KR100562372B1 - 인발롯드 제어수단을 갖는 인발취입성형기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 프리폼(10)을 인발 및 취입성형하여 열가소성 물질로 구성된 용기를 제조하기 위한 것으로서 취입성형작동중에 프리폼(10)의 인발이 이루어질 수 있도록 후퇴위치로부터 최대인발위치로 액추에이터(34)에 의하여 그 축선(An)을 따라서 활동가능하게 제어되는 적어도 하나의 인발롯드(20)로 구성되는 형태의 인발취입성형기에 관한 것이다. 본 발명에 따라서, 인발롯드(20)가 제조되는 용기의 내부에서 인발롯드(20)의 하측단부(46)에 작용하는 취입압력에 의하여 그 후퇴위치로 복귀될 수 있게 되어 있고, 인발롯드(20)가 그 후퇴위치로 복귀하는 동안에 액추에이터(34)가 휴지상태에 놓여 있음을 특징으로 한다.

인발취입성형기, 인발롯드, 프리폼.

Description

인발롯드 제어수단을 갖는 인발취입성형기 {DRAW-BLOWING MACHINE COMPRISING IMPROVED DRAWING ROD CONTROL}

본 발명은 사출성형에 의하여 사전에 제조된 프리폼을 인발 및 취입성형하여 열가소성 물질로 된 용기를 제조하기 위한 용기제조기의 분야에 관한 것이다.

특히 이러한 제조기는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET)로 제조되는 병과 같은 용기의 제조에 사용된다.

이러한 제조기에 있어서, 관상의 형태이고 일측 축방향 단부가 폐쇄되어 있으며 타측 축방향 단부는 개방되고 용기의 네크부분의 최종형상을 갖는 프리폼이 사용된다.

각 프리폼은 열가소성 물질의 유리질전이온도 보다 높은 온도까지 프리폼의 동체를 가열하기 위하여 열처리오븐에서 가열된다. 이와 같이 처리된 프리폼은 취입몰드로 이송되며 이러한 취입몰드에 있어서는 캐비티가 얻고자 하는 용기의 형상을 이루고 있다. 프리폼은 몰드내에 배치되고 그 개방단부는 몰드의 외부에 놓이게 된다. 이와 같이 하여, 취입성형장치가 프리폼의 네크부분 높이로 이동하여 프리폼에 압축공기를 주입할 수 있다. 동시에, 인발롯드가 프리폼의 폐쇄단부에 대하여 가압할 때까지 프리폼내에 축방향으로 삽입된다. 이와 같이 함으로서 인발롯드는 용기의 취입성형 중에 프리폼의 축방향 변형을 양호하게 제어할 수 있도록 한다.

예를 들어, 본 발명은 중심축선을 중심으로 하여 연속회전구동되는 회전대의 주연에 착설된 여러 취입성형단을 포함하는 회전형 인발취입성형기에서 실행될 수 있다. 각 취입성형단은 특히 취입몰드, 취입장치 및 인발장치를 포함한다.

종래의 구성에 있어서는 인발롯드의 운동이 이러한 인발롯드를 이동시키는데 요구된 에너지를 공급하는 공압실린더에 의하여 제어된다. 그러나, 인발속도는 회전대의 회전축선을 중심으로 하여 회전하는 취입성형단의 위치에 대하여 인발롯드의 축방향 위치가 정확히 동기화될 수 있도록 하는 캠-롤러장치에 의하여 조절된다.

이들 시스템은 취입성형공정의 작동상 거의 만족스러운 것이다. 그러나, 취입성형기에서 소모되는 전체 에너지를 크게 줄일 수 있도록 하는 것이 필요하다. 실제로, 종래의 취입성형기에 있어서 에너지소모원의 하나는 인발롯드를 승강시키기 위하여 압축공기가 공급되어야 하는 각 취입성형단의 인발롯드 제어실린더이다.

따라서, 본 발명의 목적은 인발롯드의 운동을 간단하고 효과적으로 제어하기 위한 해결책을 제시하는데 있다.

이를 위하여, 본 발명은 프리폼을 인발 및 취입성형하여 열가소성 물질로 구성된 용기를 제조하기 위한 것으로서 취입성형작동중에 프리폼의 인발이 이루어질 수 있도록 후퇴위치로부터 최대인발위치로 액추에이터에 의하여 그 축선을 따라서 활동가능하게 제어되는 적어도 하나의 인발롯드로 구성되는 형태의 인발취입성형기에 있어서, 인발롯드가 제조되는 용기의 내부에서 인발롯드의 하측단부에 작용하는 취입압력에 의하여 그 후퇴위치로 복귀될 수 있게 되어 있고, 인발롯드가 그 후퇴위치로 복귀하는 동안에 액추에이터가 휴지상태에 놓여 있음을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 특징은 다음과 같다.

- 취입성형기가 오작동의 경우에 인발롯드를 그 후퇴위치로 복귀시키기 위한 보조수단을 포함한다.

- 취입성형기가 이러한 취입성형기의 프레임에 대하여 그 축선을 중심으로 하여 연속회전구동되는 회전대상에 착설된 여러 성형단을 포함하고, 각 성형단에는 적어도 하나의 인발롯드가 구비되어 있으며, 취입성형기는 프레임에 취부된 안전캠을 포함하고, 각 인발롯드는 만약 캠의 전방을 지날 때 각 인발롯드가 그 후퇴위치로 먼저 복귀되지 않는 경우 인발롯드를 그 후퇴위치로 복귀시킬 수 있도록 안전캠과 협동할 수 있는 캠종동자를 포함한다.

- 액추에이터는 유체압력실린더이다.

- 액추에이터는 공압실린더이다.

- 액추에이터는 인발롯드를 그 후퇴위치로 이동시키기 위하여 압축공기가 공급되는 압력챔버를 포함하고, 상기 챔버는 인발롯드를 그 후퇴위치로 복귀시킬 수 있도록 공기중에 개방되어 있다.

- 액추에이터는 단동형이다.

- 취입성형기는 후퇴위치에서 인발롯드를 고정시키기 위한 보조수단을 포함한다.

본 발명을 첨부도면에 의거하여 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1 - 도 4는 본 발명에 따른 취입성형단의 4개 연속작동과정을 설명하는 단면도.

도면은 사전에 사출성형하여 제조된 프리폼(10)을 인발 및 취입성형하여 열가소성 물질로 된 용기를 제조하는 취입성형기를 보이고 있다.

특히, 이 취입성형기는 회전형으로서, 회전대(14)상에 착설된 여러 인발취입성형단(12)을 포함한다. 회전대(14)는 그 축선 A1을 중심으로 하여 연속회전구동된다.

각 인발취입성형단(12)은 기본적으로 취입몰드(16), 취입노즐(18), 인발롯드(20)와, 이러한 인발롯드(20)의 운동을 제어하는 제어수단(22)을 포함한다.

도시된 예에서, 회전대(14)의 회전축선 A1은 수직축선이고, 각 인발취입성형단(12)은 수직축선 An 상에 배치되며, 이러한 축선 An은 축선 A1을 중심으로 하는 원의 둘레에 일정한 간격을 두고 배열되어 있다. 프리폼(10)은 상측으로 향한 이들의 개방단부를 통하여 취입성형되며 취입노즐(18)과 인발롯드(20)가 취입몰드(16)상에 배치된다. 이러한 구조는 본문에서 이후에 언급되는 바와 같이 구성요소들이 상하로 배치되는 구성으로 설명되고 있으나, 이는 본 발명의 범위를 제한하는 것으로 이해되어서는 아니된다.

이러한 구성으로, 각 인발취입성형단(12)의 인발롯드(20)는 각 축선 An을 따라서 상부의 후퇴위치와 하부의 최대인발위치 사이로 수직이동하게 된다. 특히, 각 인발취입성형단은 회전대(14)의 매 회전 마다 하나의 용기를 취입성형하므로, 인발롯드(20)는 회전대(14)의 매 회전 마다 이들의 상부 및 하부위치 사이로 한번 왕복운동한다.

잘 알려진 바와 같이, 인발롯드(20)는 이들의 상측단부가 회전대(14)에 착설된 레일(도시하지 않았음)에서 수직으로 활동하는 슬라이드(24)에 착설되어 있다. 더욱이, 각 인발롯드(20)는 각 취입노즐(18)을 통하여 축방향으로 연장되어 그 하측단부가 취입몰드(16)의 캐비티내에 수용된 프리폼에 축방향으로 결합된다. 예를 들어 인발롯드(20)는 축선 An을 중심으로 하는 원통형이며, 이들의 하측단부(46)는 반구형으로 프리폼(10)의 저면을 가압하여 프리폼이 취입성형중에 축방향으로 인발될 수 있도록 한다.

도시된 예에서, 프리폼(10)은 그 네크부분(26)이 취입몰드(16)의 상부면(28)의 상측으로 연장되게 취입몰드(16)내에 배치된다.

이러한 경우에 있어서, 취입노즐(18)은 상부의 후퇴위치(도 1에서 보임)와 하부의 취입성형위치(도 2 - 도 4에서 보임) 사이로 축방향 이동하는 종모양의 종형부재(30)를 가지며, 하부의 취입성형위치에서 이 종형부재(30)는 취입몰드(16)의 상부면(28)에 가압되는 동시에 프리폼의 네크부분(26)을 둘러싼다. 이러한 위치에서, 프리폼의 내부와 취입노즐(18)의 내부는 폐쇄챔버를 형성하며 이에 압축공기가 주입됨으로서 프리폼이 변형되고 취입몰드(16)에 형성된 캐비티(32)의 벽에 밀착되어 제조되는 용기의 형상을 얻게 된다.

취입노즐(18)의 내부를 통하여 축방향으로 이동하는 인발롯드(20)는 밀폐된 상태에서 취입노즐(18)의 상부벽을 통하여 활동할 수 있다. 취입노즐이 취입성형위치에 있을 때, 씨일 링(40)이 취임노즐에 대하여 인발롯드가 활동할 수 있게 되어 있음에도 불구하고 취입공간을 밀봉할 수 있도록 한다.

잘 알려진 바와 같이, 인발롯드(20)는 취입몰드에 형성된 캐비티의 저면을 향하여 프리폼의 저면이 가압될 수 있도록 함으로서 프리폼(10)의 변형이 이루어질 수 있도록 제어된다. 이를 위하여, 취입성형단은 슬라이드(24)가 축방향 하측으로 이동될 수 있도록 이러한 슬라이드상에 작용하는 액추에이터를 포함한다. 예를 들어 액추에이터는 압축공기가 공급되었을 때 슬라이드를 하측으로 이동시키는 단동형의 공압실린더(34)이다. 인발속도는 회전대(14)의 축선 A1을 중심으로 하는 나선형의 형태로 연장된 캠(36)에 의하여 제어되는 것이 좋다. 슬라이드(24)는 실린더(34)의 작용하에 캠(36)에 대하여 가압되는 롤러(38)를 가짐으로서 인발롯드(20)의 순간위치가 축선 A1을 중심으로 하는 취입성형단(12)의 순간회전위치에 따라 완벽하게 제어된다. 따라서, 비록 실린더(34)가 매우 간단하게 제어되지만 인발모멘트와 인발속도가 완벽하게 제어될 수 있다.

도 2에서 보인 바와 같이, 인발롯드의 하강은 예비취입성형작동과 동일한 시간에 이루어지고 이러한 과정중에 취입성형 공기가 13 바아 정도의 중간압력으로 취입노즐(18)을 통하여 프리폼(10)내에 주입된다.

도 3에서 보인 연속단계중에, 취입노즐(18)에 의하여 프리폼내에 주입되는 공기는 예를 들어 40 바아 정도의 고압이며 이러한 압력에 의하여 열가소성 물질은 캐비티(32)의 벽에 완벽하게 밀착되어 이러한 캐비티의 형상에 일치하게 된다. 이러한 고압은 수 초 동안 유지되고 열가소성 물질이 캐비티(34)의 벽에 접촉한 상태에서 냉각되고 경화된다.

열가소성 물질이 용기의 최종형상에 이르지 않는 한, 캐비티(34)의 저면에 대하여 프리폼의 저면이 올바르게 밀착되지 않는 것을 방지하기 위하여 인발롯드는 그 하강위치를 그대로 유지하는 것이 좋다. 이를 위하여, 공압실린더는 가압상태가 그대로 유지되어야 한다.

열가소성 물질이 고압의 효과하에 용기의 최종형상에 이르렀을 때에는 열가소성 물질의 냉각단계가 종료되기 전이라도 인발롯드를 상승시킬 수 있다.

본 발명에 따라서, 인발롯드(20)의 상승은 액추에이터에 의하여 제어되지 않는다. 액추에이터는 휴지상태 그대로 놓여 있게 된다. 실린더(34)의 경우에 있어서, 그 제어챔버는 간단히 배기된다.

이때에, 인발롯드(20)는 성형과정중에 용기내에 있는 취입성형압력의 효과하에 간단히 그 후퇴위치로 상승복귀한다. 실제로, 씨일 링(40)이 배치되어 있으므로 인발롯드(20)의 하측부만이 취입성형압력에 노출된다.

비록 인발롯드(20)의 수직벽에 작용하는 압력의 효과는 서로 상쇄될 수 있으나, 인발롯드의 하측단부(46)에 작용하는 압력의 효과는 소멸되지 않는다. 따라서, 인발롯드(20)는 인발롯드의 횡단면적을 곱한 취입성형압력과 동일한 축방향의 상향력을 받게 된다. 경우에 따라서 이러한 상향력의 힘은 50~150 daN 정도일 수 있으며, 이러한 정도의 힘이라면 인발롯드(20)와 그 제어기구의 하중을 충분히 보상하여 인발롯드가 그 후퇴위치로 복귀될 수 있도록 한다.

도 4에서 보인 바와 같이, 인발롯드를 제어하는 캠과 유사하나 롤러(38)가 접촉하는 경우 인발롯드(20)를 그 후퇴위치로 강제복귀시킬 수 있도록 구성된 안전캠(42)이 제공되는 것이 좋다. 이러한 안전캠(42)은 취입성형기의 정상적인 작동중에는 사용되지 않게 배치되어 이러한 정상작동중에 롤러(38)는 도 4에서 보인 바와 같이 안전캠(42)에 접촉하지 않도록 하는 것이 좋다. 이와 같이 함으로서 취입성형기의 작동소음을 줄이고 안전캠(42)과 롤러(38)의 마모를 줄일 수 있다.

안전캠(42)은 용기가 성형종료시에 방출되어야 할 때 또는 예를 들어 취입성형중에 프리폼(10)이 파열되어 압력하의 공기가 취입몰드로부터 방출되는 경우 인발롯드(20)가 취입몰드(16)로부터 분리될 수 있도록 한다.

또한 인발롯드(20)를 그 후퇴위치에서 고정하기 위한 수단이 제공될 수 있다.

이상으로 본 발명은 취입성형단에 단 하나의 캐비티를 갖는 취입몰드(16)가 구비된 경우를 들어 설명되었다. 본 발명은 동일한 액추에이터에 의하여 제어되는 두개의 인발롯드를 갖는 이중캐비티를 구비한 취입성형단의 경우에도 적용될 수 있다.

본 발명은 인발취입성형작동이 프리폼의 네크부분을 하측으로 향한 상태에서 수행될 수 있는 취입성형기에도 적용될 수 있을 것이다.

본 발명은 사출성형에 의하여 사전에 제조된 프리폼을 인발 및 취입성형하여 열가소성 물질로 된 용기를 제조하기 위한 용기제조기의 분야에 적용할 수 있다.

Claims (8)

1. 프리폼(10)을 인발 및 취입성형하여 열가소성 물질로 구성된 용기를 제조하기 위한 것으로서 취입성형작동중에 프리폼(10)의 인발이 이루어질 수 있도록 후퇴위치로부터 최대인발위치로 액추에이터(34)에 의하여 그 축선(An)을 따라서 활동가능하게 제어되는 적어도 하나의 인발롯드(20)로 구성되는 형태의 인발취입성형기에 있어서, 인발롯드(20)가 제조되는 용기의 내부에서 인발롯드(20)의 하측단부(46)에 작용하는 취입압력에 의하여 그 후퇴위치로 복귀될 수 있게 되어 있고, 인발롯드(20)가 그 후퇴위치로 복귀하는 동안에 액추에이터(34)가 휴지상태에 놓여 있음을 특징으로 하는 인발취입성형기.
2. 제1항에 있어서, 취입성형기가 오작동하는 경우에 인발롯드(20)를 그 후퇴위치로 복귀시키기 위한 보조수단(36, 38)을 포함함을 특징으로 하는 인발취입성형기.
3. 제2항에 있어서, 취입성형기가 취입성형기의 프레임에 대하여 그 축선(A1)을 중심으로 하여 연속회전구동되는 회전대(14)상에 착설된 여러 인발취입성형단(12)을 포함하고, 각 인발취입성형단(12)에는 적어도 하나의 인발롯드(20)가 구비되어 있으며, 취입성형기는 프레임에 취부된 캠(36)을 포함하고, 각 인발롯드(20)는 만약 캠(36)의 전방을 지날 때 각 인발롯드(20)가 그 후퇴위치로 먼저 복귀되지 않는 경우 인발롯드(20)를 그 후퇴위치로 복귀시킬 수 있도록 캠(36)과 협동할 수 있는 캠종동자(38)를 포함함을 특징으로 하는 인발취입성형기.
4. 제1항 내지 제3항에 있어서, 액추에이터(34)가 유체압력실린더임을 특징으로 하는 인발취입성형기.
5. 제4항에 있어서, 액추에이터가 공압실린더(34)임을 특징으로 하는 인발취입성형기.
6. 제5항에 있어서, 액추에이터(34)가 인발롯드(20)를 그 후퇴위치로 이동시키기 위하여 압축공기가 공급되는 압력챔버를 포함하고, 상기 챔버가 인발롯드(20)를 그 후퇴위치로 복귀시킬 수 있도록 공기중에 개방됨을 특징으로 하는 특징으로 하는 인발취입성형기.
7. 제1항에 있어서, 액추에이터가 단동형임을 특징으로 하는 인발취입성형기.
8. 제1항에 있어서, 취입성형기가 후퇴위치에서 인발롯드(20)를 고정시키기 위한 보조수단을 포함함을 특징으로 하는 인발취입성형기.

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