KR20180124703A

KR20180124703A - 광학재료용 모노머의 몰드 자동 주입방법 및 자동 주입장치

Info

Publication number: KR20180124703A
Application number: KR1020180021047A
Authority: KR
Inventors: 장동규; 김준섭
Original assignee: 주식회사 케이오씨솔루션; (주)피엔티
Priority date: 2017-05-12
Filing date: 2018-02-22
Publication date: 2018-11-21
Also published as: JP6936874B2; JP2020523211A; KR102081498B1; WO2018208030A1; CN110612197B; CN110612197A

Abstract

본 발명은 투입된 몰드의 외주면에 테이프를 감고 그 사이에 형성된 캐비티에 모노머 용액을 주입하되 비전인식시스템을 이용하여 모노머 용액의 주입량을 정밀 제어할 수 있도록 상기 캐비티 내에 주입되는 모노머 용액의 유면 변화를 비전인식시스템으로 촬영하고, 촬영된 유면 변화를 미리 저장된 모노머 용액의 단계별 유면 변화형상과 비교하여 주입되는 모노머 용액의 유면 변화형상이 미리 저장된 모노머 유면 변화형상에 일치된 경우 콘트롤러가 상기 주입기의 주입량을 단계별로 조절하면서 모노머 용액이 캐비티 내부에 주입할 수 있도록 한 것이다.

Description

광학재료용 모노머의 몰드 자동 주입방법 및 자동 주입장치{Method and Device for injecting monomer in mold for manufacturing optical material}

본 발명은 외곽이 실링된 1쌍의 몰드 사이에 형성된 캐비티 내에 모노머 용액을 주입하여 광학재료를 제조하는 방법 및 장치에 관련된 것으로, 보다 상세하게는 비전인식시스템을 이용하여 주입되는 모노머의 유면 변화를 실시간으로 확인하면서 유면 변화에 따라 주입량을 정밀하게 제어할 수 있도록 한 광학재료용 모노머의 몰드 자동 주입방법 및 자동 주입장치에 관한 것이다.

광학재료에서 플라스틱 렌즈는 유리 렌즈보다 가볍고 잘 깨지지 않으며 가공성이 좋다는 장점이 있어, 근래에는 유리 렌즈보다 플라스틱 렌즈를 많이 사용하는 추세이다. 이러한 플라스틱 렌즈는 모노머(monomer)라고 하는 고분자 화합물을 몰드에 주입하여 굳힌 후 적당한 후가공을 통해 제작된다. 즉, 렌즈모양의 빈 주입공간(캐비티)을 갖는 몰드에 모노머 용액을 주입하는 방식으로 제작되는 것이다.

이에 관련된 종래기술로서 특허문헌 1(한국등록실용신안 제20-0236704호)의 '안경렌즈 제조용 몰드의 이동거리 셋팅장치'가 개시된 바 있다.

상기 특허문헌 1은 안경렌즈 제조용 유리몰드의 이격거리를 정확하게 결정하기 위하여 몰드 척을 이용해 유리몰드를 서로 이격시켜 배치한 상태로, 유리몰드의 외주면에 테이프를 접착하고 테이핑 작업이 완료된 유리몰드에 모노머 용액을 수작업으로 주입하는 방식이 소개되어 있다.

그런데 특허문헌 1에 개시된 바와 같은 유리몰드 내에 모노머를 수작업으로 주입하는 기술은, 전적으로 주입자의 숙련된 정도에 의존하는 것이므로 숙련도에 따라 불량이 발생할 수 있고 작업효율이 떨어지는 문제가 있다. 특히 모노머를 매번 일정량으로 정밀 주입하는 것은 많은 숙련이 요구되므로, 미숙련자의 경우 몰드 내부에 기포가 발생할 수 있는 문제가 있다.

또한, 액상의 모노머는 인체에 유해한 휘발성 기체를 발생하므로, 오랫동안 작업할 경우 작업자의 건강에 나쁜 영향을 미칠 수 있다.

특허문헌 2(한국등록특허 제10-1383132호)에는 '안경 렌즈용 모노머 자동 주입장비 및 이를 이용한 안경렌즈 생산방법'이 개시된 바 있다.

특허문헌 2는 몰드에 원료를 주입하는 공정을 자동화함으로써 제조현장에서 제품의 생산성을 증가시키고, 불량률을 감소하며, 친환경적인 제조환경을 추구하기 위한 것으로, 특허문헌 2의 장치는 몰드안착부, 테이프 탈부착부, 모노머 주입부를 포함하고, 렌즈몰드 공급단계, 몰드 안착단계, 테이프 이탈단계, 모노머 주입단계, 테이프 부착단계 , 렌즈몰드 배출단계에 의해 렌즈용 모노머를 자동으로 주입할 수 있도록 되어 있다.

한편, 특허문헌 2에서는 1쌍의 몰드가 형성하는 캐비티 내부에 모노머 용액을 주입하는 단계에서 렌즈몰드의 위치를 감지하는 변위센서(레이저 센서)를 사용하는 것에 의해 렌즈몰드의 위치를 파악하고, 제2이동부에 의해 렌즈몰드에 채워지는 원료의 수위를 감지하도록 되어 있으며, 주입노즐의 모노머 주입량은 주입량조절부에 의해 조절되도록 하되, 모노머가 일정 수위에 도달하면 모노머가 주입되는 량을 1단계인 5mm와 2단계인 10mm로 조절하도록 되어 있다.

그러나 특허문헌 2에서와 같이 변위센서를 사용하여 원료(모노머 용액)의 수위를 감지하는 경우, 모노머 용액은 물보다 점성이 높아 수위의 변화가 수평적인 변화가 아닌 2차원적인 좌우 대칭형의 포물선형을 이루게 되므로 실시간으로 수위를 정확하게 감지하기가 곤란하게 되는 문제점이 있었으며, 이로 인해 주입량의 단계적 조절에도 불구하고 정확한 양으로 주입하는 것이 어려워 주입량이 부족하거나 주입량이 과도하게 되어 제품 불량 및 넘쳐흐른 모노머 용액으로 인해 주입장비가 오염됨으로써 안정적인 동작에 지장을 초래하게 될 우려가 있었다.

또, 특허문헌 3(일본등록특허 제3707189호)의 '플라스틱 제품 제조 방법 및 제조장치'에서는 플라스틱 렌즈 제조과정에서 성형용 몰드에 플라스틱 원액을 주입하는 공정을 자동화하기 위한 방법으로, 캐비티 내측의 제1,2벽부 사이의 폭을 계측하여 제1유량 및 제1시간을 설정하고, 캐비티에 제1유량으로 제1시간동안 플라스틱 원액을 주입하는 제1공정과, 제1공정에 이어 캐비티에 제1유량보다 적은 제2유량으로 플라스틱 원액을 주입하는 제2공정을 가지도록 하여 소정의 시간만 대유량으로 원액을 주입하고 그 후, 주입 종료를 향하여는 소유량으로 원액을 주입함으로써 주입 시간을 단축함과 동시에 누출량을 줄일 수 있도록 하고 있다.

한편, 특허문헌 3에 의한 주입방법에서는 캐비티 내부의 공간적인 특성을 감안하여 플라스틱 원료의 주입량과 주입시간을 단계적으로 감소시키는 것에 의해 주입시간의 단축과 누출량을 줄일 수 있도록 하고 있으나, 렌즈 제조를 위한 플라스틱 원료를 렌즈 몰드에 주입시 점성이 높은 플라스틱 원료의 유면 변화 특성을 감안하지 않음으로써 여전히 플라스틱 원료의 누출을 효과적으로 방지하지 못하거나 플라스틱 원료의 주입량을 최적으로 제어하지 못하는 단점이 있었다.

특허문헌 4(일본공개특허 제2007-80766호)의 '플라스틱 렌즈의 성형방법'에서는 마치 술잔을 기울여서 술을 따르는 것과 같은 방식으로 액상 성형 재료를 몰드 내부에 주입할 때 내부에 최대한 거품을 남겨두지 않고 충전시킬 수 있도록 초기에는 주입구가 상방 정중앙에서 약간 일측으로 벗어난 상태가 되도록 하여 주입을 시작하고, 어느 정도 주입이 진행되면 몰드를 회전시켜(기울여) 주입구가 상방 정중앙에 위치하도록 하여 원료 모노머를 충전하도록 한 플라스틱 렌즈의 성형방법이 개시되어 있다.

한편, 특허문헌 4에서는 거품이 잔류하지 않도록 원료를 주입하기에는 적절한 방법이지만 원료를 정확한 양만큼 주입하기에는 부족하다.

한국등록실용신안 제20-0236704호(2001.06.21.등록) 한국등록특허 제10-1383132호(2014.04.02.등록) 일본등록특허 제3707189호(2005.08.12.등록) 일본공개특허 제2007-80766호(2008.04.10.공개)

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 광학재료를 제조하기 위하여 몰드 내에 채워지는 모노머 용액의 유면 변화를 비전인식시스템을 통해 실시간으로 확인하면서 주입량을 정밀하게 제어하므로, 항상 최적 유량의 모노머가 공급되어 그만큼 고품질의 렌즈를 생산할 수 있음은 물론, 생산성이 우수하고, 불량을 거의 발생하지 않는 광학재료용 모노머의 몰드 자동 주입방법 및 이 방법에 사용되는 자동 주입장치를 제공하는데 있다.

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은

외곽이 실링된 1쌍의 몰드 사이에 형성된 캐비티 내에 모노머 주입기로 모노머 용액을 주입하는 방법으로서,

(a) 상기 캐비티 내에 주입되는 모노머 용액의 유면 변화를 비전인식시스템으로 촬영하는 단계와;

(b) 상기 촬영된 유면 변화를 미리 저장된 모노머 용액의 단계별 유면 변화형상과 비교하는 단계와;

(c) 상기 비교 결과 주입되는 모노머 용액의 유면 변화형상이 미리 저장된 모노머 유면 변화형상과 일치되는 경우 콘트롤러가 상기 모노머 주입기의 주입량을 단계별로 조절하면서 모노머 용액이 캐비티 내부에 충만되도록 주입하는 단계를 포함하는 광학재료용 모노머의 몰드 자동 주입방법을 제공한다.

바람직하게는, 상기 비전인식시스템은 몰드의 전면에 설치되고, 몰드의 배면에는 백라이트가 설치되어 상기 백라이트에서 조사되는 빛에 의해 몰드의 전면에 설치된 비전인식시스템이 모노머 용액의 유면이 형성하는 2차원 형상의 음영 및 몰드의 윤곽을 촬영한다.

바람직하게는, 상기 미리 저장된 모노머 유면 변화형상에는 모노머 용액의 주입 시 형성되는 유면의 복수의 지점에 주입량을 단계별로 변화시키기 위한 구역이 설정되고, 상기 촬영된 유면이 상기 구역에 도달할 경우 콘트롤러가 상기 모노머 주입기의 주입량을 설정된 다음 단계로 줄이도록 제어한다. 더욱 바람직하게는 상기 미리 저장된 모노머 유면 변화형상에는 모노머 용액의 주입 시 형성되는 포물선형 유면의 어깨 부분의 복수의 지점에 주입량을 단계별로 변화시키기 위한 구역이 설정된다.

바람직하게는, 상기 주입기는 모노머 용액의 주입시 노즐 말단이 캐비티 내부에 진입한 상태를 유지하고, 마지막 단계의 직전단계에서 캐비티 외부로 이탈하도록 제어된다.

본 발명의 일 실시예에서 상기 1쌍의 몰드는 점착 테이프로 실링되어 공급된다. 이 경우 바람직하게는, 모노머 용액의 주입 직전에 상기 점착 테이프가 부분적으로 개방된 상태에서 모노머 주입기의 노즐이 캐비티로 삽입되어 모노머 용액이 주입된 후 재실링된다.

또한, 본 발명은

외곽이 실링된 1쌍의 몰드 사이에 형성된 캐비티 내에 모노머 주입기로 모노머 용액을 주입하기 위한 장치로서,

상기 몰드의 캐비티에 모노머 용액을 주입하기 위한 모노머 주입기와;

상기 캐비티 내에 주입되는 모노머 용액의 유면 변화를 촬영하기 위한 비전인식시스템과;

상기 비전인식시스템에서 촬영된 유면 변화 영상을 미리 저장된 모노머 용액의 단계별 유면 변화형상과 비교하고, 주입되는 모노머 용액의 유면 변화형상이 미리 저장된 모노머 유면 변화형상과 일치되는 경우 상기 모노머 주입기의 주입량을 단계적으로 조절하기 위한 콘트롤러;를 포함하는 광학재료용 모노머의 몰드 자동 주입장치를 제공한다.

본 발명의 일 실시예에서 상기 1쌍의 몰드는 외곽이 점착 테이프로 실링된 것이며, 상기 자동 주입장치는 상기 몰드에서 점착 테이프를 일부 떼어내 모노머 주입구를 형성하고 모노머 용액의 주입 후 떼어낸 점착 테이프를 재부착하는 테이프 탈부착기를 더 포함한다.

바람직하게는, 상기 테이프 탈부착기는 점착 테이프의 일측을 잡아서 떼고 다시 원래의 상태로 부착할 수 있도록 작동하는 그리퍼와, 상기 그리퍼를 손목의 회전동작과 유사한 동작을 할 수 있도록 하기 위한 서보 모터를 포함한다.

바람직하게는, 상기 테이프 탈부착기는 점착 테이프의 재부착시 몰드 외곽에의 밀착을 위한 로울러를 더 포함한다.

본 발명의 실시예에 의하면 점성을 갖는 모노머 용액을 몰드 내부의 캐비티에 주입 시 모노머 용액의 유면 변화를 실시간으로 촬영하는 것에 의해 유면 변화에 따라 주입량을 단계적으로 조절함으로써 모노머 용액의 주입량이 넘치지도 모자라지도 않게 정확하게 주입되므로 균일한 품질의 렌즈를 생산할 수 있고, 모노머의 주입속도를 향상시킬 수 있어 모노머 주입작업의 효율성을 극대화할 수 있다. 이에 따라 모노머 용액의 주입량 부족으로 인한 불량의 방지와 더불어 모노머 용액의 과도한 주입으로 인하여 발생하는 장비의 이상동작이나 고장을 예방할 수 있다.

또한, 몰드의 투입에서 테이핑, 테이프의 탈거와 모노머의 주입 및 테이프의 재부착 작업과, 모노머가 주입된 몰드의 배출작업을 전부 자동화 및 기계화할 수 있으므로, 이에 따른 인건비의 절감 및 수작업 시 작업자가 약품에 노출되는 문제를 해결할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 의한 렌즈 제조장치의 평면 구성도,
도 2는 본 발명의 실시 예에 의한 렌즈 제조장치의 입체 구성도,
도 3은 본 발명의 실시 예에 의한 렌즈 제조과정을 도시한 플로우차트,
도 4는 도 2 및 도 3에 도시된 모노머 자동주입장치의 요부 구성도,
도 5는 도 4에서 몰드 캐비티에 모노머 용액이 주입되는 상태를 개략적으로 도시한 정면도,
도 6은 본 발명에서 모노머 용액의 단계적 주입상태를 도시한 확대도,
도 7은 본 발명에서 모노머 용액의 단계적 주입량 변화를 설명하기 위한 그래프이다.

이하, 본 발명을 한정하지 않는 바람직한 실시 예를 첨부된 도면에 의하여 상세히 설명하기로 한다.

도 1 및 도 2에는 본 발명의 모노머 자동 주입방법 및 자동 주입장치가 적용된 렌즈 제조장치의 전체적인 구성이 개략적으로 도시되어 있고, 도 3에는 도 1 및 도 2에 도시된 렌즈 제조장치에서의 렌즈제조공정이 순차적으로 도시되어 있으며, 도 4에는 본 발명에 의한 모노머 자동주입장치가 도시되어 있는바, 도시된 렌즈 제조장치는 몰드(도 4 내지 도 6 참조)가 다수 안치된 트레이 로더(10)와, 상기 트레이 로더(10)로부터 몰드를 파지하여 들어올리기 위한 로더 피커(20)와, 상기 로더 피커(20)에서 공급된 1쌍의 몰드를 정렬하여 테이핑하기 위한 공정으로 이송하기 위한 제1트랜스퍼(30)와, 상기 제1트랜스퍼(30)에 의해 이송된 1쌍의 몰드를 정렬시켜 외곽에 점착 테이프를 부착하기 위한 테이프 부착 유닛(40)과, 상기 테이프 부착 유닛(40)으로 점착 테이프를 공급하기 위한 테이프 로딩 유닛(50)과, 상기 테이프 부착 유닛(40)에서 외곽이 테이핑된 몰드를 다음 공정으로 이송하기 위한 제2 및 제3트랜스퍼(60,70)와, 상기 제3트랜스퍼(70)에서 이송된 몰드를 반전시키기 위한 반전기(80)와, 상기 반전기(80)에 의해 반전된 몰드를 세워서 파지한 상태에서 상측의 점착 테이프(T)를 부분적으로 떼어내고 다시 부착하기 위한 테이프 탈부착기(90)와, 상기 테이프 탈부착기(90)에 의해 주입구(I)가 확보된 몰드(M) 내부의 캐비티에 모노머 용액(S)을 주입하기 위한 모노머 주입기(100)와, 상기 모노머 주입기(100)에서 모노머가 주입되고 테이프 탈부착기(90)로 점착 테이프(T)가 폐쇄된 몰드(M)를 언로딩하기 위한 언로더 피커(110) 및 트레이 언로더(120)를 포함하여 이루어져 있다.

상기 트레이 로더(10), 로더 피커(20), 제1트랜스퍼(30), 테이프 부착 유닛(40), 테이프 로딩 유닛(50), 제2,3트랜스퍼(60,70) 및 반전기(80)와 언로더 피커(110), 트레이 언로더(120)는 본 발명이 속한 렌즈제조분야에서 암수형 몰드의 로딩, 이송, 외곽 테이핑, 반전 및 언로딩을 위한 일반적인 메커니즘으로 구성된 것이므로 이에 대한 구체적인 도시와 세부적인 설명은 생략하기로 하며, 도 1 및 도 2에 도시된 렌 즈제조장치에서는 도 3에 도시된 바와같이 몰드의 로딩(S10), 테이핑(S20), 테이프 개방(S30), 모노머 주입(S40), 테이프 폐쇄(S50), 및 몰드 언로딩(S60) 단계를 거쳐 렌즈를 제조하게 되고, 후속 공정으로 모노머의 경화 후 몰드로부터 분리하는 공정을 거치면 렌즈를 완성하게 된다.

다만, 이들 구성부에 대하여 간단하게 설명하면, 상기 트레이 로더(10)는 트레이에 다수의 암수형 몰드를 진공 흡인 방식으로 적재하여 적재위치로 공급하고, 로더 피커(20)가 적재 위치에 로딩된 몰드를 집어올려 제1트랜스퍼(30)로 전달하도록 되어 있는데, 암수형 몰드에 부여된 바코드를 바코드 리더가 인식하여 암형 몰드 1개와 수형 몰드 1개를 순차적으로 집어 올려 제1트랜스퍼(30)로 전달하게 된다.

상기 제1트랜스퍼(30)는 로더 피커(20)에서 전달받은 몰드를 테이프 부착 유닛(40)으로 이송하고, 상기 테이프 부착 유닛(40)은 1쌍의 암수형 몰드를 상,하부에서 진공흡인 방식으로 집은 상태에서 전극신호로 몰드 사이의 위치(간격)을 조정한 후 스텝모터를 사용하여 상,하의 암수형 몰드 외곽에 점착 테이프를 감아 몰드 내부에 모노머 용액을 충전하기 위한 캐비티를 형성한다.

상기 테이프 로딩 유닛(50)은 투명 점착 테이프를 상기 테이프 부착 유닛(40)으로 공급하는 것으로, 릴 상태로 말린 점착 테이프를 풀어서 공급하고 테이핑 작업이 완료되면 커터로 절단한다.

상기 제2트랜스퍼(60)와 제3트랜스퍼(70)는 테이프 부착 유닛(40)에서 배출된 몰드를 반전기(70)로 이송하는 역할을 하기 위한 것이고, 상기 반전기(80)는 테이프가 부착된 몰드를 상하로 반전시키기 위한 것으로, 몰드 제품이 제3트랜스퍼(70)에 안착되기 전에 몰드 외곽에 감긴 테이프의 남는 위치가 상부를 향하도록 하여 모노머 주입기(100)의 척에서 클램핑시 간섭이 발생하지 않도록 하게 된다.

한편, 상기 제3트랜스퍼(70)는 모노머 용액의 주입이 완료된 몰드를 언로더 피커(110)가 집어올리기 위한 위치까지 이송하는 역할을 겸한다.

상기 언로더 피커(110)는 모노머 주입기(100)에 의해 모노머 용액의 주입이 완료되고 테이프가 재부착된 몰드를 진공흡인 방식으로 트레이 언로더(120) 상의 트레이로 이송하고, 트레이 언로더(120)는 이재 위치에서 몰드를 받은 후 몰드의 적재가 완료되면 트레이를 외부로 배출하게 된다.

도 1 및 도 2에 도시된 렌즈제조장치에서는 몰드의 투입에서 이송 및 배출방식이 트레이에 적재된 몰드를 피커와 트랜스퍼를 이용하여 모노머 주입장치 쪽으로 공급하고, 모노머의 주입 완료 후 다시 트랜스퍼와 피커를 이용하여 트레이에 언로딩하는 방식을 사용하고 있으나, 본 발명은 이에 한정되지 않고 컨베이어 방식을 이용하여 몰드를 모노머 주입장치로 이송하고 모노머 주입후 다시 컨베이어 방식으로 배출하는 방식의 렌즈제조장치에 적용할 수도 있음은 물론이다.

이하에서는 렌즈제조장치의 주요부인 모노머 자동 주입장치와 이 자동 주입장치에서 모노머를 몰드 내 캐비티에 주입하는 방법에 대하여 구체적으로 설명하기로 한다.

도 4에는 본 발명의 바람직한 실시 예에 의한 모노머 자동 주입장치가 도시되어 있는데, 이는 외곽이 점착 테이프(T)로 실링된 1쌍의 몰드(M)에서 점착 테이프(T)를 일부 떼어내 모노머 주입을 위한 주입구(I)를 형성하고, 상기 주입구(I)를 통해 몰드(M) 내부의 캐비티에 모노머 용액(S)을 주입한 후 떼어낸 점착 테이프(T)를 재부착하는 테이프 탈부착기(90)와;

상기 몰드(M)의 캐비티에 모노머 용액(S)을 주입하기 위한 모노머 주입기(100)와;

상기 몰드(M)의 캐비티 내에 주입되는 모노머 용액(S)의 유면 변화를 촬영하기 위한 비전인식시스템(130)과;

상기 비전인식시스템(130)에서 촬영된 유면 변화 영상을 미리 저장된 모노머 용액의 단계별 유면 변화형상과 비교하고, 주입되는 모노머 용액의 유면 변화형상이 미리 저장된 모노머 유면 변화형상에 일치된 경우 상기 모노머 주입기(100)의 주입량을 단계적으로 조절하기 위한 콘트롤러(미도시됨);를 포함하여 이루어져 있다.

상기 테이프 탈부착기(90)는 점착 테이프(T)의 일측을 잡아서 떼고 다시 원래의 상태로 부착할 수 있도록 공압에 의해 작동하는 그리퍼(92)와, 상기 그리퍼(92)를 손목의 회전동작과 유사한 동작을 할 수 있도록 하기 위한 서보 모터(94)를 포함하여 이루어져 있으며, 상기 테이프 탈부착기(90)는 몰드(M) 쪽으로의 접근과 이격을 위한 전후 진퇴동작과, 몰드 외곽의 점착 테이프를 떼고 다시 붙이기 위한 좌우 슬라이딩 동작 및 상하 승강동작이 이루어지도록 도면상에는 도시되어 있지 않으나 전후진 실린더와 Y축 직교로봇 및 Z축 직교 로봇이 구비되어 있다.

상기 모노머 주입기(100)는 제3트랜스퍼(70)에서 공급된 몰드(M)를 척(G)이 수직으로 세워진 상태를 유지하도록 파지하고, 이와 같은 상태에서 모노머의 주입을 위하여 상부로 상승하여 주입 위치에 대기하며, 주입 위치에서 주입구(I)를 확보하기 위하여 상술한 테이프 탈부착기(90)에 의해 점착 테이프(T)의 탈거작업이 이루어지게 되고, 점착 테이프(T)가 탈거된 상태에서 모노머 주입기(100)가 하강하여 노즐(102)이 상기 주입구(I)의 내부로 삽입되어 모노머 용액(S)의 주입이 이루어지도록 되어 있으며, 유량조절밸브(104)에 의해 모노머 용액(S)의 주입량과 주입시간이 조절되게 된다.

상기 유량조절밸브(104)의 제어는 도시 생략된 콘트롤러에 의해 이루어지게 되는데, 상기 콘트롤러는 비전인식시스템(130)에서 감지되는 영상신호에 의해 피드백 제어가 이루어지게 되는바, 이에 대하여는 후술하기로 한다.

또, 상기 척(G)은 상술한 테이프 탈부착기(90)에 의해 점착 테이프(T)의 재부착시 도시 안 된 회전실린더에 의해 수평회전하면서 점착 테이프(T)가 원래의 상태로 부착될 수 있도록 보조하게 되며, 상기 테이프 탈부착기(90)에는 점착 테이프(T)의 재부착시 몰드(M) 외곽에의 밀착을 위한 로울러(도시 생략됨)가 구비되어 점착 테이프(T)의 외측을 눌러주게 된다.

상기 비전인식시스템(130)은 수직으로 세워진 몰드(M)의 전면(전방)에 설치되고, 몰드(M)의 배면에는 백라이트(132)가 설치되어 있어 상기 백라이트(132)에서 조사되는 빛에 의해 몰드(M)의 전면에 설치된 비전인식시스템(130)이 몰드(M) 내부에 주입되는 모노머 용액(S)의 유면이 형성하는 2차원 형상의 음영 및 몰드(M)의 외부 윤곽을 촬영하여 콘트롤러로 영상신호를 전송한다.

한편, 상기 비전인식시스템(130)은 테이프 탈부착기(90)와의 간섭이 발생하지 않도록 공압실린더 등에 의해 좌우 방향으로 슬라이딩 동작이 이루어지도록 구성되어 있어 모노머 주입기(100)에 의한 주입동작시 몰드(M)와 백라이트(132)가 이루는 선상에 정렬되고 점착 테이프의 분리와 재부착동작시에는 대기 위치로 복귀하게 된다.

상기 콘트롤러는 비전인식시스템(130)에서 촬영된 유면 변화 영상을 미리 저장된 모노머 용액(S)의 단계별 유면 변화형상과 비교하게 되는데, 몰드(M)의 캐비티로 주입되는 모노머 용액(S)의 유면 변화형상이 미리 저장된 모노머 유면 변화형상에 일치된 경우, 상기 모노머 주입기(100)의 유량조절밸브(104)의 주입량을 단계별로 조절하면서 모노머 용액(S)이 캐비티 내부에 충만되도록 주입하게 된다.

본 실시 예에서 상기 모노머 주입기(100)의 노즐(102)을 통해 몰드(M)의 캐비티로 주입되는 모노머 용액(S)은 소정의 점도(점성)를 갖는 액체로, 도 5에 점선과 화살표로 도시된 바와 같이 수평선 형태가 아닌 포물선과 같은 2차원 형태의 유면변화가 이루어지면서 캐비티 내부에 채워지게 된다.

즉, 모노머 주입기(100)의 노즐(102)에서 하향 배출되는 모노머 용액(S)은 몰드(M) 내부가 형성하는 원형 단면(도 5에서와 같이 정면에서 볼때)의 공간(캐비티)에 채워질 때, 일반 물이나 기타 유체보다 점성이 상대적으로 높으므로 유적이 끊기지 않은 상태로 먼저 중간부분의 유면이 노즐(102) 말단위치에 해당하는 만큼 높은 상태이고, 좌우측 어깨부분은 낮은 유면(L)을 이루는 이른바 포물선형(parabola)의 유면을 이루게 되고, 모노머 용액(S)의 주입이 진행되면서 좌우측의 유면이 화살표를 따라서 점차적으로 높아지게 되며, 이때 캐비티 내부의 공기는 주입구(I)를 통해 외부로 배출되는데, 모노머 용액(S)이 캐비티에 채워질 때 유면 변화(주입량)를 측정하기 위해서는 포물선형의 유면(L)을 추적하는 것이 정확하므로 이 포물선형의 유면 변화 측정을 위해서 유면(L)의 어깨 부분에 여러 지점을 타킷으로 지정할 필요가 있다.

따라서, 본 발명의 실시 예에서는 포물선형을 이루는 모노머 용액(S)의 유면이 형성하는 어깨부분의 유면 변화 형상을 측정하여 이를 토대로 주입량을 다단계로 변화시킴으로써 모노머 용액의 주입량을 부족하지 않고 과도하지 않게 정확한 양만큼만 공급하도록 제어할 수 있도록 한 것이다.

도 5에서 부호 V는 비전인식시스템(130)에서 촬영되는 영상 범위 또는 모니터상에 디스플레이되는 영상 범위를 나타낸 것으로, 도 5에 예시한 바와 같은 경향을 갖는 모노머 용액의 유면 변화(레벨)를 측정하여 유면 변화에 따른 단계적인 주입량 제어를 위해서는 도 6에 도시된 바와 같이 미리 저장된 모노머 유면 변화형상에는 모노머 용액의 주입시 형성되는 유면의 어깨 부분의 복수의 지점에 주입량을 단계별로 변화시키기 위한 구역(P1,P2,P3,P4,P5)이 설정되어 있고, 비전인식시스템(130)에서 실시간으로 촬영된 유면(L1,L2,L3,L4,L5)이 상기 구역(P1,P2,P3,P4)에 도달할 경우 콘트롤러가 상기 모노머 주입기(100)의 주입량을 설정된 다음 단계로 조절함으로써 모노머 용액이 렌즈 몰드의 캐비티 내에 정확한 양만큼 채워질 수 있게 된다.

도 7에는 도 6에 도시된 유면변화형상에 따른 모노머 용액의 주입량이 변화되는 상태가 도시되어 있는데, 도 6에서 실제 주입되는 모노머 용액의 유면(L1)이 제1구역(P1)에 도달할 때까지의 주입량은 전체 주입량의 약 90%이고, 제1구역(P1)에 모노머 용액의 유면(L1)이 도달하게 되면 콘트롤러가 모노머 주입기(100)의 유량조절밸브(104)의 개도를 줄여서 주입량을 1차로 감소시키게 되며, 다시 제2구역(P2)에 모노머 용액의 유면(L2)이 도달하게 되면 콘트롤러가 모노머 주입기(100)의 유량조절밸브(104)의 개도를 더 줄여서 주입량을 2차로 감소시키게 되며(이때의 주입량은 약 95%), 다시 제3구역(P3)에 모노머 용액의 유면(L3)이 도달하게 되면 콘트롤러가 모노머 주입기(100)의 유량조절밸브(104)의 개도를 더 줄여서 주입량을 3차로 감소시키게 되며(이때의 주입량은 약 98%), 제4구역(P4) 즉, 몰드(M)의 최상단보다 약간 낮은 지점의 외곽에 접한 위치에 모노머 용액의 유면(L4)이 도달하게 되면 유량조절밸브(104)를 폐쇄하게 되는데(이때의 주입량 약 99~100%), 이는 모노머 용액(S)이 주입시의 유동력에 의해 유면이 수평을 이루지 않고 파형(L4와 같은 상태)을 이루므로 유동을 멈추게 되면 표면장력에 의해 유면이 몰드(M)의 외곽면에 일치하게 된다.

상술한 본 발명의 모노머 자동 주입방법 및 자동 주입장치에 따르면 일정한 구간까지는 모노머의 주입량 대부분을 단시간 내에 다량으로 주입하고, 그 이후의 구간부터는 모노머의 주입량을 소량씩 단계적으로 감소시키면서 주입하게 됨으로써 모노머의 점도와 몰드의 형상 특성에 맞게 모노머의 주입량이 부족하지도 않고 넘치지도 않게 정확한 양을 주입할 수 있으며, 결과적으로도 모노머의 주입시간을 단축할 수 있으므로 공정시간 단축에 따른 생산성 향상과 더불어 균일한 품질의 렌즈를 제조할 수 있게 되는 이점이 있으며, 모노머 주입량의 부족이나 과도에 따른 불량발생 및 제조장치의 오동작 또한 유발하지 않게 되는 등의 이점도 있다.

한편, 제5구역(P5)은 모노머 용액(S)이 과도하게 주입되는 것을 감지하기 위한 구역으로, 모노머 주입기의 세팅불량이나 기타 외부 요인에 의해 모노머 용액의 주입량에 오류가 발생하는 것을 감지하게 되며, 제5구역(P5)에 모노머 용액의 유면이 감지되면 의해 장비의 점검 및 재세팅이 필요하므로 점검신호를 송출한다.

또, 상기 모노머 주입기(100)의 노즐(102)은 모노머 용액의 주입시 도 5에 도시된 바와 같이 노즐(102) 말단이 캐비티 내부에 진입한 상태를 유지하고, 마지막 단계의 직전단계(P3)에서 캐비티 외부로 이탈하도록 동작이 제어된다.

본 실시 예에서는 가상의 몰드를 상정하여 모노머 용액의 주입량을 단계적으로 제어하는 방법을 설명하고 있으나, 안경 렌즈를 제작하기 위한 몰드의 단면 형상은 다양하므로 캐비티의 용적과 캐비티 내부 형상도 다르고, 모노머의 종류에 따라서 점도(점성)도 다르므로 모노머의 주입시 유면 변화 형상도 달라지게 된다.

따라서, 몰드와 모노머의 종류에 따라 각기 다른 유면 형상의 변화에 대한 특성을 측정하고, 이를 콘트롤러에 몰드의 종류와 모노머의 종류에 따라 각기 다른 유면 변화 형상에 대한 영상과 감지 구역(P1~P5)을 다르게 세팅해서 저장할 필요가 있다.

10 : 트레이 로더
20 : 로더 피커
30 : 제1트랜스퍼
40 : 테이프 부착 유닛
50 : 테이프 로딩 유닛
60 : 제2트랜스퍼
70 : 제3트랜스퍼
80 : 반전기
90 : 테이프 탈부착기
92 : 그리퍼
94 : 서보 모터
100 : 모노머 주입기
102 : 노즐
104 : 유량조절밸브
110 : 언로더 피커
120 : 트레이 언로더
130 : 비전인식시스템
132 : 백라이트
G : 척
I : 주입구
L,L1~L5 : 유면
M : 몰드
P1~P5: 구역
S : 모노머 용액
T : 점착 테이프
V : 영상 범위

Claims

외곽이 실링된 1쌍의 몰드 사이에 형성된 캐비티 내에 모노머 주입기로 모노머 용액을 주입하는 방법으로서,
(a) 상기 캐비티 내에 주입되는 모노머 용액의 유면 변화를 비전인식시스템으로 촬영하는 단계와;
(b) 상기 촬영된 유면 변화를 미리 저장된 모노머 용액의 단계별 유면 변화형상과 비교하는 단계와;
(c) 상기 비교 결과 주입되는 모노머 용액의 유면 변화형상이 미리 저장된 모노머 유면 변화형상과 일치되는 경우 콘트롤러가 상기 모노머 주입기의 주입량을 단계별로 조절하면서 모노머 용액이 캐비티 내부에 충만되도록 주입하는 단계를 포함하는 광학재료용 모노머의 몰드 자동 주입방법.
청구항 1에 있어서,
상기 비전인식시스템은 몰드의 전면에 설치되고, 몰드의 배면에는 백라이트가 설치되어 상기 백라이트에서 조사되는 빛에 의해 몰드의 전면에 설치된 비전인식시스템이 모노머 용액의 유면이 형성하는 2차원 형상의 음영 및 몰드의 윤곽을 촬영하는 것을 특징으로 하는 광학재료용 모노머의 몰드 자동 주입방법.
청구항 1에 있어서,
상기 미리 저장된 모노머 유면 변화형상에는 모노머 용액의 주입 시 형성되는 유면의 복수의 지점에 주입량을 단계별로 변화시키기 위한 구역이 설정되고, 상기 촬영된 유면이 상기 구역에 도달할 경우 콘트롤러가 상기 모노머 주입기의 주입량을 설정된 다음 단계로 조절하는 것을 특징으로 하는 광학재료용 모노머의 몰드 자동 주입방법.
청구항 3에 있어서,
상기 미리 저장된 모노머 유면 변화형상에는 모노머 용액의 주입 시 형성되는 포물선형 유면의 어깨 부분의 복수의 지점에 주입량을 단계별로 변화시키기 위한 구역이 설정되는 것을 특징으로 하는 광학재료용 모노머의 몰드 자동 주입방법.
청구항 1에 있어서,
상기 모노머 주입기는 모노머 용액의 주입 시 노즐 말단이 캐비티 내부에 진입한 상태를 유지하고, 마지막 단계의 직전단계에서 캐비티 외부로 이탈하도록 제어되는 것을 특징으로 하는 광학재료용 모노머의 몰드 자동 주입방법.
청구항 1에 있어서,
상기 1쌍의 몰드는 점착 테이프로 실링되어 공급되는 것을 특징으로 하는 광학재료용 모노머의 몰드 자동 주입방법.
청구항 6에 있어서,
모노머 용액의 주입 직전에 상기 점착 테이프가 부분적으로 개방된 상태에서 모노머 주입기의 노즐이 캐비티로 삽입되어 모노머 용액이 주입된 후 재실링되는 것을 특징으로 하는 광학재료용 모노머의 몰드 자동 주입방법.
외곽이 실링된 1쌍의 몰드 사이에 형성된 캐비티 내에 모노머 주입기로 모노머 용액을 주입하기 위한 장치로서,
상기 몰드의 캐비티에 모노머 용액을 주입하기 위한 모노머 주입기와;
상기 캐비티 내에 주입되는 모노머 용액의 유면 변화를 촬영하기 위한 비전인식시스템과;
상기 비전인식시스템에서 촬영된 유면 변화 영상을 미리 저장된 모노머 용액의 단계별 유면 변화형상과 비교하고, 주입되는 모노머 용액의 유면 변화형상이 미리 저장된 모노머 유면 변화형상과 일치되는 경우 상기 모노머 주입기의 주입량을 단계적으로 조절하기 위한 콘트롤러;를 포함하는 광학재료용 모노머의 몰드 자동 주입장치.
청구항 8에 있어서,
상기 몰드의 배면에 설치된 백라이트를 더 포함하며,
상기 비전인식시스템은 몰드의 전면에 설치되어 상기 백라이트에서 조사되는 빛에 의해 모노머 용액의 유면이 형성하는 2차원 형상의 음영과 몰드의 윤곽을 촬영하는 것을 특징으로 하는 광학재료용 모노머의 몰드 자동 주입장치.
청구항 8에 있어서,
상기 콘트롤러에 미리 저장된 모노머 유면 변화형상에는 모노머 용액의 주입 시 형성되는 유면의 복수의 지점에 주입량을 단계별로 변화시키기 위한 구역이 설정되고, 상기 촬영된 유면이 상기 구역에 도달할 경우 콘트롤러가 상기 모노머 주입기의 주입량을 설정된 다음 단계로 조절하는 것을 특징으로 하는 렌광학재료용 모노머의 몰드 자동 주입장치.
청구항 10에 있어서,
상기 콘트롤러에 미리 저장된 모노머 유면 변화형상에는 모노머 용액의 주입 시 형성되는 포물선형 유면의 어깨 부분의 복수의 지점에 주입량을 단계별로 변화시키기 위한 구역이 설정되는 것을 특징으로 하는 광학재료용 모노머의 몰드 자동 주입장치.
청구항 8에 있어서,
상기 1쌍의 몰드는 외곽이 점착 테이프로 실링된 것이며,
상기 몰드에서 점착 테이프를 일부 떼어내 모노머 주입구를 형성하고 모노머 용액의 주입 후 떼어낸 점착 테이프를 재부착하는 테이프 탈부착기를 더 포함하는 광학재료용 모노머의 몰드 자동 주입장치.
청구항 12에 있어서,
상기 테이프 탈부착기는 점착 테이프의 일측을 잡아서 떼고 다시 원래의 상태로 부착할 수 있도록 작동하는 그리퍼와, 상기 그리퍼를 손목의 회전동작과 유사한 동작을 할 수 있도록 하기 위한 서보 모터를 포함하는 것을 특징으로 하는 광학재료용 모노머의 몰드 자동 주입장치.
청구항 12에 있어서,
상기 테이프 탈부착기는 점착 테이프의 재부착시 몰드 외곽에의 밀착을 위한 로울러를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광학재료용 모노머의 몰드 자동 주입장치.
청구항 8에 있어서,
상기 모노머 주입기로 공급되는 몰드는 컨베이어에 의해 개별적으로 공급되거나 다수가 트레이에 적재된 상태로 공급되는 것을 특징으로 하는 광학재료용 모노머의 몰드 자동 주입장치.