WO2020096104A1 - 3d 포밍필름 제조 장치 및 이를 이용한 3d 포밍필름 제조 방법 - Google Patents

3d 포밍필름 제조 장치 및 이를 이용한 3d 포밍필름 제조 방법 Download PDF

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Definitions

  • the present invention relates to a 3D forming film manufacturing apparatus and a 3D forming film manufacturing method using the same, and more specifically, by performing shaping at a uniform pressure using a volume variable body, to enable undercut site shaping, and forming film It relates to a 3D forming film manufacturing apparatus for improving the quality of the 3D molded forming film by reducing the thickness deviation of.
  • the forming film is mainly formed of a polymer material.
  • a forming film by the prior art, there is a limitation in the forming range due to the springback phenomenon of the forming film, and when forming the forming film in a 3D shape, heat wrinkles There is a problem that this occurs or molding damage occurs.
  • a forming unit having a mold for thermally pressing a film to form a predetermined shape, and the pressing unit when the forming unit is pressed It includes an air unit for supplying air, the forming unit is a plurality of films are stacked film stack unit, a film separation unit for extracting a single film from the film stack unit, the sheet separated film forming unit It includes a film supply unit for moving to, and a film discharge unit for discharging the formed film from the forming unit to the outside, further comprising a film transfer unit operated by a compressor, the air unit is from the compressor of the film transfer unit A foaming machine receiving air is disclosed.
  • An object of the present invention for solving the above problems is to enable forming of an undercut region that is not easy to implement with a conventional molding method.
  • an object of the present invention is to prevent heat wrinkles, such as the curved portion of the forming film.
  • an object of the present invention is to reduce the thickness variation of the forming film.
  • the object of the present invention is to prevent the distortion of the forming film during forming on the forming film, and to exclude the additional cutting process after forming.
  • an object of the present invention is to prevent whitening caused by stretching of the forming film when forming the forming film.
  • a mold for forming a forming film A press head portion positioned to correspond to the mold and having a variable distance from the mold; And a volume variable body which is coupled to the press head part and has elasticity to vary in volume by gas inflow and outflow by the press head part, wherein the volume variable body is in accordance with the volume change of the volume variable body. It is characterized in that the forming film is molded into a 3D shape by contacting the forming film located in the mold and performing pressure on the forming film.
  • the press head portion may include a gas controller that flows gas received from the outside into the volume variable body or discharges gas in the volume variable body.
  • the press head portion a press frame, a shanghai fuselage that engages with the press frame and performs linear motions up and down, a press motor coupled with the shanghai fuselage, one end of which is engaged with the motor and the other end Press coupled to the upper part of the gas controller, screwed to the press frame, to perform rotational motion and up and down linear motion, and the upper part to engage with the gas controller, and the lower part to engage with the volume variable body. It may further include a head.
  • an adsorption bed for fixing the forming film by using an adsorption force is provided, and a film alignment part for aligning the forming film may be further included.
  • the forming film may further include a pick-up unit for transferring the film alignment unit.
  • the forming cooling film may be further moved by moving the forming film after forming, and cooling the forming film after forming in the mold.
  • the punched film may further include a first collecting portion that is moved and collected.
  • the forming film after molding may further include a second collecting part that is moved and collected.
  • the forming film when installed adjacent to the mold, and the forming film is located in the mold, may further include a clamp portion for fixedly supporting the forming film.
  • it may be further located in the lower portion of the mold to further include a heating unit for heating the mold.
  • the mold or the press head portion may further include a height adjustment portion for adjusting the vertical position.
  • the height adjustment part applies pressure to the forming film by adjusting only the vertical positions of any one of the mold and the press head part, or simultaneously adjusts the positions of both the mold and the press head part.
  • a pressure to the forming film may be characterized.
  • the volume variable member is partially inflated by the partial gas inflow before contact with the forming film, and then in contact with the forming film, and after contact with the forming film, residual gas is introduced and expanded By doing so, it is preferable to make the molded and formed film pressurized and 3D molded.
  • the configuration of the present invention for achieving the above object comprises: a) preparing 3D shape data for a production object, and converting 3D shape data into 2D data; b) the forming film formed by punching the raw material film by the 2D data is transferred from the first collecting part to the adsorption bed by a first pick-up machine; c) the forming film on the adsorption bed is aligned in a film alignment unit; d) the forming film is transferred onto the mold by the first pick-up machine; e) the volume of the volume-variable is increased, and the press head is lowered, so that the volume-variable is pressed by the forming film on the mold heated by the heating part to form the forming film; f) cooling of the forming film after molding by moving the second pick-up machine onto the mold while the volume of the volume-variable decreases; And g) moving the forming film after forming by the second pick-up machine from the mold to the second collecting part.
  • the effect of the present invention according to the above configuration is that by using a mold offsetting the springback value according to the properties of the forming film, it is possible to easily form a forming film suitable for a 3D shape having various bending shapes.
  • the effect of the present invention by performing the molding at a uniform pressure using a volume variable, it is possible to form the undercut region.
  • heat wrinkles can be prevented, such as the curved portion of the forming film.
  • the effect of the present invention is to reduce the thickness variation of the forming film, thereby improving the quality of the forming film after molding.
  • FIG. 1 is a front view of a manufacturing apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a plan view of a manufacturing apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a right side view of the manufacturing apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 4 is a front view of the press head portion according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a plan view and a right side view of a press head unit according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a plan view and a front view of a clamp unit according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a right side view of a pickup unit according to an embodiment of the present invention.
  • FIG 8 is a plan view and a front view of a pickup unit according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a front view and a right side view of the film alignment unit according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is a plan view of a film alignment unit according to an embodiment of the present invention.
  • FIG 11 is a front view and a right side view of the pickup cooling unit according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 12 is a plan view of a pickup cooling unit according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 13 is a front view of a first assembly unit according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 14 is a plan view and a right side view of a first assembly unit according to an embodiment of the present invention.
  • 15 is a front view of a second assembly according to an embodiment of the present invention.
  • 16 is a plan view and a right side view of a second assembly unit according to an embodiment of the present invention.
  • a mold for forming a forming film A press head portion positioned to correspond to the mold and having a variable distance from the mold; And a volume variable body which is coupled to the press head part and has elasticity to vary in volume by gas inflow and outflow by the press head part, wherein the volume variable body is in accordance with the volume change of the volume variable body. It is characterized in that the forming film is molded into a 3D shape by contacting the forming film located in the mold and performing pressure on the forming film.
  • FIG. 1 is a front view of a manufacturing apparatus according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is a plan view of a manufacturing apparatus according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 3 is a right side view of the manufacturing apparatus according to an embodiment of the present invention to be.
  • Figure 4 is a front view of the press head portion 100 according to an embodiment of the present invention
  • Figure 5 is a plan view and a right side view of the press head portion 100 according to an embodiment of the present invention.
  • Fig. 5 (a) is a plan view of the press head portion 100
  • Fig. 5 (b) is a right side view of the press head portion 100.
  • the manufacturing apparatus of the present invention a mold 220 for forming a forming film; A press head portion 100 positioned to correspond to the mold 220 and having a variable distance from the mold 220; And a volume variable body 210 that is coupled to the press head portion 100 and has elasticity to vary in volume by gas inflow and outflow by the press head portion 100.
  • the volume variable body 210 may contact the forming film located in the mold 220 according to the volume change of the volume variable body 210 and pressurize the forming film to form the forming film into a 3D shape.
  • a separate volume variable body 210 is additionally attached to the end of the press head portion 100 that comes into contact with the mold 220, and the volume variable body 210 is introduced into the inside.
  • the gas to flow in or out it is possible to manufacture a flat film by pressing the flat top of the mold 220 like a conventional press device, and of course, the outer end of the mold having a curved end is a volume variable body 210 ) Has the characteristic of being able to press a 3D forming film with a bent end by pressing.
  • the device has an advantage that can be used freely regardless of the target product or mold.
  • the mold 220 or the press head portion 100 When explaining the detailed configuration for manufacturing the 3D forming film according to the expansion and pressure of the volume variable body 210, it is connected to one side of the mold 220 or the press head portion 100, the mold 220 or It further includes a height adjustment unit for adjusting the vertical position of the press head unit 100, it is possible to easily adjust the forming of the forming film according to the operation of the height adjustment unit.
  • the height adjustment part applies pressure to the forming film by adjusting only the vertical position of any one of the mold 220 and the press head part 100, or the mold 220 and the press head part 100 It can be made to simultaneously apply the pressure to the forming film by simultaneously adjusting the positions of all, but need not be limited to any one.
  • the press head unit 100 may include a gas controller 120 that flows gas received from the outside into the volume variable body 210 or discharges gas in the volume variable body 210.
  • the press head portion 100 the press frame 160; Shanghai fuselage 140 that is combined with the press frame 160 and performs vertical movements up and down;
  • a press motor 150 coupled with the shanghai fuselage 140; One end is coupled to the press motor 150, the other end is coupled to the upper portion of the gas controller 120, and screwed to the press frame 160, the screw shaft 130 to perform rotational motion and up and down linear motion;
  • a press head 110 having an upper portion coupled with the gas controller 120 and a lower portion combined with the volume variable body 210.
  • the volume variable body 210 the part of the gas before the contact with the forming film is partially expanded and then in contact with the forming film, after the contact with the forming film, the remaining gas is introduced and expanded to expand the mold And it is more preferably made to press and 3D mold the curved portion of the forming film.
  • the manufacturing apparatus of the present invention may include a device frame portion 920 forming an outermost shape of the manufacturing apparatus of the present invention.
  • the press frame 160 is coupled to the device frame portion 920 so as to be positioned in the upper direction from the center of the device frame portion 920, and the press frame 160 is coupled to the shanghai body 140 moving in the vertical direction to move the shanghai body (
  • a first guide shaft 161 to guide 140, a second guide shaft 162, a third guide shaft 163 and a fourth guide shaft 164 may be provided.
  • the first guide shaft 161 to the fourth guide shaft 164 may be in the shape of a rod, but is not limited thereto.
  • the gas controller 120 is connected to a pump formed outside of the manufacturing apparatus of the present invention, and the pump can pressurize gas to the gas controller 120 or provide gas suction force to the gas controller 120.
  • the gas may be air, but is not limited thereto.
  • the gas controller 120 may include a gas control valve.
  • the pump pressurizes the gas to the gas controller 120, the gas control valve is opened and the gas is introduced into the volume variable body 210 to increase the volume of the volume variable body 210.
  • the volume variable body 210 is variable to a preset volume
  • the gas control valve is closed to maintain the volume-variable volume variable body 210.
  • the pump provides gas suction force to the gas controller 120
  • the gas control valve is opened and the gas is discharged to the pump, so that the volume of the volume variable body 210 may be reduced.
  • the press head portion 100 may be fixedly coupled to the press frame 160 and further include a screw guide body 165 on which an internal thread is formed.
  • the screw shaft 130 may be formed with a male thread on the outer surface, the screw shaft 130 and the screw guide body 165 may be coupled.
  • the screw shaft 130 performs vertical movements up and down, and accordingly, the press motor 150 performs vertical movements up and down.
  • the shanghai fuselage 140 combined with the 150 may perform vertical and vertical movements.
  • the gas controller 120 and the press head 110 may perform up and down linear motion according to the up and down linear motion of the screw shaft 130.
  • the press head portion 100 may be provided with a press head guide shaft 170 coupled to the press head 110 and guiding the vertical movement of the press head 110. Accordingly, the press head 110 and the gas controller 120 do not rotate even when the screw shaft 130 is rotated, and the press head 110 can move up and down along the press head guide shaft 170.
  • the other end of the screw shaft 130 coupled with the gas controller 120 has an outer surface of a curved surface on which a male thread is not formed, and the other end of the screw shaft 130 is freely rotated relative to the gas controller 120. It can be done.
  • the mold 220 is formed in a shape corresponding to the forming shape of the forming film, and may be formed of metal.
  • the mold 220 is installed to be coupled to the press frame 160, and may be positioned spaced apart from the press head 110 in a downward direction of the press head 110.
  • the volume variable body 210 may be formed of a material having elasticity, and specifically, may be formed of natural rubber or a polymer material. In the embodiment of the present invention, the volume variable body 210 is described as being formed of the above-described material, but is not limited thereto, and may be formed of another material having elasticity.
  • the volume variable body 210 may have a shape of a rectangular parallelepiped whose corner is curved when the volume is increased. Accordingly, a press process in which the bottom surface of the volume variable body 210 having an increased volume contacts the forming film, and the volume variable body 210 presses the forming film on the mold 220 by the lowering of the press head 110 Can be performed.
  • FIG. 6 is a plan view and a front view of the clamp unit 800 according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 (a) is a plan view of the clamp unit 800
  • FIG. 6 (b) is a front view of the clamp unit 800.
  • the manufacturing apparatus of the present invention is installed to be adjacent to the mold 220, and when the forming film is located in the mold 220, a clamp part 800 for fixedly supporting the forming film is further added. It can contain.
  • the clamp part 800 is a clamp support member that clamps and clamps the clamping film 810 to clamp and fix the forming film when the forming film is located on the mold 220, and supports the clamp 810.
  • a clamp screw shaft 830 which is coupled with the clamp support 820 and screwed with the clamp support 820 on which the male thread is formed on the outer surface to form the female thread, rotates and engages with the clamp screw shaft 830
  • It may include a clamp motor 840 to perform the movement, the clamp support 820 to perform the left and right linear motion.
  • the clamp motor 840 may be fixedly supported in combination with the device frame part 920.
  • the clamp 810 when the volume variable body 210 is lowered to come into contact with the forming film on the mold 220, and the forming film is fixed by the volume variable member 210 and the mold 220, the forming film is fixed to the forming film. Can be released.
  • the clamp unit 800 is provided with a clamp sensor 850, the clamp sensor 850 may sense the position of the clamp (810). Accordingly, the position of the clamp 810 may vary according to the position of the volume variable body 210. At least one clamp portion 800 may be formed.
  • a forming film can be formed.
  • FIG. 7 is a right side view of the pickup unit 400 according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 8 is a plan view and a front view of the pickup unit 400 according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 (a) is a plan view of the pickup unit 400
  • FIG. 8 (b) is a front view of the pickup unit 400.
  • the manufacturing apparatus of the present invention may further include a pick-up unit 400 for transferring the forming film to the film alignment unit 300.
  • the pick-up unit 400 may perform left-right linear motion along the pick-up guide 921 formed on the device frame 920.
  • the pick-up unit 400 is coupled to the first pick-up machine 410 and the first pick-up machine 410 to provide the adsorbing force to the forming film to pick up the forming film, the length is variable, and when the length increases, the first pick-up machine 410 ) Is attached to the detachable cylinder 420 and the first pick-up machine 410 to push and detach the formed film picked up by the first pick-up machine to move the first pick-up machine 410 vertically and linearly by varying the length. It may include a transfer cylinder 430, and an ejector 440 coupled to the first pick-up transfer cylinder 430 and providing adsorption force to the first pick-up unit 410.
  • the first pick-up unit 410 can easily move the forming film in the first collecting part 600 to the adsorption bed 310 of the film aligning part 300 by performing vertical and horizontal motions. Can be.
  • the first pick-up machine 410 may adsorb and pick up the forming film from the adsorption bed 310 and transfer it onto the mold 220.
  • FIG. 9 is a front view and a right side view of the film alignment unit 300 according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 10 is a plan view of the film alignment unit 300 according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 9 (a) is a front view of the film alignment unit 300
  • FIG. 9 (b) is a right side view of the film alignment unit 300.
  • the manufacturing apparatus of the present invention includes an adsorption bed 310 for fixing the forming film by using an adsorption force, and further includes a film alignment unit 300 for aligning the forming film. can do.
  • the film aligning unit 300 provides an adsorbing force to the forming film and supports the forming film, the first alignment cylinder 321 and the second alignment cylinder 322 having varying lengths, and the first alignment cylinder
  • a first film alignment body 331 that is coupled with (321) and performs a left-right linear motion by varying the length of the first alignment cylinder (321) and aligns the forming film by surface pressing one side of the forming film
  • a second film alignment body 332 which is combined with the second alignment cylinder 322, performs left and right linear motion by varying the length of the second alignment cylinder 322, and face-presses the other side of the forming film to align the forming film, It may include.
  • the central axis of the first alignment cylinder 321 and the central axis of the second alignment cylinder 322 may be formed perpendicular to each other, and contact the first film alignment body 331 and the second film alignment body 332 A lateral support that supports another side of the forming film that is not formed may be formed.
  • FIG. 11 is a front view and a right side view of the pickup cooling unit 500 according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 12 is a plan view of the pickup cooling unit 500 according to an embodiment of the present invention
  • 11 (a) is a front view of the pickup cooling unit 500
  • FIG. 11 (b) is a right side view of the pickup cooling unit 500
  • FIGS. 11B and 12B may represent that the second pick-up machine 520 linearly reciprocates in the front-rear direction according to the operation of the front-rear transfer cylinder 510.
  • the manufacturing apparatus of the present invention may further include a pickup cooling unit 500 that moves the forming film after molding and performs cooling on the forming film after molding in the mold 220.
  • Pick-up and cooling unit 500 is combined with the device frame 920, the front and rear transport cylinders 510 having a variable length, combined with the front and rear transport cylinders 510, and the front and rear linear movements by varying the length of the front and rear transport cylinders 510.
  • it may be provided with a second pick-up unit 520, which transfers the forming film formed after being molded into a 3D shape by the mold 220 to the second collecting unit 700.
  • the second pick-up machine 520 may perform cooling on the 3D forming film formed by the mold 220.
  • FIG. 13 is a front view of a first assembly part 600 according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 14 is a plan view and a right side view of the first assembly part 600 according to an embodiment of the present invention.
  • 14 (a) is a plan view of the first assembly portion 600
  • 14 (b) is a right side view of the first assembly portion 600.
  • the manufacturing apparatus of the present invention may further include a first collecting part 600 in which the punched forming film is moved and collected.
  • the first assembly unit 600, the first assembly frame 640, the first assembly motor 610 coupled to the first assembly frame 640, and the first assembly motor 610 coupled to the first assembly A first assembly to perform a vertical motion by the motor 610 and load the punched forming film, and a first assembly to determine whether or not a forming film is loaded in the first assembly 620 It may include a sensor 630.
  • the first pick-up machine 410 moves to the first assembly 620 to move the forming film. After the adsorption is picked up and transferred to the adsorption bed 310, the forming film may be adsorbed on the adsorption bed 310.
  • the manufacturing apparatus of the present invention may further include a second collecting part 700 in which the forming film after molding is moved and collected. Then, the second assembly unit 700, the second assembly frame 740, the second assembly motor 710 coupled to the second assembly frame 740, the second assembly motor 710 coupled to the second assembly A second assembly 720 that performs vertical movements up and down by the driving of the motor 710 and loads the forming film after molding, and a product for determining whether to load the forming film after molding into the second assembly 720. 2, the collecting sensor 730, may be included.
  • the completion of the forming film may be displayed visually or aurally by the alarm unit.
  • each cylinder or motor linearly moves the components combined with each cylinder or motor in the vertical, horizontal, or front-rear directions, and accordingly, the forming film can be transferred in each of the three-dimensional directions.
  • the manufacturing apparatus of the present invention may further include a heating unit 910 positioned below the mold 220 and heating the mold 220.
  • the heating unit 910 may be coupled to the lower portion of the press frame 160 to perform heating of the mold 220 at the lower portion of the mold 220.
  • the heating unit 910 may be formed of a plurality of heating wires, and energized by a plurality of heating wires to generate heat energy.
  • 3D shape data for a production object may be prepared, and 3D shape data may be converted into 2D data.
  • the forming film formed by punching the raw material film by the 2D data may be transferred from the first collecting unit 600 to the adsorption bed 310 by the first pick-up unit 410.
  • the forming film on the adsorption bed can be aligned in the film alignment section.
  • the forming film may be transferred onto the mold 220 by the first pick-up machine 410.
  • the volume of the volume variable body 210 increases, the press head 110 descends, and the volume variable body 210 presses the forming film on the mold 220 heated by the heating part 910 to The forming film can be molded.
  • the press head 110 rises while the volume of the volume variable body 210 decreases, and the second pick-up machine 520 moves onto the mold 220 to cool the forming film after molding.
  • the second pick-up machine 520 may move the forming film after molding from the mold 220 to the second collecting unit 700.
  • press head portion 110 press head
  • press frame 161 first guide shaft
  • fourth guide shaft 165 screw guide body
  • adsorption bed 321 first alignment cylinder
  • first pick-up machine 420 removable cylinder
  • first pick-up transfer cylinder 440 ejector
  • pickup and cooling unit 510 front and rear transport cylinder
  • first assembly part 610 first assembly motor
  • first assembly 630 first assembly sensor
  • first assembly frame 700 second assembly
  • heating unit 920 device frame unit

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Blow-Moulding Or Thermoforming Of Plastics Or The Like (AREA)
  • Moulds For Moulding Plastics Or The Like (AREA)
  • Casting Or Compression Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)

Abstract

본 발명의 3D 포밍필름 제조 장치는, 부피가변체를 이용하여 균일한 압력으로 성형을 수행함으로써, 언더컷 부위 성형을 가능하도록 하고, 포밍필름의 곡면 부위 등에 발생되는 열주름 및 포밍필름의 틀어짐을 방지하며, 포밍필름의 두께 편차를 감소시키고 포밍필름의 성형 후 추가적인 커팅 공정을 제외하는 등 3D성형된 포밍필름의 품질을 향상시키는 3D 포밍필름 제조 장치를 제공한다. 본 발명의 실시 예에 따른 3D 포밍필름 제조 장치는, 포밍필름을 성형하는 금형; 상기 금형과 대응되도록 위치하며, 상기 금형과의 이격된 거리가 가변하는 프레스헤드부; 및 상기 프레스헤드부와 결합하고, 탄성을 구비하여 상기 프레스헤드부에 의한 기체 유입출로 부피가 가변하는 부피가변체;를 포함한다. <대표도> 도 1

Description

3D 포밍필름 제조 장치 및 이를 이용한 3D 포밍필름 제조 방법
본 발명은 3D 포밍필름 제조 장치 및 이를 이용한 3D 포밍필름 제조 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 부피가변체를 이용하여 균일한 압력으로 성형을 수행함으로써, 언더컷 부위 성형을 가능하도록 하고, 포밍필름의 두께 편차를 감소시켜, 3D성형된 포밍필름의 품질을 향상시키는 3D 포밍필름 제조 장치에 관한 것이다.
포밍필름은 주로 고분자 물질로 형성되는데, 종래기술에 의해 포밍필름에 대한 성형을 수행하는 경우, 포밍필름의 스프링백 현상 발생으로 성형 범위의 한계가 있고, 3D 형상으로 포밍필름을 성형 시, 열주름이 발생하거나 성형 손상이 발생하는 문제가 있다.
그리고, 종래기술의 성형 방법에 있어서, 핫프레스를 이용하는 경우, 포밍필름의 언더컷 부위에 대한 성형이 불가능하고, 열에 의한 변형 또는 성형 후 두께 편차가 발생할 수 있다. 또한, 포밍필름의 틀어짐도 발생하며, 포밍필름의 틀어짐 방지와 핀트 조정을 위해 이용하는 포밍필름 주위 핀홀로 인해 성형 후의 포밍필름에 추가 커팅 공정이 필요한 문제가 있다.
종래기술의 성형 방법에 있어서, 리블링 성형의 경우, 공기만으로 포밍필름을 연신시킴으로써, 성형 시 포밍필름에 백화현상이 발생하는 문제가 있다.
대한민국 등록특허 제10-1266375호(발명의 명칭: 포밍기 및 이를 이용한 포밍 방법)에서는, 필름을 열 가압하여 소정 형상으로 포밍하기 위한 금형을 구비하는 포밍유닛과, 포밍유닛의 가압 동작 시 상기 금형에 에어를 공급하기 위한 에어유닛을 포함하되, 상기 포밍유닛은 복수의 필름이 적층되는 필름스택부와, 필름스택부로부터 낱장의 필름을 추출하기 위한 필름분리부와, 낱장 분리된 필름을 포밍유닛으로 이동시키기 위한 필름공급부와, 포밍된 필름을 포밍유닛로부터 외부로 배출하기 위한 필름배출부를 포함하며, 콤프레셔에 의해 동작하는 필름이송유닛을 더 포함하고, 상기 에어유닛은 상기 필름이송유닛의 콤프레셔로부터 에어를 공급받는 포밍기가 개시되어 있다.
<선행특허문헌> 대한민국 등록특허 제10-1266375호
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 종래기술의 성형 방법으로는 구현하기 용이하지 않은 언더컷 부위 성형을 가능하도록 하는 것이다.
또한, 본 발명의 목적은, 포밍필름의 곡면 부위 등에 열주름이 방지되도록 하는 것이다.
또한, 본 발명의 목적은, 포밍필름의 두께 편차를 감소시키는 것이다.
또한, 본 발명의 목적은, 포밍필름에 대한 성형 중, 포밍필름의 틀어짐을 방지하고, 성형 후의 추가 커팅 공정을 제외시키는 것이다.
그리고, 본 발명의 목적은, 포밍필름에 대한 성형 시, 포밍필름의 연신에 의한 백화현상을 방지하는 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성은, 포밍필름을 성형하는 금형; 상기 금형과 대응되도록 위치하며, 상기 금형과의 이격된 거리가 가변하는 프레스헤드부; 및 상기 프레스헤드부와 결합하고, 탄성을 구비하여 상기 프레스헤드부에 의한 기체 유입출로 부피가 가변하는 부피가변체;를 포함하고, 상기 부피가변체는, 상기 부피가변체의 부피 변화에 따라 상기 금형에 위치한 상기 포밍필름과 접촉하고 상기 포밍필름에 가압을 수행하여 상기 포밍필름이 3D 형상으로 성형되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 프레스헤드부는, 외부로부터 전달 받은 기체를 상기 부피가변체로 유입시키거나, 또는, 상기 부피가변체 내 기체를 유출시키는 기체제어기를 포함할 수 있다.
*본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 프레스헤드부는, 프레스프레임, 상기 프레스프레임과 결합하고, 상하 직선운동을 수행하는 상하이동체, 상기 상하이동체와 결합하는 프레스모터, 일단이 상기 모터와 결합하며 타단이 상기 기체제어기의 상부와 결합하고, 상기 프레스프레임과 나사 결합하여, 회전 운동과 상하 직선운동을 수행하는 스크류축, 및 상부가 상기 기체제어기와 결합하고, 하부가 상기 부피가변체와 결합하는 프레스헤드를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 있어서, 흡착력을 이용하여 상기 포밍필름을 고정시키는 흡착배드를 구비하며, 상기 포밍필름을 정렬시키는 필름정렬부를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 포밍필름을 상기 필름정렬부로 이송시키는 픽업부를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 있어서, 성형 후의 상기 포밍필름을 이동시키고, 상기 금형에서 성형 후의 상기 포밍필름에 대한 냉각을 수행하는 픽업냉각부를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 있어서, 타발된 상기 포밍필름이 이동하여 취합되는 제1취합부를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 있어서, 성형 후의 상기 포밍필름이 이동하여 취합되는 제2취합부를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 금형에 인접하도록 설치되고, 상기 포밍필름이 상기 금형에 위치하는 경우, 상기 포밍필름을 고정 지지하는 클램프부를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 금형의 하부에 위치하고 상기 금형을 가열시키는 히팅부를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 금형 또는 상기 프레스헤드부의 일측에 연결되어, 상기 금형 또는 상기 프레스헤드부의 상하 위치를 조절하는 높이조절부를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 높이조절부는 상기 금형 및 상기 프레스헤드부 중 어느 하나의 상하 위치만을 조절하여 상기 포밍필름에 압력을 가하거나 또는 상기 금형과 상기 프레스헤드부 모두의 위치를 동시에 조절하여 상기 포밍필름에 압력을 가하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 부피가변체는, 상기 포밍필름과의 접촉 전 일부 기체가 유입되어 부분 팽창한 후 상기 포밍필름과 접촉하고, 상기 포밍필름과의 접촉 후 잔여 기체가 유입되어 팽창함으로써 상기 금형 및 포밍필름의 굴곡된 부위를 가압 및 3D 성형하도록 이루어지는 것이 바람직하다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성은, a) 제작대상에 대한 3D 형상 데이터를 마련하고, 3D 형상 데이터를 2D 데이터로 변환하는 단계; b) 상기 2D데이터에 의해 원자재 필름이 타발되어 형성된 상기 포밍필름이 제1픽업기에 의해 제1취합부로부터 흡착배드로 이송되는 단계; c) 상기 흡착배드 상 상기 포밍필름이 필름정렬부에서 정렬되는 단계; d) 상기 제1픽업기에 의해 상기 포밍필름이 상기 금형 상으로 이송되는 단계; e) 상기 부피가변체의 부피가 증가하고, 상기 프레스헤드가 하강하여 상기 부피가변체가 상기 히팅부에 의해 가열된 상기 금형 상의 상기 포밍필름을 가압하여 상기 포밍필름이 성형되는 단계; f) 상기 부피가변체의 부피가 감소하면서 상기 프레스헤드가 상승하고, 제2픽업기가 상기 금형 상으로 이동하여 성형 후의 상기 포밍필름을 냉각시키는 단계; 및 g) 상기 제2픽업기가 성형 후의 상기 포밍필름을 상기 금형으로부터 상기 제2취합부로 이동시키는 단계;를 포함한다.
상기와 같은 구성에 따른 본 발명의 효과는, 포밍필름의 물성에 따라 스프링백 값을 상쇄한 금형을 사용함으로써, 다양한 굴곡 형상을 가지는 3D형상에 적합한 포밍필름을 용이하게 성형할 수 있다는 것이다.
또한, 본 발명의 효과는, 부피가변체를 이용하여 균일한 압력으로 성형을 수행함으로써, 언더컷 부위 성형이 가능하다는 것이다.
또한, 본 발명의 효과는, 포밍필름의 곡면 부위 등에 열주름이 방지될 수 있다는 것이다.
또한, 본 발명의 효과는, 포밍필름의 두께 편차를 감소시켜, 성형 후의 포밍필름의 품질을 향상시키는 것이다.
또한, 포밍필름의 틀어짐을 방지하고, 성형 후의 추가 커팅 공정을 제외시키며, 필름의 고정을 위해 필름에 형성된 핀홀을 제외시켜, 불량률이 저하되고, 생산성이 향상된다는 것이다.
그리고, 부피가변체에 의해 성형 시 적절한 온도, 압력, 시간 등을 조절할 수 있으므로, 포밍필름에 대한 성형 시, 포밍필름의 연신에 의한 백화현상을 방지할 수 있다는 것이다.
본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 제조 장치의 정면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 제조 장치의 평면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 제조 장치의 우측면도이다.
도 4는 본 발명이 일 실시 예에 따른 프레스헤드부의 정면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 프레스헤드부의 평면도와 우측면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 클램프부의 평면도와 정면도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 픽업부의 우측면도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 픽업부의 평면도와 정면도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 필름정렬부의 정면도와 우측면도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시 예에 따른 필름정렬부의 평면도이다.
도 11은 본 발명의 일 실시 예에 따른 픽업냉각부의 정면도와 우측면도이다.
도 12는 본 발명의 일 실시 예에 따른 픽업냉각부의 평면도이다.
도 13은 본 발명의 일 실시 예에 따른 제1취합부의 정면도이다.
도 14는 본 발명의 일 실시 예에 따른 제1취합부의 평면도와 우측면도이다.
도 15는 본 발명의 일 실시 예에 따른 제2취합부의 정면도이다.
도 16 은 본 발명의 일 실시 예에 따른 제2취합부의 평면도 및 우측면도이다.
본 발명에 따른 가장 바람직한 일 실시예는, 포밍필름을 성형하는 금형; 상기 금형과 대응되도록 위치하며, 상기 금형과의 이격된 거리가 가변하는 프레스헤드부; 및 상기 프레스헤드부와 결합하고, 탄성을 구비하여 상기 프레스헤드부에 의한 기체 유입출로 부피가 가변하는 부피가변체;를 포함하고, 상기 부피가변체는, 상기 부피가변체의 부피 변화에 따라 상기 금형에 위치한 상기 포밍필름과 접촉하고 상기 포밍필름에 가압을 수행하여 상기 포밍필름이 3D 형상으로 성형되는 것을 특징으로 한다.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시 예로 한정되는 것은 아니다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결(접속, 접촉, 결합)"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명에 대하여 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 제조 장치의 정면도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 제조 장치의 평면도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 제조 장치의 우측면도이다. 그리고, 도 4는 본 발명이 일 실시 예에 따른 프레스헤드부(100)의 정면도이고, 도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 프레스헤드부(100)의 평면도와 우측면도이다. 여기서, 도 5의 (a)는 프레스헤드부(100)의 평면도이고, 도 5의 (b)는 프레스헤드부(100)의 우측면도이다.
도 1 내지 도 5에서 보는 바와 같이, 본 발명의 제조 장치는, 포밍필름을 성형하는 금형(220); 상기 금형(220)과 대응되도록 위치하며, 상기 금형(220)과의 이격된 거리가 가변하는 프레스헤드부(100); 및 프레스헤드부(100)와 결합하고, 탄성을 구비하여 프레스헤드부(100)에 의한 기체 유입출로 부피가 가변하는 부피가변체(210);를 포함한다. 그리고, 부피가변체(210)는, 부피가변체(210)의 부피 변화에 따라 금형(220)에 위치한 포밍필름과 접촉하고 포밍필름에 가압을 수행하여 포밍필름이 3D 형상으로 성형될 수 있다.
즉, 종래의 일반적인 필름의 경우 대부분 평면 형태 (평평한 판 형태)의 필름이 주로 사용되었으며, 이러한 평면 필름을 가공하기 위한 프레스 장치들은 한 방향으로만 압력을 가하도록 이루어짐으로써 필름을 성형하여 왔다.
이와 같은 종래의 프레스 장치들을 이용할 경우, 상하 또는 좌우의 직선 방향으로만 프레스 장치의 가압면이 이동하도록 이루어져 굴곡진 면을 가압할 수 없기 때문에 3D 형상의 필름을 성형할 수 없는 문제가 있었으며, 특히 최근들어 많이 사용되고 있는 끝단이 구부러진 휴대전화의 디스플레이를 보호하기 위한 포밍필름을 일정한 곡률을 가지도록 성형하는 것이 불가능하였다.
그러나, 본 발명의 3D 포밍필름 제조 장치는, 금형(220)과 맞닿는 프레스헤드부(100)의 끝단에 별도의 부피가변체(210)를 추가로 부착하고, 이러한 부피가변체(210) 내부로 기체를 유입 또는 유출하도록 제어함으로써, 종래의 프레스 장치와 같이 금형(220)의 평평한 상단을 가압하여 평면 형태의 필름을 제조할 수 있음은 물론, 끝단이 구부러진 형태의 금형 외측을 부피가변체(210)가 가압함으로써 끝단이 구부러진 3D 포밍필름을 프레싱 가공할 수 있는 특징이 있다.
다양한 휴대전화 또는 디스플레이의 외형에 따라 각각 별도의 곡률을 가지는 금형을 설계하고, 금형의 구부러진 끝단의 곡률과 관계 없이 부피가변체(210)가 팽창하면서 가압할 수 있으므로, 본 발명의 3D 포밍필름 제조 장치는 대상 제품 또는 금형과 무관하게 자유롭게 사용될 수 있는 장점이 있다.
이와 같은 부피가변체(210)의 팽창 및 가압에 따른 3D 포밍필름 제조를 위한 상세 구성을 설명하면, 상기 금형(220) 또는 상기 프레스헤드부(100)의 일측에 연결되어, 금형(220) 또는 프레스헤드부(100)의 상하 위치를 조절하는 높이조절부를 더 포함하는데, 이러한 높이조절부의 작동에 따라 포밍필름의 성형을 용이하게 조절할 수 있다.
즉, 상기 높이조절부는 상기 금형(220) 및 상기 프레스헤드부(100) 중 어느 하나의 상하 위치만을 조절하여 상기 포밍필름에 압력을 가하거나 또는 상기 금형(220)과 상기 프레스헤드부(100) 모두의 위치를 동시에 조절하여 상기 포밍필름에 압력을 가하도록 이루어질 수 있으며, 어느 하나로 한정될 필요는 없다.
그리고, 프레스헤드부(100)는, 외부로부터 전달 받은 기체를 부피가변체(210)로 유입시키거나, 또는, 부피가변체(210) 내 기체를 유출시키는 기체제어기(120)를 포함할 수 있다. 여기서, 프레스헤드부(100)는, 프레스프레임(160); 프레스프레임(160)과 결합하고, 상하 직선운동을 수행하는 상하이동체(140); 상하이동체(140)와 결합하는 프레스모터(150); 일단이 프레스모터(150)와 결합하며 타단이 기체제어기(120)의 상부와 결합하고, 프레스프레임(160)과 나사 결합하여, 회전 운동과 상하 직선운동을 수행하는 스크류축(130); 및 상부가 기체제어기(120)와 결합하고, 하부가 부피가변체(210)와 결합하는 프레스헤드(110);를 더 포함할 수 있다.
따라서, 상기 부피가변체(210)는, 상기 포밍필름과의 접촉 전 일부 기체가 유입되어 부분 팽창한 후 상기 포밍필름과 접촉하고, 상기 포밍필름과의 접촉 후 잔여 기체가 유입되어 팽창함으로써 상기 금형 및 포밍필름의 굴곡된 부위를 가압 및 3D 성형하도록 이루어지는 것이 보다 바람직하다.
본 발명의 제조 장치는, 본 발명의 제조 장치 최외곽 형상을 형성하는 장치틀부(920)를 포함할 수 있다. 프레스프레임(160)은 장치틀부(920)의 중심에서 상부 방향에 위치하도록 장치틀부(920)와 결합하고, 프레스프레임(160)은 상하방향으로 이동하는 상하이동체(140)와 결합하여 상하이동체(140)를 가이드하는 제1가이드축(161), 제2가이드축(162), 제3가이드축(163) 및 제4가이드축(164)을 구비할 수 있다. 여기서, 제1가이드축(161) 내지 제4가이드축(164)은, 봉의 형상일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
기체제어기(120)는, 본 발명의 제조 장치의 외부에 형성되는 펌프와 연결되며, 펌프는 기체제어기(120)로 기체를 가압 공급하거나 기체제어기(120)에 기체 흡입력을 제공할 수 있다. 여기서, 기체는 공기일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 그리고, 기체제어기(120)는 기체제어밸브를 구비할 수 있다. 펌프가 기체제어기(120)로 기체를 가압 공급하는 경우, 기체제어밸브가 개방되면서 부피가변체(210)로 기체를 유입시켜 부피가변체(210)의 부피가 증가할 수 있다. 여기서, 부피가변체(210)가 미리 설정된 부피로 가변하면 기체제어밸브가 폐쇄되어 부피 증가한 부피가변체(210)의 형태가 유지될 수 있다. 그리고, 펌프가 기체제어기(120)에 기체 흡입력을 제공하는 경우, 기체제어밸브가 개방되면서 펌프로 기체를 유출시켜 부피가변체(210)의 부피가 감소할 수 있다.
프레스헤드부(100)는, 프레스프레임(160)과 고정 결합하고, 내측면에 암나사산이 형성된 스크류가이드체(165)를 더 구비할 수 있다. 여기서, 스크류축(130)은 외측면에 수나사산이 형성될 수 있고, 스크류축(130)과 스크류가이드체(165)가 결합할 수 있다. 그리고, 프레스모터(150)와 결합한 스크류축(130)의 회전 방향에 따라 스크류축(130)은 상하 직선운동을 수행하고, 이에 따라, 프레스모터(150)가 상하 직선운동을 수행함으로써, 프레스모터(150)와 결합한 상하이동체(140)가 상하 직선운동을 수행할 수 있다. 또한, 스크류축(130)의 상하 직선운동에 따라 기체제어기(120)와 프레스헤드(110)가 상하 직선운동을 수행할 수 있다.
프레스헤드부(100)는, 프레스헤드(110)와 결합하고 프레스헤드(110)의 상하 직선운동을 가이드하는 프레스헤드가이드축(170)을 구비할 수 있다. 이에 따라, 스크류축(130)의 회전에도 프레스헤드(110)와 기체제어기(120)는 회전하지 않고, 프레스헤드(110)가 프레스헤드가이드축(170)을 따라 상하 직선운동을 할 수 있다. 여기서, 기체제어기(120)와 결합하는 스크류축(130)의 타단은 수나사산이 형성되지 않은 곡면의 외측면을 구비하고, 스크류축(130)의 타단은 기체제어기(120)에 대해 자유 회전을 수행할 수 있다.
금형(220)은 포밍필름의 성형 형상에 대응되는 형상으로 형성되며, 금속으로 형성될 수 있다. 금형(220)은 프레스프레임(160)과 결합하도록 설치되며, 프레스헤드(110)의 하부 방향으로 프레스헤드(110)와 이격되어 위치할 수 있다.
부피가변체(210)는 탄성을 구비하는 소재로 형성될 수 있으며, 구체적으로, 천연고무 또는 고분자 물질로 형성될 수 있다. 본 발명의 실시 예에서는, 부피가변체(210)가 상기와 같은 물질로 형성된다고 설명하고 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니고, 탄성을 구비하는 다른 물질로 형성될 수도 있다. 부피가변체(210)는 부피가 증가한 경우의 형상이 모서리가 곡면인 직육면체의 형상일 수 있다. 이에 따라, 부피가 증가한 부피가변체(210)의 밑면이 포밍필름과 접촉하고, 프레스헤드(110)의 하강에 의해 부피가변체(210)가 금형(220) 상의 포밍필름을 가압하는 프레스 공정이 수행될 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 클램프부(800)의 평면도와 정면도이다. 여기서, 도 6의 (a)는 클램프부(800)의 평면도이고, 도 6의 (b)는 클램프부(800)의 정면도이다. 도 6에서 보는 바와 같이, 본 발명의 제조 장치는, 금형(220)에 인접하도록 설치되고, 포밍필름이 금형(220)에 위치하는 경우, 포밍필름을 고정 지지하는 클램프부(800),를 더 포함할 수 있다. 클램프부(800)는, 금형(220) 상에 포밍필름이 위치하는 경우 포밍필름을 파지하여 고정시키는 집게 형상의 클램프(810), 클램프(810)와 결합하고 클램프(810)를 지지하는 클램프지지체(820), 클램프지지체(820)와 결합하고 외측면에 수나사산이 형성되어 암나사산이 형성되는 클램프지지체(820)와 나사 결합하는 클램프스크류축(830), 클램프스크류축(830)과 결합하고 회전 운동을 수행하여 클램프지지체(820)가 좌우 직선운동을 수행하도록 하는 클램프모터(840),를 포함할 수 있다. 클램프모터(840)는 장치틀부(920)와 결합하여 고정 지지될 수 있다. 여기서, 클램프(810)는 부피가변체(210)가 하강하여 금형(220) 상의 포밍필름과 접촉하여 부피가변체(210)와 금형(220)에 의해 포밍필름이 고정 시작되는 경우, 포밍필름에 대해 파지 해제를 수행할 수 있다. 그리고, 클램프부(800)는 클램프센서(850)를 구비하고, 클램프센서(850)는 클램프(810)의 위치를 센싱할 수 있다. 이에 따라, 부피가변체(210)의 위치에 따라 클램프(810)의 위치가 가변할 수 있다. 클램프부(800)는 적어도 하나 이상 형성될 수 있다.
본 발명의 제조 장치의 외부에서, 원자재 필름을 타발함으로써, 포밍필름이 형성될 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 픽업부(400)의 우측면도이고, 도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 픽업부(400)의 평면도와 정면도이다. 여기서, 도 8의 (a)는 픽업부(400)의 평면도이고, 도 8의 (b)는 픽업부(400)의 정면도이다. 도 7 및 도 8에서 보는 바와 같이, 본 발명의 제조 장치는, 포밍필름을 필름정렬부(300)로 이송시키는 픽업부(400),를 더 포함할 수 있다. 픽업부(400)는 장치틀부(920)에 형성된 픽업부가이드(921)를 따라 좌우 직선운동을 수행할 수 있다. 픽업부(400)는, 포밍필름에 흡착력을 제공하여 포밍필름을 픽업하는 제1픽업기(410), 제1픽업기(410)와 결합하고 길이가 가변하며 길이 증가 시 제1픽업기(410)에 흡착되어 픽업된 포밍필름을 밀어서 탈착시키기는 탈착용실린더(420), 제1픽업기(410)와 결합하고 길이가 가변하여 제1픽업기(410)를 상하 직선운동시키는 제1픽업기이송실린더(430), 및, 제1픽업기이송실린더(430)와 결합하고 제1픽업기(410)에 흡착력을 제공하는 이젝터(440),를 포함할 수 있다. 상기와 같은 구성에 의해 제1픽업기(410)는 상하 좌우 직선운동을 수행하여 제1취합부(600)에 있는 포밍필름을 필름정렬부(300)의 흡착배드(310)로 용이하게 이송시킬 수 있다. 그리고, 제1픽업기(410)는 흡착배드(310)에서 포밍필름을 흡착 픽업하여 금형(220) 상으로 이송시킬 수 있다.
도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 필름정렬부(300)의 정면도와 우측면도이고, 도 10은 본 발명의 일 실시 예에 따른 필름정렬부(300)의 평면도이다. 여기서, 도 9의 (a)는 필름정렬부(300)의 정면도이고, 도 9의 (b)는 필름정렬부(300)의 우측면도이다. 도 9와 도 10에서 보는 바와 같이, 본 발명의 제조 장치는, 흡착력을 이용하여 포밍필름을 고정시키는 흡착배드(310)를 구비하며, 포밍필름을 정렬시키는 필름정렬부(300),를 더 포함할 수 있다. 필름정렬부(300)는, 포밍필름에 흡착력을 제공하고 포밍필름을 지지하는 흡착배드(310), 길이가 가변하는 제1정렬실린더(321)와 제2정렬실린더(322), 제1정렬실린더(321)와 결합하고 제1정렬실린더(321)의 길이 가변에 의해 좌우 직선운동을 수행하며 포밍필름의 일 측부를 면가압하여 포밍필름을 정렬시키는 제1필름정렬체(331), 및, 제2정렬실린더(322)와 결합하고 제2정렬실린더(322)의 길이 가변에 의해 좌우 직선운동을 수행하며 포밍필름의 다른 측부를 면가압하여 포밍필름을 정렬시키는 제2필름정렬체(332),를 포함할 수 있다. 여기서, 제1정렬실린더(321)의 중심축과 제2정렬실린더(322)의 중심축은 서로 수직으로 형성될 수 있으며, 제1필름정렬체(331)와 제2필름정렬체(332)에 접촉하지 않는 포밍필름의 또 다른 측부를 지지하는 측방향지지체가 형성될 수 있다.
도 11은 본 발명의 일 실시 예에 따른 픽업냉각부(500)의 정면도와 우측면도고, 도 12는 본 발명의 일 실시 예에 따른 픽업냉각부(500)의 평면도이다. 도 11의 (a)는 픽업냉각부(500)의 정면도이고, 도 11의 (b)는 픽업냉각부(500)의 우측면도이다. 여기서, 도 11의 (b)와 도 12는 전후이송실린더(510)의 작동에 따라 제2픽업기(520)가 전후 방향으로 직선 왕복 운동하는 것을 표현할 수 있다. 본 발명의 제조 장치는, 성형 후의 포밍필름을 이동시키고, 금형(220)에서 성형 후의 포밍필름에 대한 냉각을 수행하는 픽업냉각부(500),를 더 포함할 수 있다. 픽업냉각부(500)는, 장치틀부(920)와 결합하고 길이가 가변하는 전후이송실린더(510), 전후이송실린더(510)와 결합하고 전후이송실린더(510)의 길이 가변에 의해 전후 직선운동을 수행하여, 금형(220)에 의해 3D형상으로 성형된 성형 후의 포밍필름을 제2취합부(700)로 이송시키는 제2픽업기(520),를 구비할 수 있다. 그리고, 제2픽업기(520)는, 금형(220)에 의해 성형된 3D포밍필름에 대한 냉각을 수행할 수 있다.
도 13은 본 발명의 일 실시 예에 따른 제1취합부(600)의 정면도이며, 도 14는 본 발명의 일 실시 예에 따른 제1취합부(600)의 평면도와 우측면도이다. 도 14의 (a)는 제1취합부(600)의 평면도이고, 14의 (b)는 제1취합부(600)의 우측면도이다. 도 13와 도 14에서 보는 바와 같이, 본 발명의 제조 장치는, 타발된 포밍필름이 이동하여 취합되는 제1취합부(600),를 더 포함할 수 있다. 그리고, 제1취합부(600)는, 제1취합프레임(640), 제1취합프레임(640)과 결합하는 제1취합모터(610), 제1취합모터(610)와 결합하고 제1취합모터(610)의 구동에 의하여 상하 직선운동을 수행하고 타발된 포밍필름이 적재되는 제1취합체(620), 및, 제1취합체(620)에 포밍필름의 적재 여부를 판단하는 제1취합센서(630),를 포함할 수 있다. 여기서, 제1취합센서(630)에 의해 제1취합체(620)에 타발된 포밍필름이 적재되었다고 센싱되면, 제1픽업기(410)가 제1취합체(620)로 이동하여 포밍필름을 흡착 픽업한 후 흡착배드(310)로 이송시켜 포밍필름이 흡착배드(310)에 흡착될 수 있다.
도 15는 본 발명의 일 실시 예에 따른 취합부의 정면도이고, 도 16은 본 발명의 일 실시 예에 따른 취합부의 평면도와 우측면도이다. 도 15와 도 16에서 보는 바와 같이, 본 발명의 제조 장치는, 성형 후의 포밍필름이 이동하여 취합되는 제2취합부(700),를 더 포함할 수 있다. 그리고, 제2취합부(700)는, 제2취합프레임(740), 제2취합프레임(740)과 결합하는 제2취합모터(710), 제2취합모터(710)와 결합하고 제2취합모터(710)의 구동에 의하여 상하 직선운동을 수행하고 성형 후의 포밍필름이 적재되는 제2취합체(720), 및, 제2취합체(720)에 성형 후의 포밍필름의 적재 여부를 판단하는 제2취합센서(730),를 포함할 수 있다. 여기서, 제2취합센서(730)에 의해 제2취합체(720)에 성형 후의 포밍필름이 적재되었다고 센싱되면, 경보부에 의해 시각 또는 청각으로 포밍필름의 완성을 표시할 수 있다.
상기와 같이, 각각의 실린더 또는 모터는, 각각의 실린더 또는 모터와 결합한 구성요소를 상하, 좌우 또는 전후 방향으로 직선운동시키며, 이에 따라, 포밍필름이 3차원 각각의 방향으로 이송될 수 있다.
본 발명의 제조 장치는, 금형(220)의 하부에 위치하고 금형(220)을 가열시키는 히팅부(910),를 더 포함할 수 있다. 히팅부(910)는 프레스프레임(160)의 하부와 결합하여, 금형(220)의 하부에서 금형(220)에 대한 가열을 수행할 수 있다. 히팅부(910)는 복수 개의 열선으로 형성될 수 있으며, 복수 개의 열선에 통전되어 열에너지가 생성될 수 있다.
이하, 본 발명의 제조 장치를 이용한 3D 포밍필름 성형 방법에 대해 설명하기로 한다.
첫째 단계에서, 제작대상에 대한 3D 형상 데이터를 마련하고, 3D 형상 데이터를 2D 데이터로 변환할 수 있다.
둘째 단계에서, 2D데이터에 의해 원자재 필름이 타발되어 형성된 포밍필름이 제1픽업기(410)에 의해 제1취합부(600)로부터 흡착배드(310)로 이송될 수 있다.
셋째 단계에서, 흡착배드 상 상기 포밍필름이 필름정렬부에서 정렬될 수 있다.
넷째 단계에서, 제1픽업기(410)에 의해 포밍필름이 금형(220) 상으로 이송될 수 있다.
다섯째 단계에서, 부피가변체(210)의 부피가 증가하고, 프레스헤드(110)가 하강하여 부피가변체(210)가 히팅부(910)에 의해 가열된 금형(220) 상의 포밍필름을 가압하여 포밍필름이 성형될 수 있다.
여섯째 단계에서, 부피가변체(210)의 부피가 감소하면서 프레스헤드(110)가 상승하고, 제2픽업기(520)가 금형(220) 상으로 이동하여 성형 후의 포밍필름을 냉각시킬 수 있다.
*일곱째 단계에서, 제2픽업기(520)가 성형 후의 포밍필름을 금형(220)으로부터 제2취합부(700)로 이동시킬 수 있다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
<부호의 설명>
100 : 프레스헤드부 110 : 프레스헤드
120 : 기체제어기 130 : 스크류축
140 : 상하이동체 150 : 프레스모터
160 : 프레스프레임 161 : 제1가이드축
162 : 제2가이드축 163 : 제3가이드축
164 : 제4가이드축 165 : 스크류가이드체
170 : 프레스헤드가이드축 210 : 부피가변체
220 : 금형 300 : 필름정렬부
310 : 흡착배드 321 : 제1정렬실린더
322 : 제2정렬실린더 331 : 제1필름정렬체
332 : 제2필름정렬체 400 : 픽업부
410 : 제1픽업기 420 : 탈착용실린더
430 : 제1픽업기이송실린더 440 : 이젝터
500 : 픽업냉각부 510 : 전후이송실린더
520 : 제2픽업기 530 : 제2픽업기이송실린더
600 : 제1취합부 610 : 제1취합모터
620 : 제1취합체 630 : 제1취합센서
640 : 제1취합프레임 700 : 제2취합부
710 : 제2취합모터 720 : 제2취합체
730 : 제2취합센서 740 : 제2취합프레임
800 : 클램프부 810 : 클램프
820 : 클램프지지체 830 : 클램프스크류축
840 : 클램프모터 850 : 클램프센서
910 : 히팅부 920 : 장치틀부
921 : 픽업부가이드

Claims (15)

  1. 포밍필름을 성형하는 금형;
    상기 금형과 대응되도록 위치하며, 상기 금형과의 이격된 거리가 가변하는 프레스헤드부; 및
    상기 프레스헤드부와 결합하고, 탄성을 구비하여 상기 프레스헤드부에 의한 기체 유입출로 부피가 가변하는 부피가변체;를 포함하고,
    상기 부피가변체는, 상기 부피가변체의 부피 변화에 따라 상기 금형에 위치한 상기 포밍필름과 접촉하고 상기 포밍필름에 가압을 수행하여 상기 포밍필름이 3D 형상으로 성형되는 것을 특징으로 하는 3D 포밍필름 제조 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 프레스헤드부는, 외부로부터 전달 받은 기체를 상기 부피가변체로 유입시키거나, 또는 상기 부피가변체 내 기체를 유출시키는 기체제어기를 포함하는 것을 특징으로 하는 3D 포밍필름 제조 장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 프레스헤드부는,
    프레스프레임,
    상기 프레스프레임과 결합하고, 상하 직선운동을 수행하는 상하이동체,
    상기 상하이동체와 결합하는 프레스모터,
    일단이 상기 프레스모터와 결합하며 타단이 상기 기체제어기의 상부와 결합하고, 상기 프레스프레임과 나사 결합하여, 회전 운동과 상하 직선운동을 수행하는 스크류축 및
    상부가 상기 기체제어기와 결합하고, 하부가 상기 부피가변체와 결합하는 프레스헤드를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 3D 포밍필름 제조 장치.
  4. 청구항 1에 있어서,
    흡착력을 이용하여 상기 포밍필름을 고정시키는 흡착배드를 구비하며, 상기 포밍필름을 정렬시키는 필름정렬부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 3D 포밍필름 제조 장치.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 포밍필름을 상기 필름정렬부로 이송시키는 픽업부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 3D 포밍필름 제조 장치.
  6. 청구항 1에 있어서,
    성형 후의 상기 포밍필름을 이동시키고, 상기 금형에서 성형 후의 상기 포밍필름에 대한 냉각을 수행하는 픽업냉각부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 3D 포밍필름 제조 장치.
  7. 청구항 1에 있어서,
    타발된 상기 포밍필름이 이동하여 취합되는 제1취합부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 3D 포밍필름 제조 장치.
  8. 청구항 1에 있어서,
    성형 후의 상기 포밍필름이 이동하여 취합되는 제2취합부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 3D 포밍필름 제조 장치.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 금형에 인접하도록 설치되고, 상기 포밍필름이 상기 금형에 위치하는 경우, 상기 포밍필름을 고정 지지하는 클램프부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 3D 포밍필름 제조 장치.
  10. 청구항 1에 있어서,
    상기 금형의 하부에 위치하고 상기 금형을 가열시키는 히팅부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 3D 포밍필름 제조 장치.
  11. 청구항 1에 있어서,
    상기 금형 또는 상기 프레스헤드부의 일측에 연결되어, 상기 금형 또는 상기 프레스헤드부의 상하 위치를 조절하는 높이조절부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 3D 포밍필름 제조 장치.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 높이조절부는 상기 금형 및 상기 프레스헤드부 중 어느 하나의 상하 위치만을 조절하여 상기 포밍필름에 압력을 가하는 것을 특징으로 하는 3D 포밍필름 제조 장치.
  13. 청구항 11에 있어서,
    상기 높이조절부는 상기 금형과 상기 프레스헤드부 모두의 위치를 동시에 조절하여 상기 포밍필름에 압력을 가하는 것을 특징으로 하는 3D 포밍필름 제조 장치.
  14. 청구항 1에 있어서,
    상기 부피가변체는, 상기 포밍필름과의 접촉 전 일부 기체가 유입되어 부분 팽창한 후 상기 포밍필름과 접촉하고, 상기 포밍필름과의 접촉 후 잔여 기체가 유입되어 팽창함으로써 상기 금형 및 포밍필름의 굴곡된 부위를 가압 및 3D 성형하도록 이루어지는 것을 특징으로 하는 3D 포밍필름 제조 장치.
  15. 청구항 3의 3D 포밍필름 제조 장치를 이용한 3D 포밍필름 제조 방법에 있어서,
    a) 제작대상에 대한 3D 형상 데이터를 마련하고, 3D 형상 데이터를 2D 데이터로 변환하는 단계;
    b) 상기 2D데이터에 의해 원자재 필름이 타발되어 형성된 상기 포밍필름이 제1픽업기에 의해 제1취합부로부터 흡착배드로 이송되는 단계;
    c) 상기 흡착배드 상 상기 포밍필름이 필름정렬부에서 정렬되는 단계;
    d) 상기 제1픽업기에 의해 상기 포밍필름이 상기 금형 상으로 이송되는 단계;
    e) 상기 부피가변체의 부피가 증가하고, 상기 프레스헤드가 하강하여 상기 부피가변체가 상기 히팅부에 의해 가열된 상기 금형 상의 상기 포밍필름을 가압하여 상기 포밍필름이 성형되는 단계;
    f) 상기 부피가변체의 부피가 감소하면서 상기 프레스헤드가 상승하고, 제2픽업기가 상기 금형 상으로 이동하여 성형 후의 상기 포밍필름을 냉각시키는 단계; 및
    g) 상기 제2픽업기가 성형 후의 상기 포밍필름을 상기 금형으로부터 상기 제2취합부로 이동시키는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 3D 포밍필름 제조 방법.
PCT/KR2018/013853 2018-11-05 2018-11-13 3d 포밍필름 제조 장치 및 이를 이용한 3d 포밍필름 제조 방법 Ceased WO2020096104A1 (ko)

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