은 지속된다.
2. 이송부 동작< S802 >
단계 S801에서 초기값의 설정이 이루어지면, 이송부(120)의 동작이 수행된다. 즉, 이송부(120)의 컨베이어 벨트의 동작을 위해 모터가 구동되어 주형물이 대기부(110)에 위치하여 주형물과 컨베이어 벨트가 접촉되면, 주형부가 이송되면서, 자동화 공정이 시작된다.
3. 분사 수행 확인< S803 >
단계 S802에서 이송부(120)가 동작이 되면, 먼저, 분사공정이 이루어지고 있는지를 확인하는데, 이는 분사부(130)에서 분사가 이루어지고 있는지를 확인하는 것으로, 공정이 수행되는 과정이라면, 공정 과정이 마무리된 이후에 다음 주형물이 분사부(130) 측으로 진입하도록 하기 위해 본 단계에서 확인하는 것이다.
분사부(130)에 의한 분사는 단계 S801에서 설정된 도료의 온도, 양, 압력 및 분사 위치 등의 초기값에 따라 수행된다.
4. 섹션1 공정 수행< S804 >
단계 S803에서 분사공정이 이루어지고 있으면, 섹션1의 공정이 수행되는데, 섹션1의 공정에서는 분사부(130)의 이전에 위치한 대기부(110)에서 고정부분(114)의 이격파트(114a)가 상승하여 대기부(110)에 주형물이 대기할 수 있도록 한다. 그리하여 앞서서 공정이 진행 중일 때 다른 주형물이 분사부(130)로 진입하는 것을 방지한다.
그리고 본 단계에서는 다시 분사공정이 수행되는지를 확인하여, 분사공정이 수행되고 있지 않으면, 고정부부의 이격파트(114a)를 하강시켜 주형물이 이송부(120)에 의해 이송되어 분사부(130) 측으로 주형물이 이송될 수 있도록 하는 것이다.
5. 압착 수행 확인< S805 >
단계 S804에서 섹션1 공정의 수행으로 인하여 분사부(130)에서 주형물에 도료가 분사되고, 분사부(130)와 압착부(140) 사이의 대기부(110)의 위치에 주형물이 도달하면, 압착공정이 수행되고 있는지를 확인함과 동시에 도료가 도포된 주형물에 성형물이 올라와 있는지를 확인하는 단계이다. 본 단계에서 압착부(140)에서의 공정이 이루어지고 있지 않으면, 단계 S807로 넘어가고 압착부(140)에서 공정이 이루어지고 있다면, 단계 S806으로 넘어간다.
압착부(130)에 의한 압착은 단계 S801에서 설정된 압착 압력 초기값에 따라 수행된다.
6. 섹션2 공정 수행< S806 >
단계 S805에서 압착공정이 수행되고 있으면, 섹션2의 공정이 수행되는데, 본 단계에서는 압착부(140)와 분사부(130)의 사이에 위치한 대기부(110)에서 고정부분(114)의 이격파트(114a)가 상승하여, 주형물이 압착부(140) 측으로 이송되는 것을 방지한다.
그러므로 본 단계에서는 도료가 도포된 주형물에 성형물을 안착시켜 주형물에 도포된 도료가 성형물과의 사이에 안착할 수 있도록 한다. 그리고 다시 압착부(140)에서 압착공정이 이루어지고 있음을 확인하고, 압착공정이 이루어지고 있지 않음이 확인되면, 이격파트(114a)가 하강하여 이송부(120)에 의해 주형물과 성형물이 압착부(140) 측으로 이송된다.
7. UV 조사 수행 확인< S807 >
단계S806에서 주형물과 성형물의 압착이 이루어지면, 단계 S805에서와 마찬가지로, 주형물고 성형물이 압착부(140)와 UV 조사부(150) 사이에 위치할 때, UV 조사부(150)에서 공정이 이루어지고 있는지를 확인한다. 여기서, UV 조사 공정이 이루어지지 않고 있다면, 단계 한 번의 공정이 마무리되어, 단계 S803으로 넘어가고, UV 조사 공정이 이루어지는 경우에는, 단계 S808로 단계가 넘어간다.
UV 조사부(130)에 의한 조사는 단계 S801에서 설정된 UV의 파장, 조사시간 등의 초기값에 따라 수행된다.
8. 섹션3 공정 수행< S808 >
단계 S807에서 UV 조사부(150)에서 자외선램프를 이용하여 주형물과 성형물의 사이에 위치한 도료를 경화시키는 공정이 이루이고 있으면, 압착부(140)와 UV 조사부(150)의 사이에 위치한 대기부(110) 고정부분(114)의 이격파트(114a)가 상승하여 주형물과 성형물이 UV 조사부(150)로 이송되는 것을 방지한다. 그런 이후에 UV 조사부(150)에서 앞선 공정이 완료되어 UV 조사부(150)에서 더 이상의 공정이 이루어지고 있지 않은 것을 다시 확인하여 UV 조사부(150)에서 공정이 이루어지고 있지 않은 경우, 고정부부의 이격파트(114a)가 하강하여 이송부(120)에 의해서 주형물과 성형물이 UV 조사부(150)로 이송될 수 있도록 한다.
그리하여, UV 조사부(150)에서는 이송된 주형물과 성형물을 이용하여 도료를 경화시킴으로써, 자동화 과정이 완료된다.
위에서 설명한 바와 같이 본 발명에 대한 구체적인 설명은 첨부된 도면을 참조한 실시예에 의해서 이루어졌지만, 상술한 실시예는 본 발명의 바람직한 예를 들어 설명하였을 뿐이기 때문에, 본 발명이 상기의 실시예에만 국한되는 것으로 이해되어져서는 아니 되며, 본 발명의 권리범위는 후술하는 청구범위 및 그 등가개념으로 이해되어져야 할 것이다.
100: 자동화 성형장치
110: 대기부
112: 받침부분
114: 고정부분
114a: 이격파트
120: 이송부
130: 분사부
132: 분사부분
134: 위치 조절부분
134a: X방향 조절파트 134b: Y방향 조절파트
134c: Z방향 조절파트 134d: 미세조절파트
140: 압착부
142: 압착부분
142a: 제1롤러 142b: 제2롤러
144: 높이 조절부분
150: UV 조사부

Claims (25)

  1. 성형물에 성형 작업을 위한 주형물이 대기하는 대기부;
    상기 대기부에서 주형물을 이송시키는 이송부;
    상기 이송부를 통해 이송되는 주형물에 도료를 분사하는 분사부;
    상기 분사부에 의해 도료가 분사된 주형물에 안착된 성형물을 주형물과 함께 압착시키는 압착부; 를 포함하는 것을 특징으로 하는
    자동화 성형장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 대기부는,
    주형물을 받치고 지지하는 받침부분; 및
    상기 주형물의 고정시키는 고정부분; 을 포함하는 것을 특징으로 하는
    자동화 성형장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 대기부는,
    상기 고정부분에 결합되고, 상기 주형물이 이송부에 의해 이송되지 않도록 상기 이송부와 이격시키는 이격파트; 를 더 포함하는 것을 특징으로 하는
    자동화 성형장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 이송부는 상기 대기부에서 압착부까지 주형물을 이송시키는 것을 특징으로 하는
    자동화 성형장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 분사부는,
    도료를 분사하는 분사부분; 및
    상기 분사부분의 위치를 조절하는 위치 조절부분; 을 포함하는 것을 특징으로 하는
    자동화 성형장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 위치 조절부분은,
    상기 분사부분의 위치를 상기 이송부의 길이방향으로 조절하기 위한 X방향 조절파트; 를 포함하는 것을 특징으로 하는
    자동화 성형장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 위치 조절부분은,
    상기 분사부분의 위치를 상기 이송부의 길이방향과 수직한 방향으로 조절하기 위한 Y방향 조절파트; 를 포함하는 것을 특징으로 하는
    자동화 성형장치.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 위치 조절부분은,
    상기 분사부분의 위치를 상하방향으로 조절하기 위한 Z방향 조절파트; 를 포함하는 것을 특징으로 하는
    자동화 성형장치.
  9. 제5항에 있어서,
    상기 위치 조절부분은,
    상기 분사부분의 위치를 미세하게 조절하기 위한 미세조절파트; 를 포함하는 것을 특징으로 하는
    자동화 성형장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 분사부에서 분사되는 도료는 자외선에 의해 경화되는 자외선 도료인 것을 특징으로 하는
    자동화 성형장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 압착부는,
    주형물과 성형물을 압착시키는 압착부분; 및
    상기 압착부분의 높이를 조절하는 높이 조절부분; 을 포함하는 것을 특징으로 하는
    자동화 성형장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 압착부분은 적어도 하나 이상의 롤러를 이용하여 주형물과 성형물을 압착시키는 것을 특징으로 하는
    자동화 성형장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 압착부분은,
    일 방향으로 회전하는 제1롤러; 및
    상기 제1롤러와 반대방향으로 회전하고, 상기 제1롤러와의 사이로 이동하는 주형물과 성형물을 상기 제1롤러와 함께 압착시키는 제2롤러; 를 포함하는 것을 특징으로 하는
    자동화 성형장치.
  14. 이송되는 주형물에 성형물의 올리고, 주형물과 성형물을 함께 압착하여 성형물을 성형하는 자동화 성형장치에 있어서,
    이송되는 주형물에 도료를 분사하는 분사부; 및
    상기 분사부의 위치를 조절하는 위치 조절부; 를 포함하는 것을 특징으로 하는
    자동화 성형장치용 분사장치.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 위치조절부는,
    상기 분사부의 위치를 주형물이 이송되는 길이방향으로 조절하기 위한 X방향 조절부분; 을 포함하는 것을 특징으로 하는
    자동화 성형장치용 분사장치.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 위치 조절부는,
    상기 분사부의 위치를 상기 주형물이 이송되는 길이방향과 수직한 방향으로 조절하기 위한 Y방향 조절부분; 을 포함하는 것을 특징으로 하는
    자동화 성형장치용 분사장치.
  17. 제14항에 있어서,
    상기 위치 조절부는,
    상기 분사부의 위치를 상향방향으로 조절하기 위한 Z방향 조절부분; 을 포함하는 것을 특징으로 하는
    자동화 성형장치용 분사장치.
  18. 제14항에 있어서,
    상기 위치 조절부는,
    상기 분사부의 위치를 미세하게 조절하기 위한 미세조절부분; 을 포함하는 것을 특징으로 하는
    자동화 성형장치용 분사장치.
  19. 주형물이 대기 위치에 위치하고 있는지 확인하는 대기 확인단계;
    상기 대기 확인단계에서 주형물이 대기 위치에 위치하고 있는 경우, 주형물을 이송시키는 이송단계;
    상기 이송단계에서 이송되는 주형물에 도료를 분사하는 분사단계; 및
    상기 분사단계를 통해 분사된 도료 위에 부착된 성형물을 주형물과 함께 압착하는 압착단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는
    자동화 성형방법.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 대기 확인단계는,
    상기 압착단계에서 성형물과 주형물의 압착이 완료되었는지를 확인하는 압착완료 확인단계; 및
    상기 압착완료 확인단계에서 압착이 완료되었으면, 상기 이송단계에서 주형물이 이송될 수 있는 위치에 위치시키는 이송준비단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는
    자동화 성형방법.
  21. 제19항에 있어서,
    상기 대기 확인단계는,
    상기 압착단계에서 성형물과 주형물의 압착이 완료되었는지를 확인하는 압착완료 확인단계; 및
    상기 압착완료 확인단계에서 성형물과 주형물의 압착이 완료되지 않은 경우, 상기 이송단계 에서 주형물이 이송되지 않도록 주형물을 이송되는 경로에서 이탈되도록 위치시키는 이탈 위치단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는
    자동화 성형방법.
  22. 제19항에 있어서,
    상기 분사단계는,
    상기 이송단계에서 이송되는 주형물의 이송속도를 확인하는 속도 확인단계;
    상기 속도 확인단계에서 확인된 주형물의 이송속도에 맞도록 도료가 분사되는 분사부를 이동시키는 이동단계; 및
    상기 이동단계에 의해 이동하는 분사부를 통해 주형물에 도료를 분사하는 도료분사단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는
    자동화 성형방법.
  23. 제22항에 있어서,
    상기 이동단계는 주형물의 이송되는 방향으로 이동하는 것을 특징으로 하는
    자동화 성형방법.
  24. 제22항에 있어서,
    상기 이동단계는 주형물의 이송되는 방향과 수직한 방향으로 이동하는 것을 특징으로 하는
    자동화 성형방법.
  25. 제22항에 있어서,
    상기 이동단계는 상하방향으로 이동하는 것을 특징으로 하는
    자동화 성형방법.
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