KR20130108396A

KR20130108396A - 사출 연신 블로우 성형장치 및 성형품 가열장치

Info

Publication number: KR20130108396A
Application number: KR1020137013203A
Authority: KR
Inventors: 마사키 야마구치; 마사토시 안도; 슈이치 오기하라
Original assignee: 닛세이 에이. 에스. 비 기카이 가부시키가이샤
Priority date: 2010-10-25
Filing date: 2011-10-21
Publication date: 2013-10-02
Also published as: WO2012057016A1; KR101535948B1; SG189512A1; US20150328817A1; EP2633976A1; CN103228423B; US8777606B2; MX2013004250A; JPWO2012057016A1; JP5771727B2; BR112013009671A2; JP5563095B2; US20130236589A1; BR112013009671B1; TW201235195A; AP2013006808A0; CN105172106A; JP5946567B2; AU2015207933B2; EP2633976B1

Abstract

1 스테이지 방식과 2 스테이지 방식의 이점을 겸비하는 1.5 스테이지 방식에서, 동시 사출 성형 개수(N)를 n회로 나누어 M(M=N/n)개씩 블로우 성형할 때에, n회의 블로우 성형 동작 간에서의 성형 온도차를 작게 하는 사출 연신 블로우 성형장치를 제공한다. 사출 연신 블로우 성형장치는, N(N은 2 이상의 정수)개의 프리폼을 사출 성형하는 사출 성형부(10)와, 사출 성형부로부터 반출된 N개의 프리폼을 강제 냉각하는 냉각부(20)와, 냉각된 상기 N개의 프리폼을 연속반송하여 가열하는 가열부(30)와, 가열된 N개의 프리폼을 n(n은 2 이상의 정수)회로 나누고, 한번에 M(M=N/n: M은 자연수)개의 프리폼을 M개의 용기로 연신 블로우 성형하는 블로우 성형부(40)를 가진다.

Description

사출 연신 블로우 성형장치 및 성형품 가열장치{INJECTION STRETCH BLOW MOLDING DEVICE AND MOLDED PART HEATING DEVICE}

본 발명은 사출 연신 블로우 성형장치 및 성형품 가열장치에 관한 것이다.

블로우 성형장치는 크게 나누어 콜드 패리슨(Cold Parison) 방식 또는 2 스테이지 방식이라 불리는 방식과, 핫 패리슨(Hot Parison) 방식 또는 1 스테이지 방식이라 불리는 방식이 있다.

콜드 패리슨 방식 또는 2 스테이지 방식이라 불리는 방식에서는 프리폼의 사출 성형장치와는 별개로 블로우 성형장치가 마련되고, 프리폼의 사출 성형과 블로우 성형은 오프라인이 된다. 이 블로우 성형장치에는 사출 성형장치에서 사출 성형되고, 일단은 실온까지 자연 냉각되어 저장된 프리폼(패리슨)이 공급된다. 이런 유의 블로우 성형장치에서는, 공급된 프리폼은 가열부에서 블로우 적온까지 가열되고, 그 후 블로우 성형부에서 용기로 블로우 성형된다. 프리폼은 가열부에서 간헐반송 또는 연속반송되고, 가열부로부터 적어도 1개의 프리폼이 블로우 성형부에 간헐반송된다. 블로우 성형부에서는 적어도 1개의 프리폼이 적어도 1개의 용기로 블로우 성형된다(특허문헌 1∼3).

이 방식에서는, 블로우 성형장치에서의 블로우 성형 사이클은 프리폼 사출 성형장치에서의 사출 성형 사이클과는 관계가 없게 되어, 스루풋을 높일 수 있다. 단, 실온까지 강하된 프리폼을 블로우 적온까지 승온시키기 때문에 에너지 효율이 나쁘다.

한편, 핫 패리슨 방식 또는 1 스테이지 방식이라 불리는 사출 연신 블로우 성형장치에서는, 프리폼의 사출 성형과 블로우 성형은 인라인이 된다. 이 사출 연신 블로우 성형장치에서는, 사출 성형부에서 사출 성형된 N개의 프리폼은 사출 성형시의 열을 보유한 채 N개의 용기로 블로우 성형된다. 전형적인 블로우 성형장치는 특허문헌 4에 나타내는 바와 같이, 회전반의 4부분에 사출 성형부, 온도조절부, 블로우 성형부 및 취출부를 마련하고, 넥(neck)형에 의해 프리폼 또는 용기가 회전 반송된다. 이 경우, 바로 세운 상태로 사출 성형된 프리폼은 바로 세운 상태로 반송되어 블로우 성형된다.

이 1 스테이지 방식에서는, 사출 성형시의 열을 보유한 프리폼을 용기로 블로우 성형하고 있으므로, 2 스테이지 방식과 같이 실온으로부터 블로우 적온까지 승온시키기 위한 열 에너지는 불필요해진다. 단, 사출 연신 블로우 성형장치에서의 블로우 성형 사이클은 프리폼 사출 성형장치에서의 사출 성형 사이클과 일치하고, 동시 사출 성형 개수와 동시 블로우 성형 개수가 일치한다.

본 출원인은 1 스테이지 방식과 2 스테이지 방식의 이점을 겸비하는 1.5 스테이지 방식이라 불리는 사출 연신 블로우 성형장치를 실용화하고 있다(특허문헌 5). 이 1.5 스테이지 방식에서는, 기본적으로는 1 스테이지 방식과 마찬가지로 사출 성형시의 열을 보유한 프리폼을 용기로 블로우 성형하고 있다. 단, 사출 연신 블로우 성형장치에서의 블로우 성형 사이클은 프리폼 사출 성형장치에서의 사출 성형 사이클보다도 짧게 하고, 동시 사출 성형 개수 N과 동시 블로우 성형 개수 M의 비는 예를 들면 N:M=3:1 등으로 설정할 수 있다.

특허문헌 1: 미국 특허공보 제7727454호 특허문헌 2: 일본국 공개특허공보 2000-117821호 특허문헌 3: 일본국 공개특허공보 2007-276327호 특허문헌 4: 일본국 공표특허공보 소화53-22096호 특허문헌 5: 일본국 특허 제2954858호

본 발명의 몇 개의 양태에 의하면, 1 스테이지 방식과 2 스테이지 방식의 이점을 겸비하는 1.5 스테이지 방식에서, 동시 사출 성형 개수 N(N은 2 이상의 정수)을 n회로 나누어 M(M=N/n)개씩 블로우 성형할 때에, n회의 블로우 성형 동작 간에서의 성형 온도차를 작게 하여 성형 품질을 향상시키는 사출 연신 블로우 성형장치를 제공할 수 있다.

본 발명의 다른 몇 개의 양태에 의하면, 1.5 스테이지 방식에서의 블로우 성형부에서 M개의 프리폼을 동시에 블로우 성형할 때의 M개의 프리폼의 온도차를 작게 하여 성형 품질을 향상시키는 사출 연신 블로우 성형장치를 제공할 수 있다.

본 발명의 또 다른 몇 개의 양태에 의하면, 1.5 스테이지 방식에서, 동시 사출 성형 개수 N과 동시 블로우 성형 개수 M의 비를 용이하게 변경할 수 있는 범용성을 향상시킨 사출 연신 블로우 성형장치로 제공할 수 있다.

본 발명의 또 다른 몇 개의 양태에 의하면, 무단(無端)형상 체인을 이용하지 않기 때문에 연속반송과 간헐반송을 병존시킬 수 있는 성형품 가열장치를 제공할 수 있다.

본 발명의 제1 양태에 관한 사출 연신 블로우 성형장치는, N(N은 2 이상의 정수)개의 프리폼을 사출 성형하는 사출 성형부와, 상기 사출 성형부로부터 반출된 상기 N개의 프리폼을 강제 냉각하는 냉각부와, 냉각된 상기 N개의 프리폼을 연속반송하여 가열하는 가열부와, 가열된 상기 N개의 프리폼을 n(n은 2 이상의 정수)회로 나누고, 한번에 M(M=N/n: M은 자연수)개의 프리폼을 M개의 용기로 연신 블로우 성형하는 블로우 성형부를 가지는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 제1 양태에 의하면, 1.5 스테이지 방식에 있어서, 동시에 사출 성형된 N개의 프리폼을 n회로 나누어 M개씩 블로우 성형 동작하는 각 회에서의 성형 온도차나 각각의 프리폼의 온도차를 작게 할 수 있다. 그에 의해, 용기 간의 성형 품질을 균일화할 수 있다. 동시에 사출 성형된 N개의 프리폼을 n회로 나누어 블로우 성형하면, 최초 회에서 블로우 성형되는 M개의 프리폼 온도는 최후 회에서 블로우 성형되는 M개의 프리폼 온도보다도 높은 경향이 된다. 이는 사출 성형 후부터 블로우 성형 개시까지의 시간이, 최초 회가 그 후의 회보다도 필연적으로 짧아지기 때문이다. 바꾸어 말하면, 사출 성형과 블로우 성형을 인라인으로 실시하기 때문에 프리폼은 사출 성형시의 열을 보유한 채 용기로 블로우 성형된다는 1 스테이지 방식의 열 에너지 상의 이점이, n회로 나누어 블로우 성형하는 1.5 스테이지 방식에서는 성형 품질의 면에서 결점의 요인이 된다.

본 발명의 제1 양태에서는, 프리폼이 보유하는 사출 성형시의 열이 n회의 블로우 성형 동작 간의 프리폼 온도에 주는 영향을 사출 성형부로부터 반출된 N개의 프리폼을 냉각 매체를 이용하여 강제 냉각함으로써 완화했다. 온도 강하 구배는 프리폼 온도가 높을수록 현저하므로, 프리폼을 강제 냉각하면 가열 개시 전에서의 N개의 프리폼의 각각의 온도차가 강제 냉각을 하지 않을 경우(자연 냉각의 경우)보다도 작아진다. 이에 의해, 사출 성형부의 사출 캐비티마다에서 프리폼의 온도가 차이가 나도, 강제 냉각함으로써 사출 캐비티마다의 온도 편차를 저감할 수 있다. 또, 프리폼을 강제 냉각해도 2 스테이지 방식과 같이 실온까지 냉각할 필요는 없으므로, 프리폼이 보유하는 사출 성형시의 열을 블로우 성형에 이용하는 이점은 유지된다.

본 발명의 제2 양태에 관한 사출 연신 블로우 성형장치는 N(N은 2 이상의 정수)개의 프리폼을 사출 성형하는 사출 성형부와, 상기 사출 성형부로부터 반출된 상기 N개의 프리폼을 연속반송하여 가열하는 가열부와, 가열된 상기 N개의 프리폼을 n(n은 2 이상의 정수)회로 나누고, 한번에 M(M=N/n: M은 자연수)개의 프리폼을 M개의 용기로 연신 블로우 성형하는 블로우 성형부를 가지는 것을 특징으로 한다.

간헐반송에서 N개의 프리폼을 가열하면, 가열부 내의 온도 분포의 영향을 받는다. 즉, 간헐반송에서는 가열부 내에서 정지하는 각각의 프리폼을 핀 포인트 가열하게 되고, 가열부의 입구와 출구 부근에서 정지하고 있는 프리폼 온도가 낮아지는 경향이 있다. 또, 가열부 내의 히터의 일부에서 출력이 낮은 등의 결함이 있을 경우, 간헐반송이라면 그 영향을 받기 쉽다. 본 발명의 제1 및 제2 양태와 같이 연속반송으로 하면 핀 포인트 가열이 아니라 전체 가열이 되고, 각각의 프리폼은 같은 열 이력이 되기 때문에, 정지시의 가열에 따른 악영향이 발생하는 일이 없다. 따라서, 동시에 블로우 성형되는 M개의 프리폼의 온도차를 작게 할 수 있다.

본 발명의 제1, 제2 양태에서는, 상기 가열부는 상기 N개의 프리폼 중 최초로 블로우 성형되는 M개의 프리폼과, 그 후에 블로우 성형되는 M개의 프리폼을 일렬로 연속반송 중에 가열할 수 있다.

N개의 프리폼 중 최초로 블로우 성형되는 M개의 프리폼과 그 후에 블로우 성형되는 M개의 프리폼을 일렬로 간헐반송할 경우, 최초의 M개의 프리폼 가열부 내에서 정지하고 있는 시간에 걸쳐 다음 M개의 프리폼은 가열부에 대한 반입이 대기되어, 가열부에 대한 반입 타이밍의 차가 커진다. 이와 같이, 동시 사출 성형후의 가열 개시 시기가 M개의 프리폼을 단위로 하여 다르지만, 가열 전에 강제 냉각함으로써 가열부에 최초로 반입되는 최초의 M개의 프리폼과 다음 M개의 프리폼의 온도차를 보다 작게 할 수 있다. 연속반송이라면, 가열부에 대한 반입 타이밍의 차는 작아지기 때문이다. 프리폼의 온도 강하는 대기 시간이 길수록 크지만, 연속반송하면 최초의 M개의 프리폼과 다음 M개의 프리폼의 온도차를 작게 할 수 있다. 결과적으로, 동시에 사출 성형된 N개의 프리폼을 n회로 나누어 M개씩 블로우 성형 동작하는 각 회에서의 성형 온도차를 작게 할 수 있다.

본 발명의 제1 양태에서는 상기 N개의 프리폼의 각각은 넥부를 가지고, 상기 사출 성형부는 상기 넥부를 위를 향하게 한 바로 세운 상태로 상기 N개의 프리폼을 사출 성형하고, 상기 가열부는 상기 넥부를 아래로 향하게 한 거꾸로 세운 상태로 상기 N개의 프리폼을 가열하고, 상기 냉각부는 반전부와, 상기 반전부의 제1 면에 마련된 N개의 제1 냉각 포트와, 상기 반전부의 제1 면과 대향하는 제2 면에 마련된 N개의 제2 냉각 포트를 가질 수 있다.

이렇게 하면 프리폼을 거꾸로 세워 반송하여 가열할 수 있으므로, 가열부에서 프리폼을 거꾸로 세워 반송하는 반송부재의 구조를 간이화할 수 있다. 또, 냉각부는 반전 동작중이라도 N개의 프리폼을 강제 냉각할 수 있다.

본 발명의 제1 양태에서는, 상기 N개의 제1 냉각 포트와 상기 N개의 제2 냉각 포트의 각각의 외벽에 오목부가 형성되고, 상기 반전부는 냉각 매체의 유로를 가지며, 상기 유로는 상기 N개의 제1 냉각 포트의 상기 오목부와 연통함으로써 상기 냉각 매체를 유통시키는 제1 유로와, 상기 N개의 2 냉각 포트의 상기 오목부와 연통함으로써 상기 냉각 매체를 유통시키는 제2 유로를 포함할 수 있다.

이와 같이 제1, 제2 냉각 포트의 외벽에 냉각 매체를 직접 접촉시킴으로써, 냉각 효율을 향상시킬 수 있다. 게다가, 제1, 제2 냉각 포트는 프리폼 사이즈가 다르면 변경되는데, 제1, 제2 냉각 포트의 외벽 둘레면에 오목부를 형성해 두는 것만으로, 유로가 형성된 반전부를 공용할 수 있다.

본 발명의 제1 양태에서는, M을 짝수로 했을 때, 상기 반전부의 상기 제1 면 및 상기 제2 면의 각각에는 냉각 포트 삽입 구멍으로서 n열의 각 열에서 M/2개의 작은지름 구멍과 M/2개의 큰지름 구멍을 열방향에서 교대로 같은 피치로 형성할 수 있다.

지름이 큰 프리폼은 사출 성형부에서의 사출 성형 개수가 N/2로 감소된다. 이 경우, 반전부에 형성된 n열의 각 열에서 M/2개의 큰지름 구멍에 냉각 포트를 배치함으로써 제1, 제2 면의 각각에 N/2개의 냉각 포트를 배치할 수 있다. 한편, 지름이 작은 프리폼은 N개 동시에 사출 성형할 수 있기 때문에, 각 M/2개의 작은지름 구멍과 큰지름 구멍을 이용하여 제1, 제2 면의 각각에 N개의 냉각 포트를 배치할 수 있다. 지름이 작은 프리폼을 위한 냉각 포트를 동일 사이즈로 한 경우, 큰지름 구멍에 삽입했을 때의 틈을 라이너 등으로 메울 수 있다.

본 발명의 제1 양태에서는, 상기 냉각부는 상기 사출 성형부에서 상기 N개의 프리폼을 사출 성형하는데 필요한 사출 성형 사이클 타임 이상의 시간에 걸쳐 상기 N개의 프리폼을 강제 냉각할 수 있다.

이와 같이, 사출 성형 사이클 타임 이상의 냉각시간을 확보함으로써 n회의 블로우 성형 동작의 각 회에서의 프리폼의 온도차를 보다 작게 할 수 있다.

본 발명의 제1 양태에서는, 제m 사이클로 사출 성형된 바로 세운 상태의 상기 N개의 프리폼이 상기 N개의 제1 냉각 포트에서 유지된 후에 상기 반전부에 의해 반전되어 거꾸로 세운 상태로 냉각되고 있는 동안에, 제(m+1) 사이클로 사출 성형된 바로 세운 상태의 상기 N개의 프리폼이 상기 N개의 제2 냉각 포트에서 유지되어 냉각되어도 된다.

이와 같이, 제m 사이클로 사출 성형된 N개의 프리폼이 제1 냉각 포트 내에서 냉각되고 있는 시간은 제(m+1) 사이클로 사출 성형된 N개의 프리폼이 제2 냉각 포트에 유지될 때까지 속행된다. 이렇게 하여, 사출 성형 사이클 타임 이상의 냉각시간을 확보할 수 있다.

본 발명의 제1 양태에서는, 상기 가열부는 사출 성형 사이클이 k(k은 2 이상의 정수) 사이클분인 (k×N)개의 프리폼이 반송되는 반송로 중 일부의 연속반송로를 따라 배치할 수 있다.

본 발명의 제1 양태에서는, 상기 반송로는 복수의 스프로킷과, 각각이 하나의 프리폼을 유지하고, 반송방향에서 이웃하는 2개가 접하는 복수의 반송부재와, 상기 복수의 반송부재를 상기 반송방향을 따라 안내하여 상기 복수의 스프로킷에 걸어 맞추게 하는 안내 레일을 가질 수 있다.

본 발명의 제3 양태에 관한 성형품 가열장치는, 복수의 성형품을 반송하는 반송로와, 상기 반송로를 따라 마련된 가열부를 가지고, 상기 반송로는 복수의 스프로킷과, 각각이 하나의 성형품을 유지하고, 반송방향에서 이웃하는 2개가 접하는 복수의 반송부재와, 상기 복수의 반송부재를 상기 반송방향을 따라 안내하여 상기 복수의 스프로킷에 걸어 맞추게 하는 안내 레일을 가지는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 제1 양태 및 제3 양태에서는, 무단형상 체인을 이용하지 않아도 복수의 반송부재를 일정 피치로 연속반송할 수 있다. 예를 들면, 연속구동되는 스프로킷에 걸어 맞추고 있는 상류의 반송부재가 그 하류에서 스프로킷과 걸어 맞추지 않은 반송부재를 밀듯이 이동하여 안내 레일을 따라 복수의 반송부재를 반송할 수 있기 때문이다. 또, 무단형상 체인을 이용하지 않으므로, 연속반송된 하류측의 반송부재를 간헐구동되는 스프로킷과 걸어 맞추게 함으로써 간헐반송할 수도 있어, 반송로 상에서 연속반송과 간헐반송을 병존시킬 수 있다. 또, 동시 블로우 성형 개수(M)를 변경해도, 각각의 반송부재를 이용하여 대응할 수 있다. 또한, 무단형상 체인을 이용하지 않는 구조는 성형 장치용 가열장치 또는 결정화 장치용 가열장치로서 널리 이용할 수 있어, 반드시 1.5 스테이지의 사출 연신 블로우 성형장치에 한정되지 않는다.

본 발명의 제1, 제3 양태에서는, 반송방향에서 이웃하는 M개의 반송부재는 연결부재에 의해 연결되어 하나의 반송 지그를 구성하고, 상기 복수의 스프로킷 중 상기 반송방향에서 이웃하는 일부의 스프로킷은 연속구동되고, 상기 복수의 스프로킷 중 상기 반송방향에서 이웃하는 다른 일부의 스프로킷은 상기 일부의 스프로킷보다도 고속회전으로 간헐구동할 수 있다.

이렇게 하면, M개의 프리폼 또는 복수의 성형품을 단위로 한 연속반송 및 간헐반송을 실시하기 쉬워진다. 예를 들면, 상류의 반송부재와 걸어 맞추는 간헐구동의 스프로킷(반출장치)을 그 하류의 연속구동의 스프로킷보다도 고속구동함으로써 상류측의 반송부재를 연속반송되고 있는 하류측의 반송부재와 접하도록 송출할 수 있다. 또, 연속반송된 하류측의 M개의 반송부재의 일부를 마찬가지로 고속으로 간헐구동함으로써 하나의 반송 지그를 연속반송으로부터 간헐반송으로 변환하는 것이 가능해진다. 또한, 1.5 스테이지의 사출 연신 블로우 성형장치 이외의 가열장치에서는, 반송방향에서 이웃하는 복수의 반송부재가 연결부재에 의해 연결되어 하나의 반송 지그를 구성하면 된다.

본 발명의 제1 양태에서는, 상기 냉각부는 냉각된 상기 N개의 프리폼을 n개의 반송 지그에 인도할 수 있다.

이렇게 하면, 동시에 사출 성형된 N개의 프리폼을 강제 냉각하여 온도차를 작게 한 후에 n개의 반송부재의 각각에 M개의 프리폼을 탑재하여, 연속반송 중에 프리폼을 가열할 수 있다.

본 발명의 제1 양태에서는, 상기 n개의 반송 지그를 하나씩 반출 구동하고, 상기 반송 지그 중에서 선두의 반송부재를 상기 복수의 스프로킷 중에서 최상류에 위치하는 구동 스프로킷에 걸어 맞추게 하는 반출장치를 더 가질 수 있다.

이렇게 하면, n개의 반송 지그를 하나씩 반출하여 연속반송로에 일렬로 공급할 수 있는다.

본 발명의 제1 양태에서는, 가열된 상기 M개의 프리폼을 상기 블로우 성형부에 간헐반송하는 간헐반송 기구를 더 가질 수 있다.

이에 의해, 성형 품질에 영향이 있는 가열부에서 연속반송하는 한편으로, 연속반송 후에는 블로우 성형 동작 단위인 M개의 프리폼을 간헐반송할 수 있다.

본 발명의 제1 양태에서는, 상기 사출 성형부로부터 상기 N개의 프리폼을 꺼내는 취출장치와, 상기 취출장치로부터 상기 N개의 프리폼을 상기 냉각부에 반송하는 반송장치를 더 가지고, 상기 사출 성형부는 상기 N개의 프리폼을 제1 방향과 평행한 n열의 각 열에서 M개씩 동시에 사출 성형하고, M을 짝수로 했을 때, 상기 n열의 각 열에서 상기 제1 방향에서의 중심 위치에서 이웃하는 2개의 프리폼의 제1 간격이 다른 2개의 프리폼의 제2 간격과는 다르고, 상기 취출장치는 상기 n열의 각 열 M개의 프리폼을 상기 사출 성형부로부터 상기 제1 방향과 직교하는 제2 방향을 따라 반출하면서 상기 제2 방향에서의 프리폼의 배열 피치를 좁은 피치로 변환하고, 상기 반송장치는 상기 제1 간격을 변경함으로써 상기 제1, 제2 간격을 일치시키고, 상기 냉각부는 상기 N개의 프리폼을 상기 제1 방향과 평행한 n열의 각 열에서 M개씩 강제 냉각할 수 있다.

이렇게 하여, 냉각부에서의 강제 냉각과 가열부에서의 연속 가열을 사출 성형 피치보다도 좁혀서 실시할 수 있으므로, 장치가 소형화된다. 특히, 사출 성형시에는, n열의 각 열에서 열방향으로 중심 위치에서 이웃하는 2개의 프리폼의 제1 간격은 핫 러너(hot runner)형의 노즐 배치 관계로, 다른 2개의 프리폼의 제2 간격과 다르게 설정된다. 그 경우라도 인도장치가 제1, 제2 간격을 일정하게 설정할 수 있으므로, n열의 각 열에서 프리폼은 같은 간격으로 배열할 수 있다. 그에 의해, 가열부에서 연속반송되는 프리폼 간격도 일정하게 할 수 있고, 연속반송 중에서 이웃하는 프리폼끼리로부터의 상호 영향을 균일하게 할 수 있다.

본 발명의 제4 양태에 관한 사출 연신 블로우 성형장치는, N(N은 2 이상의 정수)개의 프리폼을 제1 방향과 평행한 n(n은 2 이상의 정수)열의 각 열에서 M(M=N/n: M은 자연수)개씩 동시에 사출 성형하는 사출 성형부와, 상기 사출 성형부로부터 상기 제1 방향과 직교하는 제2 방향으로 반출된 상기 N개의 프리폼을 상기 제1 방향과 평행한 n열의 각 열에서 M개씩 강제 냉각하는 냉각부와, 냉각된 상기 N개의 프리폼이 M개씩 상기 제1 방향으로 반출되고, 상기 N개의 프리폼을 우회 경로를 따라 연속반송하여 가열하는 가열부와, 가열된 상기 N개의 프리폼을 n회로 나누고, 한번에 M개의 프리폼이 상기 제2 방향을 따라 간헐반송되어 반입되고, M개의 프리폼으로부터 M개의 용기로 동시에 연신 블로우 성형하는 블로우 성형부를 가지는 것을 특징으로 한다.

이 사출 연신 블로우 성형장치는 본 발명의 제1 양태와 마찬가지로 동작하는 것에 더하여, 제2 방향을 따라 사출 성형부, 냉각부 및 블로우 성형부가 배열되고, 가열부는 적어도 냉각부와 제1 방향에서 인접하는 영역에서 우회하여 배치된다. 따라서, 장치의 제2 방향에서의 전체 길이를 짧게 할 수 있다. 1.5 스테이지 방식의 가열부는 사출 성형시의 열을 보유하는 프리폼을 가열하는데다가 가열 반송로를 우회하여 형성할 수 있으므로, 제1 방향에서의 전체 폭의 증대도 억제된다. 따라서, 장치의 설치 면적을 축소할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시형태에 관한 사출 연신 블로우 성형장치의 평면도이다.
도 2는, 도 1에 나타내는 사출 연신 블로우 성형장치의 정면도이다.
도 3(A), 3(B)는 사출 성형부와 냉각부 사이에 배치되는 프리폼 반송장치에서의 프리폼 유지상태와 유지해제 상태를 나타내는 도면이다.
도 4는 반전부를 구비한 냉각부의 정면도이다.
도 5는 가열부에서 프리폼을 반송하는 반송부재의 정면도이다.
도 6은 도 5에 나타내는 반송부재에서 프리폼의 넥부를 차열(遮熱)한 상태를 나타내는 도면이다.
도 7은 M개의 반송부재를 연결부재로 연결한 반송 지그의 정면도이다.
도 8(A), 도 8(B)는 복수의 반송 지그를 병렬 반송하는 병렬 반송장치의 정면도, 평면도이다.
도 9는 사출 연신 블로우 성형장치에서의 간헐반송과 연속반송을 나타내는 도면이다.
도 10은 본 발명의 일 실시형태를 비교예와 비교하여 프리폼 온도의 추이를 나타내는 특성도이다.
도 11은 본 발명의 일 실시형태를 비교예 1, 2과 비교하여 프리폼 온도의 추이를 나타내는 특성도이다.
도 12는 취출장치의 변형예를 나타내는 평면도이다.
도 13(A), 13(B)는 도 12에 나타내는 고정 포트 지지대 및 가동 포트 지지대의 측면도이다.
도 14(A), 14(B)는 도 12에 나타내는 고정 포트 지지대 및 가동 포트 지지대의 넓은 피치 상태 및 좁은 피치 상태를 나타내는 도면이다.
도 15(A), 15(B)는 프리폼 반송장치에서의 고정판 및 가동판의 넓은 갭 상태 및 좁은 갭 상태를 나타내는 이면도이다.
도 16(A)는 도 15(A), 15(B)에 나타내는 프리폼 반송장치의 측면도이고, 도 16(B)는 프리폼 유지구의 단면도이다.
도 17은 도 4에 나타내는 냉각부의 변형예를 나타내는 단면도이다.
도 18(A)∼도 18(C)는 사이즈가 다른 프리폼이 수용되는 냉각 포트를 나타내는 도면이다.
도 19는 도 17에 나타내는 냉각부의 횡단면도로서, 냉각 포트가 이탈된 상태를 나타내고 있다.
도 20(A), 20(B)는 다른 사이즈의 냉각 포트를 고정하는 고정판의 평면도이다.
도 21은 반전 인도기구의 개략 사시도이다.
도 22는 반전 인도기구의 정면도이다.
도 23은 반전 인도기구의 평면도이다.
도 24는 블로우 성형부와 간헐반송 기구의 구체예를 나타내는 도면이다.
도 25는 블로우 성형부를 나타내는 도면이다.
도 26은 반전 인도기구로부터 간헐반송 기구에 대한 인도 순서를 나타내는 사시도다.
도 27은 반전 인도기구로부터 간헐반송 기구에 대한 인도 순서를 나타내는 정면도이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시형태에 대해, 비교예를 참조하여 상세히 설명한다. 또한, 이하에 설명하는 본 실시형태는 특허청구의 범위에 기재된 본 발명의 내용을 부당하게 한정하는 것이 아니며, 본 실시형태에서 설명되는 구성의 전부가 본 발명의 해결 수단으로서 필수라고는 할 수 없다.

1. 사출 연신 블로우 성형장치

도 1은 사출 연신 블로우 성형장치의 평면도이고, 도 2는 사출 연신 블로우 성형장치의 정면도이다. 도 1 및 도 2에 있어서, 사출 연신 블로우 성형장치의 기대(1)에는 사출 성형부(10), 냉각부(20), 가열부(30) 및 블로우 성형부(40)가 마련되어 있다.

본 실시형태는 사출 성형과 블로우 성형을 인라인으로 접속한 1 스테이지 방식이지만, 동시 사출 성형 개수와 동시 블로우 성형 개수를 일치시키지 않은 1.5 스테이지 방식의 사출 연신 블로우 성형장치이다. 이 사출 연신 블로우 성형장치는 사출 성형부(10)와 가열부(30) 사이에 냉각부(20)를 가진다. 냉각부(20)는 사출 성형부(10)로부터 반출된 프리폼을 강제 냉각하는 것이다. 이 점에서, 사출 성형부(10)에서 사출 성형 직후의 프리폼을 사출 코어형 및/또는 사출 캐비티형에서 이형할 수 있는 온도까지 강제 냉각하는 것과는 명확히 다르다.

본 실시형태는, 동시에 사출 성형된 N개의 프리폼을 n회로 나누어 M개씩 블로우 성형 동작하는 각 회에서의 성형 온도차를 가열 전에 강제 냉각함으로써 작게 하고, 그에 의해 용기 간의 성형 품질을 균일화하는 것이다.

여기에서, 1.5 스테이지 방식의 사출 연신 블로우 성형장치의 평면 레이아웃은 다음과 같다. 도 1 및 도 2에 나타내는 바와 같이, 사출 성형부(10)는 N개의 프리폼을 제1 방향(D1)과 평행한 n(n은 2 이상의 정수)열의 각 열에서 M(M=N/n: M은 자연수)개씩 동시에 사출 성형한다. 냉각부(30)는 사출 성형부(10)로부터 제1 방향(D1)과 직교하는 제2 방향(D2)으로 반출된 N개의 프리폼을 제1 방향(D1)과 평행한 n열에서 각 열 M개씩 강제 냉각한다. 가열부(30)는 냉각된 N개의 프리폼이 M개씩 제1 방향(D1)으로 반출되고, N개의 프리폼이 우회 경로를 따라 연속반송하여 가열된다. 블로우 성형부(40)는 가열된 N개의 프리폼을 n회로 나누고, 한번에 M개의 프리폼이 제2 방향(D2)을 따라 간헐반송되어 반입되고, M개의 프리폼으로부터 M개의 용기로 동시에 연신 블로우 성형한다.

이 사출 연신 블로우 성형장치는, 기대(1) 상에서 제2 방향(D2)을 따라 사출 성형부(10), 냉각부(20) 및 블로우 성형부(40)가 배열되고, 가열부(30)는 적어도 냉각부(20)와 제1 방향(D1)에서 인접하는 영역에서 우회하여 배치된다. 따라서, 장치의 제2 방향(D2)에서의 장치 전체 길이를 짧게 할 수 있다. 1.5 스테이지 방식의 가열부(30)는 사출 성형시의 열을 보유하는 프리폼을 가열하는데다가 가열 반송로를 우회하여 형성할 수 있으므로, 제1 방향(B)에서의 장치 전체 폭의 증대도 억제된다. 따라서, 장치의 설치 면적을 축소할 수 있다.

2. 사출 성형부

사출 성형부(10)는 도 1에 나타내는 4개의 타이바(tie bar)(100)를 따라 형 조임 구동하는 형 조임기구(102)를 가진다. 형 조임기구(102)에 의해 도 2에 나타내는 사출 코어형(104)이 사출 캐비티형(106)과 형 조임된다. 사출장치(110)가 핫 러너형에 노즐 터치하여 수지를 사출함으로써 프리폼이 사출 성형된다.

도 1에 나타내는 바와 같이, 사출 성형부(10)에서 동시에 사출 성형되는 프리폼 개수(N)는 예를 들면 최대 24개(3열×8개)가 된다. 프리폼 지름이 클 경우에는 각 열에서 4개의 프리폼 배열이 되어, 3열로 합계 N=12개가 된다. 예를 들면, 사출 성형부(10)는 1.5리터 용기의 형성시에는 N=24개의 사출 캐비티형(106)이 배치되고, 5리터 용기의 형성시에는 N=12개의 사출 캐비티형(106)이 마련된다. 사출 코어형(104) 및 사출 캐비티형(106)은 냉매에 의해 프리폼을 강제 냉각하는 기능을 가지고, 사출 코어형(104) 및 사출 캐비티형(106)으로부터 이형할 수 있는 온도까지 프리폼은 냉각된다. 본 실시형태의 냉각부(20)는 사출 코어형(104) 및 사출 캐비티형(106)에서의 냉각과는 다르다.

사출 성형부(10)에는 사출 성형된 N개의 프리폼을 꺼내는 취출장치(120)가 마련되어 있다. 취출장치(120)는, N개(예를 들면 3열×8개)의 유지부재 예를 들면 포트(122)를 사출 코어형(104) 아래쪽의 수취위치와, 타이바(100)로 둘러싸여진 공간보다도 바깥쪽의 인도위치로 수평이동 가능하게 하고 있다. 이 포트(122)의 수평 이동 중에, 포트(122)의 열 피치는 수취위치에서의 넓은 피치(사출 성형 피치)에서 인도시의 좁은 피치로 변환된다. 또한, 인도위치에 그려진 3개의 포트(122) 중 2개는 구경 및 길이가 큰 프리폼용 포트이고(수취위치의 포트와 같다), 다른 하나는 구경 및 길이가 작은 프리폼용 포트이다. 즉, 프리폼 사이즈에 따라 포트(122)의 사이즈나 수는 변경된다. 또한, 도 2에서는 수취위치와 인도위치에 각각 포트(122)가 실선으로 그려져 있지만, 실제로는 어느 한쪽 위치에만 정지해 있다.

여기에서, 취출장치(120)를 구비한 사출 성형부(10)에 대해서는, 예를 들면 본 출원인에 의한 일본국 특허공보 제4148576호에 개시된 프리폼 성형장치의 기술을 이용할 수 있는데, 이에 한정되지 않는다.

3. 냉각부

사출 성형된 N개의 프리폼은 프리폼을 강제 냉각하는 냉각부(20)로 반송된다. 이를 위해, 도 2에 나타내는 바와 같이, 프리폼 반송장치(50)가 마련되어 있다. 프리폼 반송장치(50)는 도 2에 나타내는 인도위치에 있는 3열의 포트(122)에 유지된 N개의 프리폼을 냉각부(20)까지 반송한다. 프리폼 반송장치(50)는 도 3(A), 3(B)에 나타내는 프리폼 유지구(500)와, 프리폼 유지구(500)를 도 2의 A방향으로 승강하는 제1 에어 실린더(510)와, 프리폼 유지구(500) 및 제1 에어 실린더(510)를 도 2의 B방향으로 수평 이동시키는 제2 에어 실린더(520)를 가진다(도 2 참조).

프리폼 유지구(500)는 도 3(A)에 나타내는 바와 같이, 도 2에 나타내는 포트(122)에 유지된 프리폼(2)의 넥부(2A)의 단면에 맞닿음 가능한 중공의 유지구 본체(502)와, 유지구 본체(502)로 이동 가능하게 지지된 코어(504) 및 로드(506)를 가진다. 코어(504)는 도시하지 않은 구동 기구에 의해 로드(506)를 하강시켜, 프리폼(2)의 넥부(2A)에 끼워 넣기 가능하다. 프리폼(2)은 코어(504) 및 로드(506)에 형성된 흡인 구멍을 통해 흡인됨으로써, 유지구 본체(502)에 흡착된다. 또한, 프리폼(2)의 유지를 해제하기 위해서는, 도3(B)에 나타내는 바와 같이 코어(504)가 넥부(2A)로부터 떨어져 나오고, 흡인도 오프(off) 된다.

또한, 도 1에 나타내는 바와 같이 사출 성형부(10)에서의 3열의 각 열에서의 프리폼(사출 캐비티)의 배열 피치를 일정이 아니라, 핫 러너형에서의 균일한 수지 경로길이를 확보하기 위해 중심에서의 피치를 넓히는 경우가 있다. 이 경우, 프리폼 반송장치(50)는 각 열의 프리폼의 배열 피치를 일정하게 맞추는 기능을 가질 수 있다.

냉각부(20)는 예를 들면 도 4에 나타내는 바와 같이, 반전부(200)와, 반전부(200)의 제1 면(201)에 마련된 N개의 제1 냉각 포트(210)와, 반전부(200)의 제1 면(201)과 대향하는 제2 면(202)에 마련된 N개의 제2 냉각 포트(220)를 가질 수 있다. 제1, 제2 냉각 포트(210, 220)는 냉매 통로(230)를 순환하는 냉매에 의해 냉각되어 있다. 또, 제1, 제2 냉각 포트(210, 220)는 프리폼(2)을 흡인하는 흡인 구멍(240)을 가진다. 반전부(200)는 축(204)의 둘레로 반전 가능하다. 반전부(200)는, 도 2에 나타내는 구동원 예를 들면 서보 모터(206)에 의해 구동되는 볼 나사에 의해 승강 가능하다.

여기에서, 본 실시형태에서는, 사출 성형부(10)는 넥부(2A)를 위를 향하게 한 바로 세운 상태로 N개의 프리폼(2)을 사출 성형하고 있다. 반전부(200)는 바로 세운 상태의 프리폼(2)을 넥부(2A)를 아래로 향하게 한 거꾸로 세운 상태로 반전시킬 수 있다. 즉, 냉각시간 중에 반전 동작시킬 수 있고, 반전시간 등을 별도 확보하지 않고 냉각시간을 길게 확보할 수 있다.

또, 본 실시형태에서는, 냉각부(20)는 사출 성형부(10)에서 N개의 프리폼(2)을 사출 성형하는데 필요한 사출 성형 사이클 타임 이상의 시간에 걸쳐 N개의 프리폼(2)을 강제 냉각할 수 있다.

이를 위해, 제m 사이클로 사출 성형된 바로 세운 상태의 N개의 프리폼(2)이 N개의 제1 냉각 포트(210)에서 유지된 후에 반전부(200)에 의해 반전되어 거꾸로 세운 상태로 냉각되고 있는 동안에, 제(m+1) 사이클로 사출 성형된 바로 세운 상태의 N개의 프리폼이 N개의 제2 냉각 포트(220)에서 유지되어 냉각된다. 즉, 반전부(200)에는 제m 사이클의 N개의 프리폼(2)과 제(m+1) 사이클의 N개의 프리폼(2)이 일시적으로 존재한다. 이 때문에, 제m 사이클의 N개의 프리폼(2)은 제(m+1) 사이클의 N개의 프리폼(2)의 사출 성형 사이클 타임 이상의 시간에 걸쳐 강제 냉각되고 있음을 알 수 있다.

냉각부(20)에서는, 프리폼(2)을 사출 성형 사이클 타임 이상의 시간에 걸쳐 강제 냉각함으로써, 실온까지는 냉각할 수 없지만, 예를 들면 PET(폴리에틸렌 테레프타레이트)제 프리폼의 경우라면, 이형온도로부터 10℃ 전후 더 강온시켜 70℃∼80℃ 정도의 온도까지 냉각된다.

냉각부(20)에서의 강제 냉각은 냉각 후의 온도도 물론이거니와 동시에 사출 성형된 N개의 프리폼(2)의 온도를 가열 개시 타이밍을 바꿔서 가열하는 경우라도, 가열 직전의 N개의 프리폼(2)의 온도차를 억제하는 것에 있다. 사출 성형시의 보유 열을 가지는 프리폼은, 자연 냉각에서는 자연 냉각시간에 의존하여 가열 직전의 N개의 프리폼(2)에 분명한 온도차가 인정되기 때문이다.

이와 같이, 본 실시형태는 1.5 스테이지 방식의 사출 연신 블로우 성형장치이면서, 사출 성형부(10)로부터 반출 후의 프리폼(2)을 강제 냉각하고 있다. 단, 냉각된 프리폼(2)은 실온까지 냉각될 필요는 없으며, 사출 성형시의 열을 보유하고 있는 것에는 변함이 없으므로, 1 스테이지 방식의 장치의 에너지 효율상의 이점을 공유할 수 있다.

4. 가열부

가열부(30)는 냉각된 N개의 프리폼(2)을 연신 적온까지 가열하는 것이다. 본 실시형태에서는, 가열부(30)는 넥부(2A)를 아래로 향하게 한 거꾸로 세운 상태로 N개의 프리폼(2)을 가열하는 것이다. 본 실시형태에서는 또, N개의 프리폼(2)을 연속반송하면서 가열하는 것이다.

이를 위해, 가열부(30)는 k(k은 2 이상의 정수) 사이클분인 (k×N)개의 프리폼(2)이 반송되는 폐루프(Close-loop) 또는 순환 루프를 이루는 반송로(300) 중 일부의 연속반송로(310)를 따라 배치되어 있다. 반송로(300)는, 복수의 스프로킷(321∼328)(도 1 참조)과, 복수의 스프로킷(321∼328)에 걸어 맞춤 가능하고, 각각이 하나의 프리폼(2)을 유지하는 복수의 반송부재(330)(도 5 및 도 6 참조)와, 복수의 반송부재(330)를 반송방향을 따라 안내하는 안내 레일(340)(도 5 및 도 6 참조)을 가질 수 있다. 본 실시형태에서는, 반송로(300)에는 상류측의 연속반송로(310)와 하류측의 간헐반송로(312)가 병존하고 있다.

반송부재(330)는 도 5 및 도 6에 나타내는 바와 같이, 자전 축(331)의 일단부(상단부)에 넥부(2A)에 삽입되는 유지부(332)가 고정되고, 자전 축(331)의 타단부(하단부)에는 자전 구동력이 부여되는 스프로킷(333)이 고정되어 있다. 스프로킷(333)은, 도 1의 가열부(30)에 배치되는 고정 또는 가동 체인(350)에 걸어 맞추어 자전 축(331)과 함께 자전한다.

가열부(30)는 높이 방향에서 다단으로 반송 쪽으로 간격을 두고 배치된 히터 예를 들면 쿼츠 히터(30A)와 반사경(미도시)을 연속반송로(310)의 양측에 배치하여 구성할 수 있다. 가열부(30) 내에서는 히터의 배면으로부터 열풍을 내보내도 되고, 이 열풍을 가열부(30) 내에서 프리폼(2)의 반송방향을 따라 안내할 수 있다. 또한, 가열되는 프리폼(2)을 자전시키므로 온도 불규칙(temperature irregularity)이 발생하는 일이 없다.

자전 축(331)에는 차열부재(360)가 슬라이더(361)에 지지되어 있다. 슬라이더(361)는 도 6에 나타내는 바와 같이, 캠(362)에 의해 밀려 올려지면, 차열부재(360)가 프리폼(2)의 넥부(2A)를 포위하여 차열할 수 있다.

도 7에 나타내는 바와 같이, 반송방향에서 이웃하는 2개의 반송부재(330)는 서로가 접하는 링형상 부재(334)를 가진다. 이 링형상 부재(334)는, 자전 축(331)에 대해 회전 베어링(335)을 통해 지지되어 있다. 링형상 부재(334)의 외주는 예를 들면 원형이고, 이웃하는 링형상 부재(334)는 구름접촉(轉接)이 가능하다. 이렇게 하면, 만곡 반송로에서도 이웃하는 링형상 부재(334)는 구름접촉 관계를 유지할 수 있다.

도 7에 나타내는 바와 같이, 반송방향에서 연속하는 M(예를 들면 M=8)개의 반송부재(330)는, 연결부재(371)에 의해 연결되어 하나의 반송 지그(370)를 구성할 수 있다. 연결부재(371)는, 하나의 자전 축(331)을 예를 들면 상류측에서 이웃하는 다른 자전 축(331)과 연결하는 내측 링크(372)와, 하나의 자전 축(331)을 예를 들면 하류측에서 이웃하는 또 다른 자전 축(331)과 연결하는 외측 링크(373)를 포함하여 구성된다. 내측 링크(372)와 외측 링크(373)의 연쇄인 연결부재(371)가 체인을 형성하고, 이 체인(연결부재)(371)이 도 1에 나타내는 복수의 스프로킷(321∼328)에 맞물린다. 즉, 본 실시형태에서는 무단형상 체인은 이용되지 않고, M개의 반송부재(330)를 연결하는 연결부재(371)가 체인을 형성하고 있다.

또한, 도 7에 나타내는 바와 같이 M개의 반송부재(330)를 연결하여 반송 지그(370)를 구성하는 경우, 동시 블로우 성형 개수(M)가 다른 사양에서는 개수(M)에 맞춰서 반송 지그(370)를 준비해야 한다. 이에 대해, 비연결 반송부재(330)를 이용할 경우에는, 동시 블로우 성형 개수(M)의 변화에 대한 대응이 용이해진다. 단, 연결하지 않고 각각의 반송부재(330)를 이용하는 경우에는, 스프로킷(231∼238) 등의 연속·간헐구동 부재에 걸어 맞추는 체인에 상당하는 부재를 각각의 반송부재(330)에 마련해 둘 필요가 있다.

반송로(300)에 배치된 복수의 스프로킷(321∼328) 중, 예를 들면 스프로킷(321, 323, 324)은 연속회전 구동 스프로킷, 스프로킷(325, 327)은 간헐구동 스프로킷, 스프로킷(322, 326, 328)은 종동 스프로킷으로 할 수 있다. 연속구동원은 예를 들면 스프로킷(324)을 구동하고, 그 구동력은 벨트(328A, 328B)를 통해 다른 연속구동 스프로킷(321, 323)에 전달된다. 간헐구동원은 예를 들면 스프로킷(325)을 구동하고, 그 구동력은 벨트(329)를 통해 다른 간헐구동 스프로킷(327)에 전달된다. 이와 같이, 반송로(300)의 상류 경로(320)는 연속구동이고, 하류 경로(312)는 간헐구동이며, 루프형상의 반송로(300)에 연속·간헐구동이 병존하고 있다.

도 2에 나타내는 냉각부(20)의 아래쪽에는 (n+1) 이상의 수 예를 들면 4개의 반송 지그(370)를 병렬 구동하는 병렬 구동장치(380)가 배치되어 있다. 이 병렬 구동장치(380)는 도 8(A), 도 8(B)에 나타내는 바와 같이, 각 축 단부의 각 2개의 스프로킷(381, 382)에 걸쳐진 2개의 체인(383)에 다수의 반송 레일(384)의 양단을 장착하여 구성된다. 이 반송 레일(384)의 각각에는, 도 1의 종동 스프로킷(328)으로 안내되는 하나의 반송 지그(370)가 길이방향으로부터 슬라이드인 되고, 그 반송 지그(370)의 8개의 링형상 부재(334)가 반송 레일(384)에 올려져 지지된다.

그 후, 스프로킷(381, 382)의 한쪽이 1스텝분만큼 회전되고, 반송 레일(384)이 1스텝분만큼 이송된다. 이 동작을 반복함으로써, 병렬 구동장치(380)에는 상시 4개의 반송 지그(370)가 배치된다. 그리고, 도 2에 나타내는 바와 같이, 하류측의 n(n=N/M이고, 본 실시형태에서는 n=3)개의 반송 지그(370)에 냉각부(20)(반전부(200))로부터 프리폼(2)이 인도된다.

또, 병렬 구동장치(380)에 배치되는 4열의 반송 지그(370) 중의 선두 열은 도 1에 나타내는 바와 같이, 예를 들면 에어 실린더 등으로 구성되는 반출장치(도시 생략)에 의해 화살표 C방향으로 압출된다. 이에 의해, 프리폼(2)이 탑재된 8개의 반송부재(330)(반송 지그(370))가 순차적으로 연속구동 스프로킷(321)과 걸어 맞추어 연속반송되게 된다.

여기에서, 설명의 편의상, 도 1 및 도 8(B)에서는 하나의 반송 지그(370) 중 선두의 반송부재(330)(또는 프리폼(2))의 위치를 선두 이외의 다른 7개와 구별하기 위해 마킹하고 있다. 도 8(B)의 선두 열의 반송 지그(370) 중 선두의 반송부재(330)가 반출장치에 의해 반출되어 최상류의 연속구동 스프로킷(321)과 걸어 맞춰진다. 그 후에는, 연속구동 스프로킷(321)으로부터 반송 지그(370)에 연속반송력이 부여된다.

연속반송로(310)에 존재하는 3개의 연속구동 스프로킷(321, 323, 324)과 걸어 맞추는 각 반송 지그(370)(반송부재(330))에 구동력이 부여됨으로써, 그 보다도 상류측에서 연속구동 스프로킷과 걸어 맞추지 않은 다른 반송 지그(370)(반송부재(330))가 밀리듯이 이동되고, 복수의 반송 지그(370)가 연속반송로(310)를 따라 연속반송된다.

프리폼(2)의 사출 성형 공정, 냉각 공정, 가열 공정의 개략적인 반송 동작을 도 9을 참조하여 설명한다. 또한, 도면 중에서 화살표에 붙인 부호 중 I1∼I8은 각각 간헐반송을 의미하고, C1∼C3은 연속반송을 의미한다.

사출 성형부(10)에서 사출 성형된 N개의 프리폼(2)은, 취출장치(120)에 의해 포트(122)가 I1방향으로 간헐반송된 후에 포트(122)로부터 꺼내진다. 프리폼(2)은 반송장치(50)를 통해 냉각부(20)에 인도되고, 냉각부(20)에서 I2방향으로 반전되어 병렬 구동장치(380) 상의 3개의 반송 지그(370)에 M개씩 나누어 탑재된다.

병렬 구동장치(380) 상의 선두의 반송 지그(370)는, 도시하지 않은 반출장치에 의해 화살표 I3방향으로 간헐적으로 반송되고, 연속반송로(310)로 반출된다. 연속반송로(310)에서는 연속구동 스프로킷(321, 323, 324)의 구동력으로, 전후의 반송부재(370)가 링형상 부재(334)로 밀착 접촉함으로써 복수의 반송 지그(370)가 연속반송된다. 그 과정에서, 프리폼(2)은 가열부(30)에 의해 자전되면서 가열된다.

도 1에서는, 반송로(300) 하류측의 간헐반송로(312)는 간헐반송이 종료한 직후의 상태를 나타내고 있다. 연속구동 스프로킷(324)에 걸어 맞추고 있는 반송 지그(370B)의 상류측에는 하나의 반송 지그(370)분의 길이만큼 공백의 영역이 존재하고 있다. 즉, 연속구동 스프로킷(324)에 걸어 맞추고 있는 반송 지그(370) 상류측의 복수의 반송 지그(370)는, 간헐구동 스프로킷(325, 327)의 간헐구동에 의해 연속반송보다도 빠른 속도로 간헐반송된다(도 9의 화살표(I4) 참조).

도 1의 상태로부터 연속구동 스프로킷(324)이 연속구동을 계속함으로써, 연속구동 스프로킷(324)에 걸어 맞추고 있는 반송 지그(370)는 연속반송된다. 이때, 간헐구동 스프로킷(325)은 반송 지그(370)와 걸어 맞추어 종속적으로 회전한다. 이윽고, 간헐반송로(312)에서 간헐 정지하고 있는 상류측의 반송지그와 링형상 부재(334)를 통해 밀착 접촉하고, 그 타이밍으로 간헐반송이 실시된다. 그에 의해 연속구동 스프로킷(324)에 걸어 맞추고 있는 반송 지그(370)의 상류측에는 하나의 반송 지그(370)분의 길이만큼 공백의 영역이 다시 존재하게 된다. 이후에는, 이 동작이 반복 실시된다. 또, 간헐구동이 반복될 때마다 도 8(A)에 나타내는 병렬 구동장치(380)의 반송 레일(384)에 하나씩 반송 지그(370)가 반입된다(도 9의 화살표(I5) 참조). 그와 동기하여, 도 9의 화살표(I3)로 나타내는 대로, 연속반송로(310)에 새로운 M개의 프리폼(2)을 탑재한 반송 지그(370)가 간헐 공급된다.

5. 블로우 성형부

블로우 성형부(40)는 M개의 프리폼을 취입 에어와 연신 로드의 세로축 구동으로 2축 연신하여 용기로 성형하는 것이다. 도시하지 않은 블로우 캐비티형, 블로우 코어형 및 필요에 의해 바닥형이 형 조임된다. 이들의 구조는 주지이므로, 설명을 생략한다. 가열부(30)로부터 블로우 성형부(40)에 M개의 프리폼(2)을 이송하는 간헐반송 기구(400)가 마련되어 있다. 간헐반송 기구(400)는, 예를 들면 한 쌍의 넥 유지판(401, 402)으로 구성된다. 도 1에서는, 한 쌍의 넥 유지판(401, 402)은 각각 이동 전후의 위치로 나타나 있지만, 실제로는 한 쌍의 넥 유지판(401, 402)에 의해 넥부(2A)를 유지하여 프리폼(2)이 반송된다.

본 실시형태에서는, 블로우 성형부(40)에서는 프리폼(2)이 바로 세운 상태로 블로우 성형되고, 한 쌍의 넥 유지판(401, 402)에 의해 바로 세운 상태로 프리폼(2)이 반송된다. 한 쌍의 넥 유지판(401, 402)은 블로우 성형된 M개의 용기를 취출부(60)에서 꺼내는 동작에도 겸용된다.

가열부(30)로부터 블로우 성형부(40)에 M개의 프리폼(2)을 반송하기 위해, 도시하지 않은 M개의 반송 암이 사용된다. 이 반송 암의 동작으로서 도 2에 나타내는 바와 같이, 반송로(300)의 하류에서 간헐반송된 반송 지그(370)로부터 M개의 프리폼(2)을 도시한 D방향으로 거꾸로 세운 상태로 꺼내고, 도시한 F방향으로 반전하여 바로 세운 상태로 한다(도 9의 화살표(I6) 참조).

반송 암은 또, 도 2에 나타내는 바와 같이, 배열 피치가 가열시의 좁은 피치에서 블로우 성형시의 넓은 피치로 변환하는 기능도 가진다. 도 2의 화살표 D, F의 부근에는 구경 및 길이가 작은 M=8개의 프리폼을 반전하여 피치 변환하는 모습과, 구경 및 길이가 큰 M=4개의 프리폼을 반전하여 피치 변환하는 모습이 참고를 위해 그려져 있다.

그 후, 반송 암으로부터 한 쌍의 넥 유지판(401, 402)에 프리폼(2)이 인도되고, 블로우 성형부(40)에 반입된다(도 9의 화살표(I7) 참조). 또한, 프리폼(2)을 블로우 성형부(40)로 반입하는 도 9의 화살표(I7)의 동작과 블로우 성형후의 용기를 취출부(60)로 반출하는 도 9의 화살표(I8)의 동작은, 모두 한 쌍의 넥 유지판(401, 402)을 이용하여 동시에 실시할 수 있다.

6. 실시형태의 사출 연신 블로우 성형장치의 작용·효과

본 실시형태에 의하면, 1.5 스테이지 방식에 있어서, 동시에 사출 성형된 N개의 프리폼을 n회로 나누어 M개씩 블로우 성형 동작하는 각 회에서의 성형 온도차를 작게 할 수 있다. 이를 비교예와 대비하면서 도 10을 참조하여 설명한다.

도 10에는, 본 실시형태에서의 프리폼 온도(TE)와 비교예인 특허문헌 5의 1.5 스테이지 방식의 장치에서의 프리폼 온도(TC)를 나타내고 있다. 본 실시형태에서는 N=24개의 프리폼을 동시에 사출 성형하고, 강제 냉각, 가열후에 M=8개씩 블로우 성형했다. 비교예에서는 8개의 프리폼을 동시에 사출 성형하고, 간헐반송에 의한 가열후에 4개씩 블로우 성형했다.

도 10에 나타내는 시간(T1)은 본 실시형태의 냉각부(20)에서의 강제 냉각기간이고, 시간(T2)은 비교예에서의 가열부에서의 간헐반송 시간이며, 시간(T3)은 본 실시형태에서의 가열부(30)에서의 연속반송 시간이다.

도 10에 나타내는 비교예에서는, 최초로 블로우 성형되는 4개의 프리폼은 가열에 의해 특성(TC1)에 따라 승온되고, 2회째에 블로우 성형되는 4개의 프리폼은 가열에 의해 특성(TC2)에 따라 승온된다. 특성(TC1, TC2)의 차이는 가열 직전의 온도에 있고, 양자 간에는 비교적 큰 온도차(△t)가 발생하고 있다. 이 온도차(△t)는, 도 10에 나타내는 바와 같이 블로우 성형시에도 발생하고 있다.

한편, 도 10에 나타내는 본 실시형태에서는 최초로 블로우 성형되는 8개의 프리폼은 가열에 의해 특성(TE1)에 따라 승온되고, 2회째, 3회째에 각각 블로우 성형되는 각 8개의 프리폼은 가열에 의해 특성(TE2, TE3)에 따라 각각 승온된다. 특성(TE1∼TE3)의 차이도 가열 직전의 온도이긴 하지만, 그들 간의 온도차(△t)는 비교예의 △t와 비교하여 현격히 작아진다. 이 작은 온도차(△t)는, 도 10에 나타내는 바와 같이 블로우 성형시에도 발생하고 있다.

이와 같이, 동시에 사출 성형된 프리폼을 n회로 나누어 블로우 성형하는 1.5 스테이지 방식에서는, 최초 회에서 블로우 성형되는 프리폼 온도는 그 후의 회에서 블로우 성형되는 프리폼 온도보다도 높은 경향이 된다. 이는 사출 성형 후부터 가열 개시까지의 시간이, 최초 회가 후의 회보다도 필연적으로 짧아지기 때문이다. 특히 가열부는 동시에 사출 성형된 프리폼 중 최초로 블로우 성형되는 프리폼과, 그 후에 블로우 성형되는 프리폼을 일렬로 반송 중에 가열할 경우에 현저하다. 이렇게 하면, 동시 사출 성형 후의 가열 개시 시기가 블로우 성형 개수의 프리폼을 단위로 하여 다르다.

도 11은 도 10의 프리폼 온도를 더 상세히 해석하고, 도 10과 같은 특허문헌 5(1.5 스테이지 방식)의 프리폼 온도(TC1, TC2)를 비교예 1로 하고, 특허문헌 1 등의 2 스테이지 방식의 프리폼 온도(TD1∼TD3)를 비교예 2로 하여, 본 실시형태의 프리폼 온도(TE1∼TE3)와 비교한 열 이력 도면이다.

도 11에서는, 본 실시형태에서의 강제 냉각기간(T1)이 개시되기 전에는, 비교예 1의 프리폼 온도(TC)와 본 실시형태의 프리폼 온도(TE)는 동일하게 추이하는 조건으로 했다. 도 11로부터 분명하듯이, 본 실시형태에서의 강제 냉각기간(T1)에서는 급격한 구배로 온도 강하하지만, 강제 냉각기간(T1)의 경과 후의 자연 냉각시의 온도 강하 구배(θ2)는 강제 냉각기간이 없이 계속 자연 냉각되는 비교예 1의 온도 강하 구배(θ1)보다도 작다. 이는 본 실시형태에서는 강제 냉각기간(T1)에 의해 프리폼 온도(TE)가 비교예 1의 프리폼 온도(TC)보다도 낮아져 있기 때문이고, 프리폼 온도가 낮을수록 온도 강하율은 낮아지기 때문이다.

더하여, 비교예 1에서는 가열부에서 간헐반송하기 때문에, 최초로 블로우 성형되는 프리폼군이 적어도 가열부 내에서 정지하고 있는 시간에 걸쳐, 그 후에 블로우 성형되는 프리폼군은 가열부에 대한 반입이 대기되고, 가열부에 대한 반입 타이밍의 차가 커진다. 가열부에 대한 반입 타이밍이 늦어, 그 대기 시간에 걸쳐 비교적 큰 온도 강하 구배(θ1)로 프리폼 온도(TC)가 강하하기 때문에, 가열부에 최초로 반입되는 프리폼 온도(TC1)와 다음에 반입되는 프리폼 온도(TC2)의 차가 커진다.

한편, 본 실시형태와 같이 연속반송이면, 가열부(30)에 대한 반입 타이밍의 차는 작다. 본 실시형태에서 가열부(30)에 순차 반입되는 프리폼의 온도(TE1, TE2, TE3)의 온도차는, 반입 타이밍 차와 온도 강하 구배(θ2)에 의존하지만, 모두 값이 작기 때문에 프리폼의 온도(TE1, TE2, TE3)의 온도차는 비교적 작아진다.

이와 같이, 냉각부(20)에서의 강제 냉각과 가열부(30)에서의 연속반송의 상승 효과(온도 강하 구배의 감소와 가열부에 대한 반입 타이밍 차의 단축)에 의해 가열부(30)에 순차 반입되는 프리폼의 온도(TE1, TE2, TE3)의 온도차를 작게 할 수 있음을 알 수 있다. 또한, 본 실시형태에서의 연속 가열기간(T3)은 가열 개시온도가 낮기 때문에, 비교예 1의 간헐 가열기간(T2)보다도 길어진다.

여기에서, 냉각부(20)에서의 강제 냉각과 가열부(30)에서의 연속반송 중 어느 한쪽을 실시하는 것만으로도, 비교예 1보다도 프리폼의 온도(TE1, TE2, TE3)의 온도차를 작게 할 수 있다. 따라서, 본 실시형태에서 냉각부(20)를 이용하지 않든지 또는 냉각부(20)에서 냉각 매체를 이용하지 않고 자연 냉각해도, 가열부(30)에서 연속반송함으로써 비교예 1보다도 블로우 성형 품질을 향상시킬 수 있다.

한편, 비교예 2에서는 실온의 프리폼을 가열부에 반입하므로, 가열부에 대한 반입 단계에서의 프리폼 온도(TD1, TD2, TD3)의 차는 본 실시형태 및 비교예 1보다도 작아진다. 그러나, 비교예 2에서는 실온으로부터 블로우 적온으로 승온시키는데 가열기간(T4)이 매우 길어지고, 그 때문에 소비 에너지도 커져, 가열로의 전체 길이가 길어지는 점은 개선의 여지가 없다.

본 실시형태에서는, 프리폼이 보유하는 사출 성형시의 열이 n회의 블로우 성형 동작 간의 프리폼 온도에 주는 영향을 사출 성형부(10)로부터 반출된 N개의 프리폼을 냉각부(20)에서 강제 냉각함으로써 완화했다. 프리폼을 강제 냉각하면, 가열 개시 전에서의 N개의 프리폼 각각의 온도차가 강제 냉각을 하지 않는 경우(자연 냉각)보다도 작아지기 때문이다. 또, 프리폼을 강제 냉각해도 실온까지 냉각할 필요는 없으므로, 프리폼이 보유하는 사출 성형시의 열을 블로우 성형에 이용하는 이점은 유지된다.

여기에서, 블로우 성형 특성은 프리폼 온도와 밀접한 관계가 있어, 온도가 높으면 연신하기 쉽고, 온도가 낮으면 연신하기 어렵다. 따라서, 동시에 사출 성형된 프리폼을 각 회로 나누어 블로우 성형하는 1.5 스테이지 방식에서는, 각 회에서 프리폼 온도차가 발생하게 된다. 본 실시형태에서는, 각 회에서의 성형 온도차를 도 10에 나타내는 △t로 하여 비교예의 △t보다도 현격히 작게 할 수 있다. 따라서, 본 실시형태에서는 블로우 성형 품질이 각 회에서 차이가 나는 것을 억제할 수 있다.

또한, 상기와 같이 본 실시형태에 대해 상세히 설명했지만, 본 발명의 신규사항 및 효과로부터 실체적으로 일탈하지 않는 많은 변형이 가능한 것은 당업자에게는 용이하게 이해할 수 있는 것이다. 따라서, 이러한 변형예는 모두 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 한다. 예를 들면, 명세서 또는 도면에 있어서 적어도 한 번, 보다 넓은 의미 또는 같은 의미의 다른 용어와 함께 기재된 용어는, 명세서 또는 도면의 어떠한 부분에 있어서도 그 다른 용어로 치환할 수 있다.

7. 취출장치(120)의 변형예

도 1 및 도 2에 나타내는 취출장치(120)로서, 일본국 특허 제4148576호 공보에 개시된 구성에 부가되는 구성에 대해, 도 12∼도 14(A), 14(B)를 참조하여 설명한다. 취출장치(120)는 사출 성형부(10)와 그 외부로 이동하는 2개의 레일 본체(120A)와, 2개의 레일 본체(120A) 상에서 피치 변환 가능하게 포트(122)를 지지하는 복수 열 예를 들면 3열의 포트 지지대(123A∼123)를 가진다. 중앙의 포트 지지대(123A)는 레일 본체(120A)에 고정되고, 그 양측의 포트 지지대(123B, 123C)는 레일 본체(120A)에 대해 이동 가능하다. 3열의 포트 지지대(123A∼123)는 포트 지지 구멍(124)을 가지고, 포트 지지 구멍(124)에는 흡인구(124A)가 형성되어 있다.

도 13(A)에 나타내는 중앙의 포트 지지대(123A)와 도 13(B)에 나타내는 양측의 포트 지지대(123B, 123C)에는, 흡인구(124)에 연통하는 흡인 유로(125)((125A,125B))가 마련되어 있다. 도 13(A)에 나타내는 바와 같이, 고정 포트 지지대(123A)의 흡인 유로(125A)는 양단에서 개구되고, 레일 본체(120A)에 마련된 흡인 유로(126)와 상시 연통하고 있다. 한편, 도 13(B)에 나타내는 바와 같이, 가동 포트 지지대(123B, 123C)의 흡인 유로(125B)는 측면(125C)에서 개구되고, 2개의 레일 본체(120A)를 연결하는 2개의 연결부(127)에 마련된 흡인 유로(128)와 연통해 있다.

한쪽의 연결부(127)에는, 피치 변환 구동부(129)로서 2개의 에어 실린더(129A, 129B)가 지지되어 있다. 한쪽의 에어 실린더(129A)의 로드는 고정 포트 지지대(123A)에 형성된 구멍(123A1)을 통해 가동 포트 지지대(123B)에 고정되어 있다. 다른 쪽의 에어 실린더(129B)의 로드는 가동 포트 지지대(123C)에 고정되어 있다.

도 14(A)는 넓은 피치 상태를 나타내고 있다. 이때, 가동 포트 지지대(123B, 123C)의 흡인 유로(125B)는 2개의 연결부(127)에 마련된 흡인 유로(128)와 연통하고 있다. 넓은 피치 상태는, 사출 성형부(10)에서 프리폼을 수취할 때에 설정되므로, 3개의 포트 지지대(123A∼123C)에 지지된 포트(122)(도 1 및 도 2 참조) 내에 프리폼을 흡인하여 지지할 수 있다.

도 14(B)는 좁은 피치 상태를 나타내고 있다. 이때, 가동 포트 지지대(123B, 123C)의 흡인 유로(125B)는 2개의 연결부(127)에 마련된 흡인 유로(128)와 연통되지 않게 된다. 좁은 피치 상태는, 취출장치(120)가 사출 성형부(10) 외부의 도 2에 나타내는 인도위치에 도달한 후 또는 도달 전에 설정된다. 도 2에 나타내는 인도위치에서는 프리폼의 인도를 위해 흡인 상태를 해제할 필요가 있지만, 좁은 피치 개시 시에 흡인 유로(128)와 연통되지 않기 때문에, 버큠은 자동적으로 해제된다. 또한, 가동 포트 지지대(123B, 123C)의 흡인 유로(125B)는 2개의 연결부(127)에 마련된 흡인 유로(128)와 연통되지 않게 되면 프리폼을 흡인할 수 없지만, 프리폼의 흡인은 사출 성형부(10)에서 프리폼을 수취할 때에만 실시하면 충분하므로, 문제는 없다. 또, 고정의 포트 지지대(124A)에 대해서는 다른 가동 포트(124B, 124C)보다 버큠의 영향이 길게 남기 쉽다. 이 때문에, 별도 에어 공급 회로를 고정 포트(124A)에 연통할 수 있는 형태로 마련하고, 좁은 피치 개시 시에 에어를 보냄으로써, 프리폼(2)과 고정 포트(124A)의 분리를 촉진하는 수단을 실시하면 된다.

8. 프리폼 반송장치(50)의 변형예

도 1에 나타내는 프리폼 반송장치(50)는 도 3(A), 3(B)에 나타내는 구성의 변형예에 대해, 도 15(A), 15(B) 및 도 16(A), 16(B)을 참조하여 설명한다. 도 15(A), 15(B)에 나타내는 베이스반(530)은 도 2에 나타내는 제1, 제2 에어 실린더(510, 520)에 의해 수직·수평 이동된다. 이 베이스반(530)에는 고정판(531)과 가동판(532)이 지지되어 있다. 고정판(531)과 가동판(532)에는 도 3(A), 3(B)에 나타내는 프리폼 유지구(500) 대신, 때로는 도 16(A), 16(B)에 나타내는 프리폼 유지구(540)가 지지된다.

고정판(531)과 가동판(532)의 간격은 갭 변환 구동부인 에어 실린더(533)에 의해 도 15(A)에 나타내는 넓은 갭(G1)과 도 15(B)에 나타내는 좁은 갭(G2)으로 변환된다.

도 15(A)에 나타내는 넓은 갭(G1)은, 사출 성형부(10)에서의 핫 러너형의 수지 출구의 레이아웃의 관계로부터 발생한다. 넓은 갭(G1)이 발생하고 있으면, 고정판(531) 및 가동판(532)에 지지되어 있는 n=3열의 각 열에서 지지되는 M=8개의 프리폼의 배열 피치가 일정해지지 않는다. 그래서, 프리폼 반송장치(50)가 냉각부(50)에 프리폼을 인도하기 전에, 도 15(A)에 나타내는 넓은 갭(G1)으로부터 도 15(B)에 나타내는 좁은 갭(G2)으로 변환되고, n=3열의 각 열에서 지지되는 M=8개의 프리폼의 배열 피치를 일정하게 맞추고 있다. 이에 의해, 냉각부(20), 가열부(30) 및 블로우 성형부(40)에서의 프리폼 배열 피치를 일정하게 맞출 수 있다. 특히 본 실시형태에서는 가열부(30)에서 연속반송하고 있으므로, 각각의 프리폼이 이웃하는 프리폼으로부터의 영향을 일정하게 할 필요가 있기 때문에, 연속반송되는 프리폼의 배열 피치를 일정하게 하는 것이 중요하다. 또한, M=4개와 같은 지름이 큰 프리폼으로 실시하는 경우는, 반대로 갭을 넓힘으로써 배열 피치를 일정하게 해도 상관없다.

도 15(A), 15(B)에 나타내는 고정판(531)과 가동판(532)에는 도 3(A), 3(B)에 나타내는 프리폼 유지구(500) 대신, 때로는 도 16(A), 16(B)에 나타내는 프리폼 유지구(540)가 지지된다. 이 프리폼 유지구(540)는 유지구 본체(541)와, 유지구 본체(541)에 고정된 코어(542)와, 유지구 본체(541)에 대해 가동의 천면(天面) 씰 부재(543)를 가진다.

고정판(531)(가동판(532))에는 흡인 통로(531A(532A))가 형성되고, 이 흡인 통로(531A(532A))는 유지구 본체(541)와 코어(542)를 통해 프리폼(2)의 넥부(2A)에 연통된다.

천면 씰 부재(543)는 유지구 본체(541)에 대해 승강이 자유롭게 지지됨과 함께, 부세(付勢)부재 예를 들면 압축 코일 스프링(544)에 의해 상시 아래쪽으로 이동하도록 힘이 더해져 있다.

취출장치(120)의 포트(122)에 지지된 프리폼(2) 상에 프리폼 유지구(540)가 배치되고, 프리폼 유지구(540)가 도 2에 나타내는 제1 에어 실린더(510)에 의해 하강되면, 코어(542)가 프리폼(2)의 넥부(2A)에 삽입됨과 함께 천면 씰 부재(543)에 의해 넥부(2A)의 천면이 씰 된다. 이때, 천면 씰 부재(543)는 압축 코일 스프링(544)의 탄력성에 의해 맞닿음 시의 충격을 완화함과 함께 천면 씰성을 유지한다.

그 후 버큠 온(on) 되면, 프리폼(2)이 프리폼 유지구(540) 측에 흡인되고, 취출장치(120)의 포트(122)에 지지된 프리폼(2)이 프리폼 유지구(540)에 인도된다. 프리폼 유지구(540)가 냉각부(20)에 프리폼(2)을 반송하면 버큠 오프 되고, 프리폼(2)은 도 4에 나타내는 냉각 포트(220)에 인도된다.

9. 냉각부의 변형예

다음으로, 도 17∼도 20을 참조하여 냉각부(20)의 변형예에 대해 설명한다. 도 17에 나타내는 냉각부(20)는, 도 4와 마찬가지로 회전축(204)을 중심으로 하여 회전하는 반전부(200)를 가진다. 도 17에 나타내는 냉각부(20)에는, 도 18(A)∼도 18(C)에 나타내는 바와 같은 사이즈가 다른 프리폼을 냉각하는 냉각 포트(210A∼210C)를 장착할 수 있다.

그를 위해, 도 19에 나타내는 바와 같이, 반전부(200)에는 포트 삽입 구멍으로서 작은지름 구멍(250A)과 큰지름 구멍(250B)이 마련되어 있다. n=3열의 각 열에 M/2=4개의 큰지름 구멍(250B)이 피치(P)로 형성되어 있다. n=3열의 각 열에는 또 M/2=4개의 작은지름 구멍(250A)이 큰지름 구멍(250B)과 교대로 형성되어 있다. 작은지름 구멍(250A) 및 큰지름 구멍(250B)의 배열 피치는 P/2이다.

도 18(A)에 나타내는 지름이 큰 프리폼(2)은 사출 성형부(10)에서의 사출 성형 개수가 N/2으로 감소된다. 이 경우, 반전부(200)에 형성된 n열의 각 열에서 M/2개의 큰지름 구멍에 도 18(B)에 나타내는 냉각 포트(210A)를 배치함으로써 제1, 제2면(210, 202)의 각각에 N/2개의 냉각 포트(210A)를 배치할 수 있다.

한편, 도 18(B) 또는 도 18(C)에 나타내는 바와 같은 지름이 작은 프리폼은 N개 동시에 사출 성형할 수 있기 때문에, 각 M/2개의 작은지름 구멍(250A)과 큰지름 구멍(250B)을 이용하여 제1, 제2 면(201, 202)의 각각에 N개의 냉각 포트(210B 또는 210C)를 배치할 수 있다. 지름이 작은 프리폼을 위한 냉각 포트를 동일 사이즈로 한 경우, 큰지름 구멍(210B)에 도 18(B) 또는 도 18(C)에 나타내는 냉각 포트(250B, 250C)를 삽입했을 때의 틈을 라이너 등으로 메울 수 있다.

또한, 반전부(200)의 큰지름 구멍(250B)에 삽입되는 냉각 포트(210A)는 도 20(A)에 나타내는 포트 고정판(260A)에 의해 반전부(200)에 고정되고, 그에 의해 작은지름 구멍(250A)이 폐쇄된다. 반전부(200)의 작은지름 구멍(250A)에 삽입되는 냉각 포트(210B, 210C)는 도 20(B)에 나타내는 포트 고정판(260B)에 의해 반전부(200)에 고정된다.

도 18(A)∼도 18(C)에 나타내는 바와 같이, 어느 냉각 포트(210A∼210C)에나 외벽에 오목부(211)가 형성되어 있다. 본 실시형태에서는 냉각 포트(210A∼210C)의 외벽 상하 2단으로 둘레방향 연통하는 오목부(211)가 형성되어 있지만, 1단만이어도 된다.

한편, 반전부(200)는 냉각 매체 예를 들면 냉수의 유로(230A∼230D)를 가진다. 상하 2단으로 수평으로 연장되는 유로(230A, 230B)는 냉각 포트(210A∼210C)의 상하 2단의 오목부(211)와 연통함으로써 냉각 매체를 유통시킨다. 그에 의해, 오목부(211)는 냉매 유로의 일부가 된다.

이와 같이, 냉각 포트(210A∼210C)의 외벽에 냉각 매체를 넓은 면적으로 직접 접촉시킴으로써, 냉각 효율을 향상시킬 수 있다. 더구나, 냉각 포트(210A∼210C)는 프리폼 사이즈가 다르면 변경되는데, 냉각 포트(210A∼210C)의 외벽 둘레면에 오목부(211)를 공통해서 형성해 두는 것만으로, 유로(230A∼230D)가 형성된 반전부(200)를 공용할 수 있다.

10. 가열부(30) 하류의 반전 인도장치

도 2에 나타내는 반전방향(F) 또는 도 9에 나타내는 반전방향(I6)과, 도 2에 나타내는 상승방향(D)에 프리폼(2)을 반송하고, 도 1에 나타내는 간헐반송 기구(400)에 프리폼(2)을 인도하는 반전 인도기구(70)에 대해 도 21∼도 23을 참조하여 설명한다.

도 21∼도 23에 나타내는 바와 같이, 반전 인도기구(70)는 가이드 축(700)을 따라 리니어 베어링(701)을 통해 승강하는 승강판(702)과 일체로 이동하는 승강부(710)를 가진다. 승강판(702)은, 승강 구동부 예를 들면 서보 모터(711)에 의해 구동하는 볼 나사(712)에 나사 결합하는 너트부(713)를 가진다.

승강부(710)에는, M개의 한 쌍의 척(chuck)(720A)과 M개의 한 쌍의 척(720B)이 도 22에 나타내는 바와 같이 상하 2부분에 마련된 개폐 구동부 예를 들면 에어 실린더(730A, 730B)에 의해 동시에 개폐 구동 가능하게 지지되어 있다. 도 22에 나타내는 에어 실린더(730A)는 도 22에서 왼쪽에 위치하는 척(720A, 720B)을 동시에 개폐 구동하고, 도 22에 나타내는 에어 실린더(730B)가 도 22의 오른쪽에 나타내는 척(720A, 720B)(도 22에서는 720B만이 도시되어 있다)를 동시에 개폐 구동한다.

M개의 한 쌍의 척(720A)과 M개의 한 쌍의 척(720B)은 회전축(731)과 함께 회전축(731)을 회전 중심으로 하여 회전된다. 회전축(731)에는 홈이 있는 풀리(732)가 고정된다. 회전 구동부 예를 들면 서보 모터(733)에 의해 회전 구동되는 홈이 있는 풀리(734)와 회전축(731)에 고정된 홈이 있는 풀리(732)에는 타이밍 벨트(735)가 걸쳐져 있다.

승강부(710)가 하강 위치에 있을 때, 가열부(30)에서 가열된 거꾸로 세운 상태의 M개의 프리폼이, 아래쪽에 위치하는 M개의 한 쌍의 척(720B)이 폐쇄 구동되어 유지된다. 그 후, 승강부(710)가 상승한 후, M개의 한 쌍의 척(720A)과 M개의 한 쌍의 척(720B)이 회전축(731)을 회전 중심으로 하여 회전된다. 그에 의해 M개의 한 쌍의 척(720B)이 위쪽에 위치되고, 도 2의 화살표(F)로 나타내는 바와 같이 프리폼(2)이 거꾸로 세운 상태로부터 바로 세운 상태로 반전된다.

11. 블로우 성형부 및 간헐반송 기구

도 24는 블로우 성형부(40) 및 간헐반송 기구(400)의 구체예를 나타내고 있다. 도 25는 블로우 성형부(40)의 정면도이다. 간헐반송 기구(400)는, 반입부(410)와 반출부(420)를 일체적으로 도 24의 제2 방향(D2)으로 왕복 구동한다. 이 왕복 구동은, 왕복 구동부 예를 들면 서보 모터(430)의 회전축에 고정된 2개의 피니언 기어(431, 431)와, 그들과 맞물려 직선 구동되는 2개의 랙(432)(도 24에서는 부분으로만 나타낸다)에 의해 실현된다. 반입부(410)와 반출부(420)는 랙(432, 432)과 일체적으로 왕복 구동된다. 그 왕복 구동에 의해 반입부(410)는 프리폼 수취위치(P1)와 블로우 성형위치(P2) 사이를 왕복하고, 반출부(420)는 블로우 성형위치(P2)와 취출위치(P3) 사이를 왕복한다. 또한, 도 24에서는 반입부(410)가 프리폼 수취위치(P1)와 블로우 성형위치(P2)의 2부분에 실선으로 그려져 있지만, 반입부(410)는 어느 한쪽만에서 정지된다.

반입부(410)는 M개의 프리폼을 반송하는 M개의 반송부재(411)를 가진다. M개의 반송부재(411)의 각각은 한 쌍의 척(412)을 가진다. 반출부(420)는 M개의 용기를 반송하는 한 쌍의 척(422, 422)으로 이루어지는 반송부재(421)를 가진다. 이들 한 쌍의 척(412, 422)은 도 24에 나타내는 복수 예를 들면 4개의 개폐 구동부의 일례인 에어 실린더(440)의 구동력이 링크 기구(441)를 통해 전달됨으로써, 일체로 개폐 구동된다.

도 25에 나타내는 바와 같이, 반입부(410)의 M개의 반송부재(411)에 의해 블로우 성형부(40)의 블로우 성형위치(P2)에 M개의 프리폼(2)이 도 25의 지면과 직교하는 방향으로부터 반입된다. 이때, 블로우 캐비티형(41)은 형 열림 되어 있다. 그 후, 블로우 캐비티형(41)이나 도시하지 않은 블로우 코어형 및 필요에 의해 마련되는 바닥형이 형 조임된다. 그에 의해, M개의 프리폼(2)은 블로우 성형부(40)에 인도된다. 그 후, M개의 반송부재(411)의 한 쌍의 척(421)이 개방 구동되고, 도 24에 나타내는 블로우 성형위치(P2)로부터 프리폼 수취위치(P2)로 이동된다. 동시에, 반출부(420)가 취출위치(P3)로부터 블로우 성형위치(P2)로 반입되고, 한 쌍의 척(422)이 개방된 상태로 대기된다.

그 후, 블로우 성형부(40)에서 M개의 프리폼(2)으로부터 M개의 용기가 성형되면, 반출부(420)의 한 쌍의 척(422)이 폐쇄 구동되어서 M개의 용기의 넥부를 끼운 상태로 지지한다. 이와 동시에, 프리폼 수취위치(P1)에서는 반입부(410)의 M개의 한 쌍의 척(412)이 폐쇄 구동되어서 다음 M개의 프리폼(2)을 끼운 상태로 지지한다. 그 후, 반출부(420)는 M개의 용기를 블로우 성형위치(P2)로부터 취출위치(P3)로 반출하고, 반입부(410)는 M개의 프리폼(2)을 프리폼 수취위치(P1)로부터 블로우 성형위치(P3)로 이동한다. 이를 반복함으로써, 블로우 성형부(40)에서의 블로우 성형 동작이 연속하여 실시된다.

다음으로, 도 21∼도 23에 나타내는 반전 인도기구(70)로부터 도 24에 나타내는 간헐반송 기구(400)의 반입부(410)에 대한 프리폼(2)의 인도 동작에 대해, 도 26 및 도 27을 참조하여 설명한다.

도 26 및 도 27에 나타내는 T0∼T4은 시간축에서 변화되는 타이밍이고, T0에서 T4로 변화된다. 도 26 및 도 27은 T0에서 T4로 변화되는 시간축 상에서의 한 쌍의 척(720A)(이하, 한 쌍의 제1 척이라고 한다)과 한 쌍의 척(412)(이하, 한 쌍의 제2 척이라고 한다)의 동작을 나타내고 있다. 이들의 동작은, 도 24에 나타내는 프리폼 인도위치(P1)에서 실시된다.

타이밍(T0)에서는, 개방 상태의 한 쌍의 제2 척(412)의 아래쪽에서 한 쌍의 제1 척(720A)에 끼워진 상태로 지지된 프리폼(2)이 대기하고 있다. 다음 타이밍(T1)에서는 한 쌍의 제1 척(720A)에 끼워진 상태로 지지된 프리폼(2)이 상승되어서, 개방 상태의 한 쌍의 제2 척(412) 사이에 넥부가 배치된다.

또한 그 후, 타이밍(T2)에서 개방 상태의 한 쌍의 제2 척(412)이 폐쇄 구동된다. 따라서, 타이밍(T2)에서는 프리폼(2)의 넥부는 한 쌍의 제1 척(720A)과 한 쌍의 제2 척(412)의 쌍방에서 끼워진 상태로 지지된다.

그 후, 타이밍(T3)에서 한 쌍의 제1 척(720A)이 하강 이동된다. 그에 의해, 프리폼(2)은 한 쌍의 제1 척(720A)으로부터 한 쌍의 제2 척(412)에 인도된다.

또한, 그 후, 한 쌍의 제2 척(412)은 프리폼 수취위치(P1)로부터 블로우 성형위치(P2)로 반송된다. 또한 그 후에, 한 쌍의 제1 척(720A)은 하강된 후에, 도 21에 나타내는 서보 모터(733)의 구동에 의해 회전되어 새로운 M개의 프리폼(2)을 끼운 상태로 지지한 제1 척(720B)이 도 26 및 도 27의 타이밍(T0)으로 나타내는 위치에 설정된다. 또한 그 후에, 블로우 성형위치(P1)로부터 프리폼 인도위치(P1)에 한 쌍의 제2 척(412)이 복귀되고, 도 26 및 도 27의 타이밍(T0)으로 나타내는 위치에 설정된다. 이후는, 상술한 프리폼 인도 동작이 반복된다.

1 기대
2, 2A, 2B 프리폼
10 사출 성형부
20 냉각부
30 가열부
40 블로우 성형부
50 프리폼 반송장치
100 타이바
102 형 조임기구
104 사출 코어형
106 사출 캐비티형
110 사출장치
120 취출장치
200 반전부
201 제1 면
202 제2 면
210 제1 냉각 포트
211 오목부
220 제2 냉각 포트
230, 230A∼230C 제1, 제2 유로
250A 작은지름 구멍
250B 큰지름 구멍
300 반송로
310 연속반송로
312 간헐반송로
321∼328 복수의 스프로킷
330 반송부재
334 링형상 부재
340 안내 레일
370 반송 지그
371, 372, 373 연결부재
380 병렬 구동장치
400 간헐반송 기구
D1 제1 방향
D2 제2 방향
T1 강제 냉각시간
T3 가열 시간

Claims

N(N은 2 이상의 정수)개의 프리폼을 사출 성형하는 사출 성형부와,
사출 성형된 상기 N개의 프리폼을 강제 냉각하는 냉각부와,
냉각된 상기 N개의 프리폼을 연속반송하여 가열하는 가열부와,
가열된 상기 N개의 프리폼을 n(n은 2 이상의 정수)회로 나누고, 한번에 M(M=N/n: M은 자연수)개의 프리폼을 M개의 용기로 연신 블로우 성형하는 블로우 성형부를 가지는 것을 특징으로 하는 사출 연신 블로우 성형장치.
제1항에 있어서,
상기 가열부는 상기 N개의 프리폼 중 최초로 블로우 성형되는 M개의 프리폼과, 그 후에 블로우 성형되는 M개의 프리폼을 일렬로 연속반송 중에 가열하는 것을 특징으로 하는 사출 연신 블로우 성형장치.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 N개의 프리폼의 각각은 넥부를 가지고,
상기 사출 성형부는 상기 넥부를 위를 향하게 한 바로 세운 상태로 상기 N개의 프리폼을 사출 성형하고,
상기 가열부는 상기 넥부를 아래로 향하게 한 거꾸로 세운 상태로 상기 N개의 프리폼을 가열하고,
상기 냉각부는,
반전부와,
상기 반전부의 제1 면에 마련된 N개의 제1 냉각 포트와,
상기 반전부의 제1 면과 대향하는 제2 면에 마련된 N개의 제2 냉각 포트를 가지는 것을 특징으로 하는 사출 연신 블로우 성형장치.
제3항에 있어서,
상기 N개의 제1 냉각 포트와 상기 N개의 제2 냉각 포트의 각각의 외벽에 오목부가 형성되고,
상기 반전부는 냉각 매체의 유로를 가지고, 상기 유로는 상기 N개의 제1 냉각 포트의 상기 오목부와 연통함으로써 상기 냉각 매체를 유통시키는 제1 유로와, 상기 N개의 2 냉각 포트의 상기 오목부와 연통함으로써 상기 냉각 매체를 유통시키는 제2 유로를 포함하는 것을 특징으로 하는 사출 연신 블로우 성형장치.
제4항에 있어서,
M은 짝수이고,
상기 반전부의 상기 제1 면 및 상기 제2 면의 각각에는, 냉각 포트 삽입 구멍으로서 n열의 각 열에서 M/2개의 작은지름 구멍과 M/2개의 큰지름 구멍이 열방향에서 교대로 같은 피치로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 사출 연신 블로우 성형장치.
제3항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 냉각부는, 상기 사출 성형부에서 상기 N개의 프리폼을 사출 성형하는데 필요한 사출 성형 사이클 타임 이상의 시간에 걸쳐 상기 N개의 프리폼을 강제 냉각하는 것을 특징으로 하는 사출 연신 블로우 성형장치.
제6항에 있어서,
제m 사이클로 사출 성형된 바로 세운 상태의 상기 N개의 프리폼이 상기 N개의 제1 냉각 포트에서 유지된 후에 상기 반전부에 의해 반전되어 거꾸로 세운 상태로 냉각되고 있는 동안에, 제(m+1) 사이클로 사출 성형된 바로 세운 상태의 상기 N개의 프리폼이 상기 N개의 제2 냉각 포트에서 유지되어 냉각되는 것을 특징으로 하는 사출 연신 블로우 성형장치.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 가열부는, 사출 성형 사이클이 k(k은 2 이상의 정수) 사이클분인 (k×N)개의 프리폼이 반송되는 반송로 중 일부의 연속반송로를 따라 배치되는 것을 특징으로 하는 사출 연신 블로우 성형장치.
제8항에 있어서,
상기 반송로는,
복수의 스프로킷과,
상기 복수의 스프로킷에 걸어 맞춤 가능하고, 각각이 하나의 프리폼을 유지하고, 반송방향에서 이웃하는 2개가 접하는 복수의 반송부재와,
상기 복수의 반송부재를 상기 반송방향을 따라 안내하는 안내 레일을 가지는 것을 특징으로 하는 사출 연신 블로우 성형장치.
제9항에 있어서,
반송방향에서 이웃하는 M개의 반송부재는 연결부재에 의해 연결되어 하나의 반송 지그를 구성하고,
상기 복수의 스프로킷 중 상기 반송방향에서 이웃하는 일부의 스프로킷은 연속구동되고, 상기 복수의 스프로킷 중 상기 반송방향에서 이웃하는 다른 일부의 스프로킷은 상기 일부의 스프로킷보다도 고속회전으로 간헐구동되는 것을 특징으로 하는 사출 연신 블로우 성형장치.
제10항에 있어서,
상기 냉각부는, 냉각된 상기 N개의 프리폼을 n개의 반송 지그에 인도하는 것을 특징으로 하는 사출 연신 블로우 성형장치.
제11항에 있어서,
상기 n개의 반송 지그를 하나씩 반출 구동하고, 상기 반송 지그 중에서 선두의 반송부재를, 상기 복수의 스프로킷 중에서 최상류에 위치하는 구동 스프로킷에 걸어 맞추게 하는 반출장치를 더 가지는 것을 특징으로 하는 사출 연신 블로우 성형장치.
제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
가열된 상기 M개의 프리폼을 상기 블로우 성형부에 간헐반송하는 간헐반송 기구를 더 가지는 것을 특징으로 하는 사출 연신 블로우 성형장치.
제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 사출 성형부로부터 상기 N개의 프리폼을 꺼내는 취출장치와,
상기 취출장치로부터 상기 N개의 프리폼을 상기 냉각부로 반송하는 반송장치를 더 가지고,
상기 사출 성형부는, 상기 N개의 프리폼을 제1 방향과 평행한 n열의 각 열에서 M개씩 동시에 사출 성형하고, M을 짝수로 했을 때, 상기 n열의 각 열에서 상기 제1 방향에서의 중심 위치에서 이웃하는 2개의 프리폼의 제1 간격이 다른 2개의 프리폼의 제2 간격과는 다르고,
상기 취출장치는, 상기 n열의 각 열 M개의 프리폼을 상기 사출 성형부로부터 상기 제1 방향과 직교하는 제2 방향을 따라 반출하면서 상기 제2 방향에서의 프리폼의 배열 피치를 좁은 피치로 변환하고,
상기 반송장치는, 상기 제1 간격을 변경함으로써 상기 제1, 제2 간격을 일치시키고,
상기 냉각부는, 상기 N개의 프리폼을 상기 제1 방향과 평행한 n열의 각 열에서 M개씩 강제 냉각하는 것을 특징으로 하는 사출 연신 블로우 성형장치.
N(N은 2 이상의 정수)개의 프리폼을 사출 성형하는 사출 성형부와,
상기 사출 성형부로부터 반출된 상기 N개의 프리폼을 연속반송하여 가열하는 가열부와,
가열된 상기 N개의 프리폼을 n(n은 2 이상의 정수)회로 나누고, 한번에 M(M=N/n: M은 자연수)개의 프리폼을 M개의 용기로 연신 블로우 성형하는 블로우 성형부를 가지는 것을 특징으로 하는 사출 연신 블로우 성형장치.
복수의 성형품을 반송하는 반송로와,
상기 반송로를 따라 마련된 가열부를 가지고,
상기 반송로는 복수의 스프로킷과, 각각이 하나의 성형품을 유지하고, 반송방향에서 이웃하는 2개가 접하는 복수의 반송부재와, 상기 복수의 반송부재를 상기 반송방향을 따라 안내하여 상기 복수의 스프로킷에 걸어 맞추게 하는 안내 레일을 가지는 것을 특징으로 하는 성형품 가열장치.
제16항에 있어서,
상기 반송방향에서 이웃하는 복수의 반송부재는, 연결부재에 의해 연결되어 하나의 반송 지그를 구성하고,
상기 복수의 스프로킷 중 상기 반송방향에서 이웃하는 일부의 스프로킷은 연속구동되고, 상기 복수의 스프로킷 중 상기 반송방향에서 이웃하는 다른 일부의 스프로킷은 상기 일부의 스프로킷보다도 고속회전으로 간헐구동되는 것을 특징으로 하는 성형품 가열장치.
제17항에 있어서,
상기 반송 지그를 반출 구동하고, 상기 반송 지그 중에서 선두의 반송부재를 상기 복수의 스프로킷 중에서 최상류에 위치하는 구동 스프로킷에 걸어 맞추게 하는 반출장치를 더 가지는 것을 특징으로 하는 성형품 가열장치.
N(N은 2 이상의 정수)개의 프리폼을 제1 방향과 평행한 n(n은 2 이상의 정수)열의 각 열에서 M(M=N/n: M은 자연수)개씩 동시에 사출 성형하는 사출 성형부와,
상기 사출 성형부로부터 상기 제1 방향과 직교하는 제2 방향으로 반출된 상기 N개의 프리폼을 상기 제1 방향과 평행한 n열에서 각 열 M개씩 강제 냉각하는 냉각부와,
냉각된 상기 N개의 프리폼이 M개씩 상기 제1 방향으로 반출되고, 상기 N개의 프리폼을 우회 경로를 따라 연속반송하여 가열하는 가열부와,
가열된 상기 N개의 프리폼을 n회로 나누고, 한번에 M개의 프리폼이 상기 제2 방향을 따라 간헐반송되어 반입되고, M개의 프리폼으로부터 M개의 용기로 동시에 연신 블로우 성형하는 블로우 성형부를 가지는 것을 특징으로 하는 사출 연신 블로우 성형장치.