KR20020009037A - 페트병 제조에 사용되는 실린더 조립체 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 유체를 실린더 블록에 형성된 다수의 압축 유체 배기공으로 분배하기 위하여 실린더 블록 내에서 왕복하는 피스톤의 마모를 방지하여, 유지 관리 비용을 저렴하게 할 수 있는 페트병 제조에 사용되는 실린더 조립체에 관한 것이다. 실린더 조립체는 페트병 제조를 위하여 페트 수지로 만들어진 예비 성형체(preform)를 신장시키고, 신장된 성형체를 송풍(blow) 성형하기 위하여 성형기에 관형체를 통하여 각각 연결되는 다수의 압축 유체 배기공들이 형성되는 실린더 블록과, 실린더 블록 내에 설치되는 슬리브 및 스택 케이싱과, 슬리브 및 스택 케이싱 내에서 왕복 운동하며, 왕복 운동하는 동안 압축 유체를 상기 압축 유체 배기공으로 분배하는 피스톤을 포함한다. 스택 케이싱은 피스톤과 접촉되는 부분에 피스톤보다 약한 경도를 가지는 다수의 밀봉체가 배치된다.

Description

페트병 제조에 사용되는 실린더 조립체{Cylinder assembly used in manufacturing polyethylene terephthalate container}
본 발명은 페트병 제조 장치에 사용되는 실린더 조립체에 관한 것으로, 보다 상세하게는 실린더 블록내의 슬리브와 스택 케이싱에 접촉되는 피스톤의 외주면의 마모를 방지할 수 있는 구조를 가지는 페트병 제조에 사용되는 실린더 조립체에 관한 것이다.
일반적으로, 페트병 제조 공정은 페트(PET, polyethylene terephthalate)라는 수지 원료를 가지고 사출 성형 작업에 의하여 제조된 용기 예비 성형물(preform, 101)을 일정한 온도로 가열하여 2축 연신(biaxial orientation)에 의하여 송풍(blow) 성형하는 방식으로 이루어진다. 예비 성형물(101)은 목(102)과 본체(103))로 구분되며, 목(102)은 예비 성형시 이미 최종 용기의 치수로 성형되며, 몸체는 히터(105)에 의해 가열된 후 최종 용기 형태로 송풍 성형된다.
도 1을 참조하여, 비축부(도시되지 않음)로부터 취해진 예비 성형물(101)은 컨베이어 장치(도시되지 않음)의 수단에 의하여 제 1 가열 스테이션(104)으로 운반되고, 제 1 가열 스테이션은 회랑 또는 터널로서 배열되는 히터(105)를 포함한다. 회랑 또는 터널 내로 운반되어진 예비 성형물(101)은 약 25초 동안 72℃(페트 물질의 유리 전이 온도)이상 바람직하게 약 100 내지 120℃로 가열되어진다. 이 때 예비 성형물(101)의 목(102)은 열변형이 일어나지 않도록 하기 위하여 열이 차단된다.
가열된 예비 성형물들은 컨베이어(106)에 의하여 제 1 송풍(blow) 성형 스테이션(107)으로 운반된다. 개개의 성형기(mold)들은 바람직하게 회전식 원형 컨비에어 형상으로 배열되며, 가열된 예비 성형물 몸체(103)는 높이는 2배 폭은 2 내지 4배까지 2축 연신된다.
본체(103)가 성형기 내부(109)의 바닥에 도달할 때까지 예비 성형물(101)의 내측에 가동성 연신봉(110)이 삽입되어 예비 성형물의 본체(103)를 축선방향으로 신장되도록 하는 1 차 성형이 발생한다. 그 다음, 압축 공기와 같은 압축 유체가 신장된 본체(103)로 분사된다. 이 때, 예비 성형물(101)의 본체(103)에 분사되는 압축 유체의 압력은 대략 30 내지 40㎏f/㎠으로, 신장된 본체(103)는 팽창되어, 성형기 내부(109)의 벽을 향하여 가압된다. 이러한 전체 송풍 사이클은 약 2 내지 10초의 시간이 소요된다.
이렇게 양방향으로 2 축 연신된 본체(112)를 갖는 용기(111)는 성형 스테이션(107)으로부터 배출되며 컨베이어(113) 수단에 의하여 최종 스테이션(도시되지 않음)으로 운반된다.
한편, 도 2에는 도 1에 도시된 페트병 제조 공정에 사용되는 종래의 송풍 성형용 실린더 블록과 피스톤이 결합된 상태의 실린더 조립체가 단면도로 도시되어 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 페트병의 송풍 성형을 위해 사용되는 실린더 조립체(120)는 실린더 블록(121, 피스톤 하우징이라고도 한다)과, 실린더 블록(121) 내에서 활주 운동을 하는 피스톤(122)을 포함한다. 실린더 블록(122)은 압축 공기 공급공(125)를 통하여 외부의 공기 공급원으로부터 상기된 바와 같은 압력을 가지는 압축 유체가 공급된다. 이러한 압축 유체는 피스톤(122)이 일정한 사이클(대략 2내지 10초의 사이클로)로 직선의 왕복 운동을 하는 것에 의하여 예비 성형물(101)의 필요한 성형을 위하여 1차 송풍용 배기공(123) 및 2차 송풍용 배기공(124)을 통하여 배출된다.
즉, 실린더 블록(121)으로 공급된 압축 유체는 피스톤(122)이 실린더 블록(121) 내에서 왕복 운동하는 동안 피스톤(122)에 형성된 분배공(127)이 1차 송풍용 배기공(123) 또는 2차 송풍용 배기공(124)과 일치되는 위치에 위치됨으로써, 각각의 배기공(123,124)들과 연결된 관형물(도시되지 않음)을 통하여 성형기(108)로 공급됨으로써, 상기된 바와 같은 예비 성형물(101)의 신장 및 신장된 성형물의 용기 성형 작업이 이루어지며, 작업이 종료되었을 때, 실린더 블록(121)에 잔류하는 압축 유체는 벤트공(126)을 통하여 외부로 배출된다.
여기에서, 실린더 조립체(120)의 구조를 보다 상세하게 살펴보면, 실린더 블록(121)은 전후 단부 부분이 전방 플랜지(128)와 후방 플랜지(129)에 의하여 밀폐되며, 각각의 플랜지(128,129)들에는 기밀을 위한 오-링(130)들이 배치된다. 실린더 블록(121)은 내면에 슬리브(131) 및 스택 케이싱(132)이 압입 고정되어, 피스톤(122)은 슬리브(131)와 스택 케이싱(132)과 접촉한다.
슬리브(131)는 내면에서 피스톤(122)의 한 쪽 측부에 형성된 센터링 가이드(133)와 접촉되며, 스택 케이싱(132)은 1차 송풍용 배기공(123) 및 2차 송풍용 배기공(124)이 형성되며, 그 내면이 피스톤(122)과 접촉된다. 또한, 도 2에 도시된 바와 같이, 슬리브(131)과 스택 케이싱(132)은 밀봉을 위하여 다수의 오-링들이 실린더 블록(121)과의 사이에 배치된다. 이러한 슬리브(131) 및 스택케이싱(132)은 피스톤(122)과 유사한 강도의 금속으로 만들어진다.
상기된 바와 같은 종래의 페트병 제조를 위한 실린더 조립체는 피스톤과, 피스톤의 외주면이 접촉하는 슬리브 및 스택 케이싱이 유사한 강도의 금속으로 만들어지기 때문에, 피스톤의 계속적인 왕복 운동에 의하여 스택 케이싱 및 슬리브와 접촉되는 부분에서 심한 마모가 발생된다.
이러한 피스톤 외주면의 마모는 피스톤과 실린더 블록 사이의 기밀성의 저해하여, 페트병을 정확하게 성형할 수 없게 하는 원인으로 작용되며, 슬리브와 스택 케이싱이 실린더 블록에 압입 고정되므로, 피스톤의 외주면이 마모되었을 때, 실린더 조립체 전체를 교환해야만 하여, 유지 관리 비용이 증가되는 문제점이 있었다.
따라서, 본 발명의 목적은 상기된 바와 같은 종래 기술의 문제점을 감안하여, 압축 유체를 실린더 블록에 형성된 다수의 압축 유체 배기공으로 분배하기 위하여 실린더 블록 내에서 왕복하는 피스톤의 마모를 방지하여, 유지 관리 비용을 저렴하게 할 수 있는 페트병 제조에 사용되는 실린더 조립체를 제공하는데 있다.
도 1은 일반적인 페트병 제조 공정을 개략적으로 도시한 공정도.
도 2는 도 1에 도시된 페트병 제조 공정에 사용되는 종래의 송풍 성형용 실린더 블록과 피스톤이 결합된 상태의 실린더 조립체를 도시한 단면도.
도 3은 본 발명에 따른 페트병 제조 공정에 사용되는 송풍 성형용 실린더 블록과 피스톤이 결합된 상태의 실린더 조립체를 도시한 단면도.
(도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명)
1 : 실린더 조립체 2 : 실린더 블록
3 : 피스톤 4, 4a : 슬리브
5 : 스택 케이싱 6 : 1차 압축 유체 배기공
7 : 2차 압축 유체 배기공 8 : 벤트공
9, 9a, 11 : 밀봉체 10 : 센터링 가이드
상기된 바와 같은 목적은, 페트병 제조를 위하여 페트 수지로 만들어진 예비 성형체를 신장시키고, 신장된 성형체를 성형하기 위하여 성형기에 관형체를 통하여 각각 연결되는 다수의 압축 유체 배기공들이 형성되는 실린더 블록과; 상기 실린더블록 내에 설치되는 슬리브 및 스택 케이싱과; 상기 슬리브 및 스택 케이싱 내에서 왕복 운동하며, 왕복 운동하는 동안 압축 유체를 상기 압축 유체 배기공으로 분배하는 피스톤을 포함하며; 상기 스택 케이싱은 상기 피스톤과 접촉되는 부분에 상기 피스톤보다 약한 경도를 가지는 다수의 밀봉체가 배치되는 것을 특징으로 하는 본 발명에 따른 페트병 제조에 사용되는 실린더 조립체에 의하여 달성될 수 있다.
상기에서, 상기 스택 케이싱에 배치되는 밀봉체는 바람직하게 소결 금속으로 형성된다.
한편, 상기 슬리브는 상기 피스톤과 접촉되는 부분에 상기 피스톤보다 약한 경도의 밀봉체가 제공된다.
상기에서, 슬리브에 제공되는 밀봉체는 건식 윤활 베어링 물질로 형성된다.
한편, 상기 피스톤은 상기 슬리브와 접촉하여 피스톤의 센터를 유지하기 위한 센터링 가이드가 형성되며, 상기 센터링 가이드는 상기 슬리브보다 약한 경도의 밀봉체가 배치된다.
상기 센터링 가이드에 제공되는 밀봉체는 소결 금속으로 형성되며, 상기 소결 금속은 바람직하게 테프론 및 황동 혼합체로 형성된다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 명세서에 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다.
도 3은 본 발명에 따른 페트병 제조 공정에 사용되는 송풍 성형용 실린더 블록과 피스톤이 결합된 상태의 실린더 조립체를 도시한 단면도이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 실린더 조립체(1)는 실린더블록(2), 실린더 블록(2) 내에 압입 고정되는 슬리브(4) 및 스택 케이싱(5), 및 실린더 블록(2) 내에서 일정한 사이클로 왕복 이동하며, 슬리브(4)와 스택 케이싱(5)과 외주면이 접촉하는 피스톤(3)을 포함한다.
실린더 블록(2)은 페트병 제조를 위하여 페트 수지로 만들어진 예비 성형체(101, 도 1 참조)를 신장시키고, 신장된 성형체를 성형하기 위하여 성형기(108, 도 1 참조)에 관형체를 통하여 각각 연결되는 다수의 압축 유체 배기공(6,7,8)들이 형성된다. 이러한 다수의 압축 유체 배기공(6,7,8)들은 종래 기술과 같이 1차 압축 유체 배기공(6), 2차 압축 유체 배기공(7) 및 벤트공(8)을 포함한다. 실린더 블록(2)에는 일정한 압력을 가지는 압축 공기와 같은 압축 유체가 공급된다.
실린더 블록(2) 내에 설치되는 슬리브(4,4a) 및 스택 케이싱(5)은 도 3에 도시된 바와 같이 피스톤(3)과 접촉하는 부분에 밀봉체(9)가 배치되며, 이러한 밀봉체(9,9a)는 피스톤(3)과 직접 접촉한다. 그러므로, 피스톤(3)은 슬리브 및 스택 케이싱 내에서 왕복 운동할 때 슬리브(4,4a) 및 스택 케이싱(5)에 배치되는 밀봉체(9,9a)들과 접촉한다.
이러한 밀봉체(9,9a)들은 슬리브(4,4a) 및 스택 케이싱(5)의 내면에 형성된 시트부에 배치되며, 피스톤(2)과 슬리브(4,4a) 및 스택 케이싱(5) 사이의 기밀을 유지한다. 밀봉체(9,9a)들은 피스톤(3)보다 약한 경도를 가지는 물질로 만들어진다. 한 쪽 슬리브(4)와 스택 케이싱(5)에 제공되는 밀봉체(9)들은 소결 금속으로 형성되며, 다른 쪽 슬리브(4a)에 배치되는 밀봉체(9a)는 건식 윤활 베어링 물질로형성된다.
한편, 피스톤(3)은 슬리브(4,4a)와 피스톤(3)의 센터를 유지하기 위하여 슬리브(4)에 접촉하는 센터링 가이드(10)가 형성되며, 이러한 센터링 가이드(10)는 슬리브(4)와 접촉하는 것에 의하여 피스톤(3)의 센터를 유지한다. 도면에 도시된 바와 같이, 슬리브(4)와 접촉하는 부분에 밀봉체(11)가 제공되며, 이러한 밀봉체(11)는 슬리브(4)보다 약한 경도를 가진다. 피스톤(3)의 센터링 가이드(10)에 제공되는 밀봉체(11) 또한 소결 금속으로 형성된다.
이러한 소결 금속은 바람직하게 테프론 및 황동 혼합체로 형성된다.
그러므로, 피스톤(3)이 압축 공기의 분배를 위하여 실린더 블록(2) 내에서 왕복 운동할 때, 피스톤(3)의 외주면은 슬리브(4,4a) 및 스택 케이싱(5)의 내주면에 배치되는 피스톤(3)보다 약한 경도를 가지는 밀봉체(9,9a)와 접촉하게 됨으로써, 피스톤(3)의 외주면의 마모는 억제되고, 밀봉체(9,9a)들에서 마모가 발생된다.
이러한 밀봉체(9,9a)들은 피스톤(3)이 실린더 조립체(1)로부터 분리된 상태에서 실린더 블록(2)에 압입 고정된 슬리브(4,4a) 및 스택 케이싱(5)에 적당한 공구를 이용하여 용이하게 설치될 수 있다.
밀봉체(9,9a)들의 마모로 인하여, 피스톤(3)과 실린더 블록(2), 즉 슬리브(4,4a)와 스택 케이싱(5) 사이의 기밀성이 저하되었을 때, 단지 밀봉체(9,9a)들을 교체하는 것으로 저렴한 비용으로 실린더 조립체의 기밀성을 유지하여, 페트병을 정확하게 제조할 수 있다.
상기된 바와 같이, 본 발명에 따른 페트병 제조에 사용되는 실린더 조립체에 의하면, 피스톤이 피스톤 보다 약한 경도를 가지는 밀봉체들과 접촉하므로, 피스톤의 외주면의 마모가 억제될 수 있으며, 밀봉체들이 마모되었을 때, 적당한 공구를 이용하여 밀봉체가 용이하게 설치될 수 있으므로, 피스톤의 마모로 인한 실린더 조립체 전체를 교체하는 종래의 기술에 비하여 저렴한 비용으로 페트병을 제조할 수 있다.

Claims (7)

  1. 페트병 제조를 위하여 페트 수지로 만들어진 예비 성형체를 신장시키고, 신장된 성형체를 성형하기 위하여 성형기에 관형체를 통하여 각각 연결되는 다수의 압축 유체 배기공들이 형성되는 실린더 블록과;
    상기 실린더 블록 내에 설치되는 슬리브 및 스택 케이싱과;
    상기 슬리브 및 스택 케이싱 내에서 왕복 운동하며, 왕복 운동하는 동안 압축 유체를 상기 압축 유체 배기공으로 분배하는 피스톤을 포함하며;
    상기 스택 케이싱은 상기 피스톤과 접촉되는 부분에 상기 피스톤보다 약한 경도를 가지는 다수의 밀봉체가 배치되는 것을 특징으로 하는 페트병 제조에 사용되는 실린더 조립체.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 스택 케이싱에 배치되는 밀봉체는 소결 금속 으로 형성되는 것을 특징으로 하는 페트병 제조에 사용되는 실린더 조립체.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 슬리브는 상기 피스톤과 접촉되는 부분에 상기 피스톤보다 약한 경도의 밀봉체가 제공되는 것을 특징으로 하는 페트병 제조에 사용되는 실린더 조립체.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 슬리브에 제공되는 밀봉체는 건식 윤활 베어링 물질로 형성되는 것을 특징으로 하는 페트병 제조에 사용되는 실린더 조립체.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 피스톤은 상기 슬리브와 접촉하여 피스톤의 센터를 유지하기 위한 센터링 가이드가 형성되며, 상기 센터링 가이드는 상기 슬리브보다 약한 경도의 밀봉체가 배치되는 것을 특징으로 하는 페트병 제조에 사용되는 실린더 조립체.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 센터링 가이드에 제공되는 밀봉체는 소결 금속으로 형성되는 것을 특징으로 하는 페트병 제조에 사용되는 실린더 조립체.
  7. 제 2 항 또는 제 6 항에 있어서, 상기 소결 금속은 바람직하게 테프론 및 황동 혼합체인 것을 특징으로 하는 페트병 제조에 사용되는 실린더 조립체.
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