JP2004516926A - フィルタカートリッジ製造装置およびその使用法 - Google Patents
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Abstract
円筒形の加工物上にエンドキャップを配置するための装置は、静止した支持ベースと、ガイド部材と、プッシュバーと、アプリケータデバイスとを備える。ガイド部材は、静止した支持ベースに固定されており、また、水平方向に対してある角度で配置された傾斜を備える。プッシュバーは、支持ベースに対して滑動自在に運動可能である。アプリケータは、枢動接続部でプッシュバーに動作可能に枢動自在に取り付けられたバックプレートを備える。アプリケータの下側部分は、それに取り付けられた柱を有し、柱はガイド部材の傾斜に沿って乗せられている。プッシュバーの、その第1の位置から第2の位置への内向きの線形運動は、アプリケータ柱をガイド部材の傾斜まで移動させて、アプリケータを枢動接続部の回りに枢動させて、バックプレートをそのほぼ水平な方向からほぼ鉛直な方向へ移動させる。アプリケータは、円形のエンドキャップをその間で把持するための複数の曲線状セグメントを有する締結ジグをさらに備える。
Description
【0001】
(発明の背景)
1.発明の分野
本発明は、流体を濾過する際に使用するためのフィルタカートリッジを製造するための装置に関する。より具体的には、本発明は、自動化された装置を用いて、2つのエンドキャップをフィルタエレメントの反対端に同時に正確に配置する、記載したような方法および装置に関する。
【0002】
2.背景技術の説明
材料の操作で使用するために多くのデバイスが知られている。いくつかの公知の材料操作デバイスには、米国特許第4,569,628号、4,650,234号、4,802,816号、4,811,834号、5,481,794号および5,145,388号が含まれる。
【0003】
あるフィルタを形成する機械は、ミネソタ州セントポールのMidmac Systems,Inc.によって販売されており、http://www.midmac.com/FilterTech.htmでインターネット上に示されて、宣伝されている。
【0004】
フィルタ製造に関するいくつかの公知の特許の例には、米国特許第2,739,916号、3,164,506号、3,306,794号、3,948,712号、4,626,307号、4,747,816号、5,028,330号および5,698,059号が含まれる。
【0005】
(発明の概要)
本発明は、支持ベースと、ガイド部材と、プッシュバーと、定置アプリケータとを備える、円筒形の加工物上にエンドキャップを配置するための装置を提供する。
【0006】
ガイド部材は、静止した支持ベースに固定取付けされており、定置アプリケータの運動をガイドするために設けられている。ガイド部材は、その中に形成されたガイド溝を有し、その中でガイド溝が傾斜を画定している。
【0007】
プッシュバーは、定置アプリケータを支持ベースに対して前方へ押しやるために設けられており、その上で滑動自在に運動可能である。
【0008】
定置アプリケータはバックプレートを備え、バックプレートは、枢動接続部で動作可能に枢動自在にプッシュバーに取り付けられた下側端部を有する。バックプレートの下側部分は、バックプレートに対してほぼ横方向である、三角形フランジをその上に有する。三角形フランジは、それに取り付けられた柱を有し、枢動接続部から離隔されている。柱は、ガイド部材のガイド溝内に乗っている。好ましくは、柱は、傾斜に沿ったその滑動運動を容易にするためのベアリングをその上に有する。プッシュバーが定置アプリケータを前方へ移動させるとき、柱は、ガイド部材の傾斜を上へ移動する。
【0009】
定置アプリケータは、協働して円形の中空空間をその間に画定するに調節自在に移動可能な複数の弓形セグメントを有する、締結ジグをさらに備える。締結ジグのセグメントのそれぞれは、セグメントによって画定された円形の中空空間の中心から離れるように、および中心に向かって半径方向に往復して運動可能である。
【0010】
プッシュバーのその第1の位置から第2の位置までの内向きの直線運動は、その間の枢動接続のため、定置アプリケータをプッシュバーとともに運動させる。すなわち、プッシュバーの内向きへの運動が、定置アプリケータの柱にガイド部材の傾斜を上向きに運動させ、それによって、定置アプリケータを枢動接続部回りに枢動自在に運動させる。この運動によって、定置アプリケータが、そのほぼ水平方向からほぼ鉛直方向まで移動し、定置アプリケータ締結ジグがエンドキャップを有する所で、エンドキャップを同様に移動させる。
【0011】
好ましくは、本発明の装置は、鏡像配置で互いに対向するように方向付けられた、ここに記載したタイプのほぼ同一な1対の第1および第2のエンドキャップアプリケータを備える。2重のアプリケータを備えることによって、装置は、ほぼ円筒形のフィルタエレメントの反対端に、2つのエンドキャップを同時に配置することができる。
【0012】
この好ましい構成では、コンピュータ化されたコントローラによって操作される2重の電子的に同調されたサーボモータによって、対向されたプッシュバーを同時に活動化させて、反対方向に移動させることができる。サーボモータは、対向するプッシュバーを互いに反対方向に移動させる。
【0013】
本発明をより完全に理解するために、読者は、添付の図面とともに読むべきである以下の詳細な説明の節を参照されたい。以下の詳細な説明全体を通じて、および図面中で、類似の番号は類似の部品を表す。
【0014】
(好ましい実施形態の詳細な説明)
図面を参照すると、アセンブリラインの概要が、頭上の鳥瞰点から、図1で全体を10で示されている。図1のアセンブリラインは、連続的に行われるいくつかのステップを含むプロセスに従って動作する。図中に示されたアセンブリライン10は、流体フィルタカートリッジ17をアセンブリするために設けられる(図8)。フィルタカートリッジ17はまた、スピンオン式オイルフィルタアセンブリを製造する際の構成要素として使用され、その間、カートリッジは中空のハウジング内に収容される。
【0015】
各フィルタカートリッジ17は、中心チューブ22と、フィルタエレメントの反対端にプラスチゾル接着剤で固定された2つの金属製エンドキャップ93、94とをその中に有する、多孔フィルタエレメント20(図2)を備える。第1のエンドキャップ93(図12E)は、それを通って中央に形成された中空の開口95を有し、第2のエンドキャップ94(図7)は、その中央領域で閉じられている。
【0016】
一連のスピンドル12が、図1の右下の四半分に見られる。各スピンドル12は、円筒形のフィルタエレメント20を下から支持するための、それに付随するトラフ14を有する(図面を簡略にするためにフィルタエレメント20は図1から意図的に排除されているが、フィルタエレメントは、図2〜3に示されている)。スピンドル12およびトラフ14は、連続ループの給送コンベア11上を1つのアセンブリ15として共に運動する。図2で最もよくわかるように、アコーディオン襞状のフィルタ材料製であるにもかかわらず、各フィルタ要素20は、中空の円筒形状にほぼ作成され、その中心での補剛する配置のための有孔の中央チューブ22を伴っている。
【0017】
<把持アセンブリの移送>
図1〜3を参照すると、スピンドル/トラフアセンブリ15は、給送コンベア11上を横方向に移動し、フィルタエレメント20を把持アセンブリ30に向かって移送する。把持アセンブリ30は、最初はフィルタエレメントを受けるように開いた形状である。把持アセンブリ30は、フィルタエレメント20などの円筒形の加工物のための操作および移送装置を提供する。把持アセンブリ30は、アクチュエータ92からのカムフォロアベアリング88上への圧力によってその開いた形状に一時的に保持される(図3)。
【0018】
把持アセンブリ30の構造、構成部品および機能を以下でさらに詳細に説明する。
【0019】
パドルアーム16が、フィルタエレメント20およびそれに付随する中央チューブ22を、トラフ14から外へ出し、半パイプ型ガイドスリーブ19を通って、把持アセンブリ30の上向きに曲げられた下側顎部34内へ押圧する。コンピュータ制御されたサーボモータ25が、パドルアーム16を活動化させて、フィルタエレメント20を測定された距離だけ前方へ押す。このことは、フィルタエレメント20をガイドスリーブ19を通って把持アセンブリの下側顎部34内へ移動させ、それによってその中でエレメントを中心決めする。
【0020】
フィルタエレメント20がガイドスリーブ19から前方へ移動することができる距離を制限するために、調整可能な止め部材50を任意選択で設けることもできる。
【0021】
パドルアームサーボは、ボタンを押す際に、様々なサイズのフィルタエレメントに対して、様々なストローク距離を押圧するようにプログラムすることもできる。
【0022】
図2〜5を特に参照すると、把持アセンブリ30の対向する顎部32、34は、反対方向に曲げられており、閉じられたとき、その間に円筒形の空間を画定し、管状形状のフィルタエレメント20を厳密に形成する。
【0023】
顎部32、34のそれぞれは、図示したように、離隔された複数の歯36を備える。これらの歯は、顎部が閉じたとき互いに噛合し、フィルタエレメント20の周囲を閉じるとき、顎部が互いに相互結合することができるようにする。図5Aで最もよくわかるように、歯36の最も外側の先端は、その間でフィルタエレメント20が整列されるのを助けるためにテーパされている。
【0024】
歯36は、互いに噛合して、連続した基準表面を形成し、他方、制限された加工物がそれによって把持される。歯36が相互に噛合することによって、顎部32、34が、以前は制限されなかった円筒形の加工物を制限して、2つの顎部の噛合によって形成された、それに適合する円筒形の基準表面に制限する。歯36の最も外側の先端のテーパ付き形状は、その方向付け中、挟むまたは損傷することなく、円筒形のフィルタエレメント20を顎部32、34の間で正確に方向付ける助けとなる。
【0025】
図示した顎部32、34の代わりに、対向する2つの半円形の半殻を使用することも考えられることを当業者なら理解されるであろう。しかし、このタイプの構成は、相互に噛合するテーパの付いた歯36が、加工物の正確な方向付けという利点を提供せず、その代わりに正確に方向付けられていない場合、加工物を損傷するというリスクを冒すことになる。
【0026】
ここで図6を参照すると、本明細書の特に好ましい実施形態では、個々の顎部32、34のそれぞれは、サブアセンブリとして作製することができ、構成部品に、すなわちヒンジ部分と顎部延長部に分離することができることがわかる。各延長部35、37は歯36を備え、延長部は、そのそれぞれのヒンジ部分38、40から迅速に解放可能かつ相互交換可能であり、使用者は、延長部分を取り外して、異なるサイズの交換延長部(図示せず)と換えることができる。このことによって、必要に応じて、アセンブリされる別のサイズのフィルタに適合するようにラインを迅速に交換することが可能になる。
【0027】
把持アセンブリ30は、図5Aに示した固定中心点に対して、0.005cm(0.002インチ)までのいかなる直径の加工物も、正確に繰返し可能に保持することが可能である。中心点は、どんなサイズの顎部延長部が使用されているかによらず、顎部延長部35、37の中心に維持されている。この一定の中心点によって、顎部延長部を交換するとき、様々なサイズのフィルタに対する装置を調整することが容易になる。固定中心点は、サーボ長の設定以外の、定置アプリケータおよび誘導ヒータのいかなる高さの変更の必要性、またはアンローダのいかなる調整の必要性も排除する。これらの追加の構成要素は、本明細書の後半で説明する。
【0028】
把持アセンブリ30は、互いにほぼ同一である相互接続された一連の把持アセンブリ群の1つである。複数の把持アセンブリ30が、移送コンベア33上に取り付けられている(図1、9)。移送コンベア33は、連続的に周回し、個々の作業ステーションで一時停止するチェーンループコンベアである。
【0029】
個々の把持アセンブリ30の対向する顎部32、34は、図2、3および5に示すように、加工物の最初の取出し中、その第1の水平方向にあり、その後、90°回転して、把持アセンブリが移動するにつれて、延長部の先端が上方向を指す、図7に示す鉛直方向になる。アセンブリプロセスの終わりに、把持アセンブリ30が再び90°回転して、図8〜9に示すように、その第2の水平方向になり、加工物を降下(drop−off)ステーション100へ移送する。降下の後、閉じた把持アセンブリ30のそれぞれが、移送コンベア33の上側面に沿って巡回し、給送コンベア11から新たなフィルタエレメント20を受け取る点に戻り、再びサイクルを始める。把持アセンブリ30の上記に述べた主な方向の3つが、図9に示されている。
【0030】
(ここで、アセンブリライン10に沿った個々のフィルタエレメント20の運動の継続中の議論を一時中断して、把持アセンブリの構造および機能を詳細に説明する。アセンブリライン10に沿ったフィルタエレメントの運動の議論は、「把持アセンブリの顎部の閉鎖」という題名のサブセクションにまとめられている。)
【0031】
<把持アセンブリの構造および機能>
図6の図面では、把持アセンブリの特に好ましい実施形態30が、分解透視図で示されている。図示した実施形態は、例示を意図したものであり、本発明を限定するものではないことを理解されよう。把持アセンブリ30は、前に述べたように上部および下部顎部32、34を備え、上部および下部顎部のそれぞれは、上記で概略を述べたようにヒンジ部分と延長部に分離可能である。
【0032】
把持アセンブリ30はまた、内側ケージ46と、ばね48と、外側ケージ52と、枢動ピン54とを備える。把持アセンブリ30のこれらの構成要素のそれぞれを本明細書でさらに詳細に説明する。
【0033】
<把持顎部>
顎部32、34はそれぞれ、前に述べたように、複数の離隔された歯36を備え、顎部ヒンジ部分38、40は、複数の離隔されたフランジ56を備える。
【0034】
図示した実施形態では、顎部ヒンジ部分38、40のそれぞれは、その上で外向きに延びている円筒形のアクチュエータシャフト58、60を有する。円筒形のアクチュエータシャフト58、60はそれぞれ、その上に回転自在に取り付けられたベアリング62、63を担持している。
【0035】
本発明の特に好ましい実施形態では、それぞれのシャフトおよびベアリングの組合せ58、62および60、63が、一体型のカムフォロアベアリングアセンブリとして設けられている。
【0036】
重作業の用途のために、図に示したものと同一であるアクチュエータシャフトとベアリングアセンブリの第2のセットを、ヒンジ部分38、40の平行な反対表面上に設けてもよい。標準的作業の用途のためには、1組のセットで十分である。
【0037】
顎部ヒンジ部分38、40のそれぞれはまた、フランジ56を通って形成された中空の孔64,66をそれぞれ有し、フランジが互いに相互に噛合されて内側ケージ46内に配置されたとき、枢動ピン54をその中で受ける。
【0038】
好ましくは、顎部延長部35は、その最も内側の面に取り付けられて、そこから延びているアラインメントスタッド42(図3)を有し、これらのアラインメントスタッドは、図示のように大きい頭部を備える。アラインメントスタッド42は、ヒンジ部分38のキースロット44(図6)の広い部分内に挿入されてもよい。その後、延長部35をヒンジ部分に対してキースロット44の方向に滑動自在に動かして、ヒンジ部分および延長部をアラインメントされた形状で互いにロックすることができる。下側延長部37は、同様の方式で下側ヒンジ部分40に取り付けられる。
【0039】
顎部延長部35、37は、それ以上動かなくなるまで滑動され、その点で、図示のように、カバープレートに取り付けられた、それぞれのばね負荷された戻り止めボタン45,47が、顎部延長部の内側に面した表面内に適切に形成された対応する中空の円筒形空洞(図示せず)内に係合嵌入する。ヒンジ部分38、40は、オペレータが、顎部延長部35、37をヒンジ部分から離脱させようと望むときに戻り止めボタン45、47を選択的に解放することを可能にする適切な従来型ハードウェアを備える。
【0040】
<内側ケージ>
内側ケージ46は、顎部32、34のためのハウジングを提供する。顎部ヒンジ部分38、40の各フランジ56は互いに噛合し、顎部32、34は、内側ケージ46の内側で互いに嵌合している。
【0041】
内側ケージ46は、図示したように、2つの側面とその端部が開いたほぼ箱様の形状を有する。内側ケージ46は、それに対してほぼ直角である、バッキングプレート72に接続された2つの対向する側壁68、70を備える。上記のことを見ればわかるように、内側ケージ46は、図6に示した方向に、ほぼU字型の輪郭を有する。内側ケージ46の両側の側壁68、70の間の空間は、好ましくは開いたままにされ、内側ケージの構造によるいかなる干渉および抵抗もなしでの顎部延長部35、37の外向きの運動を可能にする。
【0042】
重作業の用途のために、側壁68、70の両方は、図6の近いほうの側壁70上に示した構造および補剛バーを備えてもよい。そうでない場合は、側壁70上のみにこのような構造を備えることで十分である。
【0043】
図示した実施形態では、内側ケージ46の対向する2つの側壁68、70のそれぞれは、図示のように、補剛された縁部部分をその最上部に有する。これらの補剛された縁部部分は、それを通ってそれぞれ形成された中空の孔69、71を有する。内側ケージは、側壁68、70と相互接続する中実のバッキングプレート72を備える。図示した実施形態では、バッキングプレート72は、その中に内接する円形溝74を有し、ばね48のための第1の座部を提供する。
【0044】
本発明の特に好ましい実施形態では、内側ケージ側壁68、70の側縁は、それに取り付けられた軌道延長部75を有し(図5A,5B)、外側ケージ52の運動をその上でガイドする。
【0045】
<外側ケージ>
外側ケージ52は、互いに接続された4つの平坦な枠セクションで形成された、ほぼ矩形の枠76を備える。
【0046】
本発明の図示した実施形態では、外側ケージ52は、従来型のファスナでそれに取り付けられた4つのマイクロリニアベアリング55(図5B)を備える。マイクロリニアベアリング55が、外側ケージ52の内側ケージ46に沿った滑動運動を滑らかにし、容易にするために、内側ケージの軌道75に沿って転動するように設けられている。
【0047】
外側ケージの内側ケージ上での滑動運動をガイドするために他の代替となる同等の構造を設けることができることを、当業者なら理解されよう。
【0048】
図5Aおよび6に示すように、外側ケージ52の1つの枠セクション80は、それを通って形成され、直線状に離隔された一対のガイドスロット82、84を有する。ガイドスロットの間に、枠セクション80は、それに固定された、その上に外向きに延びる柱86を有する。好ましくは、この柱86は、それに回転自在に取り付けられたカムフォロアベアリング88(図3)を有する。本発明の特に好ましい実施形態では、柱86およびベアリング88は、カムフォロアベアリングアセンブリとして共に設けられている。
【0049】
重作業の用途のために、枠セクション80に対向する外側ケージ52の側面もまた、枠セクション80のガイドスロット82、84を鏡映する、その中に形成されたガイドスロットを有してもよい。標準的作業の用途のためには、1対のガイドスロットで十分である。
【0050】
中央横断部材78が、枠76を構成するセクションのうちの2つに架かって、取り外し可能に取り付けられている。図示した実施形態では、中央横断部材78は、バッキングプレート72のほうに面したその表面に内接する円形溝79を有し、ばね48のための第2の座部を提供する。
【0051】
<把持アセンブリの構造>
把持アセンブリをアセンブリする際、図示のように、横断部材78を、内側ケージ46の側壁68、70の間に並べて、それと平行に方向付ける。次に外側ケージを、側壁68、70を枠76の内側にして内側ケージ上に配置し、内側枠および外側枠を滑動可能に相互接続する。ばね48は横断部材と内側ケージバッキングプレート72の間に延びている。
【0052】
次に、顎部ヒンジ部分38、40が、図5Aに示すように、外側ケージ52内に配置され、フランジ56が互いにアラインメントされて、相互噛合され、ベアリング62、63が、外側ケージ枠セクション80のガイドスロット82、84内に設置される。次に顎部延長部が、前に説明したようにそれに対応するヒンジ部分に接続される。
【0053】
顎部32、34が、内側ケージ内に設置され、孔64、66が互いと、および内側ケージの孔69、71とアラインメントされた後、枢動ピン54が内側ケージ側壁68、70の中空の孔69、71を通って挿入され、その中に固定されて、顎部32、34のそれぞれを内側ケージ42に枢動自在に取り付ける。アクチュエータ柱58、60が、そのバーの間に内側ケージから外向きに延びる。ベアリング62、63は、外側ケージのガイドスロット82、84の内側に滑動自在に嵌合する。
【0054】
(ここで、この議論をフィルタエレメント20のアセンブリライン10に沿った進行に戻す。)
【0055】
<把持アセンブリの顎部の閉鎖>
ここで図3に戻ると、フィルタエレメント20が把持アセンブリ30の下側顎部34内に配置された後、アクチュエータ92が、柱86によって外側ケージ52と接続されたカムフォロアベアリング88上へ、その圧力を解放することがわかる。アクチュエータ92のこの運動は、内側ケージ46内のばね48を圧縮していた力を解放する。ばね48の外向きの圧力は、外側ケージ52をベースプレート72から遠ざかるように押圧し、外側ケージを内側ケージに対して移動させる。外側ケージの外向きの運動は、ベアリング62、63を介して、顎部ヒンジセクションのシャフト58、60に圧力を与える。
【0056】
顎部ヒンジ部分のフランジ56が、枢動ピン54によって枢動自在であるが滑動自在でないように内側ケージ46に取り付けられているため、シャフト58、60の運動によって、対向する顎部32、34が、顎部の歯群が互いに噛合して顎部が互いに接触してフィルタエレメントをその間に締結するまで、枢動ピン54の回りに運動する。
【0057】
顎部32、34のデフォルト位置が、ばね48の機械的作用のため、図5に示した閉位置にあることが本発明の特徴である。
【0058】
この設計は、把持アセンブリ30が比較的妨害されない構造および配置であるため、力が中断した場合でさえも、加工物を正確に保持し続けることができるという利点を有する。いったん加工物が取り上げられたあとは、把持アセンブリ30がその中で加工物を確実に正確に保持し続けるために外部の動力源は何も必要ない。ばね48の力は、ばね力に対抗するための対抗力が加えられるまで、顎部32、34を閉じるように作用し続けることになる。
【0059】
<エンドキャップ>
フィルタエレメント20が確実に把持された後、次に把持アセンブリ30が、移送コンベア33を介して、図7に示すエンドキャップ取付ステーションへフィルタエレメントを移動させ、そこで、2つのエンドキャップが、フィルタエレメントの反対端に同時に配置される。この同時の配置が、図13に示されている。
【0060】
第2のエンドキャップ94のみが図7に示されているが、第1のエンドキャップ93は、第1のエンドキャップの中央部分が、フィルタカートリッジアセンブリ17の正確な機能のために必要である、その中央部分を通って形成された中空の開口95(図12E)を有することを除いて、図中の第2のエンドキャップとほぼ同様の様相である。したがって、第2のエンドキャップ94の以下の説明が、第1のエンドキャップ93が、その内側縁部部分の半径方向内側に中央に配置された中空の開口95をその中に有することを1つの相違として、第1のエンドキャップ93にも適用されることが理解されるであろう。
【0061】
本発明の実用では、エンドキャップは好ましくは金属製である。各エンドキャップ93、94は、図8の上部平面図で見られるような円形の輪郭を有し、平坦なO字形のベース96と、ベースと一体に形成され、そこから外側に延びて、それとほぼ横方向である内部および外部側壁97、98を備える。底部96および端部部分97、98は、ともに環状のトレイを形成し、測定された量の接着剤を保持し、その中にフィルタエレメント20の周縁端部を受けるための中空の受容器99をその間に画定している。
【0062】
把持アセンブリがフィルタエレメント20を取り出す領域から離れた位置で、オペレータが個々のエンドキャップをベルト駆動式給送コンベア23(図1)内に載置する。給送コンベア23は、エンドキャップをロータリインデクサ200へ次々に移送する。ベルト駆動式給送コンベアは、2本の平行な連続ループのベルトを使用しており、2対の離隔された滑車上を走行して、エンドキャップを所望の方向へ移動させる。
【0063】
同時に動作する別個のエンドキャップ給送ライン27、29(図1)が、各タイプのエンドキャップ93、94のために設けられている。エンドキャップは、エンドキャップ開口99を上に向けて給送コンベア23上に順次機械的に配置される。
【0064】
平行な1組のコンベア、ロータリインデクサ200、および定置アプリケータ220上で2つのエンドキャップ93、94を同時に処理する様々な段階は、図13に示すような、互いに鏡像である各定置アプリケータの最終動作を除いて、両エンドキャップの給送ライン27、29(図1)とほぼ同一である。したがって、2本の給送コンベアのうちの1本のみに沿ったエンドキャップの動作の説明のみがここで必要であり、各動作が、類似の設計の対応する第2のシステムを用いて第2のエンドキャップ上で同時に行われることが理解されるであろう。
【0065】
エンドキャップ93、94が、そのそれぞれのコンベア23に沿って移動し、その後そのそれぞれの定置アプリケータへ移送されると同時に、フィルタエレメントが把持アセンブリによって取り出されて、付与ステーションへ移送されることもまた留意すべきである。接着剤を充填されたエンドキャップおよびフィルタエレメントが、さらに説明するように、付与ステーションで出会う。
【0066】
<分配動作>
エンドキャップは、ロータリインデクサ200の回転式円形ダイヤルプレート202へコンベア上を移動し、ここで未硬化のプラスチゾル樹脂(図示せず)で充填される。
【0067】
ロータリインデクサ200は、そのダイヤルプレート202内に形成された4個の同一な開口204を有し、これらの開口の3個のみが、アセンブリプロセスの所定の時点で使用される。
【0068】
最初に、給送コンベア23が、初期の取上げのためにダイヤルプレート202へエンドキャップ93を給送する。ダイヤルプレート202の開口204は、エンドキャップのその上への配置をサポートするための縁206を有し、給送コンベア23が、エンドキャップを開口内へおよび縁の上部へ給送する。
【0069】
次に、ダイヤルプレート202が、水平平面を通って90°回転し、エンドキャップを充填ステーション210へ移動させる(図10)。
【0070】
充填ステーション210で、線形アクチュエータが、エンドキャップをダイヤルプレート202から一時的に持ち上げる。ディスペンサ211が、接着剤流回路を通って、制御された圧力条件下で測定されたバッチのプラスチゾル接着剤を選択的に供給する。接着剤の流れは、電子制御のソレノイドバルブを使用可能および使用不可能にすることによって正確に制御される。
【0071】
エンドキャップが、回転可能なターンテーブルをその上に有する線形アクチュエータによって、ダイヤルプレートから持ち上げられる。エンドキャップが分配ノズル212の高さに到達したとき、接着剤の流れが開始される。動作可能なエンドキャップそれぞれが、個々にターンテーブル上を360°全回転する。一方、ダイヤルプレートはエンドキャップの下で安定して保持され、分配ノズル212が、必要量のプラスチゾルをその中に正確に分配する。1回転した後、ノズル212を通る流れが停止され、その後、線形アクチュエータがエンドキャップをダイヤルプレート202の開口内に戻して、再配置する。
【0072】
<分配ノズル>
分配ノズル212が、エンドキャップの内直径からエンドキャップの外直径へ材料を段階的に徐々に正確に分配するために、その中にほぼ台形の開口130として形成された排出口を有して形成されている。図11A〜11Dで最もよくわかるように、ノズル開口130の直径は、ほぼ半径方向の直線を用いて、リングと交差して、楔の最上側面および底側面を画定する、リング形状から切り出された楔型セクションを基にしている。ノズル開口幅は、特定のフィルタカートリッジのエンドキャップのくぼみ99の幅に対応するように選択される。ノズル開口幅の3つの異なる例が、図11に示されている。
【0073】
より好ましくは、ノズル開口の楔形状は、エンドキャップの内直径および外直径の円周に比例するように計算される。外直径の周囲の距離が大きいことにより、内直径の周囲に必要であるよりも多くの材料がエンドキャップの外直径の周囲に必要であるため、この補償が必要となる。この関係が図11に示されている。
【0074】
特に、外直径でのノズル開口幅と内直径でのノズル開口幅との比は、(π)(外直径)を(π)(内直径)で割ったものであり、(O.D./I.D.)に等しい。この関係はこれらの点の間で線形であり、したがって、間隔は、O.D.からI.D.まで一様に単純に狭くなる。
【0075】
図12で最もよくわかるように、ノズル212は、好ましくは金属である中空の材料部片から中空体132として形成されている。ノズル212は、それを通って形成された流通路を有し、取入口136を画定するその中に形成された円筒形の孔134を備える。流通路は、孔134を介してノズル本体132の端部表面へ入り、本体を通り約半分のところまで内側へ続く。その後、図示のようにほぼ直角に転回する。転回の後、流通路は、ノズル本体の排出口端部に形成されたほぼ平坦なチャネル140と連絡する。平坦なチャネル140は、ノズル開口130に対応する楔形状の断面を有する。1対の取付孔142、144がノズルの本体132を通って形成されてもよいが、取付孔は必ずしも必要ではない。
【0076】
ノズル取入口は、ノズルをねじ付け可能で回転自在にディスペンサに取り付けることができるように、雌ねじがその中に形成された中空円筒として形成されている。
【0077】
ノズルの先端は、図示のように、テーパ付けされ、ノズルは、その先端に形成されたほぼ平坦な端面を有し、排出開口がほぼ平坦な端面内に形成されている。ほぼ平坦な端面は、そこからの流体流を容易にし、方向付けるために、ノズルの隣接する表面に対してある角度で配置されている。
【0078】
このノズルの設計の結果、接着剤のリボンが、エンドキャップの一回転で、エンドキャップの内直径とエンドキャップの外直径、ならびにその間で同じ厚さで分配されることになる。このことは、エンドキャップ内での一様な接着剤厚さを達成するためにエンドキャップの複数回転とそれに続く分配された接着剤の「コーミング」との両方を必要とする、以前の公知の接着剤分配装置に対するかなりの改良である。楔形状のノズル開口が、より以前に可能であったよりも迅速で、より効率的な分配動作が可能であることは、上記の議論から明らかであろう。
【0079】
エンドキャップが、正確な量のプラスチゾルで充填されたとき、ダイヤルプレートがあと90°高速回転し、次に「ウォーキングビーム」が充填されたエンドキャップをロータリインデクサから取り出し、図7でエンドキャップ94を支持しているのが示されている保持固定具内にエンドキャップを配置する。接着剤は、ダイヤルプレート202の4分の1回転の間に保持固定具内で安定化し、その後、充填されたエンドキャップが、定置アプリケータアセンブリ220のほぼ環状の締付可能な締結ジグ222内に配置することを可能にする。
【0080】
<締結ジグ>
ほぼ環状の締結ジグ222(図9)は、アプリケータプレートに取り付けられた円筒形の本体と、円筒形の本体上に移動可能に取り付けられた円形のカラーを備える。円形のカラーは、円筒形のベースに移動可能に取り付けられた3つの個々の弓形セグメント224、226、228からそれぞれ構成されている。弓形セグメント224、226、228のそれぞれは、図12Dで示した両矢印の方向に、締結ジグの中心点に関して半径方向に往復運動することができる。締結ジグの各セグメントは、他のセグメントとほぼ同一であり、互いに接近して互いに縁同士が接触するようになるとき、3つのセグメント224、226、228が、エンドキャップ93をその中に保持するための円形の中空をその間に画定する。円形のカラーは、内向きにテーパ付けされた内縁225を備え、カラーがそこを通って移動するとき、フィルタエレメント周縁の最外縁に内向きに圧縮力を加える。エンドキャップの外側縁の内側で、周縁の全周が中空のエンドキャップ受容器内に嵌合することを確実にするために、テーパ付き内縁225が設けられている。
【0081】
エンドキャップ付与ステーション230は、静止した支持ベース232と、静止した支持ベースに固定取り付けされたガイド部材234とを備える。本発明の好ましい実施形態では、ガイド部材234は、1対の対向するほぼ鉛直方向の第1および第2のガイドプレート236、238をそれぞれ備える。ガイドプレート236、238のそれぞれは、その中に形成されたガイド溝239、240を有する。ガイド溝239、240は、互い内側に向き合っており、形状およびサイズがほぼ同様である。ガイド溝239、240のそれぞれは、その中に242で示すような傾斜を画定している。
【0082】
図示した実施形態のガイドプレートではなく、対向する楔形状の傾斜(図示せず)を有する同等の代替となる設計をすることができることを当業者ならわかるであろう。また、このような傾斜は、使用される場所で、ほぼ同じ方式でほぼ同じ結果を達成することになる。
【0083】
図12で最もよくわかるように、本発明の好ましい実施形態では、ガイド溝240が、図示のように、前方へ延ばされた、または逆「S」字形状で形成されている。この好ましいガイド溝構造は、その最下部分のほぼ水平方向の第1セクション244と、第1セクションに対してある角度で配置され、その底部表面に傾斜242を画定している第2セクション245と、溝の最上部分のほぼ水平方向の第3セクション246とを備える。
【0084】
ガイド溝は、ただ1つの回転軸を用いて定置アプリケータアセンブリ220の線形運動と回転運動の両方を生成する。ガイド溝の細長い上側の水平方向の第3セクション246は、ガイド部材234の機械的な交換を必要とすることなく、様々なフィルタサイズに適応する。これは、線形と回転の組合せ運動を提供するための以前の公知のアセンブリからかなり単純化されている。
【0085】
プッシュバー250が、付与ステーション230の支持ベース232の上方に配置されている。プッシュバーは、静止した支持ベースに対して直線的に往復して滑動可能である。サーボモータ252が、プッシュバー250の滑動運動に動力を供給するために設けられている。プッシュバー250は、その最上部にそれに固定された駆動プレート254を有する。駆動プレート254は、それに固定され、その上に上向きに延びている一体取付スペーサ256を有し、スペーサは、以下でさらに説明するように、それを水平方向に通過して、定置アプリケータ220の駆動プレートとバックプレート260の間に枢動接続を提供するアクスルシャフト257を有する。
【0086】
<定置アプリケータ>
図7に示す付与ステーションでは、定置アプリケータ220が、エンドキャップ94をフィルタエレメント20の端部に配置するために設けられている。以前に述べたように、および図13に示したように、定置アプリケータは、各エンドキャップ93、94のために設けられている。駆動プレート254は、定置アプリケータ220の一部として見ることができる。定置アプリケータ220は、その適切なセクションを通って形成された中空の通路によって、アクスルシャフト257を介して駆動プレート254に枢動自在に取り付けられたバックプレート260を備える。バックプレート260は、図12で示したように平らな位置から直立した鉛直方向位置へ枢動自在に移動することができるが、簡便のために、バックプレートを図7に示すその直立方向で示すことにする。バックプレート260の異なる部分のための相対的な記述用語は例示のために使用されており、本発明を限定するものではないことを理解されるであろう。
【0087】
バックプレート260は、その平坦な縁に載るように曲げられた大文字「D」のような形状の上側部分262と、その反側でそこから下向きに延びる下側部分とを有する。脚部264、266は、それに取り付けられた、その上を前方に延びる横方向フランジ268、270を有し、各フランジの前部は、その中に形成された円筒形の孔を有する。孔は、それを通るアクスルシャフト257を受けて、バックプレート260を駆動プレートスペーサ256の上端に枢動自在に取り付ける。
【0088】
バックプレート260の底部で、脚部264、266のそれぞれは、横方向スペーサ256の内縁部分に取り付けられたそれぞれのカムフォロアベアリングアセンブリ265、267を有する。横方向スペーサ256は、枢動接続部255からおよびアクスルシャフト257から離隔されている。カムフォロアベアリングアセンブリ265、267の案内溝は、図7に示すように、各ガイド部材の傾斜に載せて配置されている。
【0089】
プッシュバー250が定置アプリケータアセンブリ220に内向きの力を加えるとき、カムフォロアベアリングアセンブリ265、267が、ガイド溝239、240の各傾斜に乗り上げ、それによってバックプレート260を(横方向フランジ268、270で駆動プレート鉛直方向ボス256をバックプレート260と相互接続する軸シャフト257によって画定された)枢動接続部255の回りに枢動させることは、前述のことからおよび関連する図面の説明から理解されるであろう。このことによって、アプリケータバックプレート260がほぼ水平方向からほぼ鉛直方向へ移動する。
【0090】
定置アプリケータ220の上記で説明した構成によって、エンドキャップ94をフィルタエレメント20の端部へ高い程度の精度、信頼性、再現可能性で据え付けて、以前可能であったよりも標準化されたフィルタカートリッジを提供することが可能である。
【0091】
図13は、フィルタエレメント20上にエンドキャップ93、94を同時に据え付けながら移動するときの、対向する2つの定置アプリケータ219、220の様々な位置を示している。アクリケータの中間位置が、仮想線で示されている。エンドキャップ93、94は、図面を簡略にするために図13から省略する。
【0092】
一旦、2つのエンドキャップ93、94がフィルタエレメント20の反対端に据え付けられたあと、エンドキャップ締結ジグ222が、セグメントを半径方向外側に移動させるように活動化され、エンドキャップをそこから解放する。その後、対向されたプッシュバーが、プッシュバーを通るねじ付きシャフトに接続された2つの同調されたサーボモータを活動化させることによって引き込まれ、定置アプリケータ219、220をその水平方向へ戻し、そこで次の2つのエンドキャップ93、94を取り出すことができる。
【0093】
未硬化のプラスチゾル接着剤の揺変性の性質のため、未硬化の接着剤が、フィルタエレメント上へのエンドキャップの配置とプレキュア動作の間の短い時間でエンドキャップ内を下向きに流れることに重大な問題はない。
【0094】
<プレキュア>
エンドキャップ93、94がフィルタエレメント20上に据え付けられた後、移送コンベア33が、把持アセンブリ30をプレキュアステーション280(図14)へ進行させ、そこで、把持アセンブリ30は、電磁場(EMF)発生器を組み込んだ2つの誘導加熱アセンブリ282、284の間に配置される。誘導加熱アセンブリは、比較的よく知られており、市販されている。しかし、出願人の理解するところでは、誘導ヒータは、フィルタカートリッジアセンブリ装置および方法とともに使用されてはいなかった。
【0095】
誘導加熱アセンブリ282、284は、反対方向の同時の運動用に2重のボールねじ286の反対端にそれぞれ取り付けられ、エンドキャップに近傍へ移動される。2重ボールねじ286は、サーボモータ288によって操作される。図中に示したように、2重ボールねじは、支持構造内に回転自在に取り付けられたシャフトを備える。シャフトの第1端部は、標準的な右手ねじのように、第1の方向にねじ山を付けられるが、シャフトの反対端部は、第1の方向と反対である第2の方向にねじ山を付けられる。整合する雌ねじが、加熱アセンブリが取り付けられるシャフトの部分に対応する加熱アセンブリ282、284のそれぞれの内側に設けられる。このようにして、1つの回転方向にシャフトを高速回転させることによって、加熱アセンブリ282、284が反対の方向に移動する。
【0096】
誘導加熱アセンブリ282、284のそれぞれは、そのとき、それに付随する各エンドキャップ93、94を囲む高周波の電磁場を発生させる。電磁場は、電流フローをエンドキャップの金属の中へ誘導し、それによって熱を発生させ、エンドキャップを素早く過熱してその中のプラスチゾル樹脂を一部硬化させ、エンドキャップとフィルタエレメント20の間の接着を十分に形成し、フィルタエレメントに対するエンドキャップの位置を固定する。
【0097】
誘導加熱アセンブリ282、284は、それ自体高温にはならず、このことは、本発明による方法で、従来型の加熱エレメントと比較して2つの顕著な利点を有する。第1に、サイクル時間が極めて速く、一般に部品あたり2秒未満である。第2に、いくらかのプラスチゾル接着剤が不注意で誘導加熱アセンブリ282、284上に乗った場合、普通ならプラスチゾルによって汚染された従来型の加熱エレメントで生じたように、あるいは生産停止に至ることもある、エンドキャップの一方または他方の誘導加熱アセンブリへの接着はない。
【0098】
プレキュアステップは、いくつかの理由で重要である。プレキュアステップは、エンドキャップ93、94のペーパーエレメント20に対する位置を固定し、この相対的な位置調整が、最終製品へ伝えられる。
【0099】
第2に、プレキュアは、エンドキャップ内の未硬化のプラスチゾル樹脂の流動運動を停止させ、フィルタエレメントの周囲で良好な密封を保証する。このことによって、効率が向上し、スクラップが減少する。
【0100】
第3に、プレキュアの短い継続時間によって、生産性を向上させ、所定の時間でより高いフィルタの生産量が可能となる。
【0101】
<水平鉛直方向回転および移送機構>
プレキュアが完了した後、把持アセンブリ30が、プレキュアされたフィルタカートリッジアセンブリを降下ポイントまで搬送し、そこで、把持アセンブリが開いて、フィルタを移送機構へ降下させ、フィルタを硬化ラインへ移送する。
【0102】
プレキュアの完了の際、図8に示すように個々の把持アセンブリ30がフィルタエレメントを降下ステーション100まで搬送し、そこで把持アセンブリ30が開いて、加工物を降下させる。これは、図8に仮想線で示されたように、プレート87に取り付けられた把持アセンブリ30を定置カム85を通って移動させる移送コンベア33によって達成される。把持アセンブリ30が定置カム85を通って移動すると、定置カムが、把持アセンブリ30のカムフォロアベアリング88を押圧する。この圧力は、外側ケージ52を内側ケージのベースプレートのほうへ内側に移動させ、横断部材78を押圧し、それによってアセンブリの内部ばね48を圧縮する。それと同時に、外側ケージ52の内向きの圧力が、ヒンジ部分上のカムフォロアベアリング62、63を内側ケージ46に対して内向きに移動させる。一方、枢動ピンは、内側ケージ内に固定保持される。このことが、顎部32、34を強制的に開いて、そこからフィルタカートリッジ17を解放する。
【0103】
把持アセンブリの顎部32、34が開いたとき、フィルタカートリッジ17がシャトルメンバ102内に落下する。シャトルメンバは、それぞれヨーク105の反対端に枢動自在に取付けられた、2つの対向するY字型クレードル104、106である。モータやその他の駆動手段によって活動化されるとき、Y字型クレードル104、106が、協働するようにして互いに側方に枢動し、フィルタカートリッジ17をカバードトレイ110内に移送する。カバードトレイ110は、実線で示す水平方向から、図15で仮想線で示すその鉛直方向へ、90°の弧を通って枢動自在に運動可能である。カバードトレイは、このようにして運動可能であるが、簡便のために、図8に示したその水平方向で最初に説明し、その方向から運動すると考える。
【0104】
カバードトレイ110は、ベーストレイ部分112を備え、ほぼV字型の断面を有し、スロットが、ベーストレイ部分の側面が出会うその中央に形成されている。スロットが、ベーストレイ部分112の長さの約半分まで延びている。ベーストレイ部分112の第1の端部は、枢動接続部121を介して、固定された支持枠114に枢動自在に取り付けられ、支持枠に関するカバードトレイの枢動運動を可能にしている。ベース部材の第2の端部は、カバードトレイの一体取付けされた逆転防止装置116を担持し、図示のように上向きに延びている。逆転防止装置116の最上部に、カバープレート118が、そこから逆転防止装置116からベーストレイ部分112の上方へ上向きに延びて、その鉛直方向から水平方向へ回転するとき、フィルタカートリッジ17に対する補剛支持を提供する。
【0105】
延長可能なピストン部材120が、固定された支持枠114とベーストレイ部分112の下側面の間に延び、そこにピストン部材が枢動自在に運動可能な接続で取り付けられている。ピストン部材120が延ばされるとき、カバードトレイ110に力を加えて、枢動接続部121の周囲に90°、図15に仮想線で示した位置まで回転させることは理解されるであろう。このことは、フィルタカートリッジ17がカバードトレイから、その鉛直方向、最終硬化オーブンへカートリッジを移送するコンベアベルト上に落下することを許す。最終硬化オーブンで、接着剤が焼結され、フィルタエレメント20のエンドキャップ93、94を恒久的に固定する。
【0106】
本発明を、その好ましい実施形態を参照にして本明細書で説明してきたが、上記の説明は例示的を意図したものであり、それに限定されるものではない。実施可能である好ましい実施形態の多くの修正を行うことが可能であることを、当業者なら理解されよう。特許請求の範囲内にあるこのような修正はすべて、本発明の範囲および精神内にあるように意図されている。
【図面の簡単な説明】
【図1】
本発明によるアセンブリラインの簡略上部平面図である。
【図2】
図1のアセンブリラインの一部である、本発明による操作および移送ステーションの端部透視図である。
【図3】
図2の操作および移送ステーションの鳥瞰透視図である。
【図4】
開放から閉鎖までの全行程中の対向する顎部の位置の並列された連続的な時間差シークエンスを示す、図2〜3で示した構成要素である、把持装置の一部の簡略側面図である。
【図5】
図5Aは、図2〜3の把持装置の側部平面図である。
図5Bは、図2〜3の把持装置の上部平面図である。
【図6】
図2〜5の把持装置の、その構成部品を示す分解透視図である。
【図7】
誘導加熱装置もまた示す、図1のアセンブリラインの一部でもある、エンドキャップ付与ステーションの透視図である。
【図8】
図1のアセンブリラインの別の部品である、取出し(unloading)ステーションの透視図である。
【図9】
図8の取出しステーションの側部平面図である。
【図10】
接着剤分配装置の側部平面図である。
【図11】
図11Aは、架空の内部通路を示す、図10の分配装置とともに使用可能である本発明によるノズルの上部平面図である。
図11Bは、図11Aのノズルの側部平面図である。
図11Cは、図11Aのノズルの端部平面図である。
図11Dは、図11A〜Cのノズルの開口の原点の起源を示す図である。
【図12】
図12Aは、最初の回の方向を示す、図7のエンドキャップ接着ステーションの一部である定置アプリケータアセンブリの側部平面図である。
図12Bは、図12Aの次の第2回目の定置アプリケータの方向を示す、図12Aと同様の側部平面図である。
図12Cは、図12A〜12Bの定置アプリケータアセンブリの底部平面図である。
図12Dは、図12A〜12Cの定置アプリケータアセンブリの一部である環状の締結ジグの上部平面図である。
図12Eは、図12Dの締結ジグ内に嵌合している中空のエンドキャップの上部平面図である。
【図13】
対向する2つのエンドキャップ定置アプリケータの位置の並列された連続的な時間差シークエンスを示す、図7の付与ステーションの側部平面図である。
【図14】
図14Aは、図1のアセンブリラインの別の部分であるエンドキャッププレキュアステーションの側部平面図である。
図14Bは、図14Aのエンドキャッププレキュアステーションの上部平面図である。
図14Cは、図14Aのエンドキャッププレキュアステーションの内側端部平面図である。
【図15】
図8〜9の取出しステーションの側部平面図である。
【図16】
本発明によるフィルタカートリッジを作製する方法における一連の方法ステップである。
(発明の背景)
1.発明の分野
本発明は、流体を濾過する際に使用するためのフィルタカートリッジを製造するための装置に関する。より具体的には、本発明は、自動化された装置を用いて、2つのエンドキャップをフィルタエレメントの反対端に同時に正確に配置する、記載したような方法および装置に関する。
【0002】
2.背景技術の説明
材料の操作で使用するために多くのデバイスが知られている。いくつかの公知の材料操作デバイスには、米国特許第4,569,628号、4,650,234号、4,802,816号、4,811,834号、5,481,794号および5,145,388号が含まれる。
【0003】
あるフィルタを形成する機械は、ミネソタ州セントポールのMidmac Systems,Inc.によって販売されており、http://www.midmac.com/FilterTech.htmでインターネット上に示されて、宣伝されている。
【0004】
フィルタ製造に関するいくつかの公知の特許の例には、米国特許第2,739,916号、3,164,506号、3,306,794号、3,948,712号、4,626,307号、4,747,816号、5,028,330号および5,698,059号が含まれる。
【0005】
(発明の概要)
本発明は、支持ベースと、ガイド部材と、プッシュバーと、定置アプリケータとを備える、円筒形の加工物上にエンドキャップを配置するための装置を提供する。
【0006】
ガイド部材は、静止した支持ベースに固定取付けされており、定置アプリケータの運動をガイドするために設けられている。ガイド部材は、その中に形成されたガイド溝を有し、その中でガイド溝が傾斜を画定している。
【0007】
プッシュバーは、定置アプリケータを支持ベースに対して前方へ押しやるために設けられており、その上で滑動自在に運動可能である。
【0008】
定置アプリケータはバックプレートを備え、バックプレートは、枢動接続部で動作可能に枢動自在にプッシュバーに取り付けられた下側端部を有する。バックプレートの下側部分は、バックプレートに対してほぼ横方向である、三角形フランジをその上に有する。三角形フランジは、それに取り付けられた柱を有し、枢動接続部から離隔されている。柱は、ガイド部材のガイド溝内に乗っている。好ましくは、柱は、傾斜に沿ったその滑動運動を容易にするためのベアリングをその上に有する。プッシュバーが定置アプリケータを前方へ移動させるとき、柱は、ガイド部材の傾斜を上へ移動する。
【0009】
定置アプリケータは、協働して円形の中空空間をその間に画定するに調節自在に移動可能な複数の弓形セグメントを有する、締結ジグをさらに備える。締結ジグのセグメントのそれぞれは、セグメントによって画定された円形の中空空間の中心から離れるように、および中心に向かって半径方向に往復して運動可能である。
【0010】
プッシュバーのその第1の位置から第2の位置までの内向きの直線運動は、その間の枢動接続のため、定置アプリケータをプッシュバーとともに運動させる。すなわち、プッシュバーの内向きへの運動が、定置アプリケータの柱にガイド部材の傾斜を上向きに運動させ、それによって、定置アプリケータを枢動接続部回りに枢動自在に運動させる。この運動によって、定置アプリケータが、そのほぼ水平方向からほぼ鉛直方向まで移動し、定置アプリケータ締結ジグがエンドキャップを有する所で、エンドキャップを同様に移動させる。
【0011】
好ましくは、本発明の装置は、鏡像配置で互いに対向するように方向付けられた、ここに記載したタイプのほぼ同一な1対の第1および第2のエンドキャップアプリケータを備える。2重のアプリケータを備えることによって、装置は、ほぼ円筒形のフィルタエレメントの反対端に、2つのエンドキャップを同時に配置することができる。
【0012】
この好ましい構成では、コンピュータ化されたコントローラによって操作される2重の電子的に同調されたサーボモータによって、対向されたプッシュバーを同時に活動化させて、反対方向に移動させることができる。サーボモータは、対向するプッシュバーを互いに反対方向に移動させる。
【0013】
本発明をより完全に理解するために、読者は、添付の図面とともに読むべきである以下の詳細な説明の節を参照されたい。以下の詳細な説明全体を通じて、および図面中で、類似の番号は類似の部品を表す。
【0014】
(好ましい実施形態の詳細な説明)
図面を参照すると、アセンブリラインの概要が、頭上の鳥瞰点から、図1で全体を10で示されている。図1のアセンブリラインは、連続的に行われるいくつかのステップを含むプロセスに従って動作する。図中に示されたアセンブリライン10は、流体フィルタカートリッジ17をアセンブリするために設けられる(図8)。フィルタカートリッジ17はまた、スピンオン式オイルフィルタアセンブリを製造する際の構成要素として使用され、その間、カートリッジは中空のハウジング内に収容される。
【0015】
各フィルタカートリッジ17は、中心チューブ22と、フィルタエレメントの反対端にプラスチゾル接着剤で固定された2つの金属製エンドキャップ93、94とをその中に有する、多孔フィルタエレメント20(図2)を備える。第1のエンドキャップ93(図12E)は、それを通って中央に形成された中空の開口95を有し、第2のエンドキャップ94(図7)は、その中央領域で閉じられている。
【0016】
一連のスピンドル12が、図1の右下の四半分に見られる。各スピンドル12は、円筒形のフィルタエレメント20を下から支持するための、それに付随するトラフ14を有する(図面を簡略にするためにフィルタエレメント20は図1から意図的に排除されているが、フィルタエレメントは、図2〜3に示されている)。スピンドル12およびトラフ14は、連続ループの給送コンベア11上を1つのアセンブリ15として共に運動する。図2で最もよくわかるように、アコーディオン襞状のフィルタ材料製であるにもかかわらず、各フィルタ要素20は、中空の円筒形状にほぼ作成され、その中心での補剛する配置のための有孔の中央チューブ22を伴っている。
【0017】
<把持アセンブリの移送>
図1〜3を参照すると、スピンドル/トラフアセンブリ15は、給送コンベア11上を横方向に移動し、フィルタエレメント20を把持アセンブリ30に向かって移送する。把持アセンブリ30は、最初はフィルタエレメントを受けるように開いた形状である。把持アセンブリ30は、フィルタエレメント20などの円筒形の加工物のための操作および移送装置を提供する。把持アセンブリ30は、アクチュエータ92からのカムフォロアベアリング88上への圧力によってその開いた形状に一時的に保持される(図3)。
【0018】
把持アセンブリ30の構造、構成部品および機能を以下でさらに詳細に説明する。
【0019】
パドルアーム16が、フィルタエレメント20およびそれに付随する中央チューブ22を、トラフ14から外へ出し、半パイプ型ガイドスリーブ19を通って、把持アセンブリ30の上向きに曲げられた下側顎部34内へ押圧する。コンピュータ制御されたサーボモータ25が、パドルアーム16を活動化させて、フィルタエレメント20を測定された距離だけ前方へ押す。このことは、フィルタエレメント20をガイドスリーブ19を通って把持アセンブリの下側顎部34内へ移動させ、それによってその中でエレメントを中心決めする。
【0020】
フィルタエレメント20がガイドスリーブ19から前方へ移動することができる距離を制限するために、調整可能な止め部材50を任意選択で設けることもできる。
【0021】
パドルアームサーボは、ボタンを押す際に、様々なサイズのフィルタエレメントに対して、様々なストローク距離を押圧するようにプログラムすることもできる。
【0022】
図2〜5を特に参照すると、把持アセンブリ30の対向する顎部32、34は、反対方向に曲げられており、閉じられたとき、その間に円筒形の空間を画定し、管状形状のフィルタエレメント20を厳密に形成する。
【0023】
顎部32、34のそれぞれは、図示したように、離隔された複数の歯36を備える。これらの歯は、顎部が閉じたとき互いに噛合し、フィルタエレメント20の周囲を閉じるとき、顎部が互いに相互結合することができるようにする。図5Aで最もよくわかるように、歯36の最も外側の先端は、その間でフィルタエレメント20が整列されるのを助けるためにテーパされている。
【0024】
歯36は、互いに噛合して、連続した基準表面を形成し、他方、制限された加工物がそれによって把持される。歯36が相互に噛合することによって、顎部32、34が、以前は制限されなかった円筒形の加工物を制限して、2つの顎部の噛合によって形成された、それに適合する円筒形の基準表面に制限する。歯36の最も外側の先端のテーパ付き形状は、その方向付け中、挟むまたは損傷することなく、円筒形のフィルタエレメント20を顎部32、34の間で正確に方向付ける助けとなる。
【0025】
図示した顎部32、34の代わりに、対向する2つの半円形の半殻を使用することも考えられることを当業者なら理解されるであろう。しかし、このタイプの構成は、相互に噛合するテーパの付いた歯36が、加工物の正確な方向付けという利点を提供せず、その代わりに正確に方向付けられていない場合、加工物を損傷するというリスクを冒すことになる。
【0026】
ここで図6を参照すると、本明細書の特に好ましい実施形態では、個々の顎部32、34のそれぞれは、サブアセンブリとして作製することができ、構成部品に、すなわちヒンジ部分と顎部延長部に分離することができることがわかる。各延長部35、37は歯36を備え、延長部は、そのそれぞれのヒンジ部分38、40から迅速に解放可能かつ相互交換可能であり、使用者は、延長部分を取り外して、異なるサイズの交換延長部(図示せず)と換えることができる。このことによって、必要に応じて、アセンブリされる別のサイズのフィルタに適合するようにラインを迅速に交換することが可能になる。
【0027】
把持アセンブリ30は、図5Aに示した固定中心点に対して、0.005cm(0.002インチ)までのいかなる直径の加工物も、正確に繰返し可能に保持することが可能である。中心点は、どんなサイズの顎部延長部が使用されているかによらず、顎部延長部35、37の中心に維持されている。この一定の中心点によって、顎部延長部を交換するとき、様々なサイズのフィルタに対する装置を調整することが容易になる。固定中心点は、サーボ長の設定以外の、定置アプリケータおよび誘導ヒータのいかなる高さの変更の必要性、またはアンローダのいかなる調整の必要性も排除する。これらの追加の構成要素は、本明細書の後半で説明する。
【0028】
把持アセンブリ30は、互いにほぼ同一である相互接続された一連の把持アセンブリ群の1つである。複数の把持アセンブリ30が、移送コンベア33上に取り付けられている(図1、9)。移送コンベア33は、連続的に周回し、個々の作業ステーションで一時停止するチェーンループコンベアである。
【0029】
個々の把持アセンブリ30の対向する顎部32、34は、図2、3および5に示すように、加工物の最初の取出し中、その第1の水平方向にあり、その後、90°回転して、把持アセンブリが移動するにつれて、延長部の先端が上方向を指す、図7に示す鉛直方向になる。アセンブリプロセスの終わりに、把持アセンブリ30が再び90°回転して、図8〜9に示すように、その第2の水平方向になり、加工物を降下(drop−off)ステーション100へ移送する。降下の後、閉じた把持アセンブリ30のそれぞれが、移送コンベア33の上側面に沿って巡回し、給送コンベア11から新たなフィルタエレメント20を受け取る点に戻り、再びサイクルを始める。把持アセンブリ30の上記に述べた主な方向の3つが、図9に示されている。
【0030】
(ここで、アセンブリライン10に沿った個々のフィルタエレメント20の運動の継続中の議論を一時中断して、把持アセンブリの構造および機能を詳細に説明する。アセンブリライン10に沿ったフィルタエレメントの運動の議論は、「把持アセンブリの顎部の閉鎖」という題名のサブセクションにまとめられている。)
【0031】
<把持アセンブリの構造および機能>
図6の図面では、把持アセンブリの特に好ましい実施形態30が、分解透視図で示されている。図示した実施形態は、例示を意図したものであり、本発明を限定するものではないことを理解されよう。把持アセンブリ30は、前に述べたように上部および下部顎部32、34を備え、上部および下部顎部のそれぞれは、上記で概略を述べたようにヒンジ部分と延長部に分離可能である。
【0032】
把持アセンブリ30はまた、内側ケージ46と、ばね48と、外側ケージ52と、枢動ピン54とを備える。把持アセンブリ30のこれらの構成要素のそれぞれを本明細書でさらに詳細に説明する。
【0033】
<把持顎部>
顎部32、34はそれぞれ、前に述べたように、複数の離隔された歯36を備え、顎部ヒンジ部分38、40は、複数の離隔されたフランジ56を備える。
【0034】
図示した実施形態では、顎部ヒンジ部分38、40のそれぞれは、その上で外向きに延びている円筒形のアクチュエータシャフト58、60を有する。円筒形のアクチュエータシャフト58、60はそれぞれ、その上に回転自在に取り付けられたベアリング62、63を担持している。
【0035】
本発明の特に好ましい実施形態では、それぞれのシャフトおよびベアリングの組合せ58、62および60、63が、一体型のカムフォロアベアリングアセンブリとして設けられている。
【0036】
重作業の用途のために、図に示したものと同一であるアクチュエータシャフトとベアリングアセンブリの第2のセットを、ヒンジ部分38、40の平行な反対表面上に設けてもよい。標準的作業の用途のためには、1組のセットで十分である。
【0037】
顎部ヒンジ部分38、40のそれぞれはまた、フランジ56を通って形成された中空の孔64,66をそれぞれ有し、フランジが互いに相互に噛合されて内側ケージ46内に配置されたとき、枢動ピン54をその中で受ける。
【0038】
好ましくは、顎部延長部35は、その最も内側の面に取り付けられて、そこから延びているアラインメントスタッド42(図3)を有し、これらのアラインメントスタッドは、図示のように大きい頭部を備える。アラインメントスタッド42は、ヒンジ部分38のキースロット44(図6)の広い部分内に挿入されてもよい。その後、延長部35をヒンジ部分に対してキースロット44の方向に滑動自在に動かして、ヒンジ部分および延長部をアラインメントされた形状で互いにロックすることができる。下側延長部37は、同様の方式で下側ヒンジ部分40に取り付けられる。
【0039】
顎部延長部35、37は、それ以上動かなくなるまで滑動され、その点で、図示のように、カバープレートに取り付けられた、それぞれのばね負荷された戻り止めボタン45,47が、顎部延長部の内側に面した表面内に適切に形成された対応する中空の円筒形空洞(図示せず)内に係合嵌入する。ヒンジ部分38、40は、オペレータが、顎部延長部35、37をヒンジ部分から離脱させようと望むときに戻り止めボタン45、47を選択的に解放することを可能にする適切な従来型ハードウェアを備える。
【0040】
<内側ケージ>
内側ケージ46は、顎部32、34のためのハウジングを提供する。顎部ヒンジ部分38、40の各フランジ56は互いに噛合し、顎部32、34は、内側ケージ46の内側で互いに嵌合している。
【0041】
内側ケージ46は、図示したように、2つの側面とその端部が開いたほぼ箱様の形状を有する。内側ケージ46は、それに対してほぼ直角である、バッキングプレート72に接続された2つの対向する側壁68、70を備える。上記のことを見ればわかるように、内側ケージ46は、図6に示した方向に、ほぼU字型の輪郭を有する。内側ケージ46の両側の側壁68、70の間の空間は、好ましくは開いたままにされ、内側ケージの構造によるいかなる干渉および抵抗もなしでの顎部延長部35、37の外向きの運動を可能にする。
【0042】
重作業の用途のために、側壁68、70の両方は、図6の近いほうの側壁70上に示した構造および補剛バーを備えてもよい。そうでない場合は、側壁70上のみにこのような構造を備えることで十分である。
【0043】
図示した実施形態では、内側ケージ46の対向する2つの側壁68、70のそれぞれは、図示のように、補剛された縁部部分をその最上部に有する。これらの補剛された縁部部分は、それを通ってそれぞれ形成された中空の孔69、71を有する。内側ケージは、側壁68、70と相互接続する中実のバッキングプレート72を備える。図示した実施形態では、バッキングプレート72は、その中に内接する円形溝74を有し、ばね48のための第1の座部を提供する。
【0044】
本発明の特に好ましい実施形態では、内側ケージ側壁68、70の側縁は、それに取り付けられた軌道延長部75を有し(図5A,5B)、外側ケージ52の運動をその上でガイドする。
【0045】
<外側ケージ>
外側ケージ52は、互いに接続された4つの平坦な枠セクションで形成された、ほぼ矩形の枠76を備える。
【0046】
本発明の図示した実施形態では、外側ケージ52は、従来型のファスナでそれに取り付けられた4つのマイクロリニアベアリング55(図5B)を備える。マイクロリニアベアリング55が、外側ケージ52の内側ケージ46に沿った滑動運動を滑らかにし、容易にするために、内側ケージの軌道75に沿って転動するように設けられている。
【0047】
外側ケージの内側ケージ上での滑動運動をガイドするために他の代替となる同等の構造を設けることができることを、当業者なら理解されよう。
【0048】
図5Aおよび6に示すように、外側ケージ52の1つの枠セクション80は、それを通って形成され、直線状に離隔された一対のガイドスロット82、84を有する。ガイドスロットの間に、枠セクション80は、それに固定された、その上に外向きに延びる柱86を有する。好ましくは、この柱86は、それに回転自在に取り付けられたカムフォロアベアリング88(図3)を有する。本発明の特に好ましい実施形態では、柱86およびベアリング88は、カムフォロアベアリングアセンブリとして共に設けられている。
【0049】
重作業の用途のために、枠セクション80に対向する外側ケージ52の側面もまた、枠セクション80のガイドスロット82、84を鏡映する、その中に形成されたガイドスロットを有してもよい。標準的作業の用途のためには、1対のガイドスロットで十分である。
【0050】
中央横断部材78が、枠76を構成するセクションのうちの2つに架かって、取り外し可能に取り付けられている。図示した実施形態では、中央横断部材78は、バッキングプレート72のほうに面したその表面に内接する円形溝79を有し、ばね48のための第2の座部を提供する。
【0051】
<把持アセンブリの構造>
把持アセンブリをアセンブリする際、図示のように、横断部材78を、内側ケージ46の側壁68、70の間に並べて、それと平行に方向付ける。次に外側ケージを、側壁68、70を枠76の内側にして内側ケージ上に配置し、内側枠および外側枠を滑動可能に相互接続する。ばね48は横断部材と内側ケージバッキングプレート72の間に延びている。
【0052】
次に、顎部ヒンジ部分38、40が、図5Aに示すように、外側ケージ52内に配置され、フランジ56が互いにアラインメントされて、相互噛合され、ベアリング62、63が、外側ケージ枠セクション80のガイドスロット82、84内に設置される。次に顎部延長部が、前に説明したようにそれに対応するヒンジ部分に接続される。
【0053】
顎部32、34が、内側ケージ内に設置され、孔64、66が互いと、および内側ケージの孔69、71とアラインメントされた後、枢動ピン54が内側ケージ側壁68、70の中空の孔69、71を通って挿入され、その中に固定されて、顎部32、34のそれぞれを内側ケージ42に枢動自在に取り付ける。アクチュエータ柱58、60が、そのバーの間に内側ケージから外向きに延びる。ベアリング62、63は、外側ケージのガイドスロット82、84の内側に滑動自在に嵌合する。
【0054】
(ここで、この議論をフィルタエレメント20のアセンブリライン10に沿った進行に戻す。)
【0055】
<把持アセンブリの顎部の閉鎖>
ここで図3に戻ると、フィルタエレメント20が把持アセンブリ30の下側顎部34内に配置された後、アクチュエータ92が、柱86によって外側ケージ52と接続されたカムフォロアベアリング88上へ、その圧力を解放することがわかる。アクチュエータ92のこの運動は、内側ケージ46内のばね48を圧縮していた力を解放する。ばね48の外向きの圧力は、外側ケージ52をベースプレート72から遠ざかるように押圧し、外側ケージを内側ケージに対して移動させる。外側ケージの外向きの運動は、ベアリング62、63を介して、顎部ヒンジセクションのシャフト58、60に圧力を与える。
【0056】
顎部ヒンジ部分のフランジ56が、枢動ピン54によって枢動自在であるが滑動自在でないように内側ケージ46に取り付けられているため、シャフト58、60の運動によって、対向する顎部32、34が、顎部の歯群が互いに噛合して顎部が互いに接触してフィルタエレメントをその間に締結するまで、枢動ピン54の回りに運動する。
【0057】
顎部32、34のデフォルト位置が、ばね48の機械的作用のため、図5に示した閉位置にあることが本発明の特徴である。
【0058】
この設計は、把持アセンブリ30が比較的妨害されない構造および配置であるため、力が中断した場合でさえも、加工物を正確に保持し続けることができるという利点を有する。いったん加工物が取り上げられたあとは、把持アセンブリ30がその中で加工物を確実に正確に保持し続けるために外部の動力源は何も必要ない。ばね48の力は、ばね力に対抗するための対抗力が加えられるまで、顎部32、34を閉じるように作用し続けることになる。
【0059】
<エンドキャップ>
フィルタエレメント20が確実に把持された後、次に把持アセンブリ30が、移送コンベア33を介して、図7に示すエンドキャップ取付ステーションへフィルタエレメントを移動させ、そこで、2つのエンドキャップが、フィルタエレメントの反対端に同時に配置される。この同時の配置が、図13に示されている。
【0060】
第2のエンドキャップ94のみが図7に示されているが、第1のエンドキャップ93は、第1のエンドキャップの中央部分が、フィルタカートリッジアセンブリ17の正確な機能のために必要である、その中央部分を通って形成された中空の開口95(図12E)を有することを除いて、図中の第2のエンドキャップとほぼ同様の様相である。したがって、第2のエンドキャップ94の以下の説明が、第1のエンドキャップ93が、その内側縁部部分の半径方向内側に中央に配置された中空の開口95をその中に有することを1つの相違として、第1のエンドキャップ93にも適用されることが理解されるであろう。
【0061】
本発明の実用では、エンドキャップは好ましくは金属製である。各エンドキャップ93、94は、図8の上部平面図で見られるような円形の輪郭を有し、平坦なO字形のベース96と、ベースと一体に形成され、そこから外側に延びて、それとほぼ横方向である内部および外部側壁97、98を備える。底部96および端部部分97、98は、ともに環状のトレイを形成し、測定された量の接着剤を保持し、その中にフィルタエレメント20の周縁端部を受けるための中空の受容器99をその間に画定している。
【0062】
把持アセンブリがフィルタエレメント20を取り出す領域から離れた位置で、オペレータが個々のエンドキャップをベルト駆動式給送コンベア23(図1)内に載置する。給送コンベア23は、エンドキャップをロータリインデクサ200へ次々に移送する。ベルト駆動式給送コンベアは、2本の平行な連続ループのベルトを使用しており、2対の離隔された滑車上を走行して、エンドキャップを所望の方向へ移動させる。
【0063】
同時に動作する別個のエンドキャップ給送ライン27、29(図1)が、各タイプのエンドキャップ93、94のために設けられている。エンドキャップは、エンドキャップ開口99を上に向けて給送コンベア23上に順次機械的に配置される。
【0064】
平行な1組のコンベア、ロータリインデクサ200、および定置アプリケータ220上で2つのエンドキャップ93、94を同時に処理する様々な段階は、図13に示すような、互いに鏡像である各定置アプリケータの最終動作を除いて、両エンドキャップの給送ライン27、29(図1)とほぼ同一である。したがって、2本の給送コンベアのうちの1本のみに沿ったエンドキャップの動作の説明のみがここで必要であり、各動作が、類似の設計の対応する第2のシステムを用いて第2のエンドキャップ上で同時に行われることが理解されるであろう。
【0065】
エンドキャップ93、94が、そのそれぞれのコンベア23に沿って移動し、その後そのそれぞれの定置アプリケータへ移送されると同時に、フィルタエレメントが把持アセンブリによって取り出されて、付与ステーションへ移送されることもまた留意すべきである。接着剤を充填されたエンドキャップおよびフィルタエレメントが、さらに説明するように、付与ステーションで出会う。
【0066】
<分配動作>
エンドキャップは、ロータリインデクサ200の回転式円形ダイヤルプレート202へコンベア上を移動し、ここで未硬化のプラスチゾル樹脂(図示せず)で充填される。
【0067】
ロータリインデクサ200は、そのダイヤルプレート202内に形成された4個の同一な開口204を有し、これらの開口の3個のみが、アセンブリプロセスの所定の時点で使用される。
【0068】
最初に、給送コンベア23が、初期の取上げのためにダイヤルプレート202へエンドキャップ93を給送する。ダイヤルプレート202の開口204は、エンドキャップのその上への配置をサポートするための縁206を有し、給送コンベア23が、エンドキャップを開口内へおよび縁の上部へ給送する。
【0069】
次に、ダイヤルプレート202が、水平平面を通って90°回転し、エンドキャップを充填ステーション210へ移動させる(図10)。
【0070】
充填ステーション210で、線形アクチュエータが、エンドキャップをダイヤルプレート202から一時的に持ち上げる。ディスペンサ211が、接着剤流回路を通って、制御された圧力条件下で測定されたバッチのプラスチゾル接着剤を選択的に供給する。接着剤の流れは、電子制御のソレノイドバルブを使用可能および使用不可能にすることによって正確に制御される。
【0071】
エンドキャップが、回転可能なターンテーブルをその上に有する線形アクチュエータによって、ダイヤルプレートから持ち上げられる。エンドキャップが分配ノズル212の高さに到達したとき、接着剤の流れが開始される。動作可能なエンドキャップそれぞれが、個々にターンテーブル上を360°全回転する。一方、ダイヤルプレートはエンドキャップの下で安定して保持され、分配ノズル212が、必要量のプラスチゾルをその中に正確に分配する。1回転した後、ノズル212を通る流れが停止され、その後、線形アクチュエータがエンドキャップをダイヤルプレート202の開口内に戻して、再配置する。
【0072】
<分配ノズル>
分配ノズル212が、エンドキャップの内直径からエンドキャップの外直径へ材料を段階的に徐々に正確に分配するために、その中にほぼ台形の開口130として形成された排出口を有して形成されている。図11A〜11Dで最もよくわかるように、ノズル開口130の直径は、ほぼ半径方向の直線を用いて、リングと交差して、楔の最上側面および底側面を画定する、リング形状から切り出された楔型セクションを基にしている。ノズル開口幅は、特定のフィルタカートリッジのエンドキャップのくぼみ99の幅に対応するように選択される。ノズル開口幅の3つの異なる例が、図11に示されている。
【0073】
より好ましくは、ノズル開口の楔形状は、エンドキャップの内直径および外直径の円周に比例するように計算される。外直径の周囲の距離が大きいことにより、内直径の周囲に必要であるよりも多くの材料がエンドキャップの外直径の周囲に必要であるため、この補償が必要となる。この関係が図11に示されている。
【0074】
特に、外直径でのノズル開口幅と内直径でのノズル開口幅との比は、(π)(外直径)を(π)(内直径)で割ったものであり、(O.D./I.D.)に等しい。この関係はこれらの点の間で線形であり、したがって、間隔は、O.D.からI.D.まで一様に単純に狭くなる。
【0075】
図12で最もよくわかるように、ノズル212は、好ましくは金属である中空の材料部片から中空体132として形成されている。ノズル212は、それを通って形成された流通路を有し、取入口136を画定するその中に形成された円筒形の孔134を備える。流通路は、孔134を介してノズル本体132の端部表面へ入り、本体を通り約半分のところまで内側へ続く。その後、図示のようにほぼ直角に転回する。転回の後、流通路は、ノズル本体の排出口端部に形成されたほぼ平坦なチャネル140と連絡する。平坦なチャネル140は、ノズル開口130に対応する楔形状の断面を有する。1対の取付孔142、144がノズルの本体132を通って形成されてもよいが、取付孔は必ずしも必要ではない。
【0076】
ノズル取入口は、ノズルをねじ付け可能で回転自在にディスペンサに取り付けることができるように、雌ねじがその中に形成された中空円筒として形成されている。
【0077】
ノズルの先端は、図示のように、テーパ付けされ、ノズルは、その先端に形成されたほぼ平坦な端面を有し、排出開口がほぼ平坦な端面内に形成されている。ほぼ平坦な端面は、そこからの流体流を容易にし、方向付けるために、ノズルの隣接する表面に対してある角度で配置されている。
【0078】
このノズルの設計の結果、接着剤のリボンが、エンドキャップの一回転で、エンドキャップの内直径とエンドキャップの外直径、ならびにその間で同じ厚さで分配されることになる。このことは、エンドキャップ内での一様な接着剤厚さを達成するためにエンドキャップの複数回転とそれに続く分配された接着剤の「コーミング」との両方を必要とする、以前の公知の接着剤分配装置に対するかなりの改良である。楔形状のノズル開口が、より以前に可能であったよりも迅速で、より効率的な分配動作が可能であることは、上記の議論から明らかであろう。
【0079】
エンドキャップが、正確な量のプラスチゾルで充填されたとき、ダイヤルプレートがあと90°高速回転し、次に「ウォーキングビーム」が充填されたエンドキャップをロータリインデクサから取り出し、図7でエンドキャップ94を支持しているのが示されている保持固定具内にエンドキャップを配置する。接着剤は、ダイヤルプレート202の4分の1回転の間に保持固定具内で安定化し、その後、充填されたエンドキャップが、定置アプリケータアセンブリ220のほぼ環状の締付可能な締結ジグ222内に配置することを可能にする。
【0080】
<締結ジグ>
ほぼ環状の締結ジグ222(図9)は、アプリケータプレートに取り付けられた円筒形の本体と、円筒形の本体上に移動可能に取り付けられた円形のカラーを備える。円形のカラーは、円筒形のベースに移動可能に取り付けられた3つの個々の弓形セグメント224、226、228からそれぞれ構成されている。弓形セグメント224、226、228のそれぞれは、図12Dで示した両矢印の方向に、締結ジグの中心点に関して半径方向に往復運動することができる。締結ジグの各セグメントは、他のセグメントとほぼ同一であり、互いに接近して互いに縁同士が接触するようになるとき、3つのセグメント224、226、228が、エンドキャップ93をその中に保持するための円形の中空をその間に画定する。円形のカラーは、内向きにテーパ付けされた内縁225を備え、カラーがそこを通って移動するとき、フィルタエレメント周縁の最外縁に内向きに圧縮力を加える。エンドキャップの外側縁の内側で、周縁の全周が中空のエンドキャップ受容器内に嵌合することを確実にするために、テーパ付き内縁225が設けられている。
【0081】
エンドキャップ付与ステーション230は、静止した支持ベース232と、静止した支持ベースに固定取り付けされたガイド部材234とを備える。本発明の好ましい実施形態では、ガイド部材234は、1対の対向するほぼ鉛直方向の第1および第2のガイドプレート236、238をそれぞれ備える。ガイドプレート236、238のそれぞれは、その中に形成されたガイド溝239、240を有する。ガイド溝239、240は、互い内側に向き合っており、形状およびサイズがほぼ同様である。ガイド溝239、240のそれぞれは、その中に242で示すような傾斜を画定している。
【0082】
図示した実施形態のガイドプレートではなく、対向する楔形状の傾斜(図示せず)を有する同等の代替となる設計をすることができることを当業者ならわかるであろう。また、このような傾斜は、使用される場所で、ほぼ同じ方式でほぼ同じ結果を達成することになる。
【0083】
図12で最もよくわかるように、本発明の好ましい実施形態では、ガイド溝240が、図示のように、前方へ延ばされた、または逆「S」字形状で形成されている。この好ましいガイド溝構造は、その最下部分のほぼ水平方向の第1セクション244と、第1セクションに対してある角度で配置され、その底部表面に傾斜242を画定している第2セクション245と、溝の最上部分のほぼ水平方向の第3セクション246とを備える。
【0084】
ガイド溝は、ただ1つの回転軸を用いて定置アプリケータアセンブリ220の線形運動と回転運動の両方を生成する。ガイド溝の細長い上側の水平方向の第3セクション246は、ガイド部材234の機械的な交換を必要とすることなく、様々なフィルタサイズに適応する。これは、線形と回転の組合せ運動を提供するための以前の公知のアセンブリからかなり単純化されている。
【0085】
プッシュバー250が、付与ステーション230の支持ベース232の上方に配置されている。プッシュバーは、静止した支持ベースに対して直線的に往復して滑動可能である。サーボモータ252が、プッシュバー250の滑動運動に動力を供給するために設けられている。プッシュバー250は、その最上部にそれに固定された駆動プレート254を有する。駆動プレート254は、それに固定され、その上に上向きに延びている一体取付スペーサ256を有し、スペーサは、以下でさらに説明するように、それを水平方向に通過して、定置アプリケータ220の駆動プレートとバックプレート260の間に枢動接続を提供するアクスルシャフト257を有する。
【0086】
<定置アプリケータ>
図7に示す付与ステーションでは、定置アプリケータ220が、エンドキャップ94をフィルタエレメント20の端部に配置するために設けられている。以前に述べたように、および図13に示したように、定置アプリケータは、各エンドキャップ93、94のために設けられている。駆動プレート254は、定置アプリケータ220の一部として見ることができる。定置アプリケータ220は、その適切なセクションを通って形成された中空の通路によって、アクスルシャフト257を介して駆動プレート254に枢動自在に取り付けられたバックプレート260を備える。バックプレート260は、図12で示したように平らな位置から直立した鉛直方向位置へ枢動自在に移動することができるが、簡便のために、バックプレートを図7に示すその直立方向で示すことにする。バックプレート260の異なる部分のための相対的な記述用語は例示のために使用されており、本発明を限定するものではないことを理解されるであろう。
【0087】
バックプレート260は、その平坦な縁に載るように曲げられた大文字「D」のような形状の上側部分262と、その反側でそこから下向きに延びる下側部分とを有する。脚部264、266は、それに取り付けられた、その上を前方に延びる横方向フランジ268、270を有し、各フランジの前部は、その中に形成された円筒形の孔を有する。孔は、それを通るアクスルシャフト257を受けて、バックプレート260を駆動プレートスペーサ256の上端に枢動自在に取り付ける。
【0088】
バックプレート260の底部で、脚部264、266のそれぞれは、横方向スペーサ256の内縁部分に取り付けられたそれぞれのカムフォロアベアリングアセンブリ265、267を有する。横方向スペーサ256は、枢動接続部255からおよびアクスルシャフト257から離隔されている。カムフォロアベアリングアセンブリ265、267の案内溝は、図7に示すように、各ガイド部材の傾斜に載せて配置されている。
【0089】
プッシュバー250が定置アプリケータアセンブリ220に内向きの力を加えるとき、カムフォロアベアリングアセンブリ265、267が、ガイド溝239、240の各傾斜に乗り上げ、それによってバックプレート260を(横方向フランジ268、270で駆動プレート鉛直方向ボス256をバックプレート260と相互接続する軸シャフト257によって画定された)枢動接続部255の回りに枢動させることは、前述のことからおよび関連する図面の説明から理解されるであろう。このことによって、アプリケータバックプレート260がほぼ水平方向からほぼ鉛直方向へ移動する。
【0090】
定置アプリケータ220の上記で説明した構成によって、エンドキャップ94をフィルタエレメント20の端部へ高い程度の精度、信頼性、再現可能性で据え付けて、以前可能であったよりも標準化されたフィルタカートリッジを提供することが可能である。
【0091】
図13は、フィルタエレメント20上にエンドキャップ93、94を同時に据え付けながら移動するときの、対向する2つの定置アプリケータ219、220の様々な位置を示している。アクリケータの中間位置が、仮想線で示されている。エンドキャップ93、94は、図面を簡略にするために図13から省略する。
【0092】
一旦、2つのエンドキャップ93、94がフィルタエレメント20の反対端に据え付けられたあと、エンドキャップ締結ジグ222が、セグメントを半径方向外側に移動させるように活動化され、エンドキャップをそこから解放する。その後、対向されたプッシュバーが、プッシュバーを通るねじ付きシャフトに接続された2つの同調されたサーボモータを活動化させることによって引き込まれ、定置アプリケータ219、220をその水平方向へ戻し、そこで次の2つのエンドキャップ93、94を取り出すことができる。
【0093】
未硬化のプラスチゾル接着剤の揺変性の性質のため、未硬化の接着剤が、フィルタエレメント上へのエンドキャップの配置とプレキュア動作の間の短い時間でエンドキャップ内を下向きに流れることに重大な問題はない。
【0094】
<プレキュア>
エンドキャップ93、94がフィルタエレメント20上に据え付けられた後、移送コンベア33が、把持アセンブリ30をプレキュアステーション280(図14)へ進行させ、そこで、把持アセンブリ30は、電磁場(EMF)発生器を組み込んだ2つの誘導加熱アセンブリ282、284の間に配置される。誘導加熱アセンブリは、比較的よく知られており、市販されている。しかし、出願人の理解するところでは、誘導ヒータは、フィルタカートリッジアセンブリ装置および方法とともに使用されてはいなかった。
【0095】
誘導加熱アセンブリ282、284は、反対方向の同時の運動用に2重のボールねじ286の反対端にそれぞれ取り付けられ、エンドキャップに近傍へ移動される。2重ボールねじ286は、サーボモータ288によって操作される。図中に示したように、2重ボールねじは、支持構造内に回転自在に取り付けられたシャフトを備える。シャフトの第1端部は、標準的な右手ねじのように、第1の方向にねじ山を付けられるが、シャフトの反対端部は、第1の方向と反対である第2の方向にねじ山を付けられる。整合する雌ねじが、加熱アセンブリが取り付けられるシャフトの部分に対応する加熱アセンブリ282、284のそれぞれの内側に設けられる。このようにして、1つの回転方向にシャフトを高速回転させることによって、加熱アセンブリ282、284が反対の方向に移動する。
【0096】
誘導加熱アセンブリ282、284のそれぞれは、そのとき、それに付随する各エンドキャップ93、94を囲む高周波の電磁場を発生させる。電磁場は、電流フローをエンドキャップの金属の中へ誘導し、それによって熱を発生させ、エンドキャップを素早く過熱してその中のプラスチゾル樹脂を一部硬化させ、エンドキャップとフィルタエレメント20の間の接着を十分に形成し、フィルタエレメントに対するエンドキャップの位置を固定する。
【0097】
誘導加熱アセンブリ282、284は、それ自体高温にはならず、このことは、本発明による方法で、従来型の加熱エレメントと比較して2つの顕著な利点を有する。第1に、サイクル時間が極めて速く、一般に部品あたり2秒未満である。第2に、いくらかのプラスチゾル接着剤が不注意で誘導加熱アセンブリ282、284上に乗った場合、普通ならプラスチゾルによって汚染された従来型の加熱エレメントで生じたように、あるいは生産停止に至ることもある、エンドキャップの一方または他方の誘導加熱アセンブリへの接着はない。
【0098】
プレキュアステップは、いくつかの理由で重要である。プレキュアステップは、エンドキャップ93、94のペーパーエレメント20に対する位置を固定し、この相対的な位置調整が、最終製品へ伝えられる。
【0099】
第2に、プレキュアは、エンドキャップ内の未硬化のプラスチゾル樹脂の流動運動を停止させ、フィルタエレメントの周囲で良好な密封を保証する。このことによって、効率が向上し、スクラップが減少する。
【0100】
第3に、プレキュアの短い継続時間によって、生産性を向上させ、所定の時間でより高いフィルタの生産量が可能となる。
【0101】
<水平鉛直方向回転および移送機構>
プレキュアが完了した後、把持アセンブリ30が、プレキュアされたフィルタカートリッジアセンブリを降下ポイントまで搬送し、そこで、把持アセンブリが開いて、フィルタを移送機構へ降下させ、フィルタを硬化ラインへ移送する。
【0102】
プレキュアの完了の際、図8に示すように個々の把持アセンブリ30がフィルタエレメントを降下ステーション100まで搬送し、そこで把持アセンブリ30が開いて、加工物を降下させる。これは、図8に仮想線で示されたように、プレート87に取り付けられた把持アセンブリ30を定置カム85を通って移動させる移送コンベア33によって達成される。把持アセンブリ30が定置カム85を通って移動すると、定置カムが、把持アセンブリ30のカムフォロアベアリング88を押圧する。この圧力は、外側ケージ52を内側ケージのベースプレートのほうへ内側に移動させ、横断部材78を押圧し、それによってアセンブリの内部ばね48を圧縮する。それと同時に、外側ケージ52の内向きの圧力が、ヒンジ部分上のカムフォロアベアリング62、63を内側ケージ46に対して内向きに移動させる。一方、枢動ピンは、内側ケージ内に固定保持される。このことが、顎部32、34を強制的に開いて、そこからフィルタカートリッジ17を解放する。
【0103】
把持アセンブリの顎部32、34が開いたとき、フィルタカートリッジ17がシャトルメンバ102内に落下する。シャトルメンバは、それぞれヨーク105の反対端に枢動自在に取付けられた、2つの対向するY字型クレードル104、106である。モータやその他の駆動手段によって活動化されるとき、Y字型クレードル104、106が、協働するようにして互いに側方に枢動し、フィルタカートリッジ17をカバードトレイ110内に移送する。カバードトレイ110は、実線で示す水平方向から、図15で仮想線で示すその鉛直方向へ、90°の弧を通って枢動自在に運動可能である。カバードトレイは、このようにして運動可能であるが、簡便のために、図8に示したその水平方向で最初に説明し、その方向から運動すると考える。
【0104】
カバードトレイ110は、ベーストレイ部分112を備え、ほぼV字型の断面を有し、スロットが、ベーストレイ部分の側面が出会うその中央に形成されている。スロットが、ベーストレイ部分112の長さの約半分まで延びている。ベーストレイ部分112の第1の端部は、枢動接続部121を介して、固定された支持枠114に枢動自在に取り付けられ、支持枠に関するカバードトレイの枢動運動を可能にしている。ベース部材の第2の端部は、カバードトレイの一体取付けされた逆転防止装置116を担持し、図示のように上向きに延びている。逆転防止装置116の最上部に、カバープレート118が、そこから逆転防止装置116からベーストレイ部分112の上方へ上向きに延びて、その鉛直方向から水平方向へ回転するとき、フィルタカートリッジ17に対する補剛支持を提供する。
【0105】
延長可能なピストン部材120が、固定された支持枠114とベーストレイ部分112の下側面の間に延び、そこにピストン部材が枢動自在に運動可能な接続で取り付けられている。ピストン部材120が延ばされるとき、カバードトレイ110に力を加えて、枢動接続部121の周囲に90°、図15に仮想線で示した位置まで回転させることは理解されるであろう。このことは、フィルタカートリッジ17がカバードトレイから、その鉛直方向、最終硬化オーブンへカートリッジを移送するコンベアベルト上に落下することを許す。最終硬化オーブンで、接着剤が焼結され、フィルタエレメント20のエンドキャップ93、94を恒久的に固定する。
【0106】
本発明を、その好ましい実施形態を参照にして本明細書で説明してきたが、上記の説明は例示的を意図したものであり、それに限定されるものではない。実施可能である好ましい実施形態の多くの修正を行うことが可能であることを、当業者なら理解されよう。特許請求の範囲内にあるこのような修正はすべて、本発明の範囲および精神内にあるように意図されている。
【図面の簡単な説明】
【図1】
本発明によるアセンブリラインの簡略上部平面図である。
【図2】
図1のアセンブリラインの一部である、本発明による操作および移送ステーションの端部透視図である。
【図3】
図2の操作および移送ステーションの鳥瞰透視図である。
【図4】
開放から閉鎖までの全行程中の対向する顎部の位置の並列された連続的な時間差シークエンスを示す、図2〜3で示した構成要素である、把持装置の一部の簡略側面図である。
【図5】
図5Aは、図2〜3の把持装置の側部平面図である。
図5Bは、図2〜3の把持装置の上部平面図である。
【図6】
図2〜5の把持装置の、その構成部品を示す分解透視図である。
【図7】
誘導加熱装置もまた示す、図1のアセンブリラインの一部でもある、エンドキャップ付与ステーションの透視図である。
【図8】
図1のアセンブリラインの別の部品である、取出し(unloading)ステーションの透視図である。
【図9】
図8の取出しステーションの側部平面図である。
【図10】
接着剤分配装置の側部平面図である。
【図11】
図11Aは、架空の内部通路を示す、図10の分配装置とともに使用可能である本発明によるノズルの上部平面図である。
図11Bは、図11Aのノズルの側部平面図である。
図11Cは、図11Aのノズルの端部平面図である。
図11Dは、図11A〜Cのノズルの開口の原点の起源を示す図である。
【図12】
図12Aは、最初の回の方向を示す、図7のエンドキャップ接着ステーションの一部である定置アプリケータアセンブリの側部平面図である。
図12Bは、図12Aの次の第2回目の定置アプリケータの方向を示す、図12Aと同様の側部平面図である。
図12Cは、図12A〜12Bの定置アプリケータアセンブリの底部平面図である。
図12Dは、図12A〜12Cの定置アプリケータアセンブリの一部である環状の締結ジグの上部平面図である。
図12Eは、図12Dの締結ジグ内に嵌合している中空のエンドキャップの上部平面図である。
【図13】
対向する2つのエンドキャップ定置アプリケータの位置の並列された連続的な時間差シークエンスを示す、図7の付与ステーションの側部平面図である。
【図14】
図14Aは、図1のアセンブリラインの別の部分であるエンドキャッププレキュアステーションの側部平面図である。
図14Bは、図14Aのエンドキャッププレキュアステーションの上部平面図である。
図14Cは、図14Aのエンドキャッププレキュアステーションの内側端部平面図である。
【図15】
図8〜9の取出しステーションの側部平面図である。
【図16】
本発明によるフィルタカートリッジを作製する方法における一連の方法ステップである。
Claims (18)
- 円筒形の加工物上に円形のエンドキャップを配置するための装置であり、該装置が、
静止した支持ベースと、
静止した支持ベースに固定取付けされた、傾斜を備えるガイド部材と、
移動可能なプッシュバーと、
前記プッシュバーに、それとともに同時に運動するように動作可能に取り付けられたスペーサとを備え、
前記装置が更に定置アプリケータを備え、該定置アプリケータが、
上側部分と、それに動作可能に取り付けられた柱を有する下側部分とを有し、前記柱が前記傾斜の近位に配置されているバックプレートと、
前記アプリケータバックプレートの下側部分に固定され、枢動接続部で前記スペーサに枢動自在に取り付けられているフランジと、
前記アプリケータプレートの上側部分に動作可能に取り付けられたエンドキャップ締結ジグとを備え、
前記プッシュバーの、第1の位置から第2の位置への内向きの直線運動が、前記柱を前記傾斜まで移動させて、前記アプリケータプレートを、そのほぼ水平な方向からほぼ鉛直な方向まで前記枢動接続部の回りで枢動自在に運動させる、円形のエンドキャップを配置するための装置。 - 前記エンドキャップ把持ジグが、端部同士が接触して互いに配置されたとき、協働してその間に円形の中空を形成する複数の弓形セグメントを備え、
前記弓形セグメントのそれぞれが、前記円形の中空に関して半径方向に往復運動する、請求項1に記載の装置。 - 前記弓形セグメントのそれぞれが、エンドキャップの縁部部分を受けるために、その内側表面内に形成された溝を有する、請求項2に記載の装置。
- 前記弓形セグメントが、セグメントがそれを通って力を加えられたとき加工物の周縁を内向きに力を加えるための、テーパ付けされた内縁を備える、請求項2に記載の装置。
- 前記エンドキャップ締結ジグが、少なくとも3つのセグメントを備える、請求項2に記載の装置。
- 前記プッシュバーを移動させるためのサーボモータをさらに備える、請求項1に記載の装置。
- 前記ガイド部材が、静止した支持部材に取り付けられ、第1のガイド溝をその中に有する、第1の直立するガイドプレートを備える、請求項1に記載の装置。
- 前記第1のガイド溝が、ほぼ水平方向の第1セクションと、前記第1セクションからある角度で上向きに延びて、前記傾斜をその下に画定する第2セクションと、ほぼ水平方向の第3セクションとを備える、請求項7に記載の装置。
- 前記ガイド部材が、静止した支持部材に取り付けられ、第2のガイド溝がその中に形成された、第1のガイド溝に面している第2の直立するガイドプレートを備える、請求項7に記載の装置。
- 前記定置アプリケータが、前記プッシュバーに接続するための駆動プレートを備え、前記スペーサが前記駆動プレートに固定されている、請求項1に記載の装置。
- 前記把持ジグが、空気圧で駆動されるように構成されている、請求項1に記載の装置。
- 請求項6に記載の装置であって、前記サーボモータに取り付けられたねじ付きシャフトをさらに備え、前記プッシュバーが、それによって運動するために、前記ねじ付きシャフトにねじ付け可能に接続されている装置。
- 請求項1に記載の装置である第1の配置装置を備え、第1の配置装置が、加工物上へのエンドキャップの配置中、そのプッシュバーを第1の方向に移動させるように製造され、かつ配置されており、第1の配置装置とほぼ同一であり、前記第1の配置装置とほぼ鏡映するように方向付けられた第2の配置装置をさらに備えるエンドキャップ設置ステーションであって、
前記第1および第2の配置装置が、共通の静止した支持部材を共有し、前記第2の配置装置が、エンドキャップの加工物上への配置中、そのプッシュバーを第2の方向に移動させるように構成され、製造され、かつ配置されており、
前記第2の方向が、前記第1の方向とほぼ反対方向である、エンドキャップ設置ステーション。 - a)円筒形のフィルタエレメントをその中央部分に支持するステップと、
b)バックプレートを備える第1のエンドキャップ付与装置の締結ジグで第1のエンドキャップを把持するステップと、
c)フィルタエレメントを前記エンドキャップ付与装置と隣接して位置調整するステップと、
d)前記アプリケータバックプレートを枢動接続部の回りで枢動運動させて、前記プレートをそのほぼ水平な方向からほぼ鉛直な方向へ移動させて、前記エンドキャップを、前記フィルタエレメントの第1端部をカバーする関係にするステップと
を含む、装置の長手方向軸を有する円筒形のフィルタエレメント上にエンドキャップを付与する方法。 - 前記第1のエンドキャップ付与装置とほぼ類似である第2のエンドキャップ付与装置によって、第2のエンドキャップを前記フィルタエレメントの第2の端部に付与するステップをさらに備える、請求項14に記載の方法。
- 両エンドキャップが、前記フィルタエレメントに同時に付与される、請求項15に記載の方法。
- エンドキャップ締付部材の弓形セグメントのそれぞれが、その内部表面上にテーパ付き縁部を備え、前記テーパ付き縁部が前記フィルタエレメント外縁を通って移動するとき、前記テーパ付き縁部が、ステップd)の間フィルタエレメントの外縁に内向きに力を加える、請求項14に記載の方法。
- 前記エンドキャップ付与装置が、前記バックプレートの下側部分に取り付けられたフランジと、前記フランジに取り付けられ、その上に外向きに延びているカムフォロアベアリングとを備え、前記カムフォロアベアリングがステップd)の間に傾斜を上へ移動する請求項14に記載の方法。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20050201 |