KR20190078421A

KR20190078421A - 하중율을 높인 렌즈 성형 장치

Info

Publication number: KR20190078421A
Application number: KR1020170180312A
Authority: KR
Inventors: 양국현
Original assignee: 아이오솔루션(주)
Priority date: 2017-12-26
Filing date: 2017-12-26
Publication date: 2019-07-04
Also published as: KR102025429B1

Abstract

플레이트; 상기 플레이트 상에 배치하며 렌즈성형물을 성형하는 성형부; 및, 상기 성형부의 상부에 배치하며, 상기 성형부에 하중을 가하는 하중부;를 포함하며, 상기 하중부는 상기 성형부에 하중을 가하는 하중물; 및, 상기 성형부를 수용하는 링 형상의 스탑링을 포함하는 하중율을 높인 렌즈 성형 장치에 관한 것이다.
본 발명에 따른 하중을 이용한 렌즈 성형 장치는 렌즈성형물을 종래의 프레스를 이용한 가압방식이 아닌 하중부의 하중을 통해 가압 성형하여 코어 및 렌즈의 손상을 줄이고, 수명을 연장할 수 있는 현저한 효과를 보유 한다.

Description

하중율을 높인 렌즈 성형 장치{LENS MOLDING APPARATUS INCREASING WEIGHT RATIO}

본 발명은 렌즈성형물을 하중물의 하중을 이용하여 성형하여 코어 및 렌즈의 손상을 줄이고 코어의 수명을 연장하는 하중율을 높인 렌즈 성형 장치에 관한 것이다.

일반적으로 비구면 렌즈는 초정밀 가공의 발전으로 초경합금과 같은 경취성 재료에 비구면 형상 가공이 가능하며 짧은 시간에 형상오차가 작은 비구면 렌즈를 생산할 수 있게 되었다.

종래의 비구면 렌즈를 성형하는 방법으로 글라스는 전이온도(Tg)를 넘어가면서 재질이 연화되는 성질을 나타내는데, 이 때에 코어에 프레스를 가하여 코어의 형상이 글라스에 복사되도록 하는 원리를 이용하는 성형기술로, 이를 글라스 성형 프레스 공법(Glass Mold Press : 이하, GMP 공법이라 함)한다.

글라스는 전이온도(Tg) 이상에서 현저한 물성변화를 나타내기 때문에 가열 및 냉각의 속도에 따른 물성의 차이가 다르기 때문에 성형 장치는 단일 챔버 내의 다수 가열공정 스텝, 프레스 스텝, 다수 냉각스텝을 수행한다.

하지만, 종래의 GMP 공법은 글라스 소재의 공정 스트레스를 방지하기 위해서 제품 생산에 소요되는 시간을 특정 시간 이하로 줄일 수 없는 한계가 존재한다.

이러한, 종래의 GMP 공법은 글라스 전이온도 상태에서 고압의 프레스를 가해주기 때문에 글라스 소재에 많은 스트레스를 주게 되어 서서히 냉각을 수행하여도 글라스 소재의 물성변형 정도가 커지게 된다.

또한, 종래의 GMP 공법은 짧은 시간에 고압의 프레스를 가해주기 때문에 코어에 충격을 크게 받아 손상이 될 수 있다. 즉, 잦은 열변화와 고압의 프레스에 의해 코어의 수명이 줄어들 수 있다.

이와 같이 GMP 공법을 이용한 렌즈성형장치로서, 국내등록공보 제 1739760호에는 다수 개의 캐비티가 형성된 금형으로 비구면 렌즈의 제작과정을 자동화할 수 있는 비구면 렌즈 제조용 자동화 장치를 개시하고 있다.

상술한 선행기술은 가압성형기에 투입된 금형에 가압수단을 통해 렌즈를 성형하기 위한 프레스 작업을 수행한다. 이에 따라, 짧은 시간에 고압의 프레스를 금형에 가하기 때문에 금형이 손상될 수 있다는 문제점이 여전히 존재한다. 즉, 잦은 열변화와 고압의 프레스에 의해 금형이 손상이 되고, 이로 인해 금형의 수명이 줄어들 수 있다

따라서, 글라스 소재의 성형 스트레스를 줄이면서, 성형용 코어의 수명을 연장할 수 있는 렌즈 성형장치의 개발이 필요한 실정이다.

국내등록공보 제 1739760호 (2016.01.19.)

위와 같은 요구에 부응하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 렌즈성형물을 하중물의 하중을 이용하여 성형하여 코어 및 렌즈의 손상을 줄이고 코어의 수명을 연장할 수 있는 하중율을 높인 렌즈 성형 장치를 제공하는 것이다.

본 발명이 해결하고자 하는 다양한 과제들은 이상에서 언급한 과제들에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당 업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

위와 같은 과제를 해결하기 위하여 본 발명에 따른 하중율을 높인 렌즈 성형 장치는, 플레이트; 상기 플레이트 상에 배치하며 렌즈성형물을 성형하는 성형부; 및, 상기 성형부의 상부에 배치하며, 상기 성형부에 하중을 가하는 하중부;를 포함하며, 상기 하중부는 상기 성형부에 하중을 가하는 하중물; 및, 상기 성형부를 수용하는 링 형상의 스탑링을 포함할 수 있다.

또한, 상기 하중물과 상기 스탑링은 탈·부착할 수 있다.

또한, 상기 하중물은, 상기 스탑링과 결합하기 위한 결합홈을 구비하며, 상기 하중물과 상기 스탑링은 볼트 체결에 의해 결합할 수 있다.

한편, 상기 하중물과 상기 스탑링은 일체형일 수 있다.

또한, 상기 하중부의 외경은 상기 플레이트의 외경과 동일하거나 크게 형성할 수 있다.

기타, 본 발명의 기술적 사상에 의한 다양한 효과들은 상세한 설명 내에 추가될 것이다.

본 발명은 렌즈성형물을 종래의 프레스를 이용한 가압방식이 아닌 하중부의 하중을 통해 가압 성형하여 코어 및 렌즈의 손상을 줄이고, 수명을 연장할 수 있다.

또한, 본 발명은 하중부의 스탑링를 탈부착할 수 있으므로, 공정 조건에 따른 변경이 용이하다.

또한, 본 발명은 렌즈성형물이 융점에 도달하기 전에 하중부의 하중으로 인하여 공정 시간별 소재의 변형을 최소화시킴으로써 렌즈의 품질을 향상시킬 수 있다.

또한, 본 발명은 불량률을 줄이고 다수 개의 렌즈를 성형할 수 있어 생산량을 증대할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 하중율을 높인 렌즈 성형 장치를 개략적으로 도시한 분해사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 하중율을 높인 렌즈 성형 장치를 개략적으로 도시한 종단면도이다.
도 3a 내지 도 3c는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 하중부를 개략적으로 도시한 도면들이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 하중율을 높인 렌즈 성형 장치를 이용하여 렌즈 성형 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.

본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 안 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

이하, 도면을 참조하여 설명하기에 앞서, 본 발명의 요지를 드러내기 위해서 필요하지 않은 사항 즉 통사의 지식을 가진 당업자가 자명하게 부가할 수 있는 공지 구성에 대해서는 도시하지 않거나, 구체적으로 기술하지 않았음을 밝혀둔다.

명세서 전문에 걸쳐 동일한 참조 부호는 동일한 구성 요소를 지칭한다. 따라서, 동일한 참조 부호 또는 유사한 참조 부호들은 해당 도면에서 언급 또는 설명되지 않았더라도, 다른 도면을 참조하여 설명할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 하중율을 높인 렌즈 성형 장치를 개략적으로 도시한 분해사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 하중율을 높인 렌즈 성형 장치를 개략적으로 도시한 종단면도이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 하중율을 높인 렌즈 성 형장치는 플레이트(100), 성형부(200, 300, 400, 400, 500) 및 하중부(610, 620)를 포함할 수 있다.

플레이트(100)는 하부히터(미도시)와 밀접하게 배치하며 고온의 열을 하부코어(200)로 전달할 수 있으며 성형부(200, 300, 400, 400, 500)를 지지할 수 있다. 플레이트(100)는 플레이트(100)의 바닥면으로부터 상면을 관통하는 리프트홀(101)을 구비할 수 있다. 렌즈성형물(G)의 성형이 완료되면 렌즈를 배출하기 위하여 리프트핀(미도시)이 상승하여 리프트홀(101)을 통해 플레이트(100) 상부로 올라온다. 이에 의해 성형부(200, 300, 400, 400, 500)를 플레이트(100)로부터 떨어트릴 수 있다. 플레이트(100)는 후술할 홀더(500)와 결합하는 돌기(D)를 구비할 수 있다.

성형부(200, 300, 400, 400, 500)는 렌즈성형물(G)을 성형하기 위한 구성으로 하부코어(200), 슬리브(300), 상부코어(400), 및 홀더(500)를 포함할 수 있다. 여기서, 성형부(200, 300, 400, 400, 500)의 재질은 인가되는 압력 및 온도에 따른 팽창계수를 고려한 초경합금으로 이루어질 수 있다.

하부코어(200)는 플레이트(100) 상에 배치하며, 하부코어(200)는 렌즈성형물(G)을 안착하기 위한 안착홈(201)을 구비할 수 있다. 이에, 렌즈성형물(G)은 경통(30)과 함께 안착홈(201)에 안착할 수 있다. 하부코어(200)는 플레이트(100)를 통해 전달 받은 고온의 열을 렌즈성형물(G)에 인가하여 용융될 수 있도록 한다.

슬리브(300)는 하부코어(200)와 상부코어(400)의 사이에 배치하며, 렌즈성형물(G)을 성형하기 위한 공간인 슬리브관통홀(301)을 구비할 수 있다.

상부코어(400)는 하부코어(200)의 상부에 배치하며, 하중부(610, 620)에 의해 하강하여 렌즈성형물(G)을 가압할 수 있다. 상부코어(400)는 슬리브관통홀(301)로 삽입되어 렌즈성형물(G)을 가압하는 렌즈가압부(401)를 포함할 수 있다.

설계 조건에 따라, 렌즈가압부(401)는 하부코어(200) 또는 상부코어(400) 중 선택된 어느 하나, 또는 둘 다에 포함될 수 있다.

이러한 구성에 따라 하부코어(200), 슬리브(300) 및 상부코어(400)는 단위 조립체로 구성됨으로써, 코어의 교체 및 조립이 용이하며, 각 코어의 교체만으로 다양한 곡면을 갖는 렌즈를 제작할 수 있다.

홀더(500)는 플레이트(100) 상에 배치하며, 하부코어(200), 슬리브(300) 및 상부코어(400)를 수용하기 위한 공간인 홀더관통홀(500H)을 구비할 수 있다. 홀더(500)는 하부코어(200), 슬리브(300), 및 상부코어(400)가 동일한 축상에 위치할 수 있도록 한다.

홀더(500)는 하부코어(200), 슬리브(300) 및 상부코어(400)의 외주면에 밀착되도록 형성할 수 있다. 이에, 홀더(500)의 내경은 하부코어(200), 슬리브(300), 및, 상부코어(400)의 외경과 동일할 수 있다.

아울러, 홀더(500)는 다수 개의 홀더관통홀(500H)을 포함하여 구성할 수 있다. 따라서, 다수 개의 하부코어(200), 슬리브(300), 및 상부코어(400)의 단위 조립체를 형성할 수 있다. 홀더(500)는 플레이트(100)의 돌기(D)에 맞춰 안착할 수 있도록 'D' 컷 형상의 걸림홈(503)을 구비할 수 있다.

또한, 홀더(500)는 측면에 형성된 다수 개의 홀더배출구(501)를 포함할 수 있다. 홀더배출구(501)는 렌즈성형물(G)이 성형되는 과정에서 발생하는 연소가스를 외부로 배출할 수 있다.

하중부(610, 620)는 성형부(200, 300, 400, 400, 500)의 상부에 배치되며, 렌즈를 성형하기 위하여 성형부(200, 300, 400, 400, 500)에 하중을 가할 수 있다.

하중부(610, 620)는 하중의 중심으로 하중을 가하는 하중물(610)과 성형부(200, 300, 400, 400, 500)를 수용하는 링 형상의 스탑링(620)을 포함할 수 있다. 하중부(610, 620)의 외경은 플레이트(100)의 외경과 동일하거나 크게 형성할 수 있다.

스탑링(620)은 상부코어(400)를 하중으로 가압하여 하강할 수 있는 높이로 형성할 수 있다. 즉, 스탑링(620)의 높이는 렌즈가 성형될 수 있는 높이로 더 이상 하강하지 않도록 할 수 있는 높이일 수 있다.

스탑링(620)은 측면에 형성된 가스배출구(621)를 포함하여 구성할 수 있다. 가스배출구(621)는 적어도 하나 이상 연통되어 렌즈성형물(G)이 성형되는 과정에서 발생하는 연소가스를 외부로 배출할 수 있다.

하중물(610)과 스탑링(620)은 일체형으로 형성할 수 있다. 하중부(610)는 하중물(610)과 스탑링(620)을 일체형으로 형성함으써 하중물(610) 자체의 하중이 적게 나가더라도 스탑링(620)의 하중이 더해져서 상부코어(400)에 가해지는 하중은 하중물(610)로만 가압할 때보다 더 가해질 수 있다. 따라서, 같은 직경을 갖더라도 스탑링(620)의 중량을 감안하여 하중물(610)의 중량을 하중물(610)의 두께로 설계 조건에 따라 용이하게 조절할 수 있다. 더 나아가, 공정 중에 하중물(610)과 스탑링(620)은 공정 조건에 따라 탈·부착할 수 있다.

하중부(610, 620)는 상부코어(400)를 하중을 이용하여 가압하기 위하여 직경이 Φ28.4일 때 200 이상 700 미만의 직경별 질량(g)을 가질 수 있다.

하중부(610, 620)의 질량(g)이 200 미만인 경우 가압되는 하중의 정도가 약해서 렌즈 성형이 불량을 발생 시킬 수 있다. 즉, 용융된 렌즈성형물(G)로 가압되는 힘이 작아 렌즈 성형이 제대로 이루어지지 않아 렌즈 성형의 불량 확률이 높아질 수 있다.

하중부(610, 620)의 질량(g)이 700 이상인 경우 가압되는 하중의 정도가 강해서 렌즈 성형이 불량을 발생시킬 수 있다. 즉, 용융된 렌즈성형물(G)로 가압되는 힘이 커서 렌즈성형물(G)의 물성 변화가 크고 스트레스가 높아질 수 있으므로 렌즈 성형의 불량 확률이 높아질 수 있다.

이에 따라서, 본 발명의 렌즈 성형 장치는 렌즈성형물(G)을 종래의 프레스를 이용한 가압방식이 아닌 하중부(610, 620)의 하중을 통해 가압 성형하여 하부코어(200)와 상부코어(400) 및 렌즈의 손상을 줄이고, 코어들의 수명을 연장할 수 있다.

또한, 렌즈 성형 장치는 불량률을 줄이고 다수 개의 렌즈를 성형할 수 있어 생산량을 증대할 수 있다.

도 3a 내지 도 3c는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 하중부를 개략적으로 도시한 도면들이다.

도 1, 도 2 및 도 3a를 참조하면, 탈·부착이 가능한 하중부(610, 620)는 하중물(610) 및 스탑링(620)을 포함할 수 있다.

하중물(610)은 하중의 중심 역할로 상부코어(400)에 하중을 가할 수 있다. 하중물(610)의 상면에는 하나 이상의 결합홈(611)을 구비할 수 있다.

스탑링(620)은 링 형상으로 형성하며 성형부(200, 300, 400, 400, 500)를 수용할 수 있다. 하중물(610)의 하면에 접하여 결합홈(611)을 통해 관통된 볼트(10) 체결에 의해 하중물(610)과 결합할 수 있다.

스탑링(620)의 내경은 홀더(500)의 외경과 동일하거나 약간의 공차를 두고 홀더(500)의 외경보다 크게 형성할 수 있다.

이로써, 공정 조건에 따라 용이하게 하중물(610)로부터 스탑링(620)을 탈착 및 부착을 할 수 있다.

도 1, 도 2 및 도 3b를 참조하면, 탈·부착이 가능한 하중부(610, 620)는 하중물(610) 및 스탑링(620)을 포함할 수 있다.

하중물(610)은 하중의 중심 역할로 상부코어(400)에 하중을 가할 수 있다. 하중물(610)의 하면에는 스탑링(620)과 결합하기 위한 나사산이 형성된 하중물돌출부(613)를 포함하여 구성할 수 있다.

스탑링(620)은 링 형상으로 형성하며 성형부(200, 300, 400, 400, 500)를 수용할 수 있다. 스탑링(620)의 상부 내측에는 하중물돌출부(613)와 결합하기 위한 나사홈(623)을 형성할 수 있다. 이에, 하중물(610)과 스탑링(620)은 나사결합에 의해 결합할 수 있다. 스탑링(620)의 내경은 홀더(500)의 외경과 동일하거나 약간의 공차를 두고 홀더(500)의 외경보다 크게 형성할 수 있다.

도 1, 도 2 및 도 3c를 참조하면, 탈·부착이 가능한 하중부(610, 620)는 하중물(610) 및 스탑링(620)을 포함할 수 있다.

하중물(610)은 하중의 중심 역할로 상부코어(400)에 하중을 가할 수 있다. 하중물(610)은 스탑링(620)과 결합하기 위하여 일 측에 하나 이상의 걸림부(615)을 포함하여 구성할 수 있다.

스탑링(620) 스탑링(620)은 링 형상으로 형성하며 성형부(200, 300, 400, 400, 500)를 수용할 수 있다. 스탑링(620)은 하중물(610)과 결합하기 위하여 걸림부(615)에 대응하는 하나 이상의 걸림돌기(625)를 포함하여 구성할 수 있다. 결합된 걸림돌기(625)는 하중물(610)의 걸림부(615)가 빠지지 않도록 걸림봉(20)을 통해 봉쇄할 수 있다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 하중율을 높인 렌즈 성형 장치를 이용하여 렌즈 성형 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.

도 1, 도 2 및, 도 4를 참조하여, 하중율을 높인 렌즈 성형 장치를 이용하여 렌즈를 성형하는 방법을 설명한다.

하중율을 높인 렌즈 성형 장치는 플레이트(100) 상에 다수 개의 홀더관통홀(500H)이 형성된 홀더(500)를 안착시키고, 단위 조립 세트인 하부코어(200), 슬리브(300), 경통(30)에 삽입된 렌즈성형물(G), 상부코어(400)를 조립하여(S1), 하부히터(미도시)를 통해 플레이트(100) 상에 조립된 성형부(200, 300, 400, 400, 500)에 고온의 열이 인가되어 성형부(200, 300, 400, 400, 500)를 가열할 수 있다(S2). 이 때, 가열은 4 단계로 이루어지며, 가열 4단계 모두 동일하게 높은 온도가 성형부(200, 300, 400, 400, 500)에 인가된다. 가열 2번째 단계까지는 성형부(200, 300, 400, 400, 500)가 가열되고 가열 3번째 단계에서 렌즈성형물(G)이 전이온도를 넘어가면서 성형이 이루어진다. 가열 단계(S2)에서 하중부(610, 620)는 성형부(200, 300, 400, 400, 500) 상부에 배치된다. 하중부(610, 620)는 상부코어(400)에 하중을 가할 수 있다. 즉, 하중이 가해진 상부코어(400)는 렌즈성형물(G)을 전이온도가 되기 전부터 가압을 할 수 있다.

가열 4단계가 끝난 렌즈 성형이 완료된 성형부(200, 300, 400, 400, 500)에 고온의 열이 인가되지 않도록 하고 성형부(200, 300, 400, 400, 500)를 냉각한다(S3). 냉각은 2단계로 진행되며 이 때도 하중부(610, 620)는 성형부(200, 300, 400, 400, 500) 상에 배치되어, 상부코어(400)에 하중을 가할 수 있다. 냉각 2단계가 끝나면 하중부(610, 620)를 별도의 위치에 배치하고, 성형부(200, 300, 400, 400, 500)를 분리하여(S4) 성형된 렌즈를 배출한다.

이에 따라, 본 발명은 렌즈성형물(G)이 전이온도에 도달하기 전에 하중부(610, 620)의 하중으로 인하여 공정 시간별 소재의 변형을 최소화시킴으로써 렌즈의 품질을 향상시킬 수 있다.

또한, 코어들의 급격한 압력변화를 줄임으로써, 코어들의 손상을 줄이고 수명을 연장할 수 있다.

한편, 도 1 내지 도 4를 이용하여 서술한 것은 본 발명의 주요 사항만을 서술한 것으로, 그 기술적 범위 내에서 다양한 설계가 가능한 만큼 본 발명이 도 1 내지 도 4의 구성에 한정되는 것이 아님은 자명하다.

100: 플레이트 D: 돌기
200: 하부코어 201: 안착홈
300: 슬리브 301: 슬리브관통홀
400: 상부코어 401: 렌즈가압부
500: 홀더 500H: 홀더관통홀
501: 홀더배출구 503: 걸림홈
610: 하중물 20: 걸림봉
611: 결합홈 613: 하중물관통홀
615: 걸림부 620: 스탑링
621: 가스배출구 623: 나사홈
625: 걸림돌기 G: 렌즈성형물
30: 경통 10: 볼트

Claims

플레이트;
상기 플레이트 상에 배치하며 렌즈성형물을 성형하는 성형부; 및,
상기 성형부의 상부에 배치하며, 상기 성형부에 하중을 가하는 하중부;를 포함하며,
상기 하중부는 상기 성형부에 하중을 가하는 하중물; 및, 상기 성형부를 수용하는 링 형상의 스탑링을 포함하는 것을 특징으로 하는 하중율을 높인 렌즈 성형 장치.
제1항에 있어서,
상기 하중물과 상기 스탑링은 탈·부착할 수 있는 것을 특징으로 하는 하중율을 높인 렌즈 성형 장치.
제2항에 있어서,
상기 하중물은, 상기 스탑링과 결합하기 위한 결합홈을 구비하며,
상기 하중물과 상기 스탑링은 볼트 체결에 의해 결합되는 것을 특징으로 하중율을 높인 렌즈 성형 장치.
제1항에 있어서,
상기 하중물과 상기 스탑링은 일체형인 것을 특징으로 하는 하중율을 높인 렌즈 성형 장치.
제1항에 있어서,
상기 하중부의 외경은 상기 플레이트의 외경과 동일하거나 크게 형성하는 것을 특징으로 하는 하중율을 높인 렌즈 성형 장치.