KR102057235B1 - 2개의 성형몰드를 갖는 블로우 성형기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 2개의 성형몰드를 구비함으로써 생산성을 크게 향상시키며 효율적으로 시스템을 구동하는 방식을 제공하기 위한, 2개의 성형몰드를 갖는 블로우 성형기에 관한 것이다. 그의 구성은; 프리폼 공급부와 공급된 프리폼을 가열하는 가열부와, 가열된 프리폼을 성형몰드를 이용하여 연신시키는 것으로서 독립 설치되는 2개의 연신부와, 완성된 제품을 취출하여 외부로 공급하는 반출부 및 상기 가열부에서 연신부로 프리폼을 이동시키며 이와 동시에 연신부에서 취출부로 성형품을 이동시키기 위한 트랜스퍼 장치를 포함하되; 상기 트랜스퍼 장치는; 수직축을 중심으로 회전 가능하게 베이스판 위에 설치되는 회동대; 상기 회동대에 십(十)자 형태로 배치되어 있는 4개의 아암; 상기 프리폼의 주입구를 파지하기 위하여 상기 4개의 아암에 각각 독립적으로 기동할 수 있도록 설치되는 4개의 단위그립퍼를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

2개의 성형몰드를 갖는 블로우 성형기{Blowing Machine Having Two Forming Moulds}

본 발명은 블로우 성형기에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 2개의 성형몰드를 구비함으로써 생산성을 크게 향상시키며 효율적으로 시스템을 구동하는 방식을 제공하기 위한, 2개의 성형몰드를 갖는 블로우 성형기에 관한 것이다.

블로우 성형기는 1차 성형품인 프리폼(Preform, 또는 예비성형품)을 유리전이온도까지 가열한 다음 그의 내부에 공기를 불어넣음으로써 2축연신시켜 페트병과 같이 벽이 얇은 경량의 용기를 제조하는 에 관한 것이다. 1차 성형품은 보통 사출성형기에서 제작된다.

일반적으로 블로우 성형기는 프리폼 공급부와 공급된 프리폼을 가열하는 가열부와, 가열된 프리폼을 연신시키는 연신부와, 완성된 제품을 취출하여 외부로 공급하는 반출부로 구성된다. 프리폼은 가열부에서 연신부로 옮겨지며, 연신부에서 반출부로 옮겨진다. 이 과정에서 프리폼을 파지(把持)하기 위한 그립퍼 장치가 이용된다. 그립퍼 장치(gripper device)는 페트병의 뚜껑이 결합되는 주입구를 파지하여 프리폼을 옮기는 것이 보통이므로 그립퍼 장치는 이 주입구를 파지하기 위한 구성을 가진다.

종래의 일반적인 블로우 성형기는 하나의 성형몰드를 구비하고 있다. 그러므로 성형품이 한곳에서만 취출되므로 생산성이 만족스럽지 못하였다. 그러므로 성형몰드를 2개 이상 설치하는 경우, 생산성이 그에 비례하여 증가될 수 있음을 짐작할 수 있으며, 본 발명은 성형몰드를 2개로 운영하기 위한 효과적인 시스템을 제안한다.

대한민국 특허출원 제10-2014-7010836호 대한민국 특허출원 제10-2015-0012684호 대한민국 특허출원 제10-2015-7003927호

위와 같은 문제에 대하여 본 발명의 목적은 페트병을 생산하기 위한 블로우 성형기를 제공하는 것으로서, 구체적으로는 성형몰드를 2곳에 분리하여 설치하고 각각 프리폼을 공급하고 블로잉함으로써 생산성을 크게 증진시킬 수 있는 블로우 성형기를 제공하는 것을 목적으로 한다. 본 발명은 2개의 성형몰드에 효과적으로 프리폼을 공급하기 위한 시스템의 구동방식을 제공하는 것에 목적이 있다.

위와 같은 목적은, 프리폼 공급부와 공급된 프리폼을 가열하는 가열부와, 가열된 프리폼을 성형몰드를 이용하여 연신시키는 것으로서 독립 설치되는 2개의 연신부와, 완성된 제품을 취출하여 외부로 공급하는 반출부 및 상기 가열부에서 연신부로 프리폼을 이동시키며 이와 동시에 연신부에서 취출부로 성형품을 이동시키기 위한 트랜스퍼 장치를 포함하되; 상기 트랜스퍼 장치는;

수직축을 중심으로 회전 가능하게 베이스판 위에 설치되는 회동대;

상기 회동대에 십(十)자 형태로 배치되어 있는 4개의 아암;

상기 프리폼의 주입구를 파지하기 위하여 상기 4개의 아암에 각각 독립적으로 기동할 수 있도록 설치되는 4개의 단위그립퍼를 포함하는 것을 특징으로 하는 2개의 성형몰드를 갖는 블로우 성형기에 의해 달성된다.

본 발명의 다른 특징에 의하면, 상기 연신부는 상기 가열부의 좌우측에 상기 가열부를 중심으로 좌우 대칭되게 설치되며;

어느 하나의 아암이 가열부의 취출 위치에 있을 때, 상기 아암의 양쪽에 위치해 있는 2개의 아암이 각각 상기 연신부의 성형몰드 상에 위치되도록 구성되어 있다.

본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 상기 각 아암에 설치되는 단위그립퍼는 상기 아암에 안착 고정되는 것으로서 길이가변수단으로서의 실린더; 상기 실린더에 의해 전후진 기동하는 기동대; 상기 기동대 상에 수직축을 중심으로 회전 가능하게 설치되는 그립퍼 핑거; 상기 아암에 고정 설치되는 것으로서, 상기 기동대를 따라 기동하는 그립퍼 핑거의 끝부분이 벌어지거나 좁혀지도록 하는 캠기구;를 포함할 수 있다.

본 발명의 또 다른 특징에 의하면 상기 캠기구는;

선단은 상기 그립퍼 핑거에 연결되고 후단은 가위의 손잡이처럼 상기 실린더의 기동에 의해 좁혀지거나 벌려질 수 있게끔 힌지핀을 축으로 하여 회동 가능하게끔 상기 아암의 각각에 설치되는 한쌍의 링크;

한쌍의 가이드홈이 전방을 향하여 갈수록 벌어지도록 마련되어 있으며, 상기 링크의 후단과의 연결을 위하여 상기 아암의 각 선단에 설치되는 가이드블럭; 상기 링크의 후단에 수직축을 중심으로 회전 가능하게끔 설치되는 것으로서 상기 가이드홈에 끼워지는 캠롤러;를 포함할 수 있다.

본 발명의 구성에 따르면, 2개의 성형몰드를 구비하고 각각 독립적으로 프리폼을 성형함으로써 생산성을 최대 2배까지 향상시킬 수 있는 블로우 성형기가 제공된다. 본 발명에 의하면 비용의 큰 추가 없이도 생산성을 크게 높일 수 있는 블로우 성형기의 성형시스템이 제공된다.

본 발명의 다른 특징에 의하면, 프리폼의 파지시 그의 표면에 상처를 내지 않게 할 수 있는 블로우 성형기의 그립퍼 장치가 제공된다.

도 1은 본 발명의 실시예에 의한 2개의 성형몰드를 갖는 블로우 성형기의 전체 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 의한 2개의 성형몰드를 갖는 블로우 성형기의 연신부와 트랜스퍼 장치의 사시도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 의한 2개의 성형몰드를 갖는 블로우 성형기의 트랜스퍼 장치의 사시도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 의한 2개의 성형몰드를 갖는 블로우 성형기의 그립퍼 장치의 저부 분해 사시도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 의한 2개의 성형몰드를 갖는 블로우 성형기의 단위그립퍼의 저면도이다.
도 6a,b,c,d,e는 본 발명의 실시예에 의한 블로우 성형기의 성형과정을 단계별로 도시하는 저면 구성도이다.

이하, 첨부된 도 1 내지 도 5를 동시에 참조하여 본 발명의 구체적인 내용을 상세하게 설명한다. 도 6은 작동을 설명할 때 인용하기로 한다.

블로우 성형기는 도 1에 도시된 바와 같이 프리폼 공급부(100)와 공급된 프리폼을 가열하는 가열부(200)와, 가열된 프리폼을 연신 성형시키는 2개의 연신부(300,300')와, 완성된 제품을 취출하여 외부로 공급하는 반출부(400)와, 프리폼을 장치내에서 이동시키기 위한 트랜스퍼 장치(500)로 구성된다.

트랜스퍼 장치(500)는 가열부(200)에서 연신부(300)로 프리폼(P)을 이동시키며 이와 동시에 연신부(300)에서 반출부(40)로 성형품을 이동시키기 위한 장치이다.

트랜스퍼 장치(500)은 수직축(Z)을 중심으로 회전 가능하게끔 베이스판(10) 위에 설치되는 회동대(30)와, 상기 회동대(30)에 십(十)자 형태로 배치되어 있는 4개의 아암(31,32,33,34)과, 이 아암(31,32,33,34)에 각각 설치되어 있는 4세트의 단위그립퍼(1,2,3,4)를 포함한다. 회동대(30)는 회전구동모터(20)에 의해 회전될 수 있다. 회동대(30)는 90˚ 각도 범위 안에서 좌우로 회전만 반복하면 된다. 아암(31,32,33,34) 사이의 각도는 직각을 이루고 있다.

프리폼(P)은 몸체(B)와 주입구(G)로 구성되는데, 몸체(B)는 연신부(300,300')의 성형몰드에 장입되어 팽창되는 부분이 되며, 트랜스퍼 장치(500)는 이 주입구(G)를 파지한 상태에서 프리폼(P) 내지 성형품(P')을 위치이동시키는 것이다.

본 발명의 실시예에 의하면, 연신부(300,300')는 가열부(200)의 좌우측에 상기 가열부(200)를 중심으로 좌우 대칭되게 설치된다. 프리폼(P)은 가열부(200)의 연장방향을 따라 이동되는 중에 유리전이온도까지 가열되게 된다.

위와 같은 구성에 의하면, 어느 하나의 아암(31)이 가열부(200)의 취출 위치에 있을 때(도 6a 참조), 상기 아암(31)의 양쪽에 이웃하고 있는 2개의 아암(32,34)이 각각 상기 연신부의 성형몰드(301,301') 상에 위치되도록 구성되어 있다. 그리고 이 상태에서 언급되지 않은 나머지 아암(33)은 정확히 반출부(400) 상에 있게 된다. 즉 4개의 아암(31,32,33,34)이 모두 동시에 작업을 수행하게 된다.

이하, 트랜스퍼 장치(500)의 구성을 도 3 내지 도 5를 주로 참조하여 설명한다.

베이스판(10)은 블로우 성형기 내부에 고정 설치되어 있으며, 회전구동모터(20)의 몸체는 베이스판(10)에 고정된다. 회전구동모터(20)의 회전축은 베이스판(10)에 마련된 구멍(11)을 통해 회동대(30)의 저면에 연결됨으로써 회동대(30)를 수직축(Z)을 중심으로 회전시킨다. 도시되지는 않았지만 위치감지센서가 설치되어 아암(31,32,33,34)의 위치를 감지하여 제어부에 신호를 인가하게끔 할 수 있다.

각 아암(31,32,33,34)에는 동일한 구성을 가지는 4개의 단위그립퍼(1,2,3,4)가 설치된다. 그러므로 이하에서는 어느 하나의 단위그립퍼(1)를 대표하여 설명하기로 한다.

단위그립퍼(1)는 실린더(40), 기동대(42), 그립퍼 핑거(70) 및 캠기구를 포함한다. 기동대(42)는 전방지지대(45), 후방지지대(46) 및 이들 사이를 연결하는 연결봉(44)으로 구성되어 있다. 그리고 아암(31)에는 연결봉(44)을 가이드하기 위한 가이드부시(43)가 고정 설치된다.

실린더(40)는 아암(31)에 안착 고정되는 것으로서 길이가변수단으로서 기능한다. 실린더(40)는 공압에 의해 작동되는 공압실린더일 수 있다. 실린더(40)의 피스톤(41)은 기동대(42)에 연결된다. 따라서 기동대(42)는 실린더(40)에 의해 아암(31)의 연장방향을 따라 전후진 기동하게 된다.

한쌍의 그립퍼 핑거(70)는 수직축(Z)을 회전중심으로 회전 가능하게끔 기동대(42) 상에 설치된다. 캠기구는 아암(31)에 고정 설치되는 것으로서, 기동대(42)를 따라 기동하는 그립퍼 핑거(70)의 끝부분이 벌어지거나 좁혀지도록 하는 수단이다. 그립퍼 핑거(70)는 프리폼(P)의 주입구와 같은 곡률의 프리폼 안착홈(72)을 제공한다. 이하, 캠기구를 설명한다.

캠기구는 선단은 그립퍼 핑거(70)에 연결되고 후단은 가위의 손잡이처럼 실린더(40)의 기동에 의해 좁혀지거나 벌려질 수 있게끔 아암(31)에 연결되는 한쌍의 링크(60)를 포함한다. 링크(60)는 가이드블럭(50)을 매개로 하여 아암(31)에 상대적으로 유동 가능하게 연결된다. 링크(60)는 각자의 힌지핀(61)을 축으로 하여 회동 가능하게 설치되어 있다. 힌지핀(61)은 기동대의 전방지지대(45) 저면에 고정 설치된다.

아암(31)의 선단에는 링크(60)의 후단과의 연결을 위한 가이드블럭(50)이 고정 설치된다. 아암(31)의 선단에는 가이드블럭 안착부(31a)가 마련된다. 가이드블럭(50)에는 "

"와 같은 형태로 한쌍의 가이드홈(51)이 마련되어 있다. 가이드홈(51)은 전방을 향하여 갈수록 벌어지도록 구성되어 있다.

링크(60)의 후단에는 수직축을 중심으로 회전 가능하게끔 캠롤러(62)가 설치된다. 이 캠롤러(62)가 가이드홈(51)에 끼워져 있다. 실린더(40)의 동작에 의해 캠롤러(62)는 이 가이드홈(51)을 따라서 움직이게 되며, 결과적으로 링크(60)와 그립퍼 핑거(70)를 작동시킬 수 있게 된다.

기동대의 전방지지대(45)에는 한쌍의 힌지핀(61) 사이에 받침돌기(47)가 설치되어 있다. 링크(60)는 실린더(40)의 작동에 의해 이 받침돌기(47)에 지지된 상태에서 힌지핀(61)을 중심으로 회동되게 된다. 따라서 링크(60)의 선단에 연결되어 있는 그립퍼 핑거(70)가 벌려지거나 오므려지는 것이다.

본 발명에 의하면 그립퍼 핑거(70)가 실린더(40)의 위치에 대응되게 움직이므로 원상복귀를 위하여 스프링과 같은 탄성부재가 필요 없게 된다.

가이드홈(51)은 직선부(51a)와 외측방향으로 만곡되어 있는 변곡부(51b)로 구성된다. 캠롤러(62)가 직선부(51a)를 따라 바깥쪽으로 움직일 때는 그립퍼 핑거(70)는 벌려진 상태에서 앞으로 전진하게 된다(도 5(a)에서 도 5(b)까지의 과정 참조). 캠롤러(62)가 변곡부(51b)를 따라 움직일 때에는 그립퍼 핑거(70)는 앞으로 전진하는 동시에 오므려지면서 프리폼(P)을 파지하게 된다(도 5(b)에서 도 5(c)까지의 과정 참조).

실린더(40)의 피스톤(41)이 수축되는 때에는 오므려졌던 그립퍼 핑거(70)가 변곡부(51b)를 지나는 중에 벌려지면서 후퇴하다가 직선부(51a)를 지나면서 후퇴만 하게 된다. 이렇게 전후진하는 구간을 두는 것은 가열부(200) 또는 성형몰드(301,301')에서 프리폼(P) 또는 성형품(P')을 측방향으로 빼내기 위함이다.

본 발명의 실시예에 의하면, 그립퍼 핑거(70)의 선단에는 상기 프리폼(P)의 주입구를 파지할 때에 상기 프리폼(P)의 주입구(G)를 넓은 면적으로 지지하기 위한 원호형태의 아대(71)가 설치된다. 아대(71)는 프리폼(P)의 표면을 손상시키지 않도록 하며 프리폼(P)이 수직방향으로 안정적으로 세워져 있도록 한다. 아대(71)의 주입구(G)와의 접촉면은 미끄럼방지 및 충격방지를 위하여 고무, 실리콘 또는 우레탄의 소재로 되어 있을 수 있다.

이하, 도 6a, 6b, 6c, 6d, 6e를 참조하여 본 발명에 의한 블로우 성형기의 작업 상태를 단계적으로 설명한다.

가열부(200)는 여러 개의 프리폼(P-1, P-2, P-3, P-4, P-5)을 연속적으로 이송시키면서 가열한다. 프리폼은 설명을 위하여 4개만을 도시했다.

도 6a는 트랜스퍼 장치(500)가 처음 작업을 시작하는 단계로서 제1아암(31)이 가열부(200)의 취출 위치에 있다. 여기서 제1단위그립퍼(1)가 제1프리폼(P-1)을 파지한다.

제1아암의 제1단위그립퍼(1)가 제1프리폼(P-1)을 파지한 상태에서 반시계방향으로 90˚ 회전하게 되면 도 6b의 상태가 된다. 여기서 제2단위그립퍼(2)가 가열부의 취출 위치로 와서 제2프리폼(P-2)를 파지하게 된다. 그리고 제1단위그립퍼(1)는 제1프리폼(P-1)을 제1연신부의 성형몰드(301)에 공급하여 성형되게끔 한다. 그리고 여기서 다시 시계방향으로 90˚ 회전하게 되면 도 6c의 상태가 된다.

도 6c의 상태에서는 제2단위그립퍼(2)가 원상태로 복귀하면서 제2프리폼(P-2)을 제2연신부의 성형몰드(301')에 공급한다. 제1단위그립퍼(1)는 다시금 가열부(200)의 취출 위치로 복귀하여 제3프리폼(P-3)을 파지할 준비를 한다. 그리고 제3단위그립퍼(3)는 제1연신부의 성형몰드(301)에 이동하여 성형이 완료된 제1성형품(P'-1)을 파지한다. 이 상태에서 다시금 반시계방향으로 90˚ 회전하게 되면 도 6d의 상태가 된다.

도 6d의 상태에서 제1단위그립퍼(1)는 제3프리폼(P-3)을 제1연신부(300)로 가져오며, 제2단위그립퍼(2)는 가열부(200)의 취출 위치로 와서 제4프리폼(P-4)을 파지한다. 제3단위그립퍼(3)는 제2연신부의 성형몰드(301')에서 성형이 완료된 제2성형품(P'-2)을 파지한다. 그리고 제4단위그립퍼(4)는 제1성형품(P-1)을 제1연신부에서 취출하여 반출부(400)로 가져온다. 이 상태에서 다시금 시계방향으로 90˚ 회전하게 되면 도 6e의 상태가 된다.

도 6e의 상태에서 제1단위그립퍼(1)는 제5프리폼(P-5)을 파지할 준비를 하며, 제2단위그립퍼(2)는 제4프리폼(P-4)을 제2연신부의 성형몰드(301')에 공급한다. 제3단위그립퍼(3)는 제2연신부(300')에서 성형된 제2성형품(P'-2)을 반출부(400)로 가져온다. 그리고 제4단위그립퍼(4)는 제1연신부(300)로 이동하여 성형몰드(301)에서 성형이 완료된 제3성형품(P'-3)을 꺼낼 준비를 한다.

이와 같은 동작이 연속적으로 반복하게 되면서 성형품을 생산하게 되는 것이며, 결과적으로 작업속도가 크게 향상되는 것이다.

위에 도시 및 설명된 구성은 본 발명의 기술적 사상에 근거한 바람직한 실시예에 지나지 아니한다. 당업자는 통상의 기술적 상식을 바탕으로 다양한 변경실시를 할 수 있을 것이지만 이는 본 발명의 보호범위에 포함될 수 있음을 주지해야 할 것이다. 위에 개시된 실시예는 임의로 조합되어 실시될 수 있으며, 어떠한 조합이든지 이는 본 발명의 권리범위 내에 있는 것이 된다.

1,2,3,4 : 단위그립퍼
10 : 베이스판 20 : 회전구동모터
30 : 회동대 31,32,33,34 : 아암
40 : 실린더 42 : 기동대
43 : 가이드부시 45 : 전방지지대
46 : 후방지지대 47 : 받침돌기
50 : 가이드블럭 51 : 가이드홈
60 : 링크 61 : 힌지핀
62 : 캠롤러 70 : 그립퍼 핑거
71 : 아대 72 : 프리폼 안착홈
100 : 프리폼 공급부 200 : 가열부
300,300' : 연신부 301,301' : 성형몰드
400 : 반출부 500 : 트랜스퍼 장치
P : 프리폼(preform) P' : 성형품

Claims (4)

1. 프리폼 공급부와 공급된 프리폼을 가열하는 가열부와, 가열된 프리폼을 성형몰드를 이용하여 연신시키는 것으로서 독립 설치되는 2개의 연신부와, 완성된 제품을 취출하여 외부로 공급하는 반출부 및 상기 가열부에서 연신부로 프리폼을 이동시키며 이와 동시에 연신부에서 취출부로 성형품을 이동시키기 위한 트랜스퍼 장치를 포함하되; 상기 트랜스퍼 장치는;
   수직축을 중심으로 회전 가능하게 베이스판 위에 설치되는 회동대;
   상기 회동대에 십(十)자 형태로 배치되어 있는 4개의 아암;
   상기 프리폼의 주입구를 파지하기 위하여 상기 4개의 아암에 각각 독립적으로 기동할 수 있도록 설치되는 4개의 단위그립퍼;를 포함하되;
   상기 연신부는 상기 가열부의 좌우측에 상기 가열부를 중심으로 좌우 대칭되게 설치되며;
   어느 하나의 아암이 가열부의 취출 위치에 있을 때, 상기 아암의 양쪽에 위치해 있는 2개의 아암이 각각 상기 연신부의 성형몰드 상에 위치되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 2개의 성형몰드를 갖는 블로우 성형기.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서, 상기 각 아암에 설치되는 단위그립퍼는;
   상기 아암에 안착 고정되는 것으로서 길이가변수단으로서의 실린더(40); 상기 실린더(40)에 의해 전후진 기동하는 기동대(42); 상기 기동대(42) 상에 수직축(Z)을 중심으로 회전 가능하게 설치되는 그립퍼 핑거(70); 상기 아암에 고정 설치되는 것으로서, 상기 기동대를 따라 기동하는 그립퍼 핑거(70)의 끝부분이 벌어지거나 좁혀지도록 하는 캠기구;를 포함하는 것을 특징으로 하는 2개의 성형몰드를 갖는 블로우 성형기.
4. 제3항에 있어서, 상기 캠기구는;
   선단은 상기 그립퍼 핑거에 연결되고 후단은 가위의 손잡이처럼 상기 실린더(40)의 기동에 의해 좁혀지거나 벌려질 수 있게끔 힌지핀(61)을 축으로 하여 회동 가능하게끔 상기 아암 각각에 설치되는 한쌍의 링크(60);
   한쌍의 가이드홈(51)이 전방을 향하여 갈수록 벌어지도록 마련되어 있으며, 상기 링크(60)의 후단과의 연결을 위하여 상기 아암의 각 선단에 설치되는 가이드블럭(50);
   상기 링크(60)의 후단에 수직축(Z)을 중심으로 회전 가능하게끔 설치되는 것으로서 상기 가이드홈(51)에 끼워지는 캠롤러(62);
   를 포함하는 것을 특징으로 하는 2개의 성형몰드를 갖는 블로우 성형기.

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