KR20160112719A - 용기 성형 시스템, 용기 성형 방법 및 용기 제품 - Google Patents

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KR20160112719A
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류종국
이영수
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김호선
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주식회사 엘지생활건강
(주)피스코
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    • B29C49/00—Blow-moulding, i.e. blowing a preform or parison to a desired shape within a mould; Apparatus therefor
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Abstract

본 발명은 용기 성형 시스템에 관한 것으로서, 용기 프리폼을 성형하여 용기 제품을 생산하는 용기 제품 성형부; 및 상기 용기 프리폼을 회전시키면서 가열하고, 상기 가열된 용기 프리폼의 적어도 일부분의 이미지를 인식하여 상기 가열된 용기 프리폼의 위치가 일정하게 되도록 보정하고, 상기 위치 보정된 용기 프리폼을 상기 용기 제품 성형부로 공급하는 용기 프리폼 공급부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

용기 성형 시스템, 용기 성형 방법 및 용기 제품{SYSTEM FOR FORMING VESSEL, METHOD FOR FORMING VESSEL AND VESSEL PRODUCT}
본 발명은 용기 성형 시스템, 용기 성형 방법 및 용기 제품에 관한 것으로, 보다 상세하게는 방사상 비대칭의 용기 제품으로 성형하기 위해 이동 대기중인 용기 프리폼(vessel preform)의 네크(neck)에 형성된 수나사의 이미지를 인식하여 수나사의 위치가 일정하게 되도록 보정함으로써, 용기 제품의 네크에 형성된 수나사와 비대칭 형상의 캡(cap)에 형성된 암나사의 위치가 일정하게 되어, 용기 제품의 네크에 캡을 체결했을 때 캡의 일면이 용기의 일면과 항상 동일한 방향을 유지할 수 있도록 하는 용기 성형 시스템, 용기 성형 방법 및 용기 제품에 관한 것이다.
일반적으로, 중공을 갖는 플라스틱의 세제 용기, 화장품 용기, 식품 용기, 음료 용기 또는 포장 용기 등의 용기 제품들은 용기 성형 시스템에 의해 제조될 수 있으며, 용기 성형 시스템으로 블로우(blow) 성형 시스템이 있다.
블로우 성형 시스템은, 원-스테이지(one-stage) 블로우 성형 시스템 및 투-스테이지(two-stage) 블로우 성형 시스템으로 분류될 수 있다.
원-스테이지 블로우 성형 시스템은, 용기 프리폼을 성형하는 공정 및 용기 제품을 성형하기 위한 블로우 성형 공정을 순서대로 수행하여 용기 제품을 생산하는 용기 성형 시스템이다.
원-스테이지 블로우 성형 방식은, 프리폼 성형기에서 이루어지는 용기 프리폼 성형과 블로우 성형기에서 이루어지는 용기 제품 성형이 실질적으로 하나의 설비에서 순서적으로 이루어짐으로써, 프리폼 성형기의 프리폼 금형에 따른 특정된 용기 제품을 생산할 수 있을 뿐, 다양한 용기 제품을 생산할 수 없는 단점이 있다.
투-스테이지 블로우 성형 시스템은, 먼저 프리폼 성형기를 사용하여 용기 프리폼을 생산하고, 생산된 용기 프리폼을 비축해 두고 있다가, 필요에 따라 블로우 성형기에서 별도로 용기 제품을 생산하는 용기 성형 시스템이다.
투-스테이지 블로우 성형 방식은, 프리폼성형기에서 이루어지는 용기 프리폼 성형과 블로우 성형기에서 이루어지는 용기 제품 성형이 별도의 설비에서 이루어짐으로써, 원-스테이지 블로우 성형 방식과 비교하여, 블로우 성형기의 블로우 금형을 생산자가 선택할 수 있어, 다양한 용기 제품을 생산할 수 있을 뿐만 아니라, 생산 효율 및 성형성을 증대시킬 수 있다.
그런데 투-스테이지 블로우 성형 시스템을 이용한 성형 방식은, 블로우 성형 시 용기 프리폼을 가열하여 블로우 금형에 넣은 후 고압의 공기를 불어 넣어 성형하는데, 용기 프리폼을 가열할 때에 히터가 주변 설비의 간섭과 공간적 제약으로 용기 프리폼의 일면에만 위치하므로, 용기 프리폼 전체에 열이 가해질 수 있도록 용기 프리폼을 회전하게 되고, 계속 회전을 하면서 진행이 되므로, 블로우 금형에 용기 프리폼이 삽입될 때에 용기 프리폼의 네크에 형성된 수나사의 위치가 제각각 일 수 밖에 없다. 즉, 블로우 금형에 삽입된 용기 프리폼의 수나사의 나사산이 시작하는 기점과 끝나는 종점의 위치가 일정하지 않게 된다.
용기 제품이 방사상 대칭일 경우에는 블로우 금형에 삽입된 용기 프리폼의 수나사가 시작하는 기점과 끝나는 종점의 위치가 일정하지 않더라도 상관 없으나, 용기 제품이 방사상 비대칭이면서 용기 제품의 네크에 체결되는 캡의 형상이 비대칭일 경우에는 블로우 금형에 삽입된 용기 프리폼의 수나사가 시작하는 기점과 끝나는 종점의 위치가 일정해야만 용기 제품의 네크에 형성된 수나사와 캡에 형성된 암나사의 위치가 일정하게 되어, 용기 제품의 네크에 캡을 체결했을 때 캡의 일면이 용기의 일면과 항상 동일한 방향을 유지할 수 있어, 소비자가 용기 제품에 저장된 내용물을 사용할 때 방사상 비대칭인 용기 제품의 간섭 없어 캡을 통해 내용물을 편리하게 사용할 수 있게 된다.
이에 따라 투-스테이지 블로우 성형 시스템에서 방사상 비대칭인 용기 제품의 네크에 형성된 수나사와 비대칭 형상인 캡에 형성된 암나사의 위치를 일치시킬 수 있도록 하는 방안이 다각도로 연구되고 있다.
(선행문헌 1) 등록특허공보 제10-1378552호(등록일: 2014년 03월 20일) (선행문헌 2) 공개특허공보 제2010-0099862호(공개일: 2010년 09월 15일)
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하고자 창출된 것으로서, 본 발명의 목적은, 기 생산된 용기 프리폼을 회전 가열한 후 블로우 성형기로 이동하기 직전에 용기 프리폼의 방향을 일정하게 정렬할 수 있는 용기 성형 시스템, 용기 성형 방법 및 용기 제품을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 일 측면에 따른 용기 성형 시스템은, 용기 프리폼을 성형하여 용기 제품을 생산하는 용기 제품 성형부; 및 상기 용기 프리폼을 회전시키면서 가열하고, 상기 가열된 용기 프리폼의 적어도 일부분의 이미지를 인식하여 상기 가열된 용기 프리폼의 위치가 일정하게 되도록 보정하고, 상기 위치 보정된 용기 프리폼을 상기 용기 제품 성형부로 공급하는 용기 프리폼 공급부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
구체적으로, 상기 용기 프리폼은, 하부가 밀폐되고 상부가 개방된 수직 관 형상의 프리폼 본체; 및 상기 프리폼 본체의 상부에 형성되는 수나사 형상으로 이루지는 프리폼 네크를 포함하며, 상기 용기 제품은, 상기 프리폼 본체가 팽창되어 방사상 비대칭으로 형성되는 제품 본체; 및 상기 제품 본체의 상부에서 상기 프리폼 네크가 그대로 유지되고 비대칭 형상의 캡과 체결되는 제품 네크를 포함할 수 있다.
구체적으로, 상기 용기 프리폼 공급부는, 복수 개의 거치대 각각에 상기 용기 프리폼을 거치한 상태로 안내하는 용기 프리폼 가이드부; 상기 복수 개의 거치대 중에서 해당 거치대를 회전시키면서 상기 프리폼 본체를 가열하는 용기 프리폼 가열부; 상기 해당 거치대의 회전을 정지한 상태에서 상기 프리폼 네크의 이미지를 인식하여 보정 값을 산출하는 이미지 인식부; 상기 산출된 보정 값에 따라 상기 해당 거치대를 회전시켜 상기 용기 프리폼의 위치가 일정하게 되도록 보정하는 위치 보정부; 및 상기 보정된 용기 프리폼을 상기 용기 제품 성형부로 이동시키는 용기 프리폼 이동부를 포함할 수 있다.
구체적으로, 상기 이미지 인식부는, 상기 용기 프리폼의 전체 이미지 또는 상기 용기 프리폼의 일부 이미지인 상기 프리폼 네크의 상기 수나사의 이미지를 인식하고, 상기 인식된 이미지와 기준 값을 비교 분석하여 보정 값을 산출하고, 상기 산출된 보정 값을 상기 위치 보정부로 전송하는 이미지 인식 시스템을 포함할 수 있다.
구체적으로, 상기 용기 프리폼 가열부는, 상기 해당 거치대의 일면 또는 양면에 위치되어 상기 프리폼 본체를 발광조명에 의해 가열하는 히터를 포함하고, 상기 이미지 인식 시스템은, 상기 용기 프리폼의 이미지를 인식하는 적어도 하나 이상의 카메라; 상기 히터로부터의 발광조명을 차단하는 조명 차단막; 및 상기 용기 프리폼의 상부에서 직하방으로 빛을 조사하여 상기 카메라의 이미지 노출 값을 보정하는 보정 조명을 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따른 용기 성형 방법은, 용기 프리폼을 회전시키면서 가열하는 단계; 상기 가열된 용기 프리폼의 적어도 일부분의 이미지를 인식하는 단계; 상기 가열된 용기 프리폼의 보정 값을 산출하는 단계; 상기 보정 값에 따라 상기 가열된 용기 프리폼의 위치가 일정하게 되도록 보정하는 단계; 및 상기 위치 보정된 용기 프리폼을 용기 제품으로 성형하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
구체적으로, 상기 가열된 용기 프리폼의 적어도 일부분의 이미지를 인식하는 단계에서는, 적어도 하나 이상의 카메라에 의해 상기 이미지를 인식할 수 있고, 상기 가열된 용기 프리폼의 보정 값을 산출하는 단계에서는, 상기 인식된 이미지를 기준 값과 비교 분석하여 보정을 위한 회전 각도를 산출함에 의해 상기 보정 값을 산출할 수 있다.
본 발명에 따른 용기 성형 시스템, 용기 성형 방법 및 용기 제품은, 기 생산된 용기 프리폼을 회전 가열한 후 용기 제품 성형부로 이동하기 전에 용기 프리폼의 프리폼 네크에 형성된 수나사의 이미지를 인식하여 수나사의 위치가 일정하게 되도록 보정함으로써, 방사상 비대칭인 용기 제품의 제품 네크에 형성된 수나사의 위치가 비대칭 형상인 캡에 형성된 암나사의 위치에 일정하게 대응되어, 용기 제품의 제품 네크에 캡을 체결했을 때 캡의 일면이 용기 제품의 일면과 동일한 방향을 유지할 수 있어, 용기 성형 시스템의 생산 효율 및 성형성을 증대시킬 수 있고, 용기 제품의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 용기 성형 시스템을 설명하기 위한 구성도이다.
도 2는 본 발명에 따른 용기 프리폼 공급부를 설명하기 위한 구성도이다.
도 3은 용기 프리폼의 사시도다.
도 4는 용기 제품의 사시도다.
도 5는 캡의 사시도이다.
도 6은 용기 제품에 캡이 체결된 상태를 도시한 사시도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 용기 성형 시스템을 이용한 용기 성형 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어지는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예로부터 더욱 명백해질 것이다. 본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 용기 성형 시스템을 설명하기 위한 구성도이고, 도 2는 본 발명에 따른 용기 프리폼 공급부를 설명하기 위한 구성도이고, 도 3은 용기 프리폼의 사시도이고, 도 4는 용기 제품의 사시도이고, 도 5는 캡의 사시도이고, 도 6은 용기 제품에 캡이 체결된 상태를 도시한 사시도이다.
도 1 내지 도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 용기 성형 시스템(1)은, 중공을 갖는 플라스틱의 세제 용기, 화장품 용기, 식품 용기, 음료 용기 또는 포장 용기 등의 용기 제품들을 제조하는 것으로, 블로우(blow) 성형 방식의 시스템일 수 있다.
블로우 성형 방식의 시스템은 원-스테이지(one-stage) 블로우 성형 방식 또는 투-스테이지(two-stage) 블로우 성형 방식으로 분류될 있으며, 본 발명에서는 투-스테이지 블로우 성형 방식일 경우를 실시예로서 설명할 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 용기 성형 시스템(1)은, 용기 프리폼 성형부(100), 용기 프리폼 공급부(200), 용기 제품 성형부(300)를 포함한다.
용기 프리폼 성형부(100)는, 플라스틱과 같은 열가소성 수지를 이용하여 용기 프리폼(10)을 생산할 수 있으며, 프리폼 성형기(110)를 포함하여 구성될 수 있다.
프리폼 성형기(110)는, 용융된 열가소성 수지를 사출 성형하여 용기 프리폼(10)을 생산할 수 있다. 생산된 용기 프리폼(10)은, 도 3에 도시된 바와 같이, 프리폼 본체(11), 프리폼 네크(12)로 이루어질 수 있으며, 후술할 용기 제품 성형부(300)에서 용기 제품(20)을 생산하기 전까지 저장 보관될 수 있다.
프리폼 본체(11)는, 하부가 밀폐되고 상부가 개방된 수직 관 형상으로서 방사상 대칭을 이룰 수 있으며, 후술할 용기 제품 성형부(300)에서 성형되는 용기 제품(20)의 제품 본체(21)에 대응될 수 있다.
프리폼 네크(12)는, 프리폼 본체(11)의 상부에 형성될 수 있으며, 수나사 형상으로 이루어질 수 있다. 프리폼 네크(12)의 수나사는, 도 5에 도시된 캡(30)의 암나사에 대응될 수 있다.
프리폼 네크(12)의 수나사는, 나사산이 시작되는 기점과 나사산이 끝나는 종점으로 이루어질 수 있으며, 후술할 용기 제품 성형부(300)에서 제품 본체(21)를 성형할 때 그 형상이 그대로 유지될 수 있다. 이러한 수나사는, 후술할 용기 프리폼 공급부(200)에서 용기 프리폼(10)을 회전 가열한 후 후술할 용기 제품 성형부(300)로 이동하기 전에 이미지를 인식할 때, 이미지 인식 대상물로서의 역할을 할 수 있다.
용기 프리폼 공급부(200)는, 용기 프리폼(10)의 이미지를 인식하여 용기 프리폼(10)의 위치가 일정하게 되도록 보정하고, 위치 보정된 용기 프리폼(10)을 후술할 용기 제품 성형부(300)로 공급할 수 있다.
용기 프리폼 공급부(200)는, 용기 프리폼 가이드부(210), 용기 프리폼 가열부(220), 이미지 인식부(230), 위치 보정부(240), 용기 프리폼 이동부(250)를 포함하여 구성될 수 있다.
용기 프리폼 가이드부(210)는, 용기 프리폼(10)을 거치대(212)에 거치하여 후술할 용기 프리폼 가열부(220), 후술할 이미지 인식부(230), 후술할 위치 보정부(240), 후술할 용기 프리폼 이동부(250)를 경유시킨 후, 후술할 용기 제품 성형부(300)에 용기 프리폼(10)이 공급될 수 있도록 안내할 수 있다.
이러한 용기 프리폼 가이드부(210)는, 용기 프리폼(10)을 거치할 수 있는 거치대(212)가 복수 개 구비되고 주행과 정지를 반복하는 가이드 레일(211)을 포함하여 구성될 수 있다. 여기서, 거치대(212)는, 용기 프리폼(10)의 프리폼 네크(12) 부분을 거치하게 된다.
구체적으로, 용기 프리폼 가이드부(210)는, 복수 개의 거치대(212)가 가이드 레일(211) 상에 등간격으로 배치 정렬될 수 있고, 이러한 거치대(212)가 구비되는 가이드 레일(211)은 이웃하는 거치대(212) 사이의 간격으로 주행한 후 일정한 시간 정지하는 동작을 반복 수행할 수 있다. 이때, 거치대(212)는 후술할 용기 프리폼 가열부(220) 또는 후술할 위치 보정부(240)에서 제1 회전유닛(222) 또는 제2 회전유닛(241)에 연결될 때 회전할 수 있다.
용기 프리폼 가열부(220)는, 거치대(212)에 거치된 용기 프리폼(10)의 프리폼 본체(11)를 가열할 수 있도록, 히터(221), 제1 회전유닛(222)을 포함하여 구성될 수 있다.
히터(221)는, 거치대(212)의 일면 또는 양면에 위치될 수 있으며, 후술할 용기 제품 성형부(300)에서 용기 프리폼(10)이 용이하게 성형될 수 있도록 발광 조명에 의해 프리폼 본체(11)를 가열할 수 있다. 여기서 히터(221)는 프리폼 네크(12) 부분이 가열되지 않도록 방향을 조절할 수 있다.
제1 회전유닛(222)은, 히터(221)에 의해 프리폼 본체(11)가 골고루 가열될 수 있도록, 히터(221)에 의해 가열되는 용기 프리폼(10)을 거치한 거치대(212)에 선택적으로 연결되어, 용기 프리폼(10)이 용기 프리폼 가이드부(210)에 의해 후술할 이미지 인식부(230)까지 안내되는 동안 선택된 거치대(212)를 회전시킬 수 있다.
다시 말해서, 제1 회전유닛(222)은 용기 프리폼(10)이 가열되는 기점에 해당 거치대(212)와 연결되어 가열이 완료되는 순간까지 해당 거치대(212)를 회전시키게 되고, 해당 거치대(212)가 후술할 이미지 인식부(230)에 도달되면 해당 거치대(212)와의 연결이 끊어지게 된다.
이미지 인식부(230)는, 해당 거치대(212)의 회전을 정지한 상태에서 프리폼 네크(12)의 이미지를 인식하여 보정 값을 산출할 수 있다.
이러한 이미지 인식부(230)는, 용기 프리폼(10)의 전체 이미지 또는 용기 프리폼(10)의 일부 이미지인 프리폼 네크(12)의 수나사의 나사산의 이미지를 인식하고, 인식된 이미지와 기준 값(기 설정된 이미지 또는 기 설정된 나사산의 기점 또는 종점의 위치 등)을 비교 분석하여 보정 값을 산출하고, 산출된 보정 값을 후술할 위치 보정부(240)로 전송하는 이미지 인식 시스템(231)을 포함하여 구성될 수 있다.
다시 말해서, 이미지 인식 시스템(231)은, 프리폼 네크(12)의 나사산의 이미지를 인식하여 보정 값을 산출할 경우, 나사산의 기점 또는 종점이 이미지 상에서 프리폼 네크(12)의 좌측 끝단과 우측 끝단 사이의 어느 위치에 자리하고 있는지를 파악하고, 이를 기준 값과 비교 분석한 후, 보정을 위한 회전 각도를 산출함으로써, 후술할 위치 보정부(240)에 정확한 보정 값을 전송할 수 있다.
상기한 이미지 인식 시스템(231)은, 카메라(231a), 조명 차단막(231b), 보조 조명(231c)를 포함할 수 있다.
카메라(231a)는, 용기 프리폼(10)의 전체 또는 일부 이미지를 인식할 수 있도록 용기 프리폼(10)의 일측 또는 양측 등에 적어도 하나 이상이 설치될 수 있다. 이러한 카메라(231a)는 이미지의 노출 값이 일정하지 않으면 이미지를 정확하게 인식할 수 없게 되고, 결국 정확한 보정 값의 산출을 어렵게 한다. 이미지 노출 값의 변동은 외부조명에 의해 변동될 수 있으며, 특히 히터(221)로부터의 발광조명에 의해 영향을 많이 받게 된다. 또한, 카메라(231a)는, 용기 프리폼(10)이 투명 또는 반투명인 경우에 외부조명 또는 발광조명에 의하여 이미지 인식의 정확도가 더욱 저하될 수 있다.
조명 차단막(231b)은, 히터(221)로부터 발광되는 발광조명을 차단할 수 있도록, 카메라(231a)의 일측 또는 양측에 설치될 수 있으며, 이로써 카메라(231a)가 발광조명에 의한 영향을 받지 않게 하여 이미지를 정확하게 인식할 수 있게 한다.
보정 조명(231c)은, 외부조명 또는 히터(221)의 발광조명에 관계없이 카메라(231a)의 이미지 노출 값을 일정하게 유지하기 위하여, 용기 프리폼(10)의 상부에서 직하방으로 빛을 조사할 수 있도록 설치될 수 있다. 이러한 보정 조명(231c)은 카메라(231a)의 이미지 노출 값이 최적화 될 수 있도록 조도를 조절하여 노출 값을 보정할 수 있다.
또한, 이미지 인식 시스템(231)은, 용기 프리폼(10)의 이미지를 인식하는 적어도 하나 이상의 센서를 포함할 수 있다.
위치 보정부(240)는, 이미지 인식부(230)에서 산출된 보정 값에 따라 해당 거치대(212)를 회전시켜 용기 프리폼(10)의 위치가 일정하게 되도록 보정할 수 있다.
이러한 위치 보정부(240)는, 보정 값에 따라 해당 거치대(212)를 회전시킬 수 있는 제2 회전유닛(241)을 포함하여 구성될 수 있다.
제2 회전유닛(241)은, 해당 거치대(212)에 연결되어 이미지 인식부(230)로부터의 보정 값에 따라 좌회전 또는 우회전하면서 해당 거치대(212)에 거치된 용기 프리폼(10)의 특정 위치, 예를 들어, 프리폼 네크(12)의 수나사의 나사산의 기점 또는 종점이 항상 일정한 방향을 유지하도록 할 수 있다.
상기한 제2 회전유닛(241)은, 용기 프리폼(10)의 위치를 보정할 필요가 없는 경우 해당 거치대(212)와 연결하지 않아도 되며, 보정이 필요할 경우 해당 거치대(212)에 선택적으로 연결이 이루어질 수 있다. 이러한 제2 회전유닛(241)은, 슬라이딩 회전 등의 방식으로 움직여서 해당 거치대(212)에 연결 또는 해당 거치대(212)로부터 분리될 수 있다.
용기 프리폼 이동부(250)는, 위치 보정부(240)에서 보정된 용기 프리폼(10)을 후술할 용기 제품 성형부(300)로 이동시킬 수 있도록, 그립퍼(251), 로봇아암(252)을 포함하여 구성될 수 있다.
그립퍼(251)는, 보정된 용기 프리폼(10)의 프리폼 네크(12) 부분을 착탈 가능하게 설치될 수 있으며, 프리폼 네크(12) 부분을 고정하여 후술할 로봇아암(252)에 의해 후술할 용기 제품 성형부(300)로 이동시킬 수 있게 한다. 이때 그립퍼(251)는 프리폼 네크(12) 부분을 착탈하는 과정 중에 충격이 가해지거나 후술할 용기 제품 성형부(300)로 이동 중에 흔들릴 경우 위치 보정부(240)에서 위치 보정된 프리폼 네크(12)가 회전 또는 정렬이 흩으러 질 수 있는데, 이를 방지할 수 있도록 충격을 흡수하면서 고정력을 높일 수 있는 부재(도시하지 않음) 등을 그립퍼(251)의 내측에 마련할 수 있다.
충격흡수부재는, 고무, 스폰지 등의 재질로 형성될 수 있으며, 용기 프리폼 가열부(220)에서 프리폼 본체(11) 부분만 가열시키고 프리폼 네크(12) 부분을 가열시키기 않으므로, 열에 약한 재질로 형성 가능할 수 있다.
로봇아암(252)은, 그립퍼(251)에 연결되어 보정된 용기 프리폼(10)을 후술할 용기 제품 성형부(300)로 이동시킬 수 있다.
이러한 로봇아암(252)은, 용기 프리폼(10)을 상하로 뒤집어서 후술할 용기 제품 성형부(300)에 제공할 수 있게 한다.
용기 제품 성형부(300)는, 용기 프리폼(10)을 성형하여 용기 제품을 생산할 수 있으며, 블로우 성형기(310)를 포함하여 구성될 수 있다.
블로우 성형기(310)는, 용기 프리폼(10) 내부로 고압의 공기를 주입하여 팽창 성형하여 용기 제품(20)을 생산할 수 있다. 생산된 용기 제품(20)은, 도 4에 도시된 바와 같이, 제품 본체(21), 제품 네크(22)로 이루어질 수 있으며, 방사상 비대칭일 수 있다.
제품 본체(21)는, 프리폼 본체(11) 내부로 고압의 공기를 주입함으로써 프리폼 본체(11)가 팽창되어 방사상 비대칭으로 형성될 수 있다.
제품 네크(22)는, 프리폼 네크(12)가 그대로 유지되어 제품 본체(21)의 상부에 형성될 수 있으며, 수나사 형상으로 이루어질 수 있다. 제품 네크(22)의 수나사는, 캡(30)의 암나사에 대응될 수 있다.
캡(30)은, 도 5에 도시된 바와 같이, 프리폼 네크(12)의 수나사에 대응되는 암나사가 구비되고 용기 제품(20)의 개구에 체결되는 주캡(31)과, 주캡(31)의 상부에 형성되어 제품 본체(21)에 수용된 내용물을 배출하는 주캡(31)의 배출구를 밀봉할 수 있는 부캡(32)으로 이루어지는 비대칭 형상으로 형성될 수 있다.
본 실시예에서는 캡(30)이 주캡(31)과 부캡(32)으로 분리 형성된 것을 설명하였지만, 캡(30)은 이에 한정되지 않고 나사 방식에 의해 제품 네크(22)에 탈착되어 용기 제품(20)을 개폐할 수 있는 형태일 수 있음은 물론이다.
제품 본체(21)가 방사상 비대칭인 용기 제품(20)은 용기 성형 시스템(1)에서 제작될 수 있고, 비대칭 형상인 캡(30)은 일반적으로 다른 설비에서 제작될 수 있는데, 이와 같이 제작된 용기 제품(20) 또는 캡(30)은 검사, 포장, 가공 등의 마무리 절차를 거친 후에 용기 제품(20) 내부에 내용물을 투입하여 캡(30)을 제품 네크(22)에 체결함으로써 소비자에게 판매할 수 있는 완제품으로서의 준비를 마치게 된다.
상기한 바와 같이, 용기 제품(20)이 방사상 비대칭이고 캡(30)이 비대칭 형상인 경우에는, 용기 제품(20)과 캡(30)의 방향이 항상 일정한 방향을 유지해야 완제품의 외관이 미려해지고 소비자가 내용물을 불편함 없이 인출하여 사용할 수 있는데, 이를 위해 용기 프리폼 공급부(200)에 의해 용기 프리폼(10)의 위치가 일정한 방향이 되도록 보정된 상태에서 용기 제품(20)을 형성함으로써, 방사상 비대칭인 용기 제품(20)의 제품 네크(22)에 형성된 수나사의 위치가 비대칭 형상인 캡(30)에 형성된 암나사의 위치에 일정하게 대응되어, 도 6에 도시된 바와 같이, 용기 제품(20)의 제품 네크(22)에 캡(30)을 체결했을 때 캡(30)의 일면이 용기 제품(20)의 일면과 동일한 방향을 유지할 수 있다.
이하, 상술한 본 발명의 일 실시예에 따른 용기 성형 시스템(1)을 이용한 용기 성형 방법을 도 7을 참조하여 설명하기로 한다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 용기 성형 시스템을 이용한 용기 성형 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 용기 성형 시스템(1)을 이용한 용기 성형 방법은, 용기 프리폼(10)을 회전시키면서 가열하는 단계(S710), 가열된 용기 프리폼(10)의 적어도 일부분의 이미지를 인식하는 단계(S720), 가열된 용기 프리폼(10)의 보정 값을 산출하는 단계(S730), 보정 값에 따라 가열된 용기 프리폼(10)의 위치가 일정하게 되도록 보정하는 단계(S740), 및 위치 보정된 용기 프리폼(10)을 용기 제품(20)으로 성형하는 단계(S750)를 포함한다.
단계 S710에서는, 용기 프리폼(10)을 회전시키면서 가열한다.
용기 프리폼(10)은, 용기 프리폼 성형부(100)의 프리폼 성형기(110)에서 플라스틱과 같은 열가소성 수지를 이용하여 생산할 수 있으며, 프리폼 본체(11), 프리폼 네크(12)로 이루어질 수 있다.
이러한 용기 프리폼(10)은 용기 프리폼 가이드부(210)의 거치대(212)에 거치된 상태로 용기 프리폼 가열부(220)의 히터(221)에 의해 프리폼 본체(11) 부분이 가열되는데, 프리폼 본체(11) 부분을 골고루 가열하기 위해 제1 회전유닛(222)으로 회전시킬 수 있다.
단계 S720에서는, 가열된 용기 프리폼(10)의 적어도 일부분의 이미지를 인식한다.
이미지 인식은, 이미지 인식부(230)의 이미지 인식 시스템(231)에 의해 이루어질 수 있다.
이러한 이미지 인식 시스템(231)은, 적어도 하나 이상의 카메라(231a)를 포함할 수 있으며, 카메라(231a)에 의해 이미지를 인식할 수 있다.
구체적으로, 이미지 인식 시스템(231)은, 가열된 용기 프리폼(10)의 적어도 일부분의 이미지, 예를 들어, 프리폼 네크(12)의 나사산의 이미지를 카메라(231a)에 의해 인식할 수 있고, 이후 후술할 단계 S730에서 나사산의 기점 또는 종점이 이미지 상에서 프리폼 네크(12)의 좌측 끝단과 우측 끝단 사이의 어느 위치에 자리하고 있는지를 파악하고, 이를 기준 값과 비교 분석한 후, 보정을 위한 회전 각도를 산출함에 의해 정확한 보정 값을 산출할 수 있다.
단계 S730에서는, 가열된 용기 프리폼(10)의 보정 값을 산출한다.
단계 S720에서 전술한 바와 같이, 카메라(231a)에 의해 인식된 이미지를 기준 값과 비교 분석하여 보정을 위한 회전 각도를 산출함에 의해 상기 보정 값을 산출할 수 있다.
단계 S740에서는, 보정 값에 따라 가열된 용기 프리폼(10)의 위치가 일정하게 되도록 보정한다.
용기 프리폼(10)의 위치 보정은, 위치 보정부(240)에서 이루어질 수 있으며, 단계 S730에서 얻어진 보정 값에 의해 거치대(212)에 거치된 용기 프리폼(10)을 좌회전 또는 우회전하면서 해당 거치대(212)에 거치된 용기 프리폼(10)의 특정 위치, 예를 들어, 프리폼 네크(12)의 수나사의 나사산의 기점 또는 종점이 항상 일정한 방향을 유지하도록 보정할 수 있다.
단계 S750에서는, 위치 보정된 용기 프리폼(10)을 용기 제품(20)으로 성형한다.
용기 제품(20)은, 용기 제품 성형부(300)의 블로우 성형기(310)에서 용기 프리폼(10) 내부로 고압의 공기를 주입함에 의해 성형될 수 있으며, 프리폼 본체(11)가 팽창되어 성형되는 방사상 비대칭인 제품 본체(21)와, 프리폼 네크(12)의 형상이 그대로 유지되는 제품 네크(22)로 이루어질 수 있다.
이와 같이, 본 실시예는, 기 생산된 용기 프리폼(10)을 회전 가열한 후 용기 제품 성형부(300)로 이동하기 전에 용기 프리폼(10)의 프리폼 네크(12)에 형성된 수나사의 이미지를 인식하여 수나사의 위치가 일정하게 되도록 보정함으로써, 방사상 비대칭인 용기 제품(20)의 제품 네크(22)에 형성된 수나사의 위치가 비대칭 형상인 캡(30)에 형성된 암나사의 위치에 일정하게 대응되어, 용기 제품(20)의 제품 네크(22)에 캡(30)을 체결했을 때 캡(30)의 일면이 용기 제품(20)의 일면과 동일한 방향을 유지할 수 있어, 용기 성형 시스템(1)의 생산 효율 및 성형성을 증대시킬 수 있고, 용기 제품(20)의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
이상 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당해 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함은 명백하다고 할 것이다.
본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 영역에 속하는 것으로 본 발명의 구체적인 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의하여 명확해질 것이다.
1: 용기 성형 시스템 10: 용기 프리폼
11: 프리폼 본체 12: 프리폼 네크
20: 용기 제품 21: 제품 본체
22: 제품 네크 30: 캡
31: 주캡 32: 부캡
100: 용기 프리폼 성형부 110: 프리폼 성형기
200: 용기 프리폼 공급부 210: 용기 프리폼 가이드부
211: 가이드 레일 212: 거치대
220: 용기 프리폼 가열부 221: 히터
222: 제1 회전유닛 230: 이미지 인식부
231: 이미지 인식 시스템 231a: 카메라
231b: 조명 차단막 231c: 보정 조명
240: 위치 보정부 241: 제2 회전유닛
250: 용기 프리폼 이동부 251: 그립퍼
252: 로봇아암 300: 용기 제품 성형부
310: 블로우 성형기

Claims (9)

  1. 용기 프리폼을 성형하여 용기 제품을 생산하는 용기 제품 성형부; 및
    상기 용기 프리폼을 회전시키면서 가열하고, 상기 가열된 용기 프리폼의 적어도 일부분의 이미지를 인식하여 상기 가열된 용기 프리폼의 위치가 일정하게 되도록 보정하고, 상기 위치 보정된 용기 프리폼을 상기 용기 제품 성형부로 공급하는 용기 프리폼 공급부를 포함하는 것을 특징으로 하는 용기 성형 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 용기 프리폼은,
    하부가 밀폐되고 상부가 개방된 수직 관 형상의 프리폼 본체; 및
    상기 프리폼 본체의 상부에 형성되는 수나사 형상으로 이루지는 프리폼 네크를 포함하며,
    상기 용기 제품은,
    상기 프리폼 본체가 팽창되어 방사상 비대칭으로 형성되는 제품 본체; 및
    상기 제품 본체의 상부에서 상기 프리폼 네크가 그대로 유지되고 비대칭 형상의 캡과 체결되는 제품 네크를 포함하는 것을 특징으로 하는 용기 성형 시스템.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 용기 프리폼 공급부는,
    복수 개의 거치대 각각에 상기 용기 프리폼을 거치한 상태로 안내하는 용기 프리폼 가이드부;
    상기 복수 개의 거치대 중에서 해당 거치대를 회전시키면서 상기 프리폼 본체를 가열하는 용기 프리폼 가열부;
    상기 해당 거치대의 회전을 정지한 상태에서 상기 프리폼 네크의 이미지를 인식하여 보정 값을 산출하는 이미지 인식부;
    상기 산출된 보정 값에 따라 상기 해당 거치대를 회전시켜 상기 용기 프리폼의 위치가 일정하게 되도록 보정하는 위치 보정부; 및
    상기 보정된 용기 프리폼을 상기 용기 제품 성형부로 이동시키는 용기 프리폼 이동부를 포함하는 것을 특징으로 하는 용기 성형 시스템.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 이미지 인식부는,
    상기 용기 프리폼의 전체 이미지 또는 상기 용기 프리폼의 일부 이미지인 상기 프리폼 네크의 상기 수나사의 이미지를 인식하고, 상기 인식된 이미지와 기준 값을 비교 분석하여 보정 값을 산출하고, 상기 산출된 보정 값을 상기 위치 보정부로 전송하는 이미지 인식 시스템을 포함하는 것을 특징으로 하는 용기 성형 시스템.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 용기 프리폼 가열부는,
    상기 해당 거치대의 일면 또는 양면에 위치되어 상기 프리폼 본체를 발광조명에 의해 가열하는 히터를 포함하고,
    상기 이미지 인식 시스템은,
    상기 용기 프리폼의 이미지를 인식하는 적어도 하나 이상의 카메라;
    상기 히터로부터의 발광조명을 차단하는 조명 차단막; 및
    상기 용기 프리폼의 상부에서 직하방으로 빛을 조사하여 상기 카메라의 이미지 노출 값을 보정하는 보정 조명을 포함하는 것을 특징으로 하는 용기 성형 시스템.
  6. 용기 프리폼을 회전시키면서 가열하는 단계;
    상기 가열된 용기 프리폼의 적어도 일부분의 이미지를 인식하는 단계;
    상기 가열된 용기 프리폼의 보정 값을 산출하는 단계;
    상기 보정 값에 따라 상기 가열된 용기 프리폼의 위치가 일정하게 되도록 보정하는 단계; 및
    상기 위치 보정된 용기 프리폼을 용기 제품으로 성형하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 용기 성형 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 가열된 용기 프리폼의 적어도 일부분의 이미지를 인식하는 단계에서는, 적어도 하나 이상의 카메라에 의해 상기 이미지를 인식하고,
    상기 가열된 용기 프리폼의 보정 값을 산출하는 단계에서는, 상기 카메라에서 인식된 이미지를 기준 값과 비교 분석하여 보정을 위한 회전 각도를 산출함에 의해 상기 보정 값을 산출하는 것을 특징으로 하는 용기 성형 방법.
  8. 제 1 항 내지 제 5 항 중에서 적어도 어느 한 항에 따른 용기 성형 시스템에 의해 생산되는 용기 제품.
  9. 제 6 항 내지 제 7 항 중에서 적어도 어느 한 항에 따른 용기 성형 방법에 의해 생산되는 용기 제품.
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