KR101865094B1 - 입체 형상을 갖는 용기의 제조 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 입체부를 갖는 용기 제조 장치에 관한 것으로서, 상세하게는 이미 제작된 프리폼을 이용하여 신속하게 입체부를 갖는 용기를 대량으로 제조할 수 있는 용기 제조 장치에 관한 것이다.
이러한 본 발명은 기 제작된 프리폼을 공급하는 프리폼 공급부와, 프리폼 공급부에서 배출되어 이송된 프리폼을 가열시키는 프리폼 가열부와; 프리폼 가열부를 통과한 가열된 프리폼을 외부로 배출하는 프리폼 배출부와; 프리폼 배출부에서 배출된 프리폼을 이송시키는 용기 성형용 이송부와; 용기 성형용 이송부가 통과하며, 용기 성형용 이송부에 의하여 이송되는 가열된 프리폼이 팽창되는 경우에 용기의 외관을 제공하는 금형을 구비하는 용기 성형부와, 용기 성형부에 인접하게 마련되어 금형에 수용된 프리폼에 공기를 제공하여 팽창시키는 공기 공급부와, 상기 용기 성형부에 인접하게 마련되어 용기 성형부에 마련되는 금형 내부에 인몰드 라벨링을 위한 라벨을 공급하는 라벨 공급부와; 상기 용기 성형부와 인접하게 마련되며, 용기 성형용 이송부에 의하여 용기 성형부에서 배출되어 이송되는 용기를 인접한 영역으로 취출시키는 용기 취출부를 포함하는 것을 특징으로 하는 입체부를 갖갖는 용기의 제조 장치를 제공한다.

Description

입체 형상을 갖는 용기의 제조 장치 { A manufacturing apparatus for a container comprising 3d shape }

본 발명은 입체 형상을 갖는 용기 제조 장치에 관한 것으로서, 상세하게는 이미 제작된 프리폼을 이용하여 신속하게 대량의 입체 형상을 갖는 용기를 제조할 수 있는 용기 제조 장치에 관한 것이다.

합성수지제 블로우 성형 용기의 표면에, 가식(加飾), 혹은 상품명이나 설명문의 표시를 달성하는 수단으로서 장식 모양, 상품명, 설명문 등을 인쇄 표시한 라벨을 부착하는 수단이 많이 이용되고 있다.

그리고, 라벨을 부착하는 방법의 하나로서,인몰드 성형용 라벨(이하, 단순히 라벨이라고 한다)을 미리 금형 내에 세트하고, 용기 본체의 성형과 동시에 이 용기 본체의 둘레벽의 표면에 부착하는 인몰드 성형법이 있다.

이 인몰드 성형법은, 용기 본체의 성형과 동시에 라벨의 부착이 달성되고, 전용의 다른 공정에 의한 부착 작업을 필요로 하지 않는 것, 용기 본체의 표면과 라벨과의 사이에 단차가 생기지 않으므로 단차에 의한 외관 형식이나 촉감 저하의 염려가 없는 것, 그리고 블로우 성형 용기에 있어서의 박육화(薄肉化)에 관계없이, 용기 본체에 대한 라벨이 강고하고 안정된 부착을 확실히 얻을 수 있다.

일 예로서, 일본 특허 공개특허공보 2004-136486에는, 라벨, 라벨 부착 블로우 성형품 및 그 제조방법에 관한 발명이 기재되어 있다.

그런데 이와 같은 종래 기술에 따른 인몰드 성형을 하는 경우, 용기의 형체를 갖기 전의 사출물(이하에서는 프리폼(pre-form)이라 한다)를 성형하고, 프리폼 가열, 프리폼 팽창을 통한 용기 성형과 라벨링 및 용기의 취출이 이루어져야 하는데, 이러한 각각의 작업 스테이지를 위한 장치들의 레이아웃(layout)이 차지하는 면적이 매우 넓고, 그 속도도 느리기 때문에 비효율적이라는 문제점이 있었다.

또한, 종래 기술에 의한 인몰드 성형 장치의 경우 유압식으로 설계되기 때문에 오일의 누유 등으로 인하여 작업장이 오염되고, 제작 과정 중에서 용기도 오염될 수 있다는 문제점도 있었다.

본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 기 제작된 프리폼을 이용하여 대량의 입체 형상을 갖는 용기를 신속하게 제작할 수 있는 용기 제조 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 유압 기계를 사용하지 않고, 전동 모터를 이용하여 입체 형상을 갖는 용기 제조 장치의 동작 제어를 수행함으로써 작업 환경 및 용기의 위생 상태를 개선할 수 있는데 또 다른 목적이 있다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 기 제작된 프리폼을 공급하는 프리폼 공급부와, 프리폼 공급부에서 배출되어 이송된 프리폼을 가열시키는 프리폼 가열부와; 프리폼 가열부를 통과한 가열된 프리폼을 외부로 배출하는 프리폼 배출부와; 프리폼 배출부에서 배출된 프리폼을 이송시키는 용기 성형용 이송부와; 용기 성형용 이송부가 통과하며, 용기 성형용 이송부에 의하여 이송되는 가열된 프리폼이 팽창되는 경우에 용기의 외관을 제공하는 금형을 구비하는 용기 성형부와, 용기 성형부에 인접하게 마련되어 금형에 수용된 프리폼에 공기를 제공하여 팽창시키는 공기 공급부와, 상기 용기 성형부에 인접하게 마련되어 용기 성형부에 마련되는 금형 내부에 인몰드 라벨링을 위한 라벨을 공급하는 라벨 공급부와; 상기 용기 성형부와 인접하게 마련되며, 용기 성형용 이송부에 의하여 용기 성형부에서 배출되어 이송되는 용기를 인접한 영역으로 취출시키는 용기 취출부를 포함하는 것을 특징으로 하는 용기 제조 장치를 제공한다.

프리폼 공급부는; 외부에서 기 제작된 프리폼을 수용하는 버킷부와; 버킷부와 연결되면서 버킷부에 수용된 프리폼 공급부를 상향 이송시키는 프리폼 공급용 제1이송부와; 프리폼 공급용 제1이송부에 인접하게 마련되며 프리폼을 프리폼 가열부 방향으로 이송시키는 프리폼 공급용 제2이송부와; 프리폼 공급용 제2이송부의 배출부에 마련되며, 프리폼이 끼워질 수 있는 공간부가 형성되며 회전 가능하게 마련되는 제1로터리 이송부와; 제1로터리 이송부와 인접하게 마련되어 제1로터리 이송부에 의하여 이송된 프리폼을 프리폼 가열부 방향으로 이송하는 제2로터리 이송부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 프리폼 가열부는 히터를 구비하며, 프리폼 가열부 사이를 지나가는 프리폼 가열부용 이송부를 더 포함하되, 상기 제2로터리 이송부는 프리폼 가열부용 이송부 옆에 배치되고, 상기 제2로터리 이송부에서 배출된 프리폼은 프리폼 가열부용 이송부에 의하여 이송되어 프리폼 가열부로 이송되어 가열된 후, 프리폼 가열부를 통과하여 프리폼 배출부 방향으로 이동하는 것을 특징으로 한다.

프리폼 가열부용 이송부는 프리폼 가열부 내부 및 상기 제2로터리 이송부 옆과, 프리폼 배출부 옆을 통과하면서 순환하는 형태로 마련되되, 상기 용기 성형용 이송부와 구분되게 별도의 독립적인 형태로 마련되는 것을 특징으로 한다.

프리폼 배출부는 상기 프리폼 가열부용 이송부와 용기 성형용 이송부 사이에 마련되며, 프리폼 가열부용 이송부에 배치된 프리폼을 홀딩하는 프리폼 홀딩부와; 상기 프리폼 홀딩부에 의하여 홀딩된 프리폼을 용기 성형용 이송부 방향으로 안내하는 가이드부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

가이드부는 복수개로 마련되며, 가이드부간의 간격은 프리폼 가열부용 이송부에서 용기 성형용 이송부로 갈수록 넓어지는 것을 특징으로 한다.

용기 성형용 이송부는 프리폼 배출부 옆과, 용기 성형부와, 용기 취출부 옆을 통과하면서 순환하는 형태로 마련되되, 상기 프리폼 가열부용 이송부와 구분되게 별도의 독립적인 형태로 마련되는 것을 특징으로 한다.

상기 프리폼 가열부용 이송부는 프리폼의 입구가 하향 배치될 수 있게 하는 프리폼 입구 지지부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 용기 성형용 이송부는 프리폼 입구 및 용기의 입구가 하향 배치될 수 있게 하는 입구 지지부를 포함하되, 입구 지지부는 공기 공급부에서 공기가 공급될 수 있도록 개구부를 구비하는 것을 특징으로 한다.

프리폼 공급용 제1이송부는 상향 지게 형성되는 제1하우징과, 제1하우징 내부에 마련되며 프리폼이 얹힐 수 있는 돌출 지지부를 구비한 컨베이어 벨트를 포함하고, 프리폼 공급용 제2이송부는; 제1하우징의 배출부 아래에 배치되며 프리폼 가열부 방향으로 연장되는 제2하우징과; 제2하우징의 배출부에 마련되고, 제1로터리 이송부 방향으로 하향 연장되는 가이드 레일과; 제2하우징에 회전 운동 가능하게 마련되어 프리폼을 가이드 레일 방향으로 이송시키는 회전 장치를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이와 같은 본 발명에 의하면, 기 제작된 프리폼을 다량으로 공급하여 대량의 용기, 특히 입체부를 갖는 인몰드 라벨 용기를 빠르게 제작할 수 있다.

여기서 프리폼은 종래 기술과 같이 입구가 위를 향하여 배치되는 것이 아니라, 아래를 향하고, 입구 지지부는 프리폼(PF)의 위에 배치되는 것이 아니라 아래에 배치됨으로써 열이 상부로 향하게 하여 입구 지지부가 열에 의하여 손상되는 것을 방지할 수 있다.

한편, 제1,2로터리 이송장치에 의하여 입구가 위를 바라봤던 프리폼이 그 위치가 역전되어 입구가 아래를 바라볼 수 있기 때문에 프리폼의 위치 역전이 용이하게 이루어질 수 있다.

한편, 용기 형성시, 팽창을 위한 열풍 뿐만 아니라 냉각을 위한 냉각공기도 공급하기 때문에 용기가 신속하게 냉각될 수 있다.

도1은 본 발명에 의한 입체 형상을 갖는 용기 제조 장치의 평면도이다.
도2와 도3은 본 발명에 의한 입체 형상을 갖는 용기 제조 장치의 사시도이다.
도4는 본 발명에 의한 입체 형상을 갖는 용기 제조 장치의 부분 사시도이다.
도5는 본 발명에 의한 제1,2로터리 이송부의 사시도이다.
도6은 본 발명에 의한 프리폼 가열부와 프리폼 배출부의 사시도이다.
도7은 본 발명에 의한 프리폼 배출부의 사시도이다.
도8은 본 발명에 의한 용기 성형부와 라벨 공급부와, 용기 취출부의 사시도이다.
도9와 도10은 본 발명에 적용되는 용기 성형부과 라벨 공급부의 조립 분해도이다.
도11 및 도12은 본 발명에 의한 용기 성형부에서 금형이 서로 이격된 상태를 도시한 사시도이다.
도13 및 도14는 본 발명에 의한 용기 성형부에서 금형이 서로 맞붙은 상태를 도시한 사시도이다
도15는 본 발명에서 금형이 서로 이격된 경우의 걸림 장치의 상태를 도시한 것이다.
도16은 본 발명에서 금형이 서로 붙은 경우에 걸림 장치의 상태를 도시한 것이다.
도17은 본 발명에 적용되는 용기 성형부의 금형이 분리된 상태에서 금형 캐비티 내면에 라벨이 부착되어 지지되고, 프리폼이 캐비티 사이에 위치한 것을 도시한 부분 사시도이다.
도18는 본 발명에 적용되는 라벨 공급부의 사시도이다.
도19는 본 발명에 적용되는 라벨 공급부에서 라벨 공급암이 하강한 상태를 도시한 사시도이다.
도20는 본 발명에 적용되는 라벨 공급부에서 라벨 수용부로부터 추가적으로 라벨을 가져오기 위해서 제1이동 프레임이 제1이동 가이드의 최선단까지 이동한 상태를 도시한 사시도이다.
도21은 본 발명에 적용되는 라벨 공급부의 라벨 수용부에서 라벨이 라벨 지지부로 이동하는 것을 도시한 사시도이다.
도22 및 도23은 라벨을 금형에 부착하기 전의 준비 상태를 도시한 사시도이다.
도24 및 도25는 라벨을 금형에 부착하는 상태를 도시한 사시도이다.
도26은 라벨을 금형에 부착완료한 상태를 도시한 사시도이다
도27은 본 발명에 적용되는 공기 공급부에 의하여 공기가 공급되기 전의 상태를 나타는 사시도이다.
도28은 본 발명에 적용되는 공기 공급부에 의하여 공기가 공급되는 상태를 나타는 정면도이다.
도29는 본 발명에 적용되는 용기 성형부의 금형 캐비티 내에 프리폼이 위치한 상태를 도시한 투시도이다.
도30은 본 발명에 의한 용기 성형부 및 공기 공급부에 의하여 용기가 성형되는 과정을 도시한 개략도이다.
도31은 본 발명에 의한 용기 취출부가 용기를 취출 완료한 상태를 도시한 사시도이다.
도32는 본 발명에 의한 용기 취출부 및 용기 반출용 컨베이어 벨트의 사시도이다.
도33은 본 발명에 의한 용기 취출부의 동작을 순차적으로 도시한 것이다.
도34는 본 발명에 의한 용기 취출부가 용기를 취출 완료하여 컨베이어 벨트로 이송하는 상태를 도시한 사시도이다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 설명하고자 한다.

그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소 들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다.

상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.

예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제2 구성요소는 제1 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제1 구성요소도 제2 구성요소로 명명될 수 있다.

및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.

반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다.

단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.

본 출원에서, "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 참조하여 실시예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

도1 내지 도3에서 도시한 바와 같이, 본 발명에 의한 입체 형상을 갖는 용기 제조 장치(이하, '용기 제조 장치'라고 한다)(1)는 외부에서 이미 제작된 프리폼을 가열하고, 가열된 프리폼에 블로윙(blowing)작업을 통하여 입체 형상을 갖는 용기를 성형하고, 성형된 입체 형상을 갖는 용기를 외부로 취출하기 위해서 마련되었다.

본 발명에 의한 용기 제조 장치의 크게 4개의 부분으로 나뉜다. 즉, 외부에서 이미 제작된 프리폼을 수용하고 공급하는 프리폼 공급부(100)와, 프리폼 공급부(100)에서 공급된 프리폼을 가열시키는 프리폼 가열부(200)와, 프리폼 가열부(200)에서 가열된 프리폼을 금형 및 블로윙 공정을 이용하여 입체 형상을 갖는 용기를 성형하는 용기 성형부(400)와, 용기 성형부에서 성형된 용기를 외부로 취출하는 용기 취출부(610)를 포함한다.

그리고, 프리폼 공급부(100)는 프리폼 가열부(200)에 인접하게 마련되어 프리폼 가열부(200)로 프리폼을 이송시키는 제1,2로터리 이송부(151, 152)를 포함한다.

제2로터리 이송부(152)에 의하여 이송된 프리폼을 프리폼 가열부(200) 방향으로 이송하는 프리폼 가열부용 이송부(250)가 더 마련된다.

프리폼 가열부용 이송부(250)는 순환하는 이송 장치로 구성되며, 후술할 용기 성형부를 통과하는 용기 성형용 이송부(350)와 별도의 이송장치로 구성된다.

프리폼 가열부(200)는 프리폼 가열부용 이송부(250)의 영역 중 일부 영역을 따라서 배치되며, 기 제작된 프리폼을 가열시켜서 블로윙 성형시 팽창이 용이하도록 한다.

이를 위해서 프리폼 가열부(200)는 프리폼 이송부의 외부쪽을 따라서 배치된다. 한편, 프리폼 가열부용 이송부(250)의 내측에는 반사판(220)이 마련될 수 있다.

프리폼 가열부(200)는 가열부 하우징(211)과, 가열부 하우징(211) 내부에 마련되는 다수의 히터(212)로 구성된다.

한편, 프리폼 가열부용 이송부(250)와, 용기 성형용 이송부(350) 사이에는 프리폼 배출부(300)가 마련된다.

프리폼 배출부(300)는 프리폼 가열부(200)에 의하여 가열된 프리폼을 잡아서 용기 성형용 이송부(350) 방향으로 이송시키는 역할을 수행한다. 이에 대해서는 구체적으로 후술한다.

한편, 용기 성형용 이송부(350)는 프리폼 가열부용 이송부(250)와 별도로 마련되는 순환구조로 마련되며, 용기 성형부(400) 및 용기 취출부(610)를 지나가도록 마련된다.

용기 성형용 이송부(350)에는 프리폼 및 용기의 입구가 지지되는 입구 지지부(351)가 마련되며, 입구 지지부(351)에는 후술하는 바와 같이 공기 공급부에서 공기가 주입될 수 있도록 각각 개구부(미도시)가 마련된다.

용기 성형부(400)는 용기의 형상에 맞는 분리되는 금형(도11참조, 410)과, 금형을 구동시키는 금형 구동부(도11참조, 428)를 포함한다.

그리고 용기 성형부(400)의 상부에는 금형(410) 내부에 인몰드 라벨 공정을 위한 라벨을 공급하는 라벨 공급부(500)가 마련되고, 용기 성형부(400) 아래에는 공기 공급부(도17참조, 1400)가 마련된다.

한편, 용기 성형부(400)에서 약간 떨어진 곳에서는 완성된 용기를 외부로 취출하는 용기 취출부(610)가 마련된다.

용기 취출부(610)는 핑거 형태로 마련되어 용기 성형용 이송부(350)를 따라 이송된 완성된 용기를 외부 컨베이어 벨트나 박스로 취출하는 역할을 수행한다.

도2와 도3에서 도시한 바와 같이, 본 발명에 의한 용기 제조 장치(1)의 프리폼 공급부(100)는 외부에서 제공된 프리폼이 쌓이고 수용되는 버킷부(110)를 포함한다.

버킷부(110)는 다시 회동 동작이 가능하여 그 내부에 쌓은 프리폼을 쏟아낼 수 있도록 회동 운동을 하고, 출구에 개폐가능한 도어가 마련되는 제1버킷부(111)와, 제1버킷부(111)보다 하부에 마련되고, 제1버킷부(111)에서 쏟아져나온 프리폼을 수용하는 제2버킷부(112)를 포함한다.

제1버킷부(112)에 있는 프리폼들은 프리폼 공급용 이송부(140,150)에 의하여 프리폼 가열부용 이송부(250)로 이송된다.

프리폼 공급용 이송부(140,150)는 다시 버킷부(110)와 연결되면서 버킷부(110)에 수용된 프리폼을 상향 이송시키는 프리폼 공급용 제1이송부(141)와, 프리폼 공급용 제1이송부(141)에 인접하게 마련되며 프리폼을 프리폼 가열부(200) 방향으로 이송시키는 프리폼 공급용 제2이송부(142)를 포함한다.

프리폼 공급용 제1이송부(141)는 상향 지게 형성되는 제1하우징(1411)과, 제1하우징(1411) 내부에 마련되며 프리폼이 얹힐 수 있는 돌출 지지부(1412)를 구비한 컨베이어 벨트(1413)를 포함한다.

프리폼 공급용 제2이송부(142)는, 제1하우징(1411)의 배출부 아래에 배치되며 프리폼 가열부(200) 방향으로 연장되는 제2하우징(1421)과, 제2하우징(1421)의 배출부에 마련되고, 제1로터리 이송부(151) 방향으로 하향 연장되는 가이드 레일(1422)과, 제2하우징(1421)에 회전 운동 가능하게 마련되어 프리폼을 가이드 레일(1422) 방향으로 이송시키는 회전 장치(1423)를 포함한다.

제2하우징(1421) 및 가이드 레일(1422)은 모두 하향지게 배치된다.

회전 장치(1423)는 프리폼의 표면과 접촉하여 프리폼을 강제적으로 가이드 레일 방향으로 이송시키는 회전체(1423a)와, 회전체(1423a)의 일측에 마련되어 회전체(1423a)를 회전시키는 회전모터(1423b)를 포함한다.

가이드 레일(1422)은 길게 형성되고 상호 이격되는 레일바(1422a)와, 레일바(1422a) 일부를 둘러싸며 이들을 지지하는 레일바 지지부(1422b)를 포함한다.

여기서 프리폼의 입구 부분인 레일바(1422a)의 상부 부분의 이격된 공간에 끼워져서 레일바(1422a)의 안내를 받아서 제1로터리 이송부(151)로 이송된다.

도4와 도5에서 도시한 바와 같이, 로터리 이송부(150)는 다시 가이드 레일(1422)과 직접적으로 인접하는 제1로터리 이송부(151)와, 제1로터리 이송부(151)의 옆에 배치되며 제1로터리 이송부(151)의 회전축과 직교되는 회전축을 갖는 제2로터리 이송부(152)를 포함한다.

제1로터리 이송부(151)는 상호 이격되는 복수의 내부 블레이드(1511)와, 내부 블레이드(1511)에서 반경 외곽방향으로 이격되면서 상호 이격되는 복수의 외부 블레이드(1513)를 포함한다.

내부 블레이드(1511) 사이에는 제1수용홈(1512)이 마련되고, 외부 블레이드 (1513)사이에는 제2수용홈(1514)이 마련된다.

제1,2수용홈(1512, 1514)의 입구부분은 경사지게 형성되고 안쪽으로는 평평하게 형성되는데, 이는 가이드 레일(1422)에서 배출된 프리폼이 제1,2수용홈(1512, 1514)에 용이하게 진입한 후에 안정적으로 수용되도록 하기 위함이다.

한편, 내부 블레이드(1511)보다 안쪽에는 호 또는 곡면 형태의 내부 가이드판(1515)이 마련되고, 외부 블레이드(1513)보다 바깥쪽에는 호 또는 곡면 형태의 외부 가이드 판(1516)이 마련된다.

내부 가이드판(1515)의 역할은 제1,2수용홈(1512, 1514)에 수용된, 프리폼이 제1로터리 이송부(151) 회전 중심부 쪽으로 빠져서 이탈하는 것을 방지하는 것이고, 외부 가이드판(1516)의 역할은 제1,2수용홈(1512, 1514)에 수용된 프리폼이 제1로터리 이송부(151)의 반경방향 바깥으로 빠져서 이탈하는 것을 방지하는 것이다.

여기서 제1로터리 이송부(151)는 시계 방향으로 회전하여, 가이드 레일(1422)에서 빠져나온 프리폼을 제2로터리 이송부 방향(152)으로 이송한다.

제2로터리 이송부(152)는 외주면에 치형과 같은 제3수용홈(1521)이 형성된다

제1로터리 이송부(151)에 의하여 이송된 프리폼은 제2로터리 이송부(152)의 제3수용홈(1523)에 끼워져서 프리폼 가열부용 이송부(250) 방향으로 이동한다.

여기서 제2로터리 이송부(152)는 반시계 방향으로 회전하는 것이 바람직하다.

제2로터리 이송부(152)의 외곽에는 내면에 곡면이 형성되는 가이드부(1522)가 마련되어 제3수용홈(1521)에 끼워진 프리폼이 외부로 이탈하지않고 프리폼 가열부용 이송부(250)로 이동할 수 있다.

가이드 레일(1422)을 따라서 이송되는 프리폼은 입구부가 위를 향하게 이동되고, 그 위치가 제1로터리 이송부(151)의 하단부에서 유지된다.

다만, 제1로터리 이송부(151)가 시계방향으로 회전하면서, 제1로터리 이송부(151)의 최정점에서는 프리폼 입구가 아래를 향하고, 그 상태에서 제2로터리 이송부(152)로 이동하면, 프리폼의 입구가 아래를 향한 상태로 제2로터리 이송부(152)에 의하여 프리폼 가열부용 이송부(250)로 이동한다.

그리고, 입구가 아래를 향한 프리폼은 프리폼 가열부용 이송부(250)에 마련되는 입구 지지부(251)에 끼워져서 거꾸로 배치된 상태로 프리폼 가열부(200)로 이송된다.

도6에서 도시한 바와 같이, 프리폼 가열부(200)는 프리폼 가열부용 이송부(250) 외곽에 부분적으로 배치되는 가열부 하우징(211) 및 가열부 하우징(211) 내부에 설치되는 히터(212), 그리고, 그 반대편(프리폼 가열부용 이송부의 내측)에 위치하는 반사판(220)을 포함한다.

도6에서 프리폼 가열부(200)의 배열은 'ㄱ'자로 꺾인 것을 도시하였으나, 이에만 한정되는 것은 아니다. 그리고 반사판(220)이 위치하는 자리에 가열부 하우징(211)과 히터(212)가 더 배치될 수도 있다.

프리폼 가열부용 이송부(250)는 순환하는 컨베이어 형태로 마련되며, 프리폼의 입구를 지지하는 입구 지지부(251)가 다수 연속으로 배치되어 있다.

그리고, 프리폼 가열부용 이송부(250)에 의하여 프리폼 가열부(200)를 통과한 프리폼은 그 표면이 가열되어 가소성 상태가 된다.

이 상태에서 프리폼 배출부(300) 옆을 지나가면, 도7에서 나타난 프리폼 배출부(300)를 구성하는 프리폼 홀딩부(310)가 이동하여 프리폼 가열부용 이송부(250) 방향으로 이동하여 프리폼을 잡아서 프리폼 가열부용 이송부(250)에서 빼낸다.

여기서 프리폼 홀딩부(310)에는 도시되지 않았지만 암(arm)과 같은 구조가 있어서, 프리폼 가열부용 이송부(250)에 있는 프리폼을 잡고, 그 이후에 회전한다.

그리고, 프리폼 홀딩부(310)에 의하여 홀딩된 가열된 프리폼은 용기 성형용 이송부 방향으로 연장되는 레일형태의 가이드부(320) 방향을 따라서 이동한다. 가이드부 (320)또한 프리폼 홀딩부(310)와 함께 프리폼 배출부(300)를 구성한다.

구체적으로는, 프리폼 홀딩부(310)가 가이드부(320)를 따라서 이동하여, 프리폼을 용기 성형용 이송부(350)에 프리폼을 놓은 후, 다시 프리폼 가열부용 이송부(250)로 돌아간다.

용기 성형용 이송부(350)는 프리폼 가열부용 이송부(350)처럼 순환구조를 가지면서 프리폼 배출부(300), 용기 성형부(400), 용기 취출부(610)를 거치게 되어 있다.

다만, 프리폼 가열부용 이송부(250)와 별도로 독립적인 순환구조를 갖고 있다.

가이드부(320)의 간격은 프리폼 가열부용 이송부(250)에서 용기 성형용 이송부(350)로 갈수록 넓어지는 것이 바람직하다.

이는 프리폼 가열부용 이송부(250)의 경우, 프리폼의 부피가 팽창할 일이 없이 표면 가열만 되면 되므로, 좁은 면적에서 보다 많은 프리폼을 가열할 수 있도록 입구 지지부(251)의 간격이 촘촘해야 한다.

그러나 용기 성형용 이송부(350)의 경우에는 용기 성형부에서 프리폼이 팽창하여 용기가 되어야 하기 때문에 미리 그 간격을 넓게 해야 한다. 따라서, 그 간격의 변화를 고려하여 가이드부(320)의 간격은 프리폼 가열부용 이송부(250)에서 용기 성형용 이송부(350)로 갈수록 넓어지는 것이 바람직하다.

프리폼 배출부(300)에 의하여 복수개(예, 4개)의 프리폼(PF)이 동시에 프리폼 가열부용 이송부(250)에서 배출되어 용기 성형용 이송부(350)의 입구 지지부(351)에 위치한다. 이 상태에서도 프리폼(PF)은 입구가 아래로 배치되어 거꾸로 서있는 상태를 유지한다.

용기 성형부 이송부(350)는 순환 라인(352)과, 순환 라인에 상호 이격되게 결합되어 있는 입구 지지부(351)를 포함하고, 입구 지지부(351)에는 상하 방향으로 개구부(351a)가 형성되어 있어 그 방향으로 공기가 유출입할 수 있다. 그리고 용기 성형부 이송부(350)는 순환 라인(352)과 맞물려서 순환 라인(352)을 이동시키는 회전 동작부(353)를 포함한다.

순환 라인(352)는 가이드부(320)의 앞쪽을 지나가도록 설계되고, 순환라인(352)에 결합된 입구 지지부(351)는 가이드부(320)의 높이보다 높게 배치되기 때문에, 가이드부(320)와 입구 지지부(351)는 간섭되지 않는다.

따라서 프리폼 홀딩부(310)에 의하여 이송되는 프리폼이 프리폼 가열용 이송부(250)에서 입구 지지부(351)로 원활하게 위치할 수 있다.

여기서, 순환 라인(352)은 순환 체인이나 순환 컨베이어 벨트와 같이 연속체로 구성되는 것이 바람직하다.

여기서 회전 동작부(353)는 기어 또는 스프로킷과 같이 외면에 치형이 형성된 것이 바람직하며, 회전 동작부(353)에는 별도의 모터가 마련되어 이를 회전시키는 것이 바람직하다.

도8에서 도시한 바와 같이, 용기 성형부 이송부(350)는 용기 성형부(400)를 지나간다.

용기 성형부(400)는 상호 분리되며 용기의 형상을 갖는 캐비티를 갖는 금형(410)과 이 금형을 구동시키는 구성요소들로 구성된다.

그리고, 용기 성형부(400)의 아래, 더 정확하게는 금형(410)의 아래 부분에는 금형이 닫혀진 상태에서 캐비티 내부에 있는 프리폼에 공기를 주입하여 용기를 성형하는 공기 공급부(1400)가 마련된다.

그리고, 용기 성형부(400)의 위 쪽에는 캐비티 내면에 인몰드 라벨링 공정을 위한 라벨을 공급하는 라벨 공급부(500)가 마련된다.

한편, 용기 성형부(400)에서 용기가 완성되면 그 용기는 용기 성형용 이송부(350)에 의하여 용기 성형부(400) 바깥으로 나오고, 이후, 그 옆에 있는 용기 취출부(610)에 의하여 외부로 취출되어 용기 성형용 이송부(350)에서 분리되어 이웃한 컨베이어 벨트나 박스로 이동한다.

이하에서는 용기 성형부(400), 라벨 공급부(500), 공기 공급부(1400), 용기 취출부(610)에 대해서 설명한다.

도9과 도10에서 도시한 바와 같이, 용기 성형부(400) 위에 마련되는 배치공간(423)에 라벨 공급부(500)가 배치된다.

여기서 용기 성형부(400)와 라벨 공급부(500)를 통칭하여 인몰드 라벨 용기 성형 어셈블리라고 할 수 있다.

도9 내지 도12에서 도시한 바와 같이, 용기 성형부(400)의 구성을 보면, 최종적으로 완성되어야할 용기의 외관 형태에 대응되는 형상을 갖는 캐비티(411)를 갖는 금형(410)을 갖는다.

금형(410)은 두 부분으로 분리될 수 있다.

용기 성형부(400)은 하우징 프레임(420)이 그 뼈대를 구성한다. 그리고 하우징 프레임(420)의 측면에는 측면 플레이트(425)가 마련된다.

금형(411)은 제1금형(411a)과, 제2금형(411b)로 구분된다.

각각의 금형 후방에는 이동 블록(430)이 마련된다.

제1금형(411a)의 후방에는 제1 이동 블록(430a)이 마련되고, 제2 금형(411b)의 후방에는 제2 이동 블록(430b)이 마련된다.

한편, 제1 이동 블록(430)의 후방에는 제1 이동 블록(430a)의 후방을 지지하는 지지 블록(427)이 마련된다.

하우징 프레임(420)의 옆에는 금형 구동부(428)가 마련된다.

본 발명의 특징 중 하나는 하나의 금형 구동부(428)를 이용하여 두 개의 금형(411)을 서로 붙이거나 이격시킬 수 있다는 점이다.

종래 기술에서는 두 개의 금형을 이격시키거나 붙이기 위해서는 각각의 금형을 움직이는 금형 구동부가 두 개가 있어야 되지만, 본 발명에서는 하나의 금형 구동부(428)만 가지고도 두 개의 금형(411)을 동시에 움직일 수 있다.

위 구동 메커니즘은 아래와 같은 특이한 구동력 전달 구조에 의해서 구현된다.

금형 구동부(428)에는 하우징 프레임(420)을 폭 방향으로 관통하는 회전축(428a)이 마련된다.

회전축(428a)에는 캠 플레이트 형태의 회동부(428b)가 마련된다.

그리고 회동부(428b)의 양 단에는 두 개의 연결 링크(429)가 마련되고, 이 연결 링크(429)는 연결 플레이트(431)에 의해서 두 개의 이동 블록(430a, 430b)과 각각 연결된다.

구체적으로 보면, 회동부(428b)의 일단에는 'ㄷ'자 형태의 제1 연결 링크(429a)가 회동 가능하게 연결된다.

그리고, 제1 연결 링크(429a)는 'ㄴ'자 형태의 제1 연결 플레이트(431a)에 회동 가능하게 연결된다.

그리고 제1 연결 플레이트(431a)은 제1 이동 블록(430a)에 연결된다.

한편, 회동부(428b)의 타단에는 'ㄷ' 자 형태의 제2 연결 링크(429b)가 회동 가능하게 연결된다.

그리고, 제2 연결 링크(429b)는 'ㄴ'자 형태의 제2 연결 플레이트(431b)에 회동 가능하게 연결된다.

그리고 제2 연결 플레이트(431b)은 제2 이동 블록(430b)에 연결된다.

제1연결 링크(429a)는 회동하면서 제1 연결 플레이트(431a) 및 회동부(429)와 간섭되는 것을 방지하면서도, 그 연결 상태 및 동력 전달 상태가 보다 안정적으로 확보될 수 있도록 상호 이격된 두 겹으로 구성된 구조로 되는 것이 바람직하다.

그리고 제2연결 링크(429b)도 회동하면서 제2연결 플레이트(431b) 및 회동부(429)와 간섭되는 것을 방지하면서도, 그 연결 상태 및 동력 전달 상태가 보다 안정적으로 확보될 수 있도록 상호 이격된 두 겹으로 구성된 구조로 되는 것이 바람직하다.

즉, 제1연결링크(429a)를 구성하는 하나의 플레이트는 회동부(429) 및 제1연결 플레이트(431a)의 일면에 결합되고, 다른 하나의 플레이트는 타면에 결합된다.

그리고, 제2 연결링크(429a)를 구성하는 하나의 플레이트는 회동부(429) 및 제2연결 플레이트(431b)의 일면에 결합되고 다른 하나의 플레이트는 타면에 결합된다.

이에 의해서 제1연결 링크(429a) 및 제2 연결 링크(429b)가 회동부(429)에 의한 회동 운동시 제1연결 플레이트(431a)(또는 제1 연결 플레이트(431b)와 중첩될 수 있으면서도 간섭으로 인한 충돌이 되는 것은 방지될 수 있다.

하우징 프레임(420)의 상면에는 제2연결 링크(429b)의 이동 공간을 확보하기 위한 홈부(420a)가 마련된다.

그리고, 하우징 프레임(420)의 하부에는 제1 이동 블록(430a)의 이동을 안내하는 제1 안내 레일(432a)이 마련된다.

또한, 하우징 프레임(420)의 상부에는 제2 이동 블록(430b)의 이동을 안내하는 제2 안내 레일(432b)이 마련된다.

제1 이동 블록(430a)에는 고정바(433)가 관통되는 형태로 배치된다.

고정바(433)의 일단부는 지지 블록(427)에 고정되고 제1 이동 블록(430a) 방향으로 연장되어 제1 이동 블록(430a)의 네 코너 부분을 관통한다.

관통하여 돌출된 고정바(433)의 타단부에는 복수의 요철 또는 단차 형태로 이루어진 제1걸림부(433a)가 마련된다.

위에서 언급한 연결 구성요소(회동부, 연결 링크, 연결 플레이트, 고정바, 안내레일)는 하우징 프레임(420)의 양 측면에 배치된다.

제2 이동 블록(430b)의 네 코너에는 고정바(433)이 삽입되어 관통할 수 있는 삽입공(430b-1)이 마련된다.

제2 이동 블록(430b)의 후방에는 고정바(433)가 삽입공(430b-1)을 관통하여 제1걸림부(433b)가 노출된 경우, 제1 걸림부(433b)와 결합되는 걸림 장치(450)가 마련된다.

걸림 장치(450)와 제1 걸림부(433b)가 결합되는 경우에는 제1 금형(410a)과 제2 금형(410b)가 서로 맞붙어 있는 상태를 유지할 때이다.

이 경우, 제1금형(410a)와 제2 금형(410b) 내부에 프리폼이 들어간 상태에서 용기 성형을 위해서 외부에서 공기가 유입되는데, 이 경우, 금형 간에 틈이 벌어지지 않도록 걸림 장치(450)가 제1 걸림부(433a)와 결합된다.

두 개의 금형(410a, 410b)이 닫히는 과정은 다음과 같다.

도11 및 도 12에서는 제1,2 금형(410a, 410b) 간에 간격이 벌어진 상태를 도시하였고, 도13 내지 도14에서는 제1,2 금형(410a, 410b)이 붙어서 닫힌 상태를 도시하였다.

도11과 도12에서와 같이 제1,2 금형(410a, 410b)간에 간격이 벌어진 상태에서, 금형 구동부(428)이 동작을 하면, 회동부(429)가 회동을 회동을 한다.

회동부(429)의 회전에 의해서 제1연결 링크부(429a)는 A-1방향(하강 방향)으로 회동 운동을 하고, 제2 연결 링크부(429b)는 A-2방향(상승 방향)으로 회동 운동을 수행한다.

A-1 방향 운동에 의하여 제1 연결 플레이트(431a)는 제2 금형(410b) 방향(B-1 방향)을 향하여 움직이고, 제1 연결 플레이트(431a)에 연결된 제1 이동 블록(430a) 및 제1 이동 블록(430a)에 연결된 제1 금형(410a)는 제2 금형(410b) 방향으로 움직인다.

한편, A-2 방향 운동에 의하여 제2 연결 플레이트(431b)는 제1 금형(410a) 방향(B-2 방향)을 향하여 움직이고, 제2 연결 플레이트(431b)에 연결된 제2 이동 블록(430b) 및 제2 이동 블록(430b)에 연결된 제2 금형(410b)는 제1 금형(410a) 방향으로 움직인다.

이에 의하여 제1금형(410a)과 제2 금형(410b)가 맞붙고, 그 사이에 캐비티(411)가 원통 형태로 형성된다.

그리고, 이 상태에서 제1이동 블록(430a)의 후방에 있는 지지 블록(427)이 제1 이동 블록(430a) 방향으로 움직이고, 지지 블록(427)에 고정되어 있던 고정바(433)가 전진하면서 제2 이동 블록(430b)에 있는 관통공(430b-1)를 관통한다.

지지 블록(427) 과 금형 구동부(428) 사이에는 금형 구동부(428)의 회전운동을 지지 블록(472)의 전진 운동 또는 후진 운동으로 변환하는 래크 및 피니언으로 구성되는 구동력 전달 요소들이 배치된다.

고정바(433)의 단부에 있던 제1걸림부(433a)는 걸림 장치(450)에 마련되는 제2 걸림부(451d, 452d)와 결합된다.

도15에서 도시한 바와 같이, 제2 이동 블록의 뒤에는 잠금 장치(450)가 마련된다

상술한 바와 같이 잠금 장치는 제1,2 금형(410a, 410b)이 맞붙은 경우, 그 상태가 안정적으로 유지될 수 있게, 고정바(433)의 단부에 있는 제1걸림부(433a)와 결착되어 고정바(433)가 이탈되는 것을 방지한다.

걸림 장치(450)의 구체적인 구성은 다음과 같다.

상향으로 오목하게 형성되는 복수의 제1걸림홈(451a)이 형성되는 상부 걸림대(451)과, 상부 걸림대(451)와 부분적으로 겹쳐지게 마련되며, 하향으로 오목하게 형성되는 복수의 제2 걸림홈(452a)가 형성되는 하부 걸림대(452)를 포함한다.

상부 걸림대(451) 및 하부 걸림대(452)는 후술하는 액츄에이터(470)의 동작에 의하여 그 간격이 조절된다.

이에 의해서 제1걸림홈(451a)과 제2걸림홈(452a)가 이격되거나 붙어서 제1걸럼부(433a)에 선택적으로 걸릴 수 있게 된다.

상부 걸림대(451)는 제1 상부 걸림대(4511) 및 이와 하방으로 이격되어 있는 제2 상부 걸림대(4512), 그리고 이들을 연결하는 연결대(4513)를 포함한다.

하부 걸림대(452)는 제1 하부 걸림대(4521) 및 이와 하방으로 이격되어 있는 제2 하부 걸림대(4522), 그리고 이들을 연결하는 연결대(4523)를 포함한다

제1상부 걸림대(4511)는 제1 하부 걸림대(4521)와 붙거나 이격되도록 상하 방향으로 마주보게 배치된다.

또한, 제2상부 걸림대(4512)는 제2 하부 걸림대(4522)와 붙거나 이격되도록 상하 방향으로 마주보게 배치된다.

상부 걸림대(451) 및 하부 걸림대(452)를 상하 방향으로 가로지르는 안내 로드(454)가 마련된다.

안내 로드(454)는 상부 걸림대(451)과 하부 걸림대(452)가 상대적인 상하 운동을 하는 경우, 그 상하 운동을 안내하는 역할을 한다.

안내 로드(454)는 상부 걸림대(451) 및 하부 걸림대(452)에 마련되는 제1수용홈(451b)과, 제2수용홈(452b)에 배치된다.

제2 이동 블록(430b)의 후방에는 고정대(4300)가 마련되고, 고정대(4300)에는 액츄에이터(460)가 고정된다.

액츄에이터(460)에는 작동바(461)가 마련된다.

작동바(461)는 액츄에이터(460)의 동작에 따라서 액츄에이터(461) 외측으로 길게 뻗어나가거나 내측으로 이동하여 숨겨질 수 있다.

액츄에이터(460)는 제1하부 걸림대(4521) 및 제2 상부 걸림대(4512)의 외부에 배치되는 이동 플레이트(470)와 연결된다.

이를 구체적으로 보면 작동바(461)의 단부가, 이동 플레이트(470)에 마련되는 연결유닛(471)에 연결되어 있다.

따라서, 액츄에이터(460)의 동작에 따라서 작동바(461)가 외측으로 뻗어나가면 이에 따라서 이동 플레이트(470)가 본 도면에서 왼쪽으로 이동할 수 있다.

그 상태에서 작동바(461)가 액츄에이터(460) 내부로 들어가면 이동 플레이트(470)가 본 도면에서 우측으로 이동할 수 있다.

이동 플레이트(470)의 후면에는 일정 영역이 경사지게 형성되는 안내홈(472)이 마련된다.

안내홈(472)는 상향 안내홈(472a)과 하향 안내홈(472b)으로 구성된다.

그리고 상향 안내홈(472a)과 하향 안내홈(472b)은 좌우 방향으로 복수 개로 구성될 수 있다.

상향 안내홈(472a)과 하향 안내홈(472b)간의 간격은 일측에서 타측으로 갈수록 그 간격이 넓어지게 형성된다.

한편, 제1하부 걸림대(4521)에는 상향 안내홈(472a)에 끼워지며, 상향 안내홈(472a)과 상대적인 위치 변화가 발생할 수 있는 제1삽입부(452c)가 마련된다.

한편, 제2상부 걸림대(4512)에는 하향 안내홈(472b)에 끼워지며, 하향 안내홈(472b)과 상대적인 위치 변화가 발생할 수 있는 제2 삽입부(451c)가 마련된다.

한편, 제1 걸림홈(451a)과 제2 걸림홈(452a)의 내면에는 고정바(433)에 마련되는 제1 걸림부(433a)에 걸릴 수 있는 요철부 형태의 제2 걸림부(451d, 452d)가 마련된다.

제1금형(410a)과 제2 금형(410b) 간의 이격 또는 부착 상태에 따른 걸림 장치(450)의 동작에 대해서 설명한다.

제1금형(410a)과 제2 금형(410b) 간에 최대한 이격되어 있는 경우에는 상부 걸림대(451)와 하부 걸림대(452)가 상호 이격되어 있다. 따라서 제1 걸림홈(451a)과 제2 걸림홈(452a)도 이격되어 있다.

이 상태에서 제1하부 걸림대(4521)와 제2상부 걸림대(4512) 간의 간격은 최소가 된다.

그리고, 제1삽입부(452c)는 상향 안내홈(472a)의 일단부(본 도면에서 좌측단부)에 배치되고, 제2삽입부(451c)는 하향 안내홈(472b)의 일단부(본 도면에서 좌측단부)에 배치되어 있다.

도16에서 도시한 바와 같이, 제1금형(410a)과 제2금형(410b) 가 닫혀 지면, 지지 블록(427)에 고정되고 그 일단부가 제1이동 블록(430a)에 대해서 돌출되어 있는 고정바(433)가 지지 블록(427)의 이동으로 인하여, 제2 이동 블록(430b)에 있는 관통공(430b-1)를 관통한다.

그리고, 그 단부에 있는 제1걸림부(433a)는 걸림장치의 제1걸림홈(451a)과 제2 걸림홈(452a) 사이에 배치된다.

이 상태에서 액츄에이터(460)가 동작하여 작동바(461)가 일측방향(좌측방향)으로 연장되어 뻗는다.

이에 의하여 이동 플레이트(470)가 일측 방향(좌측 방향)으로 이동한다.

이동 플레이트(470)의 이동에 따라서 이동 플레이트(470)에 형성된 상향 안내홈(472a) 및 하향 안내홈(472b)도 일측 방향(좌측 방향)으로 이동한다.

상향 안내홈(472a) 및 하향 안내홈(472b)에 끼워져 있는 제1삽입부(452c) 및 제2삽입부(451c)는 각각 상부 지지대(451)와 하부 지지대(452)에 고정되어 있기 때문에 수평 방향으로 움직이지는 않는다.

다만, 일측 방향(좌측 방향)으로 움직이는 상향 안내홈(472a) 및 하향 안내홈(472b) 내에서의 상대적인 위치가 변화된다.

상향 안내홈(472a)에 끼워진 제1삽입부(452c)는 상향 안내홈(472a)의 안내에 의하여 위로 올라가고, 하향 안내홈(472b)에 끼워진 제2삽입부(451c)는 하향 안내홈(472b)의 안내에 의하여 아래로 내려간다.

따라서, 전체적으로 상부 지지대(451)는 하강 이동하고, 하부 지지대(452)는 상승 이동한다.

이에 의하여 제1상부 지지대(4511)은 제1 하부 지지대(4521)과 맞붙게 되고, 제2 상부 지지대(4512)는 제2 하부 지지대(4522)와 맞붙게 된다.

그리고, 제1걸림홈(451a)과 제2 걸림홈(452a)가 만나서 원형 구멍을 형성하고, 관통공(433)의 제1걸림부(433a)를 둘러싼다.

상술하였다시피, 제1걸림홈(451a)의 내주면과, 제2걸림홈(452a)의 내주면에는 요철부 형상의 제2걸림부(451d, 452d)가 형성되고, 이는 제1걸림부(433a)와 맞물리는 형상으로 구현된다.

이러한 맞물림에 의해서 걸림 장치(450)에 걸린 고정바(433)가 이탈되거나 이동하는 것이 방지된다.

지지 블록(427)이 제1이동 블록(430a)의 후방을 지지하고 있는 상태이므로, 고정바(433)가 이동하지 못하면, 지지블록(427)도 이동할 수 없고, 그에 따라서 제1이동 블록(430a)도 이동할 수 없다.

따라서, 걸림 장치(450) 와 지지 블록(433) 사이에 있는 제1,2이동 블록(430a, 430b), 그리고, 제1,2이동 블록(430a, 430b) 사이에서 닫혀져 있는 제1,2금형(410a, 410b) 의 폐쇄된 배치상태가 안정적으로 유지될 수 있다.

추후에 용기 성형이 완료되고, 제1,2 금형(410a, 410b) 사이가 벌어지기 위해서는 액츄에이터(460)의 동작에 의해서 작동바(461)가 타측 방향(우측 방향)으로 이동하여 이동 플레이트(470)를 잡아당기면 된다.

그러면, 상향 안내홈(472a)의 최상단에 있던 제1삽입부(452c)가 하향 이동하고, 하향 안내홈(472b)의 최하단에 있던 제2삽입부(451c)가 상향 이동한다.

이에 의하여 상부 걸림대(451)와 하부 걸림대(452) 간의 간격이 벌어지고, 제1걸림부(433a)와 제2걸림부(451d, 452d) 간의 걸림이 해제된다.

이 상태에서 금형 구동부(428)가 동작하여, 제1이동 블록(430a)과 제2 이동 블록(430b) 간의 간격을 벌어지게 하고, 이에 따라서 제1 금형(410a)과, 제2 금형(410b) 의 간격이 벌어진다.

도17에서 도시한 바와 같이, 순환 라인(미도시)에 의하여 움직이는 입구 지지부(920)는 가열된 프리폼(PF)을 지지한 상태로 분리된 금형(410) 사이에 위치한다.

분리된 금형 캐비티(411) 사이에 프리폼이 위치할 수 있다.

한편, 금형(410) 상부에는 캐비티(411)의 상부를 폐쇄하는 상부 폐쇄부(460)가 설치된다.

상부 폐쇄부(460)의 하면의 형상은 최종적으로 제작될 용기의 바닥면에 대응되는 형상이 된다.

본 발명에서 금형(410)의 캐비티(411) 상부와 하부는 개방되어 있는데, 개방된 상부를 막기 위해서 상부 폐쇄부(460)가 마련되는 것이다.

한편, 금형(410)의 캐비티(411) 하부는 입구 지지부(920)에 의하여 폐쇄된다.

금형(410)의 캐비티(411)에는 진공 흡착부(미도시)가 마련되는데, 진공 흡착부는 후술할 라벨 공급부(500)에 의하여 라벨(L)이 캐비티(411) 내부로 공급되는 경우, 라벨(L)을 흡착하여, 라벨(L)이 캐비티(411) 내면에 고정될 수 있도록 하는 역할을 한다.

도9과 도10에서 도시한 바와 같이 용기 성형부(400)의 하우징 프레임(420)에는 라벨 공급부(500)이 배치될 수 있는 배치 공간(423)이 형성된다.

배치 공간(423)에 라벨 공급부(500)이 설치되면 라벨 공급부(500)과 용기 성형부(400)은 상호 교차도 되는 방향으로 배치된다,

도18와 도19에서 도시한 바와 같이, 라벨 공급부(500)은 메인 프레임(501)과, 메인 프레임(501) 내부에 수평 방향을 따라서 마련되는 제1 이동 가이드부(510)와, 제1 이동 가이드부(510)에 마련되어 제1이동 가이드부(510)를 따라서 수평방향 또는 전후 방향으로 이동할 수 있는 제1이동 유닛(511)을 포함한다.

제1 이동 유닛(511)은 프레임 형태로 마련되고, 제1 이동 유닛(511)과 메인 프레임(501)은 전기선이나 통신선을 수용하면서 자유롭게 절곡될 수 있는 제1 보호구(512)에 의하여 연결된다.

따라서, 제1 이동 유닛(511)이 제1이동 가이드부(510)를 따라서 수평 이동을 하는 경우에도, 제1보호구(512)가 절곡되면서 제1이동 유닛(511)을 따라가면서 전선이나 통신선을 보호할 수 있다.

제1 이동 가이드부(510)에 뒤에는 제1 이동 액츄에이터(513)가 마련되고, 이는 제1 이동 유닛(511)과 연결되어 제1 이동 유닛(511)을 이동 시킨다.

한편, 제1 이동 유닛(511)에는 수직 방향으로 형성되는 제2 이동 가이드부(520)가 설치된다.

제2 이동 가이드부(520)에는 제2이동 가이드부(520)를 따라서 상하 방향으로 이동할 수 있는 제2 이동 유닛(521)이 마련된다.

제2 이동 유닛(521)도 프레임 형태로 마련되고, 제1 이동 유닛(511)과 제2이동 유닛(521)은 전기선이나 통신선을 수용하면서 자유롭게 절곡될 수 있는 제2 보호구(522)에 의하여 연결된다.

따라서, 제2 이동 유닛(521)이 제2이동 가이드부(520)를 따라서 상하 운동 이동을 하는 경우에도, 제2보호구(522)가 절곡되면서 제2이동 유닛(521)을 따라가면서 전선이나 통신선을 보호할 수 있다.

제2 이동 가이드부(520)에는 제2 이동 액츄에이터(523)가 마련되고, 이는 제2 이동 유닛(521)과 연결되어 제2 이동 유닛(521)을 상하 방향으로 이동 시킨다.

제2 이동 유닛(521)에는 수직 방향으로 배치되는 라벨 공급 암(530)이 마련된다.

라벨 공급 암(530)은 암 프레임(531)과, 암 프레임(531)의 하단부에 마련되어 라벨을 흡착하거나 부착하여 지지하는 라벨 지지부(532)를 포함한다.

라벨 공급 암(530)은 제2 이동 유닛(521)의 양 옆에 상호 이격되어 배치된다.

라벨 지지부(532)에는 복수의 흡착부(533) 또는 부착부가 마련되는데, 바람직하게는 진공 흡착 방식으로 라벨을 지지한다.

흡착부(533) 또는 부착부의 간의 좌우 간격은 금형(410) 사이 간격에 대응된다.

즉 각 흡착부(533) 또는 부착부는 용기 캐비티(411) 내면을 바라볼 수 있는 것이 바람직하다.

한편, 메인 프레임(501)의 단부에는 라벨 보관부(540)가 마련된다.

도20에서 도시한 바와 같이, 제1 이동 유닛(511)은 제1 이동 가이드부(510)를 따라서 전진하여 라벨 보관부(540)까지 이동할 수 있다.

이 상태에서 제2 이동 유닛(521)이 최대한 위로 올라온 상태에서 라벨 공급암(530)의 라벨 지지부(532)는 라벨 보관부(540)를 향하게 배치된다.

여기서 라벨 지지부(532)에 마련되는 흡착부(533)에 진공 흡입력이 형성되면, 라벨 보관부(540)에 있는 라벨이 흡착부(533)에 이동하여 부착된다.

도21에서 도시한 바와 같이, 라벨 보관부(540)는 라벨이 보관되는 보관 프레임(541)과, 보관 프레임(541)에 마련되어 라벨이 빠져나갈 수 있는 개구부를 형성하는 배출공(542)과, 보관 프레임(541) 내부에 이동 가능하게 마련되어 보관 프레임(541) 내부에 수용된 라벨을 배출공(542) 방향으로 밀어주는 푸시 장치(543)를 포함한다.

푸시 장치(543)가 직선운동을 할 수 있도록 보관 프레임(541) 내부에는 가이드부(544)가 마련되고, 푸시 장치(543)는 가이드부(544)에 슬라이드 이동 가능하게 장착된다.

한편 푸시 장치(544)는 라벨을 보다 효과적으로 밀 수 있도록 푸시 플레이트(544a)를 구비한다.

따라서, 푸시 플레이트(544a)와 배출공(542) 사이에 라벨이 수용되고, 푸시 플레이트(544a)가 라벨 번들(bundle)을 배출공(542) 방향으로 미는 상태에서, 라벨 지지부(532)의 흡착부(533)에서 진공 흡입 압력이 발생하면, 라벨 보관부(540)에 있던 라벨(L)이 흡착부(533)로 이동할 수 있다.

푸시 장치(544)가 라벨(L)을 밀 수 있도록 푸시 장치(544)와 연결된 연결선(546)과, 연결선(546)의 단부에 연결된 무게추(545)가 더 포함된다.

연결선(546)은 푸시 장치(544)의 전방에 연결되어 배출공(542)까지 연장되었다가 그 아래로 꺾여서 푸시 장치(543)의 뒤 쪽에 배치되는 도르래(547)까지 연결된다.

도르래(547)는 하부 도르래(547a)과 상부 도르래(547b)로 구성되며, 이들은 지지 브라켓(548)에 의하여 지지된다.

하부 도르래(547a)를 지나는 연결선(546)은 상부 도르래(547b)를 지나서 무게추(545)까지 연결된다.

무게추(545)가 중력에 의하여 하강하려고 하면, 연결선(546)은 푸시 장치(543)을 배출공(543) 방향으로 잡아당기며, 이에 의하여 라벨(L)이 배출공 방향(543)으로 이동할 수 있다.

라벨(L)을 용기 성형부(400)의 금형 캐비티(411)에 공급하기 위한 과정은 다음과 같다.

도18과 같이 제1이동 유닛(511)이 최대한 후퇴하고, 제2이동 유닛(521)이 최대한 위로 올라온 상태에서 제1이동 유닛(511)이 제1이동 가이드(510)를 따라서 라벨 보관부(540)를 향하여 전진 이동하면 도20과 같은 상태가 된다.

이 상태에서 흡착부(533)에 진공 흡착 상태를 형성하면 라벨 보관부(540)에 있던 라벨이 흡착부(533)로 이동하여 안정적으로 부착된다(도21(a) 참조).

라벨의 흡착이 완료되면, 제1이동 유닛(511)은 후퇴하여 도22와 같은 상태로 돌아간다.

도23에서는 라벨 공급부(500)에서 흡착부(533)만 도시하였고, 그 외의 구성은 생략하였다. 여기서 흡착부(533)에 라벨(L)이 부착된 상태이며, 라벨(L)을 제1,2 금형(410a, 410b)의 캐비티(411) 내부에 부착하기 위한 준비 상태를 도시하였다.

이를 위해서 제1,2금형(410a, 410b) 사이가 이격된 상태를 유지하고, 그 사이에 입구 지지부(920)가 위치한다. 여기서 순환 라인은 생략하였다.

그리고 입구 지지부(920)에는 프리폼(미도시)가 위치한다.

이 상태에서 도24 및 도25과 같이 제2 이동 유닛(521)이 제2이동 가이드(520)를 따라서 하강한다.

이 경우, 라벨 공급암(530)이 하강하고, 특히 라벨 공급암(530)의 하단에 있는 라벨 지지부(532)가 금형(410)의 캐비티 내면에 대향되게 된다.

즉, 도24 및 도25와 같이 각 라벨 지지부(532)는 서로 분리되어 있는 각 금형(410)의 캐비티(411) 내면을 바라보게 된다.

여기서 라벨 지지부(532) 간의 간격 또는 암 프레임(531) 간의 좌우 간격은 분리된 금형(410)의 최대 분리 간격에 대응되게 마련되는 것이 바람직하다.

종래 다른 기술에 의하면 라벨 지지부에서 다시 흡착부가 돌출되어 라벨을 캐비티 내면까지 이동시켰으나, 본 발명은 하강 그 자체로 라벨을 캐비티(411) 내면에 근접하게 위치시킬 수 있다.

그리고 라벨(L)을 캐비티(411) 내면에 부착시킨 경우에, 라벨 지지부(532)의 흡착부(533)에는 더 이상 라벨이 남아 있지 않다.

이 상태에서 라벨 지지부(532)는 도26과 같이 금형(410) 위로 상승한다.

그리고, 라벨이 부착되고 서로 떨어진 제1,2금형(410a, 410b)는 프리폼(PF)을 수용할 수 있도록 서로 부착되어 캐비티(411)를 폐쇄시킨다.

제1,2금형(410a, 410b) 간의 이동 및 폐쇄 과정은 위에서 상세하게 서술하였으므로 더 이상 구체적인 설명은 생략한다.

도27 에서 도시한 바와 같이, 금형(410) 아래에는 프리폼(PF)에 공기를 공급하여 프리폼(PF)을 팽창시키기 위한 공기를 공급하는 공기 공급부(1400)가 마련된다.

금형 아래에 프리폼(PF)을 지지하고 있는 입구 지지부(920)가 금형(410) 사이 공간의 아래에 위치한다. 여기서 입구 지지부(920)는 하면만 도시하였다.

입구 지지부(900) 아래에는 공기 공급부(1400)가 마련된다

도27 및 28에서 도시한 바와 같이, 공기 공급부(1400)는 대롱 또는 관 또는 스트로우 또는 포트 형태로 마련되며 그 외주면에 복수의 공기 배출이 되는 공기 공급관(1401)을 포함한다.

공기 공급관(1401)은 공급관 지지 블록(1402)에 의하여 지지되고, 지지 블록(1402) 하부에는 마련되는 지지 블록 받침대(1403)가 배치된다.

한편 공기 공급부(1400)는 공기 공급관(1401)이 관통하며 공기 공급관(1401)의 상하 이동을 가이드하는 제1상부 가이드 블록(1411)과, 제1상부 가이드 블록(1411)의 상부에 마련되는 제2 상부 가이드 블록(1412)을 더 포함한다.

제2상부 가이드 블록(1412)의 상부에는 립 플레이트(900)의 지지 홀더(920)의 관통공(921) 하부에 삽입되며 공기 공급관(1401)이 관통하도록 하고, 공기 공급관(1401)이 지지 홀더(920)의 관통공(921)을 관통하여 안정적으로 프리폼(PF) 내부로 진입할 수 있도록 하는 삽입 가이드부(1413)가 마련된다.

지지 블록 받침대(1403)의 아래에는 베이스 프레임(1421)이 마련되고, 베이스 프레임(1421)에는 공급관 지지 블록(1402)과 지지 블록 받침대(1403)를 승하강 시킬 수 있는 제1승강 액츄에이터(1422)가 마련된다.

베이스 프레임(1421)은 승강 가이드 블록(1423)의 하부에 고정된다.

베이스 프레임(1421)과 제2상부 가이드 블록(1421) 사이에는 승강 가이드바(1431)가 마련된다.

승강 가이드바(1431)는 공급관 지지 블록(1402)과, 지지 블록 받침대(1403)가 베이스 프레임(1421)과 제2상부 가이드 블록(1412) 사이에서 승강 운동을 하는 경우 이를 가이드 하는 역할을 한다.

승강 가이드바(1431)가 스크류 부재로 되고, 승강 가이드 바(1431)에 결합된 공급관 지지 블록(1402)과, 지지 블록 받침대(1403)가 일종의 스크류 결합 부재가 되어 승강 가이드바(1431)의 회전에 의하여 공급관 지지 블록(1402)과, 지지 블록 받침대(1403)가 상하 운동을 할 수 있는 것도 생각할 수 있다.

한편, 공급관 지지 블록(1402)과, 지지 블록 받침대(1403)가 안정적으로 상하 이동을 할 수 있도록 승강 가이드 블록(1423)에는 상하 방향으로 안내 레일(1432)이 배치되고, 공급관 지지 블록(1402)과, 지지 블록 받침대(1403)에는 안내 레일(1432)에 결합되어 슬라이드 이동을 할 수 있는 이동 블럭(1433)이 마련된다.

한편, 승강 가이드 블록(1423)의 양 옆에는 제2승강 액츄에이터(1440)를 지지하는 사이드 프레임(1441)이 마련된다.

제2승강 액츄에이터(1440)는 사이드 프레임(1441)과 제2상부 가이드 블록(1412) 사이에 마련되어, 제2상부 가이드 블록(1412)을 위로 들어올리거나 내리는 역할을 수행한다.

한편, 사이드 프레임(1441)에는 위로 연장되는 가이드 바(1442)가 마련된다

사이드 프레임(1441)에 마련되는 가이드 바(1442)는 제2상부 가이드 블록(1423)을 관통하도록 배치된다.

제2 상부 가이드 블록(1412)의 양 옆에는 가이드 파이프(1443)가 마련되는데, 사이드 프레임(1441)의 가이드 바(1442)가 이 가이드 파이프(1443)를 통과하도록 배치된다.

도27과 같이, 공기 공급관(1401)이 입구 지지부(900)의 립 플레이트(900)의 지지 홀더(920) 및 프리폼(PF) 내부에 진입하기 전에는 공급관 지지 블록(1402)과 지지 블록 받침대(1403)는 베이스 프레임(1421) 바로 위에 위치한다.

즉, 승강 가이드 바(1431)의 최하단에 위치한다.

그리고, 제2액츄에이터(1440)도 동작하지 않아서, 제1,2상부 가이드 블록(1411, 1412)도 가장 낮은 자리에 위치한다.

이에 의해서 제1상부 가이드 블록(1411)과 입구 지지부(900)의 하면은 상호 이격되어 있다.

도28에서 도시한 바와 같이, 제1액츄에이터(1422)의 동작에 의하여 공급관 지지 블록(1402) 및 지지 블록 받침대(1403)가 위로 상승하고, 아울러 제2액츄에이터(1440)의 동작에 의하여 제1,2상부 가이드 블록(1411, 1412)이 위로 상승한다.

이 경우 제1상부 가이드 블록(1411)의 상면은 입구 지지부(900)의 하면에 부착된다.

공기 공급관(1401)은 제1,2상부 가이드 블록(1411. 1412)을 관통하고, 입구 지지부(900)의 지지홀더(920)를 관통하여 최대한 위로 노출된다.

이렇게 노출된 공기 공급관(1401)이 프리폼 내부 공간에 진입하는 것이다.

도28과 같은 공기 공급부(1400)의 배치상태는 상호 이격된 금형(410)에 라벨(L)이 부착된 상태에서, 금형(410)이 맞붙고, 금형(410)의 캐비티(411) 상부가 상부 폐쇄부(460)에 의하여 폐쇄된 상태(도26참조)에서 이루어진다.

금형(410)이 맞붙고, 상부 폐쇄부(460)와, 입구 지지부(900)의 지지 홀더(920)에 의하여 캐비티(411)가 폐쇄된 개략적인 상태가 도29에서 나타난다.

도29(c) 내지 도29(d)에서 프리폼(PF)은 지지홀더(920)에 거꾸로 지지된 상태에서 캐비티(411) 내부에 수용되어 있다.

이 상태에서 공기 공급부(1400)의 승강 동작 및 공기 공급 기능에 의하여 프리폼(PF)이 입체 형상이 마련되는 용기(C)로 형성되는 과정이 도30에 나타난다.

도29(a) 내지 도29(d) 및 도30(a) 및 도30(d)는 본 발명에 따른 입체 형상이 형성되면서 인몰드 라벨을 구비하는 용기(압력용기)가 제작되는 공정을 도시한 것이다.

도29(a)에서 도시한 바와 같이, 압력 용기의 형상을 제작하기 위한 금형(410a, 410b)을 상호 이격시킨다.

온수 또는 히터를 통하여 금형(410a, 410b)을 가열하는 것이 필요하며, 도29 내지 도30에서 점선으로 순환되는 화살표(T)가 가열 상태를 도시한 것이다.

금형(410a, 410b)이 가열되어야 하는 이유는 구체적으로 후술하겠지만, 라벨이 용기에 보다 잘 붙고, 그 붙은 상태가 견고하고 안정적으로 유지될 수 있도록 하기 위함이다.

금형 중 어느 하나의 캐비티 내면에는 입체 형상을 형성하기 위한 입체홈(411a)이 형성되어 있다.

금형(410a, 410b)에는 라벨(L)이 부착되는 경우, 라벨(L)을 진공흡착하기 위한 흡착 유로(411b)가 형성된다.

금형(410a, 410b)이 열려진 상태에서 금형(410a, 410b)의 위에 있는 라벨 공급 장치(500) 라벨공급암(530)이 하강하여 라벨(L)을 금형(410a, 410b) 내부로 이동시킨다.

그리고, 라벨 공급 장치(500) 라벨 공급암(530)에는 수평 방향으로 신축가능하게 움직이는(또는 텔레스코픽 다단 방식으로 움직이는) 파이프(533)가 마련된다.

파이프(533)에도 진공 흡착력이 있어서 라벨(L)이 파이프(533)에 부착된 상태가 되게 한다.

이 상태에서 파이프(533)가 각각의 금형 내면을 이동하면 파이프(533)에 부착된 라벨(L)이 금형(410a, 410b) 내부에 부착된다.

금형(410a, 410b) 내면에 진공 흡입압에 의하여 라벨(L)이 부착되면, 파이프 (533)내면의 진공압이 해제된다..

이 상태에서 파이프(533)가 원상복귀하면, 라벨(L)은 캐비티 내면에 부착된 상태를 유지한다.

라벨(L)은 2차원적인 평면이기 때문에, 입체홈(411a)의 내면에는 들어가지 않고 입체홈(411a)을 덮고 있는 상태가 된다.

이 상태에서 프리폼(PF)이 입구 지지부(900)의 지지홀더(920)에 거꾸로 배치된 상태로 열려진 금형(410a, 410b) 사이로 들어온다.

여기서 프리폼(PF)은 PE, PET 등의 프리폼이 될 수 있으나, PET프리폼으로 구성되는 것이 바람직하다.

그리고, 금형(410a, 410b)의 상부에는 나중에 용기의 바닥면을 형성하기 위한 상부 폐쇄부(460)가 배치된다.

그리고 도29(c)에서 도시한 바와 같이, 금형(410a, 410b)이 닫히고, 상부 폐쇄부(460)도 금형(410a, 410b)의 상부를 밀폐한다.

이 상태에서 금형(410a, 410b)의 하부는 입구 지지부(900)에 의하여 폐쇄된다.

이 상태에서 프리폼(PF)을 팽창시키기 위한 블로윙 작업을 위해서 공기 주입 장치의 공기 공급 포트(1400a)가 입구 지지부(900)의 하부에 들어와서, 프리폼(PF)의 입구 측에 배치되고, 또한, 용기 팽창 완료 후 용기 냉각을 위한 공기를 공급하는 공기 주입 장치의 파이프(1401)가 입구 지지부(900)의 하부에서 들어와서 프리폼(PF) 내부에 들어온다.

공기 주입 장치의 공기 공급 포트(1400a)는 공기 주입 장치(1400)의 상부에 배치되며, 공기 주입 장치(1400) 내부에는 공기가 이동할 수 있는 유로가 마련되어 공기 공급 포트(1400a)와 연통되고, 공기 주입 장치(1400) 외측에는 연통공(1400b)이 마련되어 유로와 연통된다.

따라서, 외부에 마련되는 컴프레셔(미도시)와 같이 압축공기를 공급하는 장치와 연결된 호스(미도시)가 연통공(1400b)에 연결되어 공기가 공급되면, 공기는 공기 공급 장치(1400) 내부에 마련된 유로를 통해서 이동하고, 공기 공급 포트(1400a) 방향으로 배출된다.

한편, 공기 주입 장치의 파이프(1401)는 공기 공급 포트(1400a)를 상하 방향으로 관통할 수 있게 배치된다.

공기 주입 장치의 파이프(1401)는 별도의 액츄에이터(미도시)에 의하여 상승 운동 또는 하강 운동을 할 수 있도록 마련되며, 그 상승 또는 하강 속도도 조절가능하다.

그리고, 공기 주입 장치의 파이프(1401)에는 공기가 토출될 수 있는 토출공(1401a)이 그 외주면에 다수 형성되어 있다.

이 상태에서 공기 주입 장치의 공기 공급 포트(1400a)로 공기가 주입되면, 도29(d)에서 도시한 바와 같이, 프리폼(PF)이 팽창하여 밀폐된 금형(410a, 410b)의 캐비티 내면의 형상에 맞게 변형된다.

이하에서는 프리폼(PF)이 팽창하여 용기로 성형되는 과정 및 용기 성형 과정에서 라벨링이 되는 과정도 구체적으로 살펴보도록 하겠다.

도29(c)에서 도시한 바와 같이, 공기 공급 포트(1400a)가 상승하여 프리폼(PF)의 입구측에 배치된다. 한편, 공기 주입 장치의 파이프(1401)도 상승하여 프리폼(PF)의 입구에 삽입된다.

그 상태에서 상승하면서 A로 표시된 바와 같이 공기가 주입되고, 공기는 연통공(1400b)으로 유입되고, 공기 공급 포트(1400a)에서 배출되어 프리폼(PF) 내부로 유입되어 프리폼(PF)을 팽창시킨다.

공기 공급 포트(1400a)에서 배출되는 공기는 프리폼(PF)의 입구와 파이프(1401) 사이의 공간으로 들어간다.

위와 같이 프리폼을 팽창시킬 수 있게 공기가 이동하는 루트(연통공(1400b)-> -> 공기 공급 포트(1400a) -> 프리폼(PF) 입구와 파이프(1401) 사이 공간 -> 프리폼(PF) 내부)를 제1루트라고 정의하겠다.

주입되는 공기는 상온의 공기 또는 가열된 상태로 공급되는 것이 바람직하다.

한편, 용기 팽창 과정에서 주입되는 공기의 압력은 제1압력 범위(예, 1.5~2.0 MPa) 내가 되도록 한다. 이는 프리폼(PF)이 적절한 속도로 팽창되면서도 그 표면이 찢어지거나 손상되지 않는 압력 범위이다.

다만, 압력범위는 예시에만 한정하지 않고 변경될 수 있다.

도30(a)와 같이 공기 공급 포트(1400a)를 통해서 공기가 주입되어 블로윙을 통해서 프리폼(PF)이 팽창하여 신장되고, 그에 따라 공기 공급 장치의 파이프(1401)로 위로 상승한다.

이때 공기 공급 파이프(1401)의 상단부가 프리폼(PF)의 내면을 위로 밀어서 팽창 및 신장을 도와줄 수도 있다.

이에 따라서 프리폼(PF)은 도30(b)와 같이, 금형의 내면 형상에 맞게 용기 형태로 성형된다.

상술한 바와 같이, 금형(410a, 410b)에는 입체홈(411a)이 형성되어 있는데, 입체홈(411a)의 형상에 맞게 용기에는 입체부가 형성될 수 있다.

프리폼(PF)의 표면 중 일부가 입체홈(411a)을 향해서 이동하는 경우에, 표면 일부는 입체홈(411a)을 덮고 있는 라벨(L)을 가압하고, 라벨(L)을 입체홈(411a) 형상에 맞게 변형시킨다.

이와 같이, 용기가 성형되는 과정에서 금형(410a, 410b)의 내면에 부착된 라벨(L)이 용기 표면에 부착된다.

라벨(L)의 내면에는 접착층이 형성되고, 이 접착층은 일정 온도 (예, 50℃) 이상의 분위기에서 녹아서 밀착될 수 있기 때문에, 뜨거운 프리폼(PF)의 표면 온도 및 금형(410a, 410b)의 온도에 의하여 프리폼(PF)의 표면과 밀착되면 녹아서 라벨(L)을 용기 표면에 단단하게 고정시킨다.

그리고, 입체홈(411a)에 의하여 용기 표면에 올록볼록하게 형성된 입체부가 형성되되, 그 입체부는 라벨(L)에 의하여 덮여서 라벨(L)과 함께 형상적으로, 시각적으로 입체적인 특징을 압력 용기에 부여할 수 있다.

금형(410a, 410b)에 프리폼이 밀착되어 용기 형상으로 변형 및 성형되고, 라벨이 붙은 상태에서 용기 내부에 제1압력범위보다 높은 제2압력범위를 갖는 압력의 공기를 주입한다(B로 표시). 압력의 범위만 높아지고 공기가 이동하는 루트는 제1루트와 동일하다.

주입되는 공기의 온도는 상온의 상태 또는 가열된 상태(예, 40~90℃)를 유지한다.

이는 프리폼(PF)의 팽창이 어느 정도 이루어진 다음에 용기 형상 자체, 또는 입체부 형상, 또는 입체부의 끝부분의 구체적인 형상을 보다 확실하게 하는 한편, 라벨이 용기 표면, 특히 입체 형상이 형성된 표면에 잘 붙을 수 있도록 하기 위함이다.

여기서 제2압력범위는 제1압력범위(예, 1.5~2.0 MPa (15~20 bar)) 보다 높은 압력범위(예, 2.5~4.0MPa(25~40bar))가 되는 것이 바람직하다. 다만, 압력범위는 예시에만 한정하지 않고 변경될 수 있다.

이후, 도30(c)와 같이, 공기 주입 장치의 파이프(1401)를 통해서 냉각된 공기를 주입시켜 용기를 냉각시키는 과정이 필요하다.

여기서 공기는 공기 주입 장치의 파이프(1401)를 통해서 용기내부로 유입되어 용기)를 냉각시키고, 다시 용기의 입구와 공기 주입 장치의 파이프(1401)의 사이 공간으로 빠져나온다. 이 루트를 제2루트라고 정의하며, C로 표시하였다.

용기성형 후 바로 금형을 개방하면, 대기온도와 용기의 온도차에 의해 용기의 수축현상이 생기므로 이로 인한 용기의 변형 및 편차 발생 등 불량이 발생하며, 더 나아가 라벨도 용기로 부터 떨어질 수 있다.

그런데, 이를 보완하기 위해서 일정시간 금형 내에서 대기하며 금형을 냉각시키는 경우, 생산성이 떨어질 뿐더러, 금형 자체가 냉각되면 라벨이 용기에 제대로 부착이 안될 수 있다.

이런 단점을 극복하기 위해서 성형된 용기 내부에 냉각용 공기를 공급하고, 배출시켜서 용기의 생산성을 극대화시킬 수 있다.

여기서 냉각용 공기의 주입 압력은 1.5~4.0Mpa(15~40bar)가 되는 것이 바람직하나 이에만 한하지 않고 변경이 될 수 있다. 그리고 공기의 온도는 상온의 공기 또는 이보다 냉각된 공기일 수 있다.

도29 및 도30에서 나타난 용기 성형 과정에서 라벨(L)이 용기(100) 표면에 단단하게 부착하도록 접착층이 용이하게 융착될 수 있게, 금형(410a,410b)의 표면 온도를 40~80℃로 유지하는 것이 바람직하다.

이를 위해서 도29 및 도30에서 도시된 금형(410a,410b)에 T로 표시된 바와 같이 지속적으로 가열이 이루어지는 것이 바람직하다.

다만, 이 온도는 위 온도 범위를 벗어나 상황에 따라 조절 가능함은 물론이다.

한편, 본 발명의 압력 용기를 구성하는 재질은 플라스틱 수지인데, 특히 압력용기에 적합한 PET 재질인 것이 바람직하다.

다만, PET로 이루어진 프리폼의 경우, 그 표면온도가 90~100℃ 정도가 되어 그 표면 잠열이 높지 않다. 특히 PE로 이루어진 프리폼의 경우 표면온도가 180~200℃가 된다는 점과 비교해 볼때 그 표면 잠열이 작다는 것이 현저하다.

따라서, PET 프리폼을 이용하여 용기를 성형하는 경우, 잠열이 작기 때문에, PET 프리폼의 잠열만 가지고서는 라벨링이 완벽하게 견고히 이루어지기 부족하다.

따라서, 상술한 바와 같이 금형(410a,410b)을 별도로 가열하여 라벨링이 잘 이루어지도록 하는 것이 필요하다.

이를 위해서, 본 발명에서는 금형(410a,410b)을 냉각하는 것이 아니라, 금형을 가열하는 공정을 도입함으로써, PET 프리폼이 갖는 낮은 잠열을 보완하여 라벨이 용기 표면 및 용기 표면에 형성된 입체 형상에 보다 잘 붙고, 그 부착 상태가 견고하게 하였다.

다만, 이와 같이, 금형을 가열하면, 용기가 냉각되는데 방해가 되는 문제가 있으므로, 공기 주입 장치의 파이프(1401)를 통해서 냉각용 공기를 주입하는 공정(도30(c)에서 C로 표시)을 도입하였다.

냉각용 공기가 용기 내부로 주입된 후, 용기를 냉각시킨 후, 용기 입구와 파이프(1401) 사이로 빠져나갈 수 있다.

이와 같이 금형(410a,410b)을 가열시켜서 용기에 라벨이 견고하게 부착될 수 게 하면서도, 냉각용 공기를 용기 내부에 주입함으로써, 용기의 냉각 속도를 높여, 라벨링된 용기의 생산 속도를 높일 수 있다.

용기에 대한 냉각 공정이 완료된 이후에는 도30(d)와 같이, 공기 주입 장치의 파이프(1401)를 하강시킨 후, 금형(410a,410b)을 개방하고, 라벨링 및 냉각이 완료된 용기를 외부로 취출한다.

성형이 완료된 용기는 입구 지지부(900)의 지지홀더(920)에 거꾸로 지지된 상태로 순환 라인의 회전에 의하여 용기 취출부(610) 방향으로 이송된다.

도31과 도32에서 도시한 바와 같이, 용기 취출부(610)의 옆에는 용기 반출용 컨베이어 벨트(780)가 마련된다. 컨베이어 벨트 대신 박스도 위치할 수 있다.

용기 취출부(610)의 구성을 간단히 보면, 용기에 대해서 전후방 이동 및 회전 이동이 가능한 이동 모듈(620)과, 이동 모듈(620)에 마련되어 선택적으로 용기를 잡을 수 있는 그리퍼(630)와, 이동 모듈(620)을 회전시켜서 그리퍼(630)에 의하여 잡힌 용기를 컨베이어 벨트 방향으로 회전시키는 회전 액츄에이터(640)를 포함한다.

여기서 그리퍼(630)는 복수 개로 마련되고, 각각의 그리퍼(630) 한 쌍의 스틱(631)로 구성된다. 그리퍼(630)는 그 간격이 조절될 수 있다.

따라서 그리퍼(630)의 간격이 좁아지면, 그리퍼(630)가 용기(c)의 목 부분을 잡을 수 있고, 그리퍼(630) 간의 간격이 벌어지면 그러한 홀딩 상태가 해제되는 것이다.

도33(a)에서 도시한 바와 같이. 용기 취출부(610) 중 그리퍼(630)의 스틱(631) 간의 간격이 벌어진 상태에서 용기(미도시)를 향해서 그리퍼(630)가 접근한다.

스틱(631)의 내면에는 용기(C) 목부분의 외주면에 대응되는 홈(631a)이 형성된다.

따라서 스틱(631)의 간격이 좁혀지면 홈(631a)에 용기(미도시) 목부분이 위치하여 안정적으로 잡혀질 수 있다.

도33(b)에서 도시한 바와 같이, 용기 취출부(610)의 그리퍼(620)를 용기 방향으로 움직이는 이동 모듈(620)에 의해서 그리퍼(620)가 용기 방향으로 움직인다.

이동 모듈(620)은 구동 모터와 연결되는 주동 기어(621)와, 주동 기어(621)와 맞물리는 종동기어(622)와, 주동 기어(621)에 연결되는 제1링크(623)과, 제1링크(623)와 회동 가능하게 연결되고, 종동기어(622)의 회전축에 회동 가능하게 연결되며 그리퍼(630)가 위치하는 이동 플레이트(625)가 위치하는 이동 플레이트(625)에 연결되는 제2링크(624)를 포함한다.

제1링크(623)는 주동 기어(621)에 고정되는 것이 바람직하고, 종동 기어(622)의 회전 축에는 회전 가능하게 배치된다.

그리고, 제2링크(624)는 이동 플레이트(625) 및 종동 기어(622)의 회전축에 회동 가능하게 연결된다.

따라서, 도51의 상태에서 주동기어(621)가 시계 방향으로 회전을 하면, 제1링크(623)도 시계 방향으로 회전을 한다.

이에 의해서 종동 기어(622)의 위치가 주동 기어(621)의 외주면을 따라서 시계 방향으로 이동한다.

이에 의해서 접혀 있던 제1링크(623)과, 제2링크(624)가 펼쳐지고, 이에 따라서 이동 플레이트(625)가 용기 방향으로 이동 한다.

그리퍼(630)의 홈(631c)이 용기의 목 부분에 위치한 경우, 그리퍼(630)의 폭이 좁아지면서 용기가 그리퍼(630)에 의하여 잡혀진다.

여기서 그리퍼(630)의 폭을 좁히는 구조는 각 그리퍼(630)를 구성하는 한 쌍의 스틱(631) 중 어느 하나의 스틱들을 고정시킨 상태에서 다른 스틱들을 일괄적으로 움직일 수 있는 구성(벨트 또는 래크) 및 이 구성을 구동시키는 구동모터에 의해서 구현될 수 있다.

이 상태에서 용기(C)를 잡고 있는 그리퍼(630)를 포함하는 이동장치(620)는 후퇴를 한다.

후퇴는 도33(b)에서 나타난 펼쳐지는 작용의 역방향이면 된다.

즉, 도33(b)의 상태에서 주동기어(621)가 반시계 방향으로 회전을 하면, 제1링크(623)도 반시계 방향으로 회전을 한다.

이에 의해서 종동 기어(622)의 위치가 주동 기어(621)의 외주면을 따라서 반시계 방향으로 이동한다.

이에 의해서 펼쳐져 있던 제1링크(623)과, 제2링크(624)가 접혀 지고, 이에 따라서 이동 플레이트(625)가 후퇴한다.

이 상태에서 도33(c)에서 도시한 바와 같이, 회전 액츄에이터(640)가 동작을 하면, 그리퍼(630)가 뒤쪽으로 회전을 하고, 도33(d) 및 도34에서 도시한 바와 같이 그리퍼(630)에 의하여 꺼꾸로 서있던 용기(C)가 똑바로 서면서 컨베이어 벨트(750)에 놓여서 외부로 반출될 수 있다.

즉, 이를 간단히 정리하면 아래와 같다.

도33(a)는 그리퍼(630)의 간격이 벌어진 상태에서 그리퍼(630)가 최후방에 위치한 상태를 도시한 것이다(용기를 잡기 전 상태)

도33(b)는 그리퍼(630)가 이동 모듈에 의하여 전진하여, 최전방에 위치함으로써 용기의 목 부근에 위치하고, 이 상태에서 간격을 좁하여 용기의 목 부분을 잡은 상태를 도시한 것이다(용기를 잡은 상태)

도33(c)는 그리퍼(630)가 용기를 잡은 상태에서 후퇴하고, 뒤로 180도 젖혀져진 상태를 도시한 것이다. 즉, 용기를 컨베이어 벨트에 놓기 직전의 상태를 도시한 것이다.

도 33(d)는 그리퍼(630)의 간격이 벌어지면서 더 이상 용기를 잡을 수 없는 상태가 된 것을 도시한 것이며, 이 경우, 용기는 컨베이어 벨트를 타고 외부로 반출된다.

이와 같은 본 발명에 의하면, 기 제작된 프리폼(PF)을 다량으로 공급하여 대량의 용기를 빠르게 제작할 수 있다.

여기서 프리폼(PF)은 종래 기술과 같이 입구가 위를 향하여 배치되는 것이 아니라, 아래를 향하고, 입구 지지부(920)는 프리폼(PF)의 위에 배치되는 것이 아니라 아래에 배치된다.

특히, 제1,2로터리 이송장치에 의하여 입구가 위를 바라봤던 프리폼이 그 위치가 역전되어 입구가 아래를 바라볼 수 있다.

한편, 가열이 완료된 프리폼(PF)은 프리폼 배출부에 의하여 용기 성형용 이송부로 이동하고, 그렇게 이동된 프리폼은 다시 용기 성형부(400)로 이동한다.

여기서 프리폼(PF)이 용기로 성형되기 전에, 라벨 공급부(500)이 수직 방향으로 금형(410)에 라벨(L)을 공급하고, 이후, 프리폼(PF)이 금형(410) 내부에 수용된 상태에서 공기 공급부(1400)에 의하여 프리폼(PF)이 팽창하여 라벨(L)과 붙으면서 용기의 형상으로 변한다.

한편, 용기 형성시, 팽창을 위한 열풍 뿐만 아니라 냉각을 위한 냉각공기도 공급하기 때문에 용기가 신속하게 냉각될 수 있다.

인몰드 라벨을 붙인 입체부를 갖는 용기 성형이 완료되면 용기(C)는 용기 성형용 이송부에 의하여 이동하다가, 용기 취출부(610)에 의하여 취출되어 외부로 반출된다.

그리고 위 과정이 지속적으로 반복되어 인몰드 라벨 용기를 계속적으로 만들어낼 수 있다.

다만, 본 발명은 인몰드 라벨 용기에만 적용되는 것은 아니며, 인몰드 라벨 용기가 아닌 일반적인 용기 제작에도 적용될 수 있음은 물론이다.

이상과 같이 본 발명을 도면에 도시한 실시예를 참고하여 설명하였으나, 이는 발명을 설명하기 위한 것일 뿐이며, 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 발명의 상세한 설명으로부터 다양한 변형 또는 균등한 실시예가 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다.

따라서 본 발명의 진정한 권리범위는 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 결정되어야 한다.

100: 프리폼 공급부 110: 버킷부
111: 제1버킷부 112: 제2버킷부
140: 프리폼 공급용 이송부 150: 로터리 이송부
151: 제1로터리 이송부 152: 제2로터리 이송부
200: 가열부 250: 프리폼 가열부용 이송부
300: 프리폼 배출부 400: 용기 성형부
500: 라벨 공급부 350: 용기 성형용 이송부
610: 용기 취출부 1400: 공기 공급부

Claims (10)

1. 기 제작된 프리폼을 공급하는 프리폼 공급부와,
   프리폼 공급부에서 배출되어 이송된 프리폼을 가열시키는 프리폼 가열부와;
   프리폼 가열부를 통과한 가열된 프리폼을 외부로 배출하는 프리폼 배출부와;
   프리폼 배출부에서 배출된 프리폼을 이송시키는 용기 성형용 이송부와;
   용기 성형용 이송부가 통과하며, 용기 성형용 이송부에 의하여 이송되는 가열된 프리폼이 팽창되는 경우에 입체부를 갖는 용기의 외관을 제공하는 금형을 구비하는 용기 성형부와,
   용기 성형부에 인접하게 마련되어 금형에 수용된 프리폼에 공기를 제공하여 팽창시키는 공기 공급부와,
   상기 용기 성형부에 인접하게 마련되어 용기 성형부에 마련되는 금형 내부에 인몰드 라벨링을 위한 라벨을 공급하는 라벨 공급부와;
   상기 용기 성형부와 인접하게 마련되며, 용기 성형용 이송부에 의하여 용기 성형부에서 배출되어 이송되는 용기를 인접한 영역으로 취출시키는 용기 취출부를 포함하며,
   프리폼 공급부는;
   외부에서 기 제작된 프리폼을 수용하는 버킷부와;
   버킷부와 연결되면서 버킷부에 수용된 프리폼 공급부를 상향 이송시키는 프리폼 공급용 제1이송부와;
   프리폼 공급용 제1이송부에 인접하게 마련되며 프리폼을 프리폼 가열부 방향으로 이송시키는 프리폼 공급용 제2이송부와;
   프리폼 공급용 제2이송부의 배출부에 마련되며, 프리폼이 끼워질 수 있는 공간부가 형성되며 회전 가능하게 마련되는 제1로터리 이송부와;
   제1로터리 이송부와 인접하게 마련되어 제1로터리 이송부에 의하여 이송된 프리폼을 프리폼 가열부 방향으로 이송하는 제2로터리 이송부를 포함하는 것을 특징으로 하되,
   제1로터리 이송부는 상호 이격되는 복수의 내부 블레이드와, 내부 블레이드에서 반경 외곽방향으로 이격되면서 상호 이격되는 복수의 외부 블레이드를 포함하고, 내부 블레이드 사이에는 제1수용홈이 마련되고, 외부 블레이드 사이에는 제2수용홈이 마련되며,
   제2로터리 이송부는 외주면에 치형과 같은 제3수용홈을 포함하고,
   제2로터리 이송부의 외곽에는 내면에 곡면이 형성되는 가이드부가 마련되며,
   제1로터리 이송부에 의하여 이송된 프리폼은 곧바로 제2로터리 이송부의 제3수용홈에 끼워져서 프리폼 가열부용 이송부 방향으로 이동하는 것을 특징으로 하는
   입체부를 갖는 용기의 제조 장치.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,
   상기 프리폼 가열부는 히터를 구비하며,
   프리폼 가열부 사이를 지나가는 프리폼 가열부용 이송부를 더 포함하되,
   상기 제2로터리 이송부는 프리폼 가열부용 이송부 옆에 배치되고,
   상기 제2로터리 이송부에서 배출된 프리폼은 프리폼 가열부용 이송부에 의하여 이송되어 프리폼 가열부로 이송되어 가열된 후, 프리폼 가열부를 통과하여 프리폼 배출부 방향으로 이동하는 것을 특징으로 하는 입체부를 갖는 용기의 제조 장치.
4. 제3항에 있어서,
   프리폼 가열부용 이송부는 프리폼 가열부 내부 및 상기 제2로터리 이송부 옆과, 프리폼 배출부 옆을 통과하면서 순환하는 형태로 마련되되,
   상기 용기 성형용 이송부와 구분되게 별도의 독립적인 형태로 마련되는 것을 특징으로 하는 입체부를 갖는 용기의 제조 장치.
5. 제3항에 있어서,
   프리폼 배출부는 상기 프리폼 가열부용 이송부와 용기 성형용 이송부 사이에 마련되며,
   프리폼 가열부용 이송부에 배치된 프리폼을 홀딩하는 프리폼 홀딩부와;
   상기 프리폼 홀딩부에 의하여 홀딩된 프리폼을 용기 성형용 이송부 방향으로 안내하는 가이드부를 포함하는 것을 특징으로 하는 입체부를 갖는 용기의 제조 장치.
6. 제5항에 있어서,
   가이드부는 복수개로 마련되며,
   가이드부간의 간격은 프리폼 가열부용 이송부에서 용기 성형용 이송부로 갈수록 넓어지는 것을 특징으로 하는 입체부를 갖는 용기의 제조 장치.
7. 제1항에 있어서,
   용기 성형용 이송부는 프리폼 배출부 옆과, 용기 성형부와, 용기 취출부 옆을 통과하면서 순환하는 형태로 마련되되,
   상기 프리폼 가열부용 이송부와 구분되게 별도의 독립적인 형태로 마련되는 것을 특징으로 하는 입체부를 갖는 용기의 제조 장치.
8. 제1항에 있어서,
   상기 프리폼 가열부용 이송부는 프리폼의 입구가 하향 배치될 수 있게 하는 프리폼 입구 지지부를 포함하는 것을 특징으로 하는 입체부를 갖는 용기의 제조 장치.
9. 제1항에 있어서,
   상기 용기 성형용 이송부는 프리폼 입구 및 용기의 입구가 하향 배치될 수 있게 하는 입구 지지부를 포함하되, 입구 지지부는 공기 공급부에서 공기가 공급될 수 있도록 개구부를 구비하는 것을 특징으로 하는 입체부를 갖는 용기의 제조 장치.
10. 제1항에 있어서,
    프리폼 공급용 제1이송부는 상향 지게 형성되는 제1하우징과, 제1하우징 내부에 마련되며 프리폼이 얹힐 수 있는 돌출 지지부를 구비한 컨베이어 벨트를 포함하고,
    프리폼 공급용 제2이송부는;
    제1하우징의 배출부 아래에 배치되며 프리폼 가열부 방향으로 연장되는 제2하우징과; 제2하우징의 배출부에 마련되고, 제1로터리 이송부 방향으로 하향 연장되는 가이드 레일과; 제2하우징에 회전 운동 가능하게 마련되어 프리폼을 가이드 레일 방향으로 이송시키는 회전 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 입체부를 갖는 용기의 제조 장치.

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