KR100196006B1 - 필터 엘레멘트 제조장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 연료 필터 엘레멘트의 제조방법 및 장치에 관한 것으로, 필터 엘레멘트용 여과지롤로부터 이송되는 여과지의 폭 중앙에 각인수단으로 절곡선을 각인하고, 여과지의 절곡선 내측부분에 엠보싱수단으로 파형의 요철을 형성한 다음, 상기 엠보싱된 부분을 절곡선을 따라 접은 다음 원통형 심재에 소정길이만큼 권취하며 그 권취되는 여과지층들을 접착시켜 축방향으로 다수의 미세유로가 형성됨에 의해 상기 유로에 유입된 연료의 이물질은 여과되고 연료만 여과지를 통과하도록 구성된다.
Description
본 발명은 필터 엘레멘트 제조장치에 관한 것으로, 특히 내연기관용 연료필터의 페이퍼롤 엘레멘트 제조장치에 관한 것이다.
일반적으로, 자동차 엔진과 같은 내연기관의 연료에 먼지와 같은 이물질이 포함되는 경우 정밀한 구조의 분사장치에 고장을 일으키게 되며 실린더에서 미세입자의 분무가 이루어지지 않게 되고 연소시에도 과다한 탄화물이 생성되어 실린더 내벽의 마모가 증대되는 등의 문제가 발생된다. 이러한 문제발생을 방지하기 위하여 내연기관의 연료를 분사하기전에 필터링하여 연료에 포함된 이물질을 제거하며 통상적으로 여과지를 성형한 엘레멘트를 내장한 필터가 사용된다.
종래 자동차 연료 필터 엘레멘트는 여과지를 절곡시키면서 그 내측에 직경이 3-4mm의 종이재 로프를 삽입시키고 그 외측에 수작업으로 접착제를 도포하면서 롤 형상으로 감아 제조하였으며, 상기와 같이 제조된 엘레멘트를 하우징에 조립하기전에 삽입된 로프를 제거함으로써 유로가 형성되도록 하였다. 이러한 제조방법에서 연료 유로 형성을 위해 종이재의 로프를 삽입시키는 것과 외측면에 접착제 도포 등의 작업이 수작업으로 수행되어 작업효율이 낮았으며, 종이재의 로프를 삽입시켜 형성되는 연료 유로가 부실하여 사용시 절곡된 여과지가 서로 들러붙어 수명이 짧을 뿐 아니라 여과 효과가 낮은 문제가 있었다.
본 발명은 상술한 종래 연료 필터에 따른 문제점을 해소하도록 필터 엘레멘트에 연료 유로 형성을 위한 엠보싱을 부여한 필터 엘레멘트 제조장치를 제공하는 것이다.
제1도는 본 발명에 따른 필터 제조방법의 연속 공정을 개략적으로 도시한 평면도.
제2도는 제1도에 따라 제조된 필터 엘레멘트의 구조를 도시한, 축방향에서 본 정면도.
제3도는 본 발명에 따른 필터 제조장치의 정면도.
제4도는 제3도 제조장치의 우측면도.
제5도는 제3도 장치의 절곡선 각인수단의 정면도.
제6도는 제3도 장치의 엠보싱수단의 정면도.
제7도는 제1도의 누름수단의 분해사시도.
제8도는 제1도에 도시된 나이트부재의 변형예의 사시도.
제9도는 제1도에 도시된 변형예의 가이드부재 사용상태 사시도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
10 : 여과지 11,12 : 롤러
13 : 각인수단 16 : 엠보싱수단
19 : 권취수단 20 : 엘레멘트
21 : 유로 23,24 : 롤러
26,26' : 기어 29 : 요철부
25,30 : 조절장치 31 : 나이트부재
32 : 가이드부재 33 : 심재
36 : 주축대 37 : 심압대
43 : 인젝션장치 51 : 인젝션노즐
본 발명의 필터 엘레멘트 제조장치는 여과지 롤로부터 여과지를 송급하는 송급수단, 이송되는 여과지의 폭 중앙에 길이방향으로 절곡선을 각인하는 각인수단, 상기 여과지의 폭 절반 부분에 파형의 요철부를 부여하며 여과지를 이송하는 엠보싱수단, 엠보싱된 여과지를 상기 절곡선을 중심으로 절곡하여 접도록 하는 나이트부재, 상기 절곡된 여과지를 원통형의 심재에 권취하는 수단, 상기 심재에 권취되는 여과지를 접착시켜 축방향으로 연장된 다수의 미세유로가 형성되도록 밀봉하는 접착제 공급수단을 포함한다.
이하, 본 발명의 실시예를 도시한 첨부 도면을 참고하여 본 발명을 상세히 설명하기로 한다.
제1도는 본 발명에 따른 연료 필터용 페이퍼롤 엘레멘트를 제조하는 방법을 개략적으로 도시하는 평면도이다. 롤상태로 감겨진 여과지(10)는 2쌍의 가이드 롤러(11, 12)들에 의해 양측단이 정렬되도록 가이드되어 이송된다.
상기 가이드롤러(11, 12)에 뒤이어 각인수단(13)이 배치되어 있으며, 각인수단(13)은 돌출부(15)가 형성된 하부롤러와 상부롤러를 포함하여 여과지(10)가 상기 롤러들을 통과하는 동안 돌출부(15)에 의해 눌려져 여과지의 폭중앙에 길이방향으로 절곡선이 각인되어 여과지가 용이하게 접할 수 있도록 한다.
상기 절곡선이 각인된 여과지는 절곡선 일측절반부에 엠보싱수단(16)의 기어가 형성된 상하롤러에 의해 파형의 요철부가 엠보싱된다. 상기 절반의 엠보싱된 여과지(10)는 치합된 상부와 하부롤러의 회전에 의해 이송되어 나이트부재(31)에 의해 여과지의 엠보싱된 부분이 엠보싱되지 않는 부분 위에 배치되게 절곡되고 누름수단(18)으로 절곡된 여과지가 다시 펴지지 않도록 한다.
상기 절곡된 여과지(10)는 권취수단(19)에 의해 원통형의 심재에 소정 길이만큼 권취되며, 이때 심재에 권취되는 여과지(10)의 표면일측에 접착제가 계속하여 도포되어 심재에 권취된 여과지 롤은 축방향에 대해 밀봉된다.
이상과 같은 제조방법으로 제조된 연료필터용 페이퍼롤 엘레멘트(20)는 자동화된 일관공정에 의해 제조되며, 또한 제2도에 도시된 바와 같이 여과지(10)의 엠보싱 된 부분위에 엠보싱되지 않은 부분이 접합되어 엠보싱에 의한 다수의 미세유로(21)가 축방향으로 형성되고, 상기 유로(21)의 끝은 여과지(10)가 접혀진 부분에서 밀폐되기 때문에 필터 사용할 때 유로(21)에 유입된 연료가 흐르면서 여과지를 통과하여 배출되므로 연료에 함유된 이물질이 모두 제거되므로 이물질제거효과가 크게 증대된다.
제3도 및 제4도는 상기 제조방법을 수행하기 위한 본 발명의 필터 엘레멘트 제조장치에 대한 정면도와 그 우측면도이다. 제1도를 참고하여 제3도와 제4도에 도시된 필터 엘레멘트 제조장치를 상세히 설명하기로 한다. 여과지롤(22)로부터 여과지(10)가 풀려져 각기 플렌지가 양단에 형성된 2쌍의 가이드롤러(11, 12)에 의해 여과지의 양단이 정렬된다. 이어서 여과지(10)의 이송방향으로 차례로 각인수단(13)과 엠보싱수단(16)에 제공되어 있다.
상기 각인수단(13)은 제1도에 도시된 바와 같이 가이드롤러(11, 12)들로부터 송급된 여과지(10)의 저면에 배치되어 지지하는 하부롤러(23)와 여과지 상면에 배치된 상부롤러(24)를 포함하며, 하루롤러(23)의 중앙에는 환형으로 돌출부(15)가 형성되어 있으며 돌출부(15)는 단면이 삼각형으로 된 것으로 그 모서리가 상부롤러(24)에 대해 여과지(10)를 눌러 절곡선이 각인된다. 상부롤러(24)는 표면이 플라스틱재로 형성하여 절곡선이 각인을 용이하게 하는 것이 바람직하다.
또한, 하부롤러(23)위의 여과지(10)에 대해 상부롤러(24)가 과도하게 밀착되어 여과지가 이송되지 못하게 되거나 찢겨지는 것을 방지하기 위하여 하부롤러(23)에 대한 상부롤러(24)의 간격을 조절하도록 간격 조절장치(25)가 제공된다. 따라서, 여과지(10)의 종류와 작업환경(온도, 습도)에 따른 두께 변화에 대응하여 요구되는 이송속도 등을 감안하여 하부롤러(23)와 상부롤러(24) 사이의 간격을 조절장치(25)에 의해 용이하게 조절할 수 있다.
상기 각인수단(13)에 이어서 배치된 엠보싱수단(16)은 제6도에 도시된 바와 같이 일측 절반에 기어(26, 26')가 형성되어 서로 맞물린 상부와 하부 롤러(27, 28)를 포함하여, 하부롤러(28)는 모터에 연결되어 구동된다. 따라서, 상부와 하부롤러(27, 28)가 치합되어 회전함에 따라 그 사이로 이송된 여과지(10)의 일측 절반에 기어(26, 26')의 치형에 대응된 파형의 요철부(29)가 엠보싱된다. 여과지(10)는 기어(26, 26')가 맞물려 회전함에 의해 이송되게 되므로 엠보싱수단(16)은 여과지(10)를 엠보싱함과 아울러 이송하는 작용을 한다. 기어(26, 26')들 사이에 끼워져 엠보싱되는 과정에서 여과지가 기어(26, 26')의 언더컷에 의해 찢겨지는 것을 방지하면서 치형에 대응된 형상의 요철이 여과지에 형성되도록, 비록 기어의 동력 및 회전전달 특성은 저하되더라도 상기 기어(26, 26')는 전위치차인 것이 바람직하다. 그럼에도 불구하고 여과지의 재질 및 두께에 따른 변수에 대응하여 압력값을 조절할 수 있도록 하부기어(26')에 대한 상부기어(26)의 거리를 조절하는 조절장치(30)가 제공된다.
상기 엠보싱수단(16)에 의해 일측절반에 요철부가 형성된 여과지(10)는 폭중앙의 절곡선을 따라 그 엠보싱된 부분을 접도록 하는 나이트부재(31)는 제1도에 도시된 바와 같이 작업공정의 흐름방향이 변화되는 부분에 배치된 외곽이 라운드진 나이프부재(31)와 그에 앞서 배치된 가이드부재(32)를 포함한다. 상기 가이드부재(32)는 엠보싱되는 이송되는 여과지(10)의 엠보싱된 부분을 들어 올려 여과지(10) 저면의 절곡선이 나이트부재(31)의 외측 모서리에 접촉하도록 가이드하며 이때 여과지(10)는 후술하는 권취수단(19)에서 여과지를 권취하는 힘에 의해 여과지(10)의 외측 엠보싱된 부분이 내측의 엠보싱되지 않은 부분위에 접히게 된다. 그러나, 상기와 같이 나이트부재(31)에서 여과지(10)의 접혀진 상태가 느슨하기 때문에 누름수단(18)으로 눌러서 여과지(10)가 절곡선을 따라 접힌 상태로 이송되도록 한다.
상기 누름수단(18)은 제7도에 도시된 바와 같이 여과지가 이송되는 통로의 양측에 배치된 지지부(18')상에 중앙부 양측이 피보트 가능하게 장착된 여과지 가이드판(18'')과, 그 양측에서 각각 상향돌출된 돌출부에 요홈이 형성되고 상기 요홈속에 가이판과 소정간격을 두고 배치된 누름봉(18''')을 포함하여 가이드판 위를 통과하는 절곡된 여과지가 누름봉의 자체 중량에 의해 눌려지며, 이때 누름봉과 가이드판이 이격되고 여과지의 엠보싱된 부분이 통과할 때 누름봉이 요홈에서 승하강 되도록 배치되어 요철부(29)가 펴지지 않고 여과지가 절곡된 상태로 유지된다. 상기 가이드판이 피보트 하도록 된 것은 여과지가 권취수단(19)에 의해 권취하여 엘레멘트의 직경이 커짐에 따라 여과지가 이송되는 각도변화를 수용하여 여과지의 요철부(29)가 손상되지 않도록 하기 위함이다.
제8도는 다른 실시예의 나이트부재(31')를 도시하고 있으며, 제9도는 여과지(10)의 절곡을 보다 확실히 하기 위한 가이드부재(32')를 보여주고 있으며 나이트부재에 앞서 여과지를 예비절곡시킨다.
상기 절곡된 여과지(10)는 권취수단(19)에 의해 심재(33)에 권취되어 페이퍼 롤 엘레멘트(20)가 완성된다. 상기 권취수단(19)은 모터(34)에 벨트(35)로 연결되어 구동되는 주축대(36)와, 그 주축대(36)에 대한 간격을 조절하도록 이동가능한 심압대(37)를 포함한다. 상기 주축대(36)에는 라이브 센터(38)가 제공됨과 함께 심압대(37)에는 상기 라이브 센터(38)와 동일 중심선상에 배치된 데드 센터(39)가 제공되어 심재(33)를 지지한다. 또한, 주축대(36)와 심압대(37)에는 각각 면판(40, 41)이 제공되어 심재(33)에 권취되는 절곡된 여과지(10)의 측부가 가지런하게 되도록 가이드한다. 상기 심압대(37)는 공압실린더(42)에 의해 제1도에서 좌우로 이동가능하게 된다. 작업자가 여과지 권취용 심재(33)의 일측구멍을 주축대의 라이브 센터(38)에 끼운 다음 심압대(37)를 주축대(36)에 근접시켜 그 데드 센터(39)가 심재(33)의 타측구멍에 끼워지게 함으로써 심재(33)가 셋팅된다. 모터(34)에 의해 주축대(36)의 면판(40)과 라이브센터(38)가 회전할 때 심압대(37)의 데드센터(39)와 면판(41)이 함께 회전되어 심재(33)를 회전시킴에 따라 접착제로 단부가 심재(33)에 미리 부착고정된 여과지(10)가 제2도와 같이 권취된다.
이때, 여과지(10)는 엠보싱되지 않은 부분 위에 요철부(29)가 형성된 엠보싱된 부분이 배치되는 식으로 권취되는데, 상기 엠보싱되지 않은 부분 상면에 예를들어 용융상의 폴리에스터계 접착제를 인젝션하여 새로이 권취되는 여과지의 엠보싱된 부분이 저합되게 하여 축방향의 미세 유로(21)가 다수 형성되게 한다. 이를 위하여 접착제 인젝션 장치(43)가 권취수단(19)에 인접하여 제공된다.
상기 접착제 인젝션 장치(43)는 기부에 고정된 브라켓(44)에 장착된 2개의 피스톤 로드를 구비한 공압실린더(45)와, 상기 피스톤 로드 단부에 고정된 브라켓(46)에 장착된 제1공압실린더(47), 상기 공압실린더(47)의 피스톤 로드 단부에 고정된 브라켓(48)에 장착된 제2공압실린더(49), 상기 공압실린더(49)의 피스톤 로드 단부에 고정된 지지 플레이트(50)에 장착된 접착제 인젝션노즐(51)을 포함하여, 상기 지지플레이트(50)는 또한 브라켓(46, 48)들에서 슬라이드가능하게 지지되는 로드(52)의 단부에 고정되어 인젝션노즐(51)과 공압실린더(49)를 보조지지하도록 한다. 상기 노즐(51)로부터 인젝션되는 폴리에스터계 접착제는 어플리케이터(52)에서 고형체를 가열하여 용융상태로 공급된다.
상기 접착제의 인젝션은 다음과 같이 수행된다. 주축대(36)와 심압대(37) 사이에 고정배치된 심재(33)의 직상방에 인젝션노즐(51)이 배치되도록 공압실린더(45)가 작동하여 피스톤 로드가 전진함에 따라 브라켓(46, 48)들을 심재(33)측으로 종방향으로 이동시킨 다음, 제1공압 실린더(47)가 작동하여 제2브라켓(48)을 횡방향으로 1단계 이동시키고 이어서 제2공압실린더(49)가 작동하여 인젝션노즐(51)을 심재(33) 표면의 외측단부에 근접한 위치로부터 용융상의 접착제를 인젝션하면서 내측단부에 인접한 위치까지 이동시켜 심재(33)에 여과지 단부를 고정하고 인젝션노즐(51)이 심재(33)의 내측 단부에 인접한 위치에 근접하여 고정된 위치에서 접착제를 계속 인젝션하면서, 심재를 회전시킴에 따라 그에 권취되는 여과지(10)의 저면, 즉 엠보싱되지 않은 부분위에 접착제가 도포되고 그 위에 새로운 여과지층, 즉 엠보싱된 부분이 권취되면서 접착제에 의해 고정되어 일체화된다. 심재(33)에 대한 상기 인젝션노즐(51)의 위치는 연료 필터의 종류에 따라 요구되는 엘레멘트의 사이즈에 따라 조정가능하며, 접착제의 종류 또한 필터 엘레멘트용 여과지에 따라 달리 선택될 수도 있다.
이상과 같이 절곡된 여과지가 심재(33)에 인젝션노즐(51)로부터의 접착제로 접착되면서 소정길이만큼 권취된 다음, 송급되는 여과지(10)를 절단하여 그 단부를 제2의 인젝션장치(53)의 노즐(54)로부터 인젝션된 접착제로 부착시켜 마무리함으로써 제3도의 필터 엘레멘트가 완성된다. 상기 인젝션장치(43, 53)의 인젝션노즐(51, 54)들은 각각 공압장치(55, 56)에 의해 용융상태의 접착제를 인젝션하도록 되어 있으며, 도면에 도시하지 않은 제어반의 스위치로 작동된다.
본 발명에 따라, 필터 엘레멘트용 여과지의 길이방향 중심을 따라 각인 수단(13)에 의해 절곡선을 각인하고 엠보싱수단(16)으로 그 여과지의 일측에 파형의 요철부를 엠보싱한 다음, 나이트부재(31)로 엠보싱된 부분을 절곡하여 권취수단(19)에서 심재를 회전시키면서 상기 절곡된 여과지를 권취하여 축방향으로 연장된 다수의 미세 유로가 형성된 필터 엘레멘트가 연속된 공정으로 제조되므로 작업 생산성이 향상되고, 제조장치의 구성이 복잡하지 않아 제조비용이 저렴하고 동작의 신뢰성이 증대되어 필터 엘레멘트 제품의 품질도 균일하게 되어 제품의 신뢰도가 향상되는 효과가 있다.
본 발명은 상술한 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위에서 당업자에 의해 여러 가지 부분에 있어서, 예를 들어 공압장치 등을 유압장치로 변경하거나 전기모터로 변경할 수도 있으며, 또한 인젝션노즐의 지지구조에 있어서도 필요에 따라 달리 변경할 수도 있으며, 본 발명은 첨부된 특허청구의 범위에 의해서만 제한된다.
Claims (10)
- 여과지 롤로부터 여과지를 송급하는 송급수단, 이송되는 여과지의 폭 중앙에 길이방향으로 절곡선을 각인하는 각인수단, 상기 여과지의 폭 절반 부분에 파형의 요철부를 부여하며 여과지를 이송하는 엠보싱수단, 엠보싱된 여과지를 상기 절곡선을 중심으로 절곡하여 접도록 하는 나이트부재, 상기 절곡된 여과지를 원통형의 심재에 권취하는 수단, 상기 심재에 권취되는 여과지를 접착시켜 축방향으로 연장된 다수의 미세유로가 형성되도록 밀봉하는 접착제 공급수단을 포함하는 필터 엘레멘트 제조장치.
- 제1항에 있어서, 상기 절곡된 각인수단은 중앙에 각인용의 환형의 돌출부가 형성된 각인 롤러와 그에 접촉하는 지지롤러를 포함하는 것을 특징으로 하는 필터 엘레멘트 제조장치.
- 제1항에 있어서, 상기 엠보싱수단은 여과지의 절곡선이 각인된 일측 절반에 파형의 요철부를 형성하도록 전위치차의 기어부가 각각 형성되어 치합된 상부롤러와 하부롤러를 포함하는 것을 특징으로 하는 필터 엘레멘트 제조장치.
- 제2항 또는 제3항에 있어서, 각인수단의 앞측에 이송되는 여과지의 양측단을 정렬시키도록 플렌지가 양단에 형성된 적어도 한쌍의 가이드 롤러가 배치된 것을 특징으로 하는 필터 엘레멘트 제조장치.
- 제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 각인수단의 각인롤러와 지지롤러 사이의 간격을 가공할 여과지의 종류 및 두께에 따라 조절하도록 조절장치가 제공되며, 또한 상기 엠보싱수단에는 상부와 하부롤러 기어부의 치합 정도를 조절하도록 조절장치가 제공된 것을 특징으로 하는 필터 엘레멘트 제조장치.
- 제1항에 있어서, 상기 나이트부재는 여과지 이송방향이 변경되는 부분에서 라운드진 외측 모서리가 절곡선에 배치되어 여과지의 이송력에 의해 절곡되도록 하는 가이드부재를 포함하고, 상기 여과지의 요철부를 손상시키지 않고 절곡상태를 고착시키도록 지지부상에 피보트가능하게 장착된 가이드판과 그 위에 소정간격 이격배치된 누름봉을 포함하는 것을 특징으로 하는 필터 엘레멘트 제조장치.
- 제1항에 있어서, 여과지 권취수단은 엘레멘트 심재의 일단에 끼워지는 라이브센터가 형성된 회전가능한 면판을 구비하여 모터에 의해 구동되는 주축대와, 상기 심재의 타단에 끼워지는 데드 센터가 형성되고 회전가능한 면판을 구비하고 상기 면판을 주축대의 면판에 대한 간격을 조절하도록 수평이동 가능한 심압대를 포함하여 심재를 회전시킴에 따라 여과지가 권취되도록 구성된 것을 특징으로 하는 필터 엘레멘트 제조장치.
- 제7항에 있어서, 상기 심압대를 수평이동시키도록 공압실린더가 제공된 것을 특징으로 하는 필터 엘레멘트 제조장치.
- 제1항 또는 제7항에 있어서, 상기 밀봉수단은 권취수단에 의해 심재에 권취된 여과지의 상면에 접착제를 인젝션하여 계속하여 권취되는 여과지가 일체로 부착되도록 브라켓으로 심재 상방에 배치된 인젝션노즐과, 상기 인젝션노즐의 위치를 가로방향과 수직방향으로 변경시키도록 하는 구동수단을 구비하는 접착제 인젝션 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 필터 엘레멘트 제조장치.
- 제9항에 있어서, 상기 인젝션노즐 구동수단은, 기부에 고정된 브라켓에 장착되어 인젝션노즐을 종방향으로 이동시키는 공압실린더와 그 피스톤 로드에 고정된 브라켓에 장착되어 인젝션노즐을 횡방향으로 이동시키는 적어도 하나의 공압실린더를 포함하는 것을 특징으로 하는 필터 엘레멘트 제조장치.
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