PatentDe  


Dokumentenidentifikation DE60109482T2 13.04.2006
EP-Veröffentlichungsnummer 0001337304
Titel VERFAHREN UND VORRICHTUNG ZUR FESTLEGUNG DER POSITION EINER ENDKAPPE AUF EINEM FILTERELEMENT UNTER VERWENDUNG VON INDUKTIONSERWÄRMUNG
Anmelder Honeywell International Inc., Morristown, N.J., US
Erfinder OSTERFELD, J., Gary, Saint Henry, US;
PARENT, G., Gary, Greenville, US
Vertreter derzeit kein Vertreter bestellt
DE-Aktenzeichen 60109482
Vertragsstaaten AT, BE, CH, CY, DE, DK, ES, FI, FR, GB, GR, IE, IT, LI, LU, MC, NL, PT, SE, TR
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 08.11.2001
EP-Aktenzeichen 019934975
WO-Anmeldetag 08.11.2001
PCT-Aktenzeichen PCT/US01/46756
WO-Veröffentlichungsnummer 0002038242
WO-Veröffentlichungsdatum 16.05.2002
EP-Offenlegungsdatum 27.08.2003
EP date of grant 16.03.2005
Veröffentlichungstag im Patentblatt 13.04.2006
IPC-Hauptklasse B01D 29/21(2006.01)A, F, I, 20051017, B, H, EP

Beschreibung[de]
ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK 1. Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Verwendung bei der Herstellung von Filterpatronen. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Verwendung bei der Herstellung von Filterpatronen, bei denen unter Verwendung einer Induktionserwärmungsvorrichtung eine oder mehrere Endkappen in ihrer Position auf einem Filterelement präzise festgelegt werden.

2. Beschreibung des Stands der Technik

Es sind viele Vorrichtungen bekannt, die bei der Materialhandhabung verwendet werden können. Beispiele solcher bekannter Materialhandhabungsvorrichtungen sind in den US-Patenten 4,569,628, 4,650,234, 4,802,816, 4,811,834, 5,481,794 und 5,145,388 beschrieben.

Gewisse filterbildende Maschinen werden von Midmac Systems, Inc., Saint Paul, MN, vertrieben sowie im Internet unter http://www.midmac.com/FilterTech.htm gezeigt und beworben.

Zu Beispielen einiger bekannter Patente, die die Filterherstellung betreffen, zählen die US-Patente 2,739,916, 3,164,506, 3,306,794, 3,948,712, 4,626,307, 4,747,816, 5,028,330 und 5,698,059.

Das US-Patent 4,795,524 betrifft eine Vorrichtung zur Festlegung einer mit einem Heißschmelzkleber beschichteten Kappe auf einer Endoberfläche des Filterelements.

Das US-Patent 6,096,212 betrifft eine Fluidfiltervorrichtung sowie ein Verfahren zur Herstellung der Vorrichtung. Die Fluidfiltervorrichtung beinhaltet ein erstes Filterbauteil mit einem eine Matrix aus metallischen Fasern umfassenden Filtermedium. Ein zweites Filterbauteil beinhaltet eine Filterabstützung. Eine Sinterverbindung verbindet eine Matrix aus metallischen Fasern des Filtermediums mit dem zweiten Filterbauteil.

Die UK-Patentanmeldung 2,272,843 betrifft ein Filterelement mit einer mit einer Filterbuchse verbundenen Endkappe.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur raschen Festlegung der Position der Endkappe auf dem Filterelement unter Verwendung von Induktionserwärmung.

Es wird eine Vorrichtung zur Festlegung der Position einer Metallendkappe 93 auf einem porösen Filterelement 20 bereitgestellt. Die Vorrichtung beinhaltet eine Filterstützvorrichtung 30 zum Abstützen eines Filterelements 20. Die Filterstützvorrichtung 30 kann von einer ersten Station zu einer zweiten Station bewegt werden. Die Vorrichtung beinhaltet weiterhin einen an der ersten Station befindlichen Plazierungsanbringer 220 zur Plazierung einer Endkappe 93 auf einem Ende des von der Filterstützvorrichtung 30 gehaltenen Filterelements 20, wobei die Endkappe 93 ein daran vorgesehenes Klebemittel hat. Die Vorrichtung beinhaltet weiterhin einen an der zweiten Station befindlichen Induktionserwärmer 282, der im Verhältnis zur Filterstützvorrichtung 30 hin und her bewegt werden kann. Der Erwärmer 282 erwärmt die Endkappe 93, um das Klebemittel vorzuhärten, so daß das Filterelement 20 mit der Endkappe 93 verbunden werden kann. Die Vorrichtung beinhaltet schließlich eine Erwärmerbewegungsvorrichtung 286, um den Induktionserwärmer 282 wahlweise zur Filterstützvorrichtung 30 an der zweiten Position und davon weg hin und her bewegen zu können.

Es wird ein Verfahren zur Bildung einer Filterpatrone bereitgestellt. Das Verfahren beinhaltet weiterhin das Transferieren eines Filterelements 20 zu einer Endkappenanbringungsstation 220 und das Aufbringen eines Klebemittels an einem Paar Metallendkappen 93, 94. Das Verfahren beinhaltet weiterhin das Plazieren des Paars Metallendkappen 93, 94 an gegenüberliegenden Enden des Filterelements. Das Verfahren beinhaltet weiterhin das Transferieren des Filterelements 20 zu einer Induktionserwärmungsstation 282. Das Verfahren beinhaltet schließlich das Erwärmen des Paars Endkappen 93, 94, um das Klebemittel vorzuhärten, wobei das Paar Endkappen 93, 94 mit dem Filterelement 20 verbunden wird.

Um die vorliegende Erfindung zu verdeutlichen, wird auf die nachstehende ausführliche Beschreibung in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen verwiesen. In der nachstehenden ausführlichen Beschreibung und in den Zeichnungen sind gleiche Teile durchgehend mit gleichen Bezugszahlen bezeichnet.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

1 ist eine vereinfachte Draufsicht einer Montagelinie gemäß der vorliegenden Erfindung;

2 ist eine perspektivische Ansicht einer Endkappenanbringungsstation, die auch Teil der Montagelinie der 1 ist, und in der auch eine Induktionserwärmungsvorrichtung dargestellt ist;

3 ist eine Seitenansicht einer Klebemittelausgabevorrichtung;

4A ist eine Draufsicht einer erfindungsgemäßen Düse, die für die Ausgabevorrichtung der 3 verwendet werden kann, und in der interne Durchgänge in Phantomdarstellung gezeigt sind;

4B ist eine Seitenansicht der Düse der 4A;

4C ist eine Endansicht der Düse der 4A;

4D ist ein Diagramm, das den Nullpunkt der Öffnung der Düse in den 4A4C zeigt;

5A ist eine Seitenansicht einer Plazierungsanbringungsvorrichtung, die Teil der Endkappenanbringungsstation der 2 ist, und in der die Orientierung davon zu einem ersten Zeitpunkt dargestellt ist;

5B ist eine Seitenansicht ähnlich wie 5A, in der die Orientierung des Plazierungsanbringers zu einem zweiten Zeitpunkt im Anschluß an denjenigen der 5A dargestellt ist;

5C ist eine Untersicht der Plazierungsanbringungsvorrichtung der 5A5B;

5D ist eine Draufsicht eines ringförmigen Klemmelements, das Teil der Plazierungsanbringungsvorrichtung der 5A5C ist;

5E ist eine Draufsicht einer hohlen Endkappe, die in das Klemmelement der 5D paßt;

6 ist eine Seitenansicht der Anbringungsstation der 2, in der eine nebeneinanderliegende progressive Zeitablaufsequenz von Positionen der zwei gegenüberliegenden Endkappenplazierungsanbringer dargestellt ist;

7A ist eine Seitenansicht einer Endkappenvorhärtungsstation, die ein anderer Abschnitt der Montagelinie der 1 ist;

7B ist eine Draufsicht der Endkappenvorhärtungsstation der 7A;

7C ist eine Innenendansicht der Endkappenvorhärtungsstation der 7A; und

8 zeigt eine Reihe von Verfahrensschritten in einem Verfahren zur Herstellung einer Filterpatrone gemäß der vorliegenden Erfindung.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM

In 1 der Zeichnungen, auf die nunmehr Bezug genommen wird, ist eine Gesamtansicht einer Montagelinie, aus der Vogelperspektive betrachtet, allgemein bei 10 dargestellt. Die Montagelinie der 1 arbeitet gemäß einem Verfahren mit einer Anzahl aufeinanderfolgend durchgeführter Schritte. Die in der Zeichnung dargestellte Montagelinie 10 ist für die Montage von Fluidfilterpatronen 17 vorgesehen. Die Filterpatronen 17 werden wiederum als Bauteile bei der Herstellung von Spin-on-Ölfiltervorrichtungen verwendet, wobei die Patronen in hohlen Gehäusen untergebracht werden.

Jede Filterpatrone 17 beinhaltet ein poröses Filterelement 20 mit einem darin befindlichen zentralen Rohr sowie zwei Metallendkappen 93, 94, die mit einem Plastisolklebemittel an entgegengesetzten Enden des Filterelements befestigt sind. Eine erste Endkappe 93 (5E) hat eine zentral dadurch verlaufende hohle Öffnung 95, und eine zweite Endkappe 94 (2) ist an der zentralen Fläche davon geschlossen.

Eine Reihe von Spindeln 12 sind am unteren rechten Quadranten der 1 erkennbar. Jede Spindel 12 hat eine zugeordnete Mulde 14, um ein zylindrisches Filterelement 20 von unten abzustützen. Die Spindel 12 und die Mulde 14 bewegen sich gemeinsam als eine Vorrichtung 15 auf einem Endloszuführungsförderer 11. Jedes Filterelement 20 hat, obwohl es aus akkordeonförmig gefaltetem Filtermaterial hergestellt ist, im wesentlichen die Form eines hohlen Zylinders und ist mit einem winzige Öffnungen aufweisenden zentralen Rohr ausgestattet, um die Plazierung im Zentrum davon zu verstärken.

Die Endkappen

Nachdem das Filterelement 20 sicher ergriffen wurde, bewegt die Greifervorrichtung 30 anschließend das Filterelement über den Transportförderer 33 zu einer Endkappenmontagestation, wie in 2 dargestellt, wo zwei Endkappen gleichzeitig auf entgegengesetzten Enden des Filterelements plaziert werden. Diese gleichzeitige Plazierung ist in 6 dargestellt.

Nur die zweite Endkappe 94 ist in 2 dargestellt, aber die erste Endkappe 93 sieht im wesentlichen ähnlich wie die zweite Endkappe in der Zeichnung aus, mit der Ausnahme, daß der zentrale Abschnitt der ersten Endkappe eine im zentralen Abschnitt davon ausgebildete hohle Öffnung 95 (5E) hat, was für ein ordnungsgemäßes Funktionieren der Filterpatronenvorrichtung 17 notwendig ist. Es versteht sich daher, daß die nachstehende Beschreibung der zweiten Endkappe 94 auch für die erste Endkappe 93 gilt, mit dem einzigen Unterschied, daß die erste Endkappe 93 radial innerhalb des inneren Kantenabschnitts davon eine darin zentral befindliche hohle Öffnung 95 hat.

In der Praxis der vorliegenden Erfindung bestehen die Endkappen vorzugsweise aus Metall. Jede Endkappe 93, 94 hat eine kreisförmige Kontur und beinhaltet eine abgeflachte O-förmige Basis 96 sowie eine integral mit der Basis ausgebildete innere und äußere Seitenwand 97, 98, die sich von der Basis aus nach außen und im wesentlichen quer dazu erstrecken. Zusammen bilden die Basis 96 und die Kantenabschnitte 97, 98 einen ringförmigen Trog und definieren dazwischen ein hohles Behältnis 99, um eine gemessene Klebemittelmenge zu halten und darin ein Umfangsende des Filterelements 20 aufzunehmen.

An einer Stelle, die von der Fläche beabstandet ist, wo die Greifervorrichtung das Filterelement 20 aufnimmt, füllt eine Bedienungskraft individuelle Endkappen in einen riemenangetriebenen Zuführungsförderer 23 (1) ein, der die Endkappen aufeinanderfolgend zu einer Rundtischschaltvorrichtung 200 transferiert. Der riemenangetriebene Zuführungsförderer verwendet zwei parallele Endlosbänder, die über zwei Paare beabstandeter Scheiben laufen, um die Endkappen in der gewünschten Richtung zu bewegen.

Separate und gleichzeitig arbeitende Endkappenzuführungslinien 27, 29 (1) sind für jeden Typ der Endkappen 93, 94 vorgesehen. Die Endkappen werden aufeinanderfolgend mechanisch auf den Zuführungsförderern 23 plaziert, wobei die Endkappenöffnungen 99 nach oben zeigen.

Die unterschiedlichen Stufen bei der gleichzeitigen Behandlung von zwei Endkappen 93, 94 auf einem parallelen Satz von Förderern, Rundtischschaltvorrichtungen 200 und Plazierungsanbringern 220 sind in beiden Endkappenzuführungslinien 27, 29 (1) im wesentlichen identisch, abgesehen von der endgültigen Orientierung der jeweiligen Plazierungsanbringer, die gegenseitige Spiegelbilder darstellen, wie aus 6 ersichtlich. Demzufolge muß hier nur die Endkappenbewegung entlang einem der zwei Zuführungsförderer beschrieben werden, und es versteht sich, daß jeder Arbeitsgang an einer zweiten Endkappe unter Verwendung eines entsprechenden zweiten Systems mit gleicher Ausführung parallel durchgeführt wird.

Es sei auch darauf hingewiesen, daß das Bewegen der Endkappen 93, 94 entlang ihren jeweiligen Förderern 23 und anschließend das Transferieren zu ihre jeweiligen Plazierungsanbringern zu der gleichen Zeit erfolgt, in der das Filterelement von der Greifervorrichtung ergriffen und zur Anbringungsstation transferiert wird. Die mit Klebemittel gefüllten Endkappen und das Filterelement treffen an der Anbringungsstation zusammen, wie noch näher beschrieben.

Der Ausgabevorgang

Die Endkappen bewegen sich auf dem Förderer zu einer sich drehenden kreisförmigen Tellerplatte 202 einer Rundtischschaltvorrichtung 200, wo sie mit ungehärtetem Plastisolkunststoff (nicht dargestellt) gefüllt werden.

Die Tischschaltvorrichtung 200 hat vier identische Öffnungen 204, die in der Tellerplatte 202 davon ausgebildet sind, und zu jeder beliebigen Zeit während des Montageverfahrens werden nur drei dieser Öffnungen verwendet.

Zu Beginn führt der Zuführungsförderer 23 eine Endkappe 93 der Tellerplatte 202 zu, die die Endkappe zunächst aufnimmt. Die Öffnung 204 der Tellerplatte 202 ist mit einer Leiste 206 ausgestattet, um die darauf erfolgende Plazierung einer Endkappe abzustützen, und der Zuführungsförderer 23 führt eine Endkappe in die Öffnung und oben auf der Leiste ein.

Die Tellerplatte 202 dreht sich dann um 90 Grad durch eine horizontale Ebene, um die Endkappe zu einer Füllstation 210 (3) zu bewegen.

An der Füllstation 210 hebt ein linearer Betätiger die Endkappe vorübergehend von der Tellerplatte 202 ab. Einer Ausgabevorrichtung 211 werden wahlweise über einen Klebemittelkreislauf unter gesteuerten Druckbedingungen gemessene Plastisolklebemittelchargen zugeführt. Der Klebemittelfluß wird durch Aktivieren und Deaktivieren eines elektronisch gesteuerten Magnetventils präzise gesteuert.

Die Endkappe wird von der Tellerplatte durch einen linearen Betätiger, der mit einem Drehtisch ausgestattet ist, abgehoben. Der Klebemittelfluß wird in Gang gesetzt, wenn die Endkappe das Niveau einer Ausgabedüse 212 erreicht. Jede zu behandelnde Endkappe wird auf dem Drehtisch individuell um volle 360 Grad gedreht, während die Tellerplatte unter der Endkappe angehalten wird, und eine Ausgabedüse 212 füllt präzise die benötigte Plastisolmenge in die Endkappe ein. Nach einer vollen Drehung wird der Fluß durch die Düse 212 gestoppt, und der lineare Betätiger fährt dann zurück und führt die Endkappe wieder in die Öffnung der Tellerplatte 202 ein.

Die Ausgabedüse

Die Ausgabedüse 212 ist mit einem Auslaß in Form einer im wesentlichen trapezförmigen Öffnung 130 darin ausgebildet, um das Material in einer allmählichen und zunehmenden Weise vom Innendurchmesser der Endkappe hin zum Außendurchmesser davon korrekt zu verteilen. Wie am besten aus den 4A4D ersichtlich, basiert der Durchmesser der Düsenöffnung 130 auf einem aus einer Ringform ausgeschnittenen keilförmigen Querschnitt, wobei im wesentlichen radiale gerade Linien, die den Ring schneiden, verwendet werden, um die obere und die untere Seite des Keils zu definieren. Die Breite der Düsenöffnung ist so gewählt, daß sie der Breite des Endkappenrücksprungs 99 für eine spezielle Filterpatrone entspricht, und in 4 sind Düsenöffnungsbreiten in drei unterschiedlichen Beispielen dargestellt.

Die Keilform der Düsenöffnung wird, besonders bevorzugt, so berechnet, daß sie den Umfängen des Innendurchmessers und des Außendurchmessers der Endkappe proportional ist. Diese Kompensation ist erforderlich, weil, aufgrund der größeren Distanz um den Außendurchmesser herum, um den Endkappenaußendurchmesser herum mehr Material als um den Innendurchmesser herum benötigt wird. Dieses Verhältnis ist aus 4 ersichtlich.

Genauer gesagt: Das Verhältnis der Düsenöffnungsbreite am Außendurchmesser zur Düsenöffnungsbreite am Innendurchmesser beträgt (&Pgr;) (Außendurchmesser), dividiert durch (&Pgr;) (Innendurchmesser), = (AD/ID). Das Verhältnis zwischen diesen Punkten ist linear, so daß der Spalt vom AD zum ID gleichmäßig enger wird.

Wie am besten aus 5, ersichtlich, ist die Düse 212 als ein aus einem ausgehöhlten Materialstück, vorzugsweise aus einem Metall, gebildeter Hohlkörper 132 ausgeführt. Die Düse 212 hat einen dadurch verlaufenden Strömungsdurchgang mit einer darin ausgebildeten zylindrischen Bohrung 134, die einen Einlaß 136 definiert. Der Strömungsdurchgang tritt über die Bohrung 134 in eine Endoberfläche des Düsenkörpers 132 ein, setzt sich dann etwa halbwegs innen durch den Körper fort und knickt dann im wesentlichen rechtwinklig ab, wie dargestellt. Nach dem Abknicken steht der Strömungsdurchgang mit einem im wesentlichen abgeflachten Kanal 140 in Verbindung, der im Auslaßende des Düsenkörpers ausgebildet ist. Der abgeflachte Kanal 140 hat einen keilförmigen Querschnitt, der der Düsenöffnung 130 entspricht. Ein Paar Montagelöcher 142, 144, die durch den Körper 132 der Düse verlaufen, können vorgesehen werden, aber die Montagelöcher sind nicht unbedingt erforderlich.

Der Düseneinlaß ist als ein hohler Zylinder mit darin ausgebildeten Innengewinden ausgeführt, so daß die Düse durch Gewindeeingriff drehbar an der Ausgabevorrichtung befestigt werden kann.

Die Spitze der Düse ist, wie dargestellt, konisch ausgeführt, und die Düse hat eine in der Spitze davon ausgebildete, im wesentlichen abgeflachte Endfläche, wobei die Auslaßöffnung in der im wesentlichen abgeflachten Endfläche ausgebildet ist. Die im wesentlichen abgeflachte Endfläche ist im Verhältnis zu einer angrenzenden Oberfläche der Düse in einem Winkel vorgesehen, um von dort die Fluidströmung zu erleichtern und zu lenken.

Als Ergebnis dieser Düsenausführung wird in einer einzelnen Drehung der Endkappe ein aus Klebemittel bestehendes Band ausgegeben, das am Innendurchmesser der Endkappe und am Außendurchmesser davon sowie dazwischen die gleiche Dicke aufweist. Dies ist eine wesentliche Verbesserung gegenüber bisher bekannten Klebemittelausgabevorrichtungen, bei denen Mehrfachdrehungen der Endkappe und ein anschließendes "Abkämmen" des ausgegebenen Klebemittels erforderlich waren, um eine gleichmäßige Klebemitteldicke innerhalb der Endkappe zu erzielen. Aus der vorstehenden Erörterung ist klar erkennbar, daß die keilförmige Düsenöffnung für einen schnelleren und wirksameren Ausgabevorgang sorgt, als es bisher möglich war.

Wenn die Endkappe mit der korrekten Plastisolmenge befüllt ist, dreht sich die Tellerplatte um weitere 90 Grad, und ein "Wanderbalken" nimmt dann die gefüllte Endkappe aus der Rundtischschaltvorrichtung heraus und legt die Endkappe in eine Haltevorrichtung, die die Endkappe 94 abstützt, wie in 2 dargestellt. Das Klebemittel kann sich in der Haltevorrichtung während einer Vierteldrehung der Tellerplatte 202 stabilisieren, und danach wird die gefüllte Endkappe in ein im wesentlichen ringförmiges zusammenziehbares Klemmelement 222 einer Plazierungsanbringungsvorrichtung 220 plaziert.

Das Klemmelement

Das im wesentlichen ringförmige Klemmelement beinhaltet einen an der Anbringerplatte befestigten zylindrischen Körper und einen kreisförmigen Kragen, der am zylindrischen Körper bewegbar montiert ist. Der kreisförmige Kragen besteht aus drei individuellen bogenförmigen Segmenten 224, 226 bzw. 228, die bewegbar an der zylindrischen Basis befestigt sind. Jedes der bogenförmigen Segmente 224, 226, 228 kann im Verhältnis zum Mittelpunkt des Klemmelements in der Richtung der in 5D gezeigten doppelköpfigen Pfeile hin und her sowie radial bewegt werden. Jedes Segment des Klemmelements ist im wesentlichen mit den anderen Segmenten identisch, und die drei Segmente 224, 226, 228 definieren, wenn sie eng beieinander in einen Kante-zu-Kante-Kontakt bewegt werden, dazwischen einen kreisförmigen Hohlraum, um darin eine Endkappe 93 zu halten. Der kreisförmige Kragen beinhaltet eine nach innen konische innere Kante 225, um die äußerste Umfangskante des Filterelements, wenn sich der Kragen daran vorbeibewegt, in zusammendrückender Weise nach innen zu drücken. Die konische innere Kante 225 ist vorgesehen, um sicherzustellen, daß der gesamte Umfang der Umfangskante im Inneren der äußeren Seitenkante der Endkappe in das hohle Endkappenbehältnis hineinpaßt.

Die Endkappenanbringungsstation 230 beinhaltet eine stationäre Abstützungsbasis 232 und ein Führungselement 234, das fest an der stationären Abstützungsbasis befestigt ist. In der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung beinhaltet das Führungselement 234 ein Paar paralleler, gegenüberliegender, im wesentlichen vertikaler erster und zweiter Führungsplatten 236 bzw. 238. Jede der Führungsplatten 236, 238 hat eine darin ausgebildete jeweilige Führungsnut 239, 240. Die Führungsnuten 239, 240 sind innen einander zugewandt und in Form und Größe im wesentlichen ähnlich ausgeführt. Jede der Führungsnuten 239, 240 definiert eine darin ausgebildete Rampe, wie beispielsweise bei 242 dargestellt.

Für den Fachmann auf diesem Gebiet versteht es sich, daß anstelle der Führungsplatten in der dargestellten Ausführungsform eine äquivalente alternative Ausführung mit (nicht dargestellten) gegenüberliegenden keilförmigen Rampen vorgesehen werden kann, wobei diese Rampen, wenn sie verwendet werden, im wesentlichen das gleiche Ergebnis auf im wesentlichen gleiche Weise erzielen würden.

Wie am besten aus 5 ersichtlich, ist die Führungsnut 240 in der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung in einer vorwärts oder rückwärts ausgestreckten "S"-Form ausgebildet, wie dargestellt. Diese bevorzugte Führungsnutkonstruktion beinhaltet einen im wesentlichen horizontalen ersten Bereich 244 an ihrem untersten Teil, einen zweiten Bereich 245, der im Verhältnis zum ersten Bereich in einem Winkel vorgesehen ist und die Rampe 242 an der unteren Oberfläche davon definiert, sowie einen im wesentlichen horizontalen dritten Bereich 246 am oberen Teil der Nut.

Die Führungsnuten erzeugen unter Verwendung von nur einer Bewegungsachse sowohl die lineare als auch die drehende Bewegung der Plazierungsanbringungsvorrichtung 220. Der längliche obere horizontale dritte Bereich 246 der Führungsnut kann variierende Filtergrößen aufnehmen, ohne das Führungselement 234 mechanisch ändern zu müssen. Dies stellt gegenüber den bisher bekannten Vorrichtungen eine große Vereinfachung dar, um eine kombinierte lineare und drehende Bewegung bereitzustellen.

Eine Schiebestange 250 befindet sich oberhalb der Abstützungsbasis 232 der Anbringungsstation 230, und die Schiebestange kann sich im Verhältnis zur stationären Abstützungsbasis linear sowie hin und her gleitend bewegen. Ein antreibender Servomotor 252 ist vorgesehen, um die gleitende Bewegung der Schiebestange 250 zu ermöglichen. Die Schiebestange 250 hat eine oben daran befestigte Antriebsplatte 254. Die Antriebsplatte 254 hat ein integral damit verbundenes Abstandselement 256, das sich daran nach oben erstreckt, und das Abstandselement hat einen horizontal dadurch verlaufenden Achsschaft 257, um eine Schwenkverbindung zwischen der Antriebsplatte und einer Stützplatte 260 eines Plazierungsanbringers 220 bereitzustellen, wie nachstehend ausführlicher erläutert.

Der Plazierungsanbringer

In der in 2 dargestellten Anbringungsstation ist ein Plazierungsanbringer 220 vorgesehen, um eine Endkappe 94 auf einem Ende des Filterelements 20 zu plazieren. Wie vorstehend erwähnt und in 13 dargestellt, ist ein Plazierungsanbringer für jede Endkappe 93, 94 vorgesehen. Die Antriebsplatte 254 kann als Teil des Plazierungsanbringers 220 betrachtet werden. Der Plazierungsanbringer 220 beinhaltet eine Stützplatte 260, die über den Achsschaft 257 durch einen durch entsprechende Bereiche davon verlaufenden hohlen Durchgang schwenkbar an der Antriebsplatte 254 befestigt ist. Obwohl die Stützplatte 260 von einer flachen Position zu einer aufrechten vertikalen Position schwenkbar bewegt werden kann, wie in 5 dargestellt, wird die Stützplatte aus praktischen Gründen in ihrer in 2 dargestellten aufrechten Orientierung beschrieben. Es versteht sich, daß die relativen beschreibenden Begriffe für die unterschiedlichen Teile der Stützplatte 260 dazu dienen, die Erfindung zu veranschaulichen und nicht zu begrenzen.

Die Stützplatte 260 hat ein oberes Teil 262, das wie ein auf seiner flachen Kante ruhendes großes D geformt ist, und ein unteres Teil, das betriebswirksam an einer Schwenkverbindung 255 schwenkbar mit der Antriebsplatte 254 verbunden ist. Das untere Teil der Stützplatte 260 besteht aus zwei Schenkeln 264, 266, die integral mit dem oberen Teil 262 ausgeführt sind und sich von dort aus auf gegenüberliegenden Seiten davon nach unten erstrecken. Jeder der Schenkel 264, 266 hat einen daran befestigten und sich nach vorne erstreckenden Querflansch 268, 270, und das vordere Teil eines jeden Flansches hat eine darin ausgebildete zylindrische Bohrung, die den dadurch verlaufenden Achsschaft 257 aufnimmt, um die Stützplatte 260 schwenkbar am oberen Ende des Antriebsplattenabstandselements 256 zu montieren.

An der Basis der Stützplatte 260 hat jeder der Schenkel 264, 266 eine jeweilige Nockenstößellagereinheit 265, 267, die an einem inneren Kantenabschnitt des quer verlaufenden Abstandselements 256 befestigt ist, das von der Schwenkverbindung 255 und vom Achsschaft 257 beabstandet ist. Die Laufringe der Nockenstößellagereinheiten 265, 267 ruhen auf den Rampen der jeweiligen Führungselemente, wie in 2 dargestellt.

Aus den vorstehenden Ausführungen und den relevanten Zeichnungen ergibt sich, daß sich die Nockenstößellagereinheiten 265, 267, wenn die Schiebestange 250 die Plazierungsanbringungsvorrichtung 22O nach innen drückt, auf den jeweiligen Rampen der Führungsnuten 239, 240 nach oben bewegen und dadurch ein Schwenken der Stützplatte 260 um die Schwenkverbindung 255 bewirkt wird (definiert durch den Achsschaft 257, der den vertikalen Stützplattenansatz 256 mit der Stützplatte 260 an den quer verlaufenden Flanschen 268, 270 schwenkbar verbindet). Dadurch wird bewirkt, daß sich die Anbringerstützplatte 260 von einer im wesentlichen horizontalen Orientierung zu einer im wesentlichen vertikalen Orientierung davon bewegt.

Die vorstehend beschriebene Anordnung des Plazierungsanbringers 220 läßt es zu, daß damit eine Endkappe 94 zuverlässig und reproduzierbar auf dem Ende eines Filterelements 20 mit einem solch hohen Grad an Präzision, Zuverlässigkeit und Reproduzierbarkeit plaziert werden kann, daß eine standardisiertere Filterpatronenmontage durchgeführt werden kann, als es bisher möglich war.

6 zeigt verschiedene Positionen der beiden gegenüberliegenden Plazierungsanbringer 219, 220, während sie sich zu einer gleichzeitig erfolgenden Plazierung der Endkappen 93, 94 auf dem Filterelement 20 hin bewegen. Zwischenpositionen der Anbringer sind in Phantomdarstellung gezeigt. Die Endkappen 93, 94 sind in 13 nicht dargestellt, um die Darstellung zu vereinfachen.

Sobald die zwei Endkappen 93, 94 auf entgegengesetzten Enden des Filterelements 20 plaziert sind, wird die Endkappenklemmvorrichtung 222 aktiviert, um die Segmente radial nach außen zu bewegen, so daß die Endkappen davon freigegeben werden. Die gegenüberliegenden Schiebestangen werden dann eingefahren, indem zwei gleichlaufende Servomotoren aktiviert werden, die mit durch die Schiebestangen verlaufenden Gewindewellen verbunden sind, um die Plazierungsanbringer 219, 220 zurück zur horizontalen Orientierung davon zu bewegen, wo sie die nächsten beiden Endkappen 93, 94 aufnehmen können.

Aufgrund der thixotropen Eigenschaft des ungehärteten Plastisolklebemittels gibt es während der kurzen Zeit zwischen der Plazierung der Endkappe auf dem Filterelement und dem Vorhärtungsvorgang kein wesentliches Problem mit dem nach unten erfolgenden Fließen des ungehärteten Klebemittels innerhalb der Endkappe.

Vorhärtung

Nachdem die Endkappen 93, 94 auf dem Filterelement 20 plaziert wurden, bewegt der Transportförderer 33 die Greifervorrichtung 30 weiter zu einer Vorhärtungsstation 280 (7), wo sie zwischen zwei Induktionserwärmungsvorrichtungen 282, 284 plaziert wird, die elektromagnetische Feldgeneratoren (EMF) beinhalten. Induktionserwärmungsvorrichtungen sind relativ gut bekannt und handelsüblich verfügbar; die Anmelderin geht jedoch davon aus, daß im Zusammenhang mit einer Vorrichtung und einem Verfahren zur Filterpatronenmontage bisher keine Induktionserwärmer verwendet wurden.

Die Induktionserwärmungsvorrichtungen 282, 284 sind jeweils an entgegengesetzten Enden einer Doppelkugelumlaufspindel 286 montiert, um eine gleichzeitige Bewegung in entgegengesetzten Richtungen zu ermöglichen, und sie bewegen sich in eine enge Nähe zu den Endkappen. Die Doppelkugelumlaufspindel 286 wird von einem Servomotor 288 betrieben. Wie in der Zeichnung dargestellt, beinhaltet die Doppelkugelumlaufspindel eine Welle, die in einer Stützkonstruktion drehbar montiert ist. Ein erstes Ende der Welle hat ein Gewinde in einer ersten Richtung, beispielsweise ein Standardrechtsgewinde, während das entgegengesetzte Ende der Welle ein Gewinde in einer zweiten Richtung hat, die der ersten Richtung entgegengesetzt ist. Passende Innengewinde sind innen in jeder der Erwärmungsvorrichtungen 282, 284 vorgesehen, die demjenigen Teil der Welle entsprechen, auf der die Erwärmungsvorrichtung montiert ist. Auf diese Weise wird durch Drehen der Welle in einer einzelnen Drehrichtung bewirkt, daß sich die Erwärmungsvorrichtungen 282, 284 in entgegengesetzten Richtungen bewegen.

Jede der Induktionserwärmungsvorrichtungen 282, 284 erzeugt dann ein elektromagnetisches Feld hoher Frequenz, das ihre jeweils zugeordnete Endkappe 93, 94 umgibt. Das elektromagnetische Feld bewirkt, daß elektrischer Strom innerhalb des Metalls der Endkappe fließt, so daß Wärme erzeugt und die Endkappe rasch erwärmt wird, wodurch der darin befindliche Plastisolkunststoff teilweise so weit gehärtet wird, daß eine Verbindung zwischen der Endkappe und dem Filterelement 20 gebildet und die Position der Endkappe im Verhältnis zum Filterelement festgelegt wird.

Die Induktionserwärmungsvorrichtungen 282, 284 selbst werden nicht heiß, was, verglichen mit einem herkömmlichen Erwärmungselement, im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens zwei deutliche Vorteile hat. Erstens ist die Zykluszeit sehr kurz, allgemein weniger als zwei Sekunden pro Teil. Zweitens findet, falls etwas Plastisolkunststoff unabsichtlich auf die Induktionserwärmungsvorrichtungen 282, 284 gelangen sollte, keinerlei Verbindung einer Endkappe mit der einen oder anderen der Induktionserwärmungsvorrichtungen, die möglicherweise einen Produktionsstopp zur Folge haben könnte, statt, wie es bei einem herkömmlichen, mit Plastisol verunreinigten Erwärmungselement ansonsten der Fall sein könnte.

Dieser Vorhärtungsschritt ist aus mehreren Gründen wichtig. Es wird dadurch die Position der Endkappen 93, 94 im Verhältnis zum Papierelement 20 festgelegt, und diese relative Positionierung bleibt bis zum Endprodukt erhalten.

Zweitens stoppt die Vorhärtung eine Fließbewegung von ungehärtetem Plastisol innerhalb der Endkappen, wodurch gute Endabdichtungen um das Filterelement herum sichergestellt werden. Dadurch wird der Wirkungsgrad gesteigert und die Ausschußrate reduziert.

Drittens ermöglicht die kurze Vorhärtungsdauer eine bessere Produktivität und höhere Filterproduktionsvolumen in einer gegebenen Zeitdauer.

Nachdem die Vorhärtung abgeschlossen ist, trägt die Greifervorrichtung 30 die vorgehärtete Filterpatroneneinheit nach unten zu einem Übergabepunkt, wo die Greifervorrichtung geöffnet wird, so daß der Filter in einen Transfermechanismus fällt, um zu einer Aushärtungslinie transferiert werden zu können.

Ein Fördererband fördert die Patrone zu einem Aushärtungsofen, in dem das Klebemittel gebacken wird, um die Endkappen 93, 94 an ihrem Platz auf dem Filterelement 20 permanent zu fixieren.

8
  • FILTERELEMENT IN GREIFERVORRICHTUNG POSITIONIEREN
  • KLEBEMITTEL DURCH TRAPEZFÖRMIGE ÖFFNUNG IN ENDKAPPEN ABGEBEN
  • ENDKAPPEN MIT ANBRINGERN AUF FILTERELEMENT AUFSETZEN
  • KLEBEMITTEL MIT INDUKTIONSERWÄRMERN VORHÄRTEN
  • FILTERPATRONE FREIGEBEN UND AUS DER HORIZONTALEN IN DIE VERTIKALE DREHEN
  • AUSHÄRTEN

Anspruch[de]
  1. Vorrichtung zur Festlegung der Position einer Metallendkappe (93) auf einem porösen Filterelement (20), gekennzeichnet durch:

    eine Filterstützvorrichtung (30) zum Abstützen des Filterelements (20), wobei die Filterstützvorrichtung (30) von einer ersten Station zu einer zweiten Station bewegt werden kann;

    einen an der ersten Station befindlichen Plazierungsanbringer (220) zur Plazierung einer Endkappe (93) an einem Ende des von der Filterstützvorrichtung (30) gehaltenen Filterelements (20), wobei die Endkappe ein daran vorgesehenes Klebemittel hat;

    einen an der zweiten Station befindlichen Induktionserwärmer (282), der im Verhältnis zur Filterstützvorrichtung (30) hin und her bewegt werden kann, wobei der Erwärmer (282) die Endkappe (93) erwärmt, um das Klebemittel vorzuhärten, um das Filterelement (20) mit der Endkappe (93) zu verbinden; und

    eine Erwärmerbewegungsvorrichtung (286), um den Induktionserwärmer (282) wahlweise zur Filterstützvorrichtung (30) an der zweiten Station und davon weg hin und her bewegen zu können.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, weiterhin gekennzeichnet durch eine Aushärtungsstation, die so konfiguriert ist, daß sie das Filterelement (20) und die damit verbundene Endkappe (93) aufnehmen kann, wobei das Filterelement (20) in der Aushärtungsstation so gebacken wird, daß die Endkappe (93) am Filterelement (20) permanent fixiert wird.
  3. Verfahren zur Bildung einer Filterpatrone, das das Transferieren eines Filterelements (20) zu einer Endkappenanbringungsstation (220) und das Aufbringen eines Klebemittels an einem Paar Metallendkappen (93, 94) sowie das Plazieren des Paars Metallendkappen (93, 94) an entgegengesetzten Enden des Filterelements (20) beinhaltet, gekennzeichnet durch:

    Transferieren des Filterelements (20) zu einer Induktionserwärmungsstation (282); und

    Erwärmen des Paars Endkappen (93, 94), um das Klebemittel vorzuhärten, wobei das Paar Endkappen (93, 94) mit dem Filterelement (20) verbunden wird.
  4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt des Erwärmens durch ein Paar Konduktionserwärmungseinheiten (282, 284), jeweils eine für jede Endkappe (93, 94), erfolgt.
  5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Paar Konduktionserwärmungseinheiten (282, 284) verhindert, daß das Paar Endkappen (93, 94) mit dem Paar Konduktionserwärmungseinheiten (282, 284) verbunden wird.
  6. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Paar Induktionserwärmungseinheiten (282, 284) so konfiguriert ist, daß sie sich gleichzeitig in entgegengesetzten Richtungen bewegen.
  7. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Paar Induktionserwärmungseinheiten (282, 284) elektromagnetische Feldgeneratoren beinhaltet.
  8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Paar Induktionserwärmungseinheiten (282, 284) während des Erwärmungsschritts bewirkt, daß elektrischer Strom innerhalb des Paars Endkappen (93, 94) fließt.
  9. Verfahren nach Anspruch 3, weiterhin gekennzeichnet durch Transferieren des Filterelements (20) mit dem vorgehärteten Klebemittel zu einer Aushärtungsstation.
  10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Aushärtungsstation ein Ofen ist, in dem das Filterelement (20) gebacken wird, um die Endkappen (93, 94) am Filterelement (20) permanent zu fixieren.
  11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Filterelement (20) im wesentlichen zylindrisch ist.
  12. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Filterelement (20) im wesentlichen zylindrisch ist.
  13. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Erwärmung ein elektromagnetisches Feld hoher Frequenz, das jede Endkappe (93, 94) umgibt, erzeugt, wobei das elektromagnetische Feld bewirkt, daß elektrischer Strom innerhalb einer jeden Endkappe (93, 94) fließt.
Es folgen 10 Blatt Zeichnungen






IPC
A Täglicher Lebensbedarf
B Arbeitsverfahren; Transportieren
C Chemie; Hüttenwesen
D Textilien; Papier
E Bauwesen; Erdbohren; Bergbau
F Maschinenbau; Beleuchtung; Heizung; Waffen; Sprengen
G Physik
H Elektrotechnik

Anmelder
Datum

Patentrecherche

  Patente PDF

Copyright © 2008 Patent-De Alle Rechte vorbehalten. eMail: info@patent-de.com