원료시트가 절감되는 합성수지 용기 성형장치(A FORMING APPARATUS OF PLASTIC VESSEL WITH HIGH USE OFITS MATERIAL)
(19)대한민국특허청(KR)
(12) 공개특허공보(A)
(51) 。Int. Cl.7
B29C 51/10
(11) 공개번호
(43) 공개일자
10-2005-0022878
2005년03월08일
(21) 출원번호 10-2003-0059479
(22) 출원일자 2003년08월27일
(71) 출원인 이병호
경기도 고양시 일산구 백석동 1141-1 일산테크노타운 106호
(72) 발명자 이병호
경기도 고양시 일산구 백석동 1141-1 일산테크노타운 106호
(74) 대리인 박희진
심사청구 : 있음
(54) 원료시트가 절감되는 합성수지 용기 성형장치
요약
개시된 내용은 진공 또는 압진공으로 합성수지 용기를 성형하는 공정에 있어서 용기성형홈을 지그재그 형태로 배열
함에 의하여 투입되는 원료시트의 손실을 최소화하여 원료를 절감하며 나이프들도 이에 맞게 지그재그 형태로 배열
하는 한편 칼날을 양쪽에서 중심으로 갈수록 깊어지게 함으로써 상하나이프들이 점차적으로 닿아 절단작업시의 소
음을 최소화하고 칼날의 파손을 방지하는 원료시트가 절감되는 합성수지 용기 성형장치에 관한 것이다. 이러한 본
발명의 합성수지 용기 성형장치는 성형부와 절단부로 이루어져 성형부에서 판형의 합성수지 원료시트를 용기형상
으로 성형하고나서 절단부에서 용기테두리를 절단하여 시트로부터 분리하는 합성수지용기 성형장치에 있어서, 상
기 성형부의 용기성형홈들을 상기 원료시트의 공급진행방향과 대략 직교하는 방향을 따라 지그재그로 배열하되, 상
기 원료시트가 공급되는 금형의 전후부는 상기 지그재그배열된 용기성형홈의 테두리를 따라서 곡선으로 형성된 것
을 특징으로 한다.
대표도
도 2a
색인어
진공, 압진공, 금형, 합성수지용기 성형, 성형홈 지그재그 배열
명세서
도면의 간단한 설명
본 발명의 실시예에 관한 상세한 설명은 첨부하는 도면들을 참조하여 이루어질 것이며, 도면에서 대응되는 부분을
지정하는 번호는 같다.
도 1은 본 발명에 따른 원료시트가 절감되는 합성수지 용기 성형장치의 개략적인 전체구성도이고,
도 2a 및 도 2b는 본 발명에 따른 합성수지 용기 성형장치에서 성형부의 구성을 나타낸 분리사시도 및 그 결합단면
도이고,
도 3a 내지 도 3c는 도 2에서 금형판의 몰드장착홀의 지그재그형 배열구조를 보여주는 평면도 및, 그 A-A선 단면
도와 B-B선 단면도이고,
도 4a 내지 도 4c는 성형품의 일예인 합성수지 용기 뚜껑을 나타낸 도면들이고,
공개특허 10-2005-0022878
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도 5a 및 도 5b는 도 4a 내지 도 4c에 도시된 용기 뚜껑을 성형하기 위한 성형홈이 형성된 성형편의 구성을 보여주
는 평면도 및 그 측단면도이고,
도 6a 및 도 6b는 도 3a 내지 도 3c에 도시된 금형판의 몰드장착홀에 도 5a 및 도 5b에 도시된 성형편을 장착한 상
태를 나타낸 평면도 및 그 측면도이고,
도 7a 및 도 7b는 도 2에 도시된 베이스판의 구성을 상세하게 나타낸 평면도 및 그 측단면도이고,
도 8a 및 도 8b는 도 2에 도시된 베이스판의 에어통공 위에 장착되는 허브박스의 평면도 및 그 측단면도이고,
도 9a 내지 도 9c는 본 발명의 성형부에서 금형에 합체되는 금형덮개의 조립단면도, 덮개내측판의 평면도 및 덮개
중간판의 평면도이고,
도 10은 도 1에 도시된 절단부의 구성을 상세하게 나타낸 결합단면도이고,
도 11은 도 10에 도시된 절단부의 하부베이스를 나타낸 평면도이고,
도 12a 및 도 12b는 도 10에 장착된 다이나이프를 상세하게 나타낸 평면도 및 그 측단면도이고,
도 13은 도 10에 도시된 절단부의 상부베이스를 나타낸 평면도이고,
도 14a 및 도 14b는 도 13에 장착되는 펀치나이프를 상세하게 나타낸 평면도 및 그 측단면도이고,
도 15a 및 도 15b는 도 14a 및 도 14b의 하방에 장착되는 펀치가이드를 나타낸 저면도 및 그 측단면도이다.
** 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 **
100 : 성형부 110 : 금형판
112 : 몰드장착홀 114,114a : 금형테두리
116 : 냉각수로 118 : 에어공
120 : 성형홈 122 : 성형편
124 : 에어관 130 : 하우징
140 : 베이스판 142 : 에어통공
150 : 허브박스 152 : 에어분지공
160 : 진공펌프 170 : 진공배관
180 : 진공호스 182,184 : 니플
190 : 금형덮개 192 : 덮개내측판
194 : 덮개중간판 196 : 덮개외측판
200 : 절단부 210 : 다이나이프
212 : 절단공 220 : 펀치나이프
230 : 하부베이스 232 : 배출공
240 : 상부베이스 250 : 펀치블록
252 : 볼트 260 : 펀치가이드
262 : 볼트 270 : 가이드부재
272 : 가이드봉 274 : 베어링
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276 : 가이드관 280 : 정위치안내부재
282 : 정위치안내봉 284 : 정위치안내관
300 : 안내수단 310 : 하부테이블
320 : 가이드바 322 : 돌조
330 : 상부프레임 340 : 가압스프링
발명의 상세한 설명
발명의 목적
발명이 속하는 기술 및 그 분야의 종래기술
본 발명은 각종 합성수지 용기의 성형 및 절단 작업을 자동으로 수행하는 성형장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는
진공 또는 압진공으로 합성수지 용기를 성형하는 공정에 있어서 용기성형홈을 지그재그 형태로 배열함에 의하여 투
입되는 원료시트의 손실을 최소화하여 원료를 절감하고 나이프들도 이에 맞게 지그재그 형태로 배열하는 한편 칼날
을 양쪽에서 중심으로 갈수록 깊어지게 함으로써 상하나이프들이 점차적으로 닿아 절단작업시의 소음을 최소화하
고 칼날의 파손을 방지하는 원료시트가 절감되는 합성수지 용기 성형장치에 관한 것이다.
통상 기존에는 일회용 식품용기나 각종 합성수지 용기를 작업자가 직접 수작업으로 일일이 성형해야 하는 불편함이
있었으며, 이로 인해 기존에는 제품의 대량생산이 불가능하여 생산성이 떨어지고 인건비 및 원가가 상승하는 문제
점이 있었다. 나아가, 합성수지 용기의 성형작업을 일일히 작업자가 수작업으로 수행하였기 때문에 안전사고의 위
험이 매우 높았다. 이에, 성형공정을 자동화하는 장치가 개발되게 되었다.
일반적으로, 자동화된 용기성형장치는 열가소성 수지로 된 플라스틱 수지를 가열연화시킨 상태에서 외력을 부여하
여 변형시키고 이를 냉각시켜 식품포장용기, 잡화용기 형상으로 성형하게 되는 것으로, 그 성형방식으로는 진공에
어로만 성형하는 진공성형방식과, 진공에어와 압축에어로 성형하는 압진공성형방식 및, 압축에어로만 성형하는 압
공성형방식이 있다. 본 발명은 이러한 성형방식에서 소정의 용기형상으로 성형하는 공정과 성형된 물건을 개별적으
로 분리하기 위하여 절단하는 공정이 분리되어 있는 진공성형방식과 압진공성형방식에 적용되는 것으로, 기존에는
통상 이러한 성형방식에서 성형장치들의 용기성형홈들의 배열이 바둑판 형태로 배치되어 있었다. 따라서, 투입되는
원료시트에서 용기성형홈과 용기성형홈 사이의 많은 부분이 이용되지 못하고 버리지는 것이 현실이었다. 이렇게 버
려지는 용기성형홈과 이웃 용기성형홈 사이의 원료시트는 용기성형홈의 대략 반정도가 되므로, 자원낭비를 초래할
뿐더러 완성된 용기제품의 단가를 상승시키는 요인이 되었다. 뿐만 아니라, 이렇게 많은 부분이 폐기되므로 썩지 않
는 플라스틱 원료시트의 폐기에도 큰 비용이 들고 환경공해를 유발하는 문제들이 초래되었다.
또한, 위의 진공 및 압진공 성형방식은 그 절단공정에서 다이나이프(die knife)와 펀치나이프(punch knife)가 한번
에 모든 면이 닿게 되므로 순간적으로 접촉하면서 그 사이에 있는 성형물의 용기테두리를 절단함에 있어서 큰 충격
이 발생하고 그에 따른 소음 또한 매우 크게 발생하는 폐단이 있었다. 이 때문에, 주변이 시끄러워 작업 환경이 열악
해지고, 동시에 전 구간이 부딪히므로 큰 충격에 따른 파손의 우려도 높았다. 그 결과, 절단장치의 내구성이 떨어지
고 사용기간이 줄어들어 나이프 교체에 따른 비용이 증가되었다.
발명이 이루고자 하는 기술적 과제
따라서, 본 발명의 목적은 상술한 제결점들을 해소하기 위해서 안출한 것으로서, 진공 또는 압진공으로 합성수지 용
기를 성형하는 공정에 있어서 용기성형홈을 지그재그 형태로 배열하고 금형테두리를 곡선으로 처리함에 의하여 투
입되는 원료시트의 손실을 최소화하여 원료를 절감하며 나이프들도 이에 맞게 지그재그 형태로 배열하는 한편 칼날
을 양쪽에서 중심으로 갈수록 깊어지게 함으로써 상하나이프들이 점차적으로 닿아 절단작업시의 소음을 최소화하
고 칼날의 파손을 방지하는 원료시트가 절감되는 합성수지 용기 성형장치를 제공하는 데 있다.
발명의 구성 및 작용
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제1면에 따른 합성수지 용기 성형장치는 성형부와 절단부로 이루어져 성형부
에서 판형의 합성수지 원료시트를 용기형상으로 성형하고나서 절단부에서 용기테두리를 절단하여 시트로부터 분리
하는 합성수지용기 성형장치에 있어서, 상기 성형부의 용기성형홈들을 상기 원료시트의 공급진행방향과 대략 직교
하는 방향을 따라 지그재그로 배열하되, 상기 원료시트가 공급되는 금형의 전후부는 상기 지그재그배열된 용기성형
홈의 테두리를 따라서 곡선으로 형성된 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제2면에 따른 합성수지 용기 성형장치는 투입된 합성수지 원료시트를 용기형
상으로 성형하는 용기성형홈이 지그재그로 배열되며, 상기 원료시트가 공급되는 전후부 테두리는 상기 지그재그배
열된 용기성형홈의 테두리를 따라서 곡선으로 형성되는 금형판; 상기 원료시트가 투입되면 하강하여, 상기 금형판
에 밀착되어 상기 금형판의 성형홈들을 밀폐하는 금형덮개; 상기 금형판의 하부에 장착되는 통형의 하우징; 상기 하
우징의 하부에 장착되어 내부에 밀폐공간을 형성하되, 중심에는 진공펌프와 연결되는 통공이 형성되는 베이스판;
상기 베이스판의 통공상에 장착되며, 상기 금형판의 용기성형홈들의 개수와 동일한 수의 에어분지공들을 마련하고
상기 통공을 상기 용기성형홈들의 개수대로 분지하는 허브박스; 상기 허브박스의 에어분지공들과 상기 용기성형홈
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들을 일대일로 연결하는 진공호스; 및 상기 베이스판의 통공과 진공펌프를 연결하는 진공배관을 포함하는 성형부를
구비한다.
본 발명은 바람직하게는 상기 용기성형홈에 의해 성형된 지그재그 배열의 다수의 용기부분을 갖는 상기 시트가 공
급되어 위치되는 다이나이프들을 상기 용기배열에 부합되게 지그재그 배열로 구비한 하부베이스와, 상기 다이나이
프와 소정간격 이격되어 대응되게 상방에 배치되어 하강하며 상기 다이나이프와 상호작용에 의해 상기 시트에 성형
된 용기부분의 테두리를 절단하여 분리하는 펀치나이프들을 구비한 상부베이스를 구비하는 절단부를 더 포함한다.
이하에서는 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 관하여 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명에 따른 원료시트가 절감되는 합성수지 용기 성형장치의 개략적인 전체구성도이다.
도시한 바와 같이, 본 성형장치는 크게 원료시트를 원하는 합성수지 용기의 형태로 성형하는 성형부(100)와, 이 성
형부(100)에서 성형되어 배출되는 용기부분들을 갖는 원료시트(10)에서 용기테두리를 절단하여 개별적으로 분리
하는 절단부(200)로 나누어진다. 여기에서는 원료시트(10)를 자동으로 투입하는 장치, 예를 들어 이송롤러나 벨트
컨베이어 등은 도시하지 않았으며, 이러한 사항은 매우 일반적이므로 도시 및 설명은 생략하기로 한다. 투입되는 원
료시트(10)는 한번 성형할 수 있는 금형의 길이에 부합되는 만큼 이동한 후, 설정된 성형시간동안 금형상에 정지하
고 있게 된다. 이 정지시간동안 성형부(100)는 작동하여 원료시트(10)를 원하는 용기형태로 성형하게 된다. 물론,
본 발명은 진공 또는 압진공에 적용되므로 원료시트(10)가 일정온도로 가열되어 투입되면 금형판(110)에서 성형홈
(120)과 대응되는 부위에 위치한 원료시트(10)는 금형판(110)에 진공이 걸리면서 성형홈(120)으로 빨려 들어가게
된다. 실질적으로 성형품인 용기는 이 성형홈(120)의 형상에 따라서 성형되는 것으로, 성형홈(120)은 그 형상 및 치
수가 성형하고자 하는 용기에 부합되게 제작된다. 본 실시예에서는 용기 뚜껑을 제작하는 금형을 예시한 것으로 금
형의 성형홈 형상만 바꾸면 다양한 형상의 용기를 제작할 수 있다. 따라서, 본 발명은 금형의 성형홈 형상에 제한받
지 않는다. 이하에서는 성형품인 용기 뚜껑을 용기로 약칭하고 설명한다. 성형홈(120)들은 금형에 무수히 많은 배열
되어 있어, 한번에 다수개의 용기성형이 가능하며, 특히 본 발명에서는 성형홈(120)들을 지그재그로 배치하고 금형
판(110)의 테두리를 그를 따라 곡선으로 처리하여, 원료시트(10)의 낭비를 최대한 억제하는 데 그 특징이 있다. 이
부분에 대해서는 도 2a 내지 도 8b에서 상세하게 설명하기로 한다. 미설명한 도면번호 190은 성형부(100)의 금형
덮개를 나타낸 것이다.
한편, 절단부(200)는 전방부(인입부)에 성형부(100)에서 성형되어 이송되는 성형시트(10a)를 정확하게 안내공급하
기 위한 안내수단(300)을 구비한다. 이 안내수단(300)은 하부테이블(310)에 고정된 가이드바(320)와 상부프레임
(330)에 고정된 가압스프링(340)으로 구성되며, 특히 가이드바(320)에는 일정간격 이격하여 이송방향으로 평행하
게 상향 돌출된 한쌍의 돌조(322)들을 구비하고 있다. 따라서, 가이드바(320)와 가압스프링(340) 사이를 통과하는
성형시트(10a)는 가이드바(320)에 의해 지지되면서 가압스프링(340)에 일정텐션(tension)으로 눌려 좌우로 요동
치거나 접힘이 없이 정확한 절단위치로 안내된다. 이때, 성형시트(10a)의 지그재그 배열된 용기부들의 사잇 골이 가
이드바(320)의 2개의 돌조(322)들을 타고 가면서 정확히 안내이송되게 된다. 이렇게 안내된 성형시트(10a)는 상하
부의 나이프(knife;210,220) 사이에 위치한다. 나이프(210,220)는 각각 하부베이스(230)와 상부베이스(240)에 고
정되어 있으며, 하부베이스(230)에는 한줄의 지그재그 배열된 성형용기에 대응되는 다이나이프(210)가 마련되어
있고, 상부베이스(240)에는 다이나이프(210)의 배열에 대응되는 펀치나이프(220)가 마련되어 있다. 따라서, 성형
시트(10a)가 다이나이프(210)의 배열위에 정확히 안착하면, 상부베이스(240)의 펀치나이프(220)가 하강하여 성형
시트(10a)에 일체로 성형되어 있던 성형용기(12)들을 절단하여 분리하게 된다. 물론, 본 실시예에서는 성형공정에
서는 6줄의 지그재그 배열된 용기가 성형되지만, 절단공정에서는 한번에 한줄씩 절단이 진행되어, 성형공정이 6초
걸린다면 절단공정은 6초동안 여섯번 하여, 즉 1초마다 한번씩 절단작업이 이루어져 작업공정의 동기를 맞추게 된
다. 물론, 절단공정에서 2줄이나 그 이상의 성형용기들을 한번에 절단할 수 있게 설계할 수도 있다. 이상 설명한 절
단부에 대한 상세한 설명은 도 9 내지 도 14b를 참조하여 후술하기로 한다.
도 2a 및 도 2b는 본 발명에 따른 합성수지 용기 성형장치에서 성형부의 구성을 나타낸 분리사시도 및 그 결합단면
도이고, 도 3a 내지 도 3c는 도 2에서 금형판의 몰드장착홀의 지그재그형 배열구조를 보여주는 평면도 및 그 A-A′
선 단면도와 B-B′선 단면도이고, 도 4a 내지 도 4c는 성형품의 일예인 합성수지 용기 뚜껑을 나타낸 평면도, 정면도
및 그 C-C′선 단면도이고, 도 5a 및 도 5b는 도 4a 내지 도 4c에 도시된 용기 뚜껑을 성형하기 위한 성형홈이 형성
된 성형편의 구성을 보여주는 평면도 및 그 D-D′선 단면도이고, 도 6a 및 도 6b는 도 3a 내지 도 3c에 도시된 금형
판의 몰드장착홀에 도 5a 및 도 5b에 도시된 성형편을 장착한 상태를 나타낸 평면도 및 그 측면도이고, 도 7a 및 도
7b는 도 2에 도시된 베이스판의 구성을 상세하게 나타낸 평면도 및 그 E-E′선 단면도이고, 도 8a 및 도 8b는 도 2
에 도시된 베이스판의 에어통공 위에 장착되는 허브박스의 평면도 및 그 F-F′선 단면도이다. 또한, 도 9a는 본 발명
의 성형부에서 금형에 합체되는 금형덮개의 구조를 나타낸 조립단면도이고, 도 9b는 도 9a에 도시된 덮개내측판을
나타낸 평면도이고, 도 9c는 도 9a에 도시된 덮개중간판을 나타낸 평면도이다. 이제, 이 도면들을 참조하면서 본 발
명의 성형부에 대해 상세하게 설명하고자 한다.
본 발명의 성형부(100)는 도 2a 및 도 2b에 도시한 바와 같이 원료시트(10)가 놓이는 금형판(110)의 하부에 사각통
형의 하우징(120)을 장착하고, 하우징(130)의 하부에 베이스판(140)을 장착하며, 하우징(120)내의 공간에서 허브
박스(150)를 베이스판(140)의 에어통공(142)에 기밀을 유지하게 결합하고 있다. 특히, 금형판(110)의 상면에는 도
3a 내지 도 3c에서 보는 바와 같이 지그재그(zigzag)로 배열된 몰드장착홀(112)들이 마련되어 있는데, 이 몰드장착
홀(112)의 지그재그 배열은 원료시트(10)의 진행방향과 직교하는 방향으로 이루어져 있으며, 원료시트(10)의 진행
방향으로는 일직선을 따라서 연속적으로 배치되어 있다. 그와 아울러 최외곽의 몰드장착홀(112)의 테두리를 따라
서 전후방 금형테두리(114,114a)가 곡선으로 처리되어 있다. 특히, 금형판(110)의 테두리(114,114a)는 외곽쪽 지
그재그형 몰드장착홀(112)들을 따라서 사인(sign) 곡선을 그리면서 형성되어 있다. 그 결과, 시트(10)의 진행방향과
직교하는 방향으로 이웃한 몰드장착홀들 사이의 테두리가 내측으로 요입형성되어 최외곽쪽 성형홈들 사이의 성형
되지 않는 원료시트(10)부분이 테두리(114,114a)내로 들어가지 않고 테두리 외부에 위치하게 된다. 따라서, 금형판
(110)의 테두리(114,114a) 외부쪽에 위치하는 원단에는 성형시 열이 가해지지 않으므로, 다음번 성형공정에서 이
반원형 부분은 이용될 수 있는 것이다. 이러한 성형홈(120)의 지그재그 배열과 테두리(114,114a)의 요입형상으로
인하여, 원료시트(10)의 반원정도의 원단이 절감되고, 이것은 다음번에 사용되어 원료시트가 절감되게 된다. 이러
한 과정은 매번 진행되므로 결과적으로 많은 양의 시트 절감효과, 대략 6~18%정도의 원료절감 효과가 있다. 물론,
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지그재그로 배열된 몰드장착홀(112)들을 서로 더욱 인접하게 형성하면 원료의 절감효과는 크지만, 용기 재질의 특
성이나 용기의 두께, 높이 등을 고려하여 성형홈(120)들의 배치간격을 조정할 수 있다. 나아가, 지그재그 배열된 성
형홈(120)들의 좌우 배열수는 적정하게 가변할 수 있으며, 그 사이간격에서 적어도 좌우측 각각 1줄씩은 시트진행
방향으로 미소간격 이격시키는 것이 좋다. 이것은 성형된 시트를 절단부로 이송할 때, 가이드바의 돌조들이 삽입되
어 정확한 안내를 위한 안내홈의 역할을 하게 된다.
한편, 금형판(110)의 내부에는 냉각수가 유동하는 냉각수로(116)가 형성되어 있으며, 이 냉각수로(116)는 모든 성
형홈(120)들의 아래를 지나가고 있다. 이와 같이, 성형후 성형시트(10a)를 냉각하는데 필요한 냉각수의 온도로는
17~21℃정도가 적당하며, 이러한 냉각수가 유동하는 냉각수로(116)는 본 실시예에서는 진행방향과 평행하게 형성
되어 있다.
위의 몰드장착홀(112)들에는 원하는 용기의 형상에 부합되는 성형편(122)들이 각각 장착고정된다. 성형편(122)들
에는 도 5a 및 도 5b에서 보는 바와 같이 상면쪽에 용기형상의 성형홈(120)이 마련되고, 이 성형홈(120)에는 많은
에어관(124)들이 형성되어 서로 연결되어 있다. 이 에어관(124)들은 미세한 관으로 서로 거리줄처럼 연결되어, 몰
드장착홀(112)에 장착시 금형판(110)의 몰드장착홀(112)에 형성된 에어공(118)과 연통된다. 금형판(110)의 에어
공(118)은 하부로 관통되어 있으며, 이 에어공(118)은 종국적으로 진공탱크(160)와 연결되어 성형홈(120)에 진공
을 형성하게 한다.
금형판(110)의 하부에 천공된 에어공(118)들을 하우징(130)이 감싸고 있으며, 하우징(130)은 사각박스형태로 그
상하부가 개방되어 상부에는 금형판(110)이 안착고정되어 있으며, 하부에는 베이스판(140)이 결합되어 상하부를
폐쇄하고 있다. 도 7a 및 도 7b에 도시한 바와 같이, 베이스판(140)의 중심에는 에어통공(142)이 천공되어 있으며,
이 에어통공(142)은 진공배관(170)을 통해 외부의 진공펌프(160)와 연결되어 있다. 하우징(130)의 내부에는 베이
스판(140)의 에어통공(142)을 포위하면서 장착되는 허브박스(hub box;150)가 고정되어 있다. 이 허브박스(150)는
도 8a 및 도 8b에 나타낸 바와 같이 성형홈(120)과 동일한 개수의 에어분지공(152)들을 마련하고, 금형판(110)의
성형홈(120)들과 연통하는 에어공(118)들에 각각 진공호스(180)를 통해 개별적으로 진공펌프(160)와 연결시키고
있다. 좀더 상세히 부연설명하면, 허브박스(150)의 에어분지공(152)들에 암나선(154)을 형성하고 이 에어분지공
(152)에 연결되는 진공호스(180)의 일단에 숫나선이 형성된 니플(182)을 장착하여 나사결합하고, 진공호스(180)
의 타단에도 숫나선이 형성된 니플(184)을 장착하는 한편 에어공(118)에는 암나선(118a)을 형성하여 서로 나사결
합하여 진공호스(180)를 연결하게 된다. 이와 같이, 본 발명은 허브박스(150)에서 진공호스(180)들을 통하여 개별
적으로 성형홈(120)들에 균일한 진공을 형성하여 줄 수 있고, 개별 진공호스(180)로 연결되므로 기밀성이 향상되어
진공성이 한층 배가된다. 미설명한 도면부호 102는 본 장치의 테이블을 나타낸다.
금형판(110)에 원료시트(10)가 공급되면, 금형덮개(190)가 하강하여 금형판(110)의 성형홈(120)에 기밀을 유지시
켜 진공을 형성하게 한다. 이와 같은 금형판(110)과 합체되는 금형덮개(190)는 도 9a에 도시한 바와 같이 덮개내측
판(192)과 덮개중간판(194) 및 덮개외측판(196)이 결합되어 이루어진다. 덮개중간판(194)과 덮개외측판(196)은
완전히 결속되어 있고, 덮개내측판(192)은 덮개중간판(194)에서 상하유동할 수 있게 결합되어 있다. 즉, 덮개내측
판(192)은 도 9b에 도시한 바와 같이 전술한 금형판(110)의 성형홈(120)들의 배열과 같은 지그재그로 배열된 포위
환형턱(192a)들을 가지고, 이 포위환형턱(192a)이 해당 위치의 성형홈(120) 각각에 안착되어 밀폐되므로 각 성형
홈(120)에 개별적으로 진공 및/또는 압공을 형성하게 된다. 포위환형턱(192a) 내부에는 에어공(192b)이 천공되어
상부에서 공기가 유입되게 한다. 그리고, 포위환형턱(192a)의 최외곽, 즉 금형판(110)의 사인곡선형과 대응되는 부
분은 그와 상응하게 사인곡선의 테두리(192c,192c′)로 마감되어 있다. 덮개내측판(192)의 상면쪽에는 또한 결합볼
트체결공(192d)이 형성되어 결합볼트(198)가 체결된다. 이 결합볼트체결공(192d)은 사방 모서리에 4개이상을 설
치하는 것이 좋으며, 바람직하게는 도 9b에서와 같이 사방모서리 외에도 중간중간에 더 설치해 주는 것이 좋다. 결
합볼트체결공(192d)에 체결된 볼트(198)는 덮개내측판(192) 위에 위치한 덮개중간판(194)의 볼트관통공(194a)
위에 그 머리부분(198a)이 걸리게 된다. 부연설명하면, 덮개중간판(194)은 도 9c에서 보는 바와 같이 결합볼트체결
공(192d)들과 대응되는 부위에 볼트관통공(194a)들이 형성되어 있으며, 볼트관통공(194a)에 베어링(194b)이 삽
입되어 있다. 따라서, 볼트(198)는 덮개중간판(194)의 위쪽에서 끼워져 덮개내측판(192)의 결합볼트체결공(192d)
에 체결되며, 볼트(198)의 머리부분(198a)은 덮개중간판(194)의 위쪽에 걸리게 된다. 이때, 덮개중간판(194)과 덮
개내측판(192) 사이에 탄성편(198b), 즉 코일스프링을 볼트(198)에 끼운 상태로 체결되어 금형덮개(190)가 하강하
여 덮개내측판(192)의 저면이 금형판(110)의 상면과 밀착될 때 충격을 완화하고 소음을 저감하게 된다. 특히, 볼트
머리(198a)와 베어링(194b) 사이에는 환형의 스토퍼(stopper;194c)가 개재되어 볼트(198)가 상하동할 때 베어링
(194b)과 볼트머리(198a)의 충격을 완화하게 된다. 덮개중간판(194)의 중간중간에는 에어공(194d)들이 천공되어
있다.
이와 같이, 금형덮개(190)는 금형판(110)과 실질적으로 접촉하는 덮개내측판(192)이 덮개중간판(194)과 탄성적으
로 완충되면서 접촉함으로써 전구간이 균일하게 기밀을 유지할 수 있고, 밀착력이 상승되어 기밀성이 향상되게 된
다. 나아가, 금형덮개(190)는 금형판(110)의 성형홈(120)들과 대응되게 포위환형턱(192a)들이 형성되어 개별적으
로 성형홈(120)을 밀폐하고 에어를 공급하여 보다 균일한 성형품을 양산하게 한다.
이제, 전술한 성형부의 구조를 참조하여 합성수지 용기의 성형공정에 대해 살펴보면 다음과 같다.
금형판(110) 상에 판형의 원료시트(10)가 공급되면서, 금형판(110)에 대응되는 원료시트(10)부분에 열에 가해진
다. 이때, 금형판(110)의 성형홈(120)들은 시트(10)의 진행방향과 직교하는 방향을 따라 지그재그로 배열되어 있으
며, 그와 함께 전방 및 후방의 테두리(114,114a)는 지그재그의 성형홈(120)들을 따라서 사인곡선으로 형성되어 있
다. 일단 성형시 금형판(110)에 닿은 부분은 다음 공정에서 사용하지 못하므로, 본 발명에서는 공급된 원료시트(10)
의 필요한 부분만이 금형판(110)내로 진입되고, 나머지 부분은 금형판(110)의 외측에 존재하므로 다음 공정에 성형
홈과 성형홈 사이의 반원형 짜투리를 활용할 수 있게 한다.
원료시트(10)에 열이 가해져 성형홈(120) 상에 위치되면, 금형덮개(190)가 하강하여 금형판(110)에 밀착된다. 그
러면, 각각의 성형홈(120)들은 외부와 차단되어 밀폐되고, 그 상태에서 진공펌프(160)가 작동하여 진공배관, 베이
스판(140)의 에어통공(142), 허브박스(150)의 에어분지공(152), 진공호스(180) 및 금형판(110)의 에어공(118)들
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을 경유하여 각각의 성형편(122)의 에어관(124)들을 통하여 각각의 성형홈(120)에 진공이 걸리게 된다. 이에 따라
서, 각 성형홈(120)들 상에 위치한 원료시트(10)의 해당부분은 진공압에 의해 성형홈(120)으로 빨려들어가면서 성
형홈(120)의 형상대로 성형된다. 이러한 성형공정은 에어가 흡입력으로 작용하여 용기를 성형시키는 진공성형공법
이며, 용기를 아래에서 성형홈으로 흡입하는 동시에 금형덮개(190)의 에어공들(192b,194d)을 통하여 위에서도 에
어를 불어서 하는 압진공성형공법도 가능하다.
이와 같이, 성형홈(120)내로 흡입된 원료시트(10)가 원하는 형상의 용기로 성형되면, 냉각수를 냉각수로(116)를 통
하여 각 성형홈(120) 아래로 유동하게 하여 성형된 시트(10a)를 냉각한 후 성형홈(120)들로부터 분리하게 된다. 이
상태에서는 성형된 용기(12)가 시트(10a)상에 성형홈(120)들의 배열과 같이 지그재그로 붙어있는 형태를 취하므로
다음 공정의 절단과정을 거쳐 용기(12)를 성형시트(10a)로부터 분리하게 된다. 용기형상으로 성형된 시트(10a)는
성형전의 판상의 원료시트(10)와는 형태가 다르기 때문에 이를 구분하기 위하여 이하부터는 성형시트라 명명한다.
이러한 절단공정이 진행되는 절단부(200)에 대해 이제부터 상세히 설명하기로 한다.
도 10은 도 1에 도시된 절단부의 구성을 상세하게 나타낸 결합단면도이고, 도 11은 도 10에 도시된 절단부의 하부
베이스를 나타낸 평면도이고, 도 12a 및 도 12b는 도 10에 장착된 다이나이프를 상세하게 나타낸 평면도 및 그 G-
G′선 단면도이고, 도 13은 도 10에 도시된 절단부의 상부베이스를 나타낸 평면도이고, 도 14a 및 도 14b는 도 13에
장착된 펀치나이프를 상세하게 나타낸 평면도 및 그 H-H′선 단면도이고, 도 15a 및 도 15b는 도 14a 및 도 14b의
하방에 장착되는 펀치가이드를 나타낸 저면도 및 그 I-I′선 단면도이다.
도 10에 도시한 바와 같이, 절단부(200)는 하부베이스(230)상에 용기의 테두리 형상의 절단공(212)을 갖는 다이나
이프(210)가 장착되어 있다. 즉, 하부베이스(230)에는 도 10 및 도 11에서 보는 바와 같이, 다이나이프(210)가 지그
재그로 한 줄이 배열되어 있으며, 특히 다이나이프(210)의 절단공(212)보다 하부베이스(230)의 배출공(232)이 약
간 크게 형성되어 연통되어 있다. 따라서, 테두리가 절단된 용기(12)가 하방으로 쉽게 떨어져 배출되게 한다. 본 발
명에서 다이나이프(210)는 62℃정도에서 진공열처리되어 칼날 두께를 줄이면서도 그 강도를 향상하고 있다. 이렇
게 진공열처리된 다이나이프(210)의 두께는 5mm 내외가 바람직하다.
다이나이프(210)와 대응되는 상방에는 펀치나이프(220)가 위치하고 있다. 이 펀치나이프(220)는 도 13에서 보는
바와 같이 상부베이스(240)의 저면에 다이나이프(210)와 대응되게 지그재그로 배열되어 있다. 상부베이스(240)는
지그재그 형태로 펀치나이프(220)를 배열하기 위하여 펀치블록(250)을 하부에 장착하고 있으며, 이 펀치블록(250)
하부에 펀치나이프(220)가 볼트(252)로 결합되게 된다. 펀치나이프(220)는 도 14a 및 도 14b에 도시한 바와 같이
대략 원통형으로 그 상부쪽에는 펀치블록(250)에 결합하기 위한 블록볼트공(222)들이 사방에 4개가 형성되어 있으
며, 하부쪽에는 2개의 가이드결합공(224)이 마련되어 있다. 펀치나이프(220)의 하부에는 펀치가이드(260)가 볼트
(262)들을 아래에서 가이드결합공(224)에 체결하여 장착된다. 펀치가이드(260)의 저면은 도 15a 및 도 15b에 도시
한 바와 같이 용기(12)의 형상과 동일한 형상으로 제작되며, 펀치나이프(220)의 저부에 장착된 상태에서 펀치나이
프(220)와 함께 다이나이프(210)의 절단공(212)내로 진입되면서 다이나이프(210) 위에 공급된 성형시트(10a)의
용기테두리를 절단하여 성형시트(10a)로부터 용기(12)를 분리하게 된다.
절단작업은 필연적으로 다이나이프(210)상에 위치한 성형시트(10a)에서 용기테두리를 절단하여 용기(12)를 분리
하기 위하여 펀치나이프(220)가 하강하게 된다. 이때, 하강된 펀치나이프(220)는 정확하게 다이나이프(210)의 절
단공(212)내로 진입되어야 하며, 만약 서로 어긋날 경우 칼날이 파손되게 됨은 물론 용기(12)를 정확하게 절단분리
하지 못하게 된다. 즉, 성형부(100)에서 올바르게 성형되었다 하더라도 절단부(200)에서 정확하게 절단분리하지 못
하면 불량품이 된다. 따라서, 하부베이스(230)와 상부베이스(240)에는 가이드부재(270)가 장착되어 절단공정에서
상부베이스(240)의 하강작동을 안내한다. 이 가이드부재(270)는 도 10에서 보는 바와 같이 하부베이스(230)와 상
부베이스(240)의 외곽 모서리쪽, 즉 사방 모서리에 4개가 설치되어 있다. 가이드부재에 대해 좀더 상세하게 설명하
면, 하부베이스(230)상에 가이드봉(272)이 고정되며, 가이드봉(272)에는 베어링(274)이 장착되어 있다. 그리고, 가
이드봉(272)과 대응되는 상부베이스(240) 저면에는 가이드봉(272)이 진입되면서 상부베이스(240)의 하강작동을
안내하기 위한 가이드관(276)이 고정되어 있다. 이 가이드관(276)과 가이드봉(272)은 작동전, 즉 상부베이스(240)
가 최상위치에 있을 때에는 서로 분리되어 있게 된다. 따라서, 하강하면서 가이드관(276)이 가이드봉(272)에 끼워
지면서 상부베이스(240)의 하강작동이 안내되는데, 이 두 부재(272,276)가 서로 위치나 수직도가 약간만 어긋나도
서로 끼워지는 순간에 진동이나 비틀림이 일어날 수 있고 그 결과는 정확한 절단작업을 방해하여 성형된 용기(12)
를 불량하게 할 수 있다. 따라서, 본 발명에서는 하강작동을 더 정밀하게 제어하기 위하여, 가이드부재(270)에 더하
여 하강작동시 정위치를 잡아주는 정위치안내부재(280)를 더 구비하고 있다. 정위치안내부재(280)는 상부베이스
(240)와 하부베이스(230)의 좌우측에 한쌍이 마련되며, 정위치안내부재(280)는 하부베이스(230)상에 고정된 정위
치안내봉(282)과, 이 정위치안내봉(282)이 진입되어 있는 정위치안내관(284)으로 이루어지며, 정위치안내봉(282)
과 정위치안내관(284)은 작동전에도 끼워져 있어 안정되게 하강작동을 유도한다. 특히, 정위치안내관(284)의 내면
은 인청동 재질의 신주로 되어 있어 마찰에 의한 소음 및 마모를 줄이고 정확한 안내작동을 유지하게 한다.
이제부터 도 10 내지 도 15b를 참조하면서 절단분리공정에 대해 상세하게 설명하고자 한다.
성형부(100)에서 용기형상으로 성형된 성형시트(10a)가 절단부(200)로 투입되면, 성형시트(10a)에서 한줄의 지그
재그 배열성형된 용기(12)부들이 하부베이스(230)의 지그재그 배열된 다이나이프(210)상에 위치하게 된다. 그러
면, 상부베이스(240)가 하강하여 그와 결합된 펀치블록(250)과 펀치나이프(220) 및 펀치가이드(260)가 일체로 하
강하면서 펀치나이프(220)의 펀치날부와 다이나이프(210)의 다이날부에 의해 용기테두리가 절단되어 분리된다. 이
렇게 성형시트(10a)로부터 분리된 용기(12)는 하부베이스(230)의 배출공(232)을 통해 외부로 배출되게 된다.
위와 같은 용기의 절단분리작업은 성형공정에서 한번에 6줄의 지그재그배열 용기들이 성형되고 절단작업에서 한번
에 1줄 밖에 절단되지 않는다고 가정하면, 성형과 다음 성형 공정 사이에 6번의 절단공정이 이루어지게 된다. 물론,
성형공정에서 한번에 성형되는 용기의 성형줄수와 절단공정에서 한번에 절단되는 절단작업줄수는 작업상황에 따라
적절하게 설계변경하여 조절할 수 있다.
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여기에서 개시되는 실시예는 여러가지 실시가능한 예 중에서 당업자의 이해를 돕기 위하여 가장 바람직한 예를 선
정하여 제시한 것일 뿐, 본 발명의 기술적 사상이 반드시 이 실시예에 의해서만 한정되거나 제한되는 것은 아니고,
본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화와 변경이 가능함은 물론, 균등한 다른 실시예가
가능하다.
발명의 효과
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의한 합성수지 용기 성형장치는 진공 및 압진공으로 합성수지 용기를 성형하
는 공정에 있어서 성형홈들을 지그재그 형태로 배열하고 금형의 전후방 테두리를 그에 맞게 곡선으로 처리함에 의
하여 원료의 버려지는 부분을 최대한 줄임으로써 투입되는 원료시트의 손실을 최소화하여 원료를 절감할 수 있는
효과가 있다. 나아가, 폐기되는 합성수지 원료의 양을 줄임으로써 폐기비용의 절감은 물론 환경공해 또한 감소시킬
수 있다. 또한, 절단부의 나이프들의 배열을 지그재그 형태로 배열하는 한편 칼날을 양쪽에서 중심으로 갈수록 깊어
지게 함으로써 상하칼날들이 점차적으로 닿아 절단작업시의 소음을 최소화하고 칼날의 파손을 방지할 수 있는 잇점
이 있다.
이상과 같은 잇점들로 인해, 본 발명은 기기의 내구성을 증진하고 작업환경을 개선할 수 있을 뿐만 아니라 원료비를
절감하여 제품의 단가를 낮출 수 있는 효과가 있다.
(57) 청구의 범위
청구항 1.
성형부와 절단부로 이루어져 성형부에서 판형의 합성수지 원료시트를 용기형상으로 성형하고나서 절단부에서 용기
테두리를 절단하여 시트로부터 분리하는 합성수지용기 성형장치에 있어서,
상기 성형부의 용기성형홈들을 상기 원료시트의 공급진행방향과 대략 직교하는 방향을 따라 지그재그로 배열하되,
상기 원료시트가 공급되는 금형의 전후부는 상기 지그재그배열된 용기성형홈의 테두리를 따라서 곡선으로 형성된
것을 특징으로 하는 원료시트가 절감되는 합성수지 용기 성형장치.
청구항 2.
투입된 합성수지 원료시트를 용기형상으로 성형하는 용기성형홈이 지그재그로 배열되며, 상기 원료시트가 공급되
는 전후부 테두리는 상기 지그재그배열된 용기성형홈의 테두리를 따라서 곡선으로 형성되는 금형판;
상기 원료시트가 투입되면 하강하여, 상기 금형판에 밀착되어 상기 금형판의 성형홈들을 밀폐하는 금형덮개;
상기 금형판의 하부에 장착되는 통형의 하우징;
상기 하우징의 하부에 장착되어 내부에 밀폐공간을 형성하되, 중심에는 진공펌프와 연결되는 통공이 형성되는 베이
스판;
상기 베이스판의 통공상에 장착되며, 상기 금형판의 용기성형홈들의 개수와 동일한 수의 에어분지공들을 마련하고
상기 통공을 상기 용기성형홈들의 개수대로 분지하는 허브박스;
상기 허브박스의 에어분지공들과 상기 용기성형홈들을 일대일로 연결하는 진공호스; 및
상기 베이스판의 통공과 진공펌프를 연결하는 진공배관을 포함하는 성형부를 구비하는 원료시트가 절감되는 합성
수지 용기 성형장치.
청구항 3.
제 2항에 있어서, 상기 용기성형홈은 상기 원료시트의 진행방향으로는 일직선상에 배열되며, 상기 진행방향과 대략
직교하는 방향으로 지그재그 배열되는 것을 특징으로 하는 원료시트가 절감되는 합성수지 용기 성형장치.
청구항 4.
제 2항에 있어서, 상기 금형판은 지그재그로 배열된 몰드장착홀들을 구비하고, 상기 몰드장착홀들에 용기형상에 부
합하는 성형홈이 형성된 성형편들이 각각 장착되며, 상기 몰드장착홀들에는 상기 진공호스와 연결되는 에어공이 형
성되는 한편 상기 성형편이 결합되는 볼트공들도 구비하고, 상기 성형편에는 상기 에어공과 연통되는 미세한 에어
관들이 형성되어 상기 성형홈에 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 원료시트가 절감되는 합성수지 용기 성형장치.
청구항 5.
제 4항에 있어서, 상기 금형판에는 상기 성형편들의 아래로 냉각수를 유동시키기 위한 냉각수로를 더 구비하는 것
을 특징으로 하는 원료시트가 절감되는 합성수지 용기 성형장치.
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청구항 6.
제 2항 또는 제 4항에 있어서, 상기 금형덮개는 상기 성형홈들을 각각 밀폐하는 지그재그 배열의 포위환형턱들과 상
기 금형판의 곡선형 테두리와 일치하는 곡선형 테두리를 마련하는 덮개내측판과, 상기 덮개내측판을 상하유동가능
하게 파지하는 덮개중간판 및, 상기 덮개중간판이 고정되는 덮개외측판을 구비하되, 상기 덮개내측판에는 볼트가
체결되어 상기 덮개중간판을 관통하여 볼트머리가 위쪽에서 걸리며, 상기 덮개내측판과 상기 덮개중간판 사이에 탄
성편을 개재하여 상기 덮개내측판이 상기 금형판과 밀착시 완충되면서 기밀을 유지하는 것을 특징으로 하는 원료시
트가 절감되는 합성수지 용기 성형장치.
청구항 7.
제 2항에 있어서, 상기 용기성형홈에 의해 성형된 지그재그 배열의 다수의 용기부분을 갖는 상기 시트가 공급되어
위치되는 다이나이프들을 상기 용기배열에 부합되게 지그재그 배열로 구비한 하부베이스와, 상기 다이나이프와 소
정간격 이격되어 대응되게 상방에 배치되어 하강하며 상기 다이나이프와 상호작용에 의해 상기 시트에 성형된 용기
부분의 테두리를 절단하는 펀치나이프들을 구비한 상부베이스를 구비하는 절단부를 더 포함하는 원료시트가 절감
되는 합성수지 용기 성형장치.
청구항 8.
제 7항에 있어서, 상기 펀치나이프 및 상기 다이나이프의 접촉하는 칼날부들 중 어느 일측은 동시에 접촉하지 않고
순차적으로 접촉하도록 양측으로부터 그 중간부위로 갈수록 깊어지는 것을 특징으로 하는 원료시트가 절감되는 합
성수지 용기 성형장치.
청구항 9.
제 7항에 있어서, 상기 상부베이스에 고정되며 상기 펀치나이프를 지그재그 배열로 고정하는 펀치블록과, 상기 펀
치나이프의 저면에 부착되어 절단시 상기 용기를 지지하여 주는 펀치가이드를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 원
료시트가 절감되는 합성수지 용기 성형장치.
청구항 10.
제 2항에 있어서, 상기 하부베이스와 상기 상부베이스의 외곽에는 상기 상부베이스의 하강작동을 안내하기 위한 가
이드부재들이 구비되며, 상기 가이드부재들 사이에는 상기 상부베이스의 하강작동이 정확이 이루어지도록 정위치
를 잡아주는 정위치안내부재가 구비되는 것을 특징으로 하는 원료시트가 절감되는 합성수지 용기 성형장치.
청구항 11.
제 10항에 있어서, 상기 가이드부재는 상기 하부베이스에 고정된 안내봉과, 상기 안내봉에 결합되어 있는 베어링
및, 상기 상부베이스의 저면에 고정되어 상기 상부베이스의 하강시 상기 안내봉에 끼워지며 수직안내되는 가이드관
을 구비하는 것을 특징으로 하는 원료시트가 절감되는 합성수지 용기 성형장치.
청구항 12.
제 10항에 있어서, 상기 정위치안내부재는 상기 하부베이스에 고정된 정위치안내봉과, 상기 상부베이스에 고정되어
상기 정위치안내봉에 끼워진 상태에서 수직승강시 안내되는 정위치안내관을 구비하는 것을 특징으로 하는 원료시
트가 절감되는 합성수지 용기 성형장치.
도면
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도면1
공개특허 10-2005-0022878
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도면2a
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도면2b
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도면3a
도면3b
도면3c
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도면4a
도면4b
도면4c
도면5a
공개특허 10-2005-0022878
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도면5b
도면6a
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