JP4819820B2 - フィルタ媒体パックを巻回する方法および装置 - Google Patents

Description

本発明は、エンジンおよび圧縮機等の機械類に供給される吸気を濾過するために使用される種類のフィルタを含め、液体または気体形態の流体流から粒子状物質を除去する流体フィルタに関し、より詳細には、こうしたフィルタで使用されるフィルタ媒体パックを巻回するための装置および方法に関する。

エンジン吸気から粒子状物質を濾過するために使用される種類のフィルタには、一層以上の多孔性フィルタ材料層を含むものがあり、この業界では多くの場合に溝付フィルタ媒体と呼ばれる折れ曲がりパターンに形成される。また、溝付フィルタ媒体も、折れ曲がりフィルタ材料に取付けられる一層以上の非波形材料の追加層を含むことがある。これらの追加シートは表面シートまたは裏打ちシート等、様々な名称で知られ、多孔性または非多孔性のいずれの材料で形成してもよい。

一般的に用いられるフィルタエレメントの一形態では、ある長さの溝付フィルタ媒体が、軸を中心にコイル状に巻回され、流体流を受け入れるようになされる一方の軸端と、媒体パックを形成する溝付フィルタ媒体によって濾過された後の流体を吐出するようになされる他方の軸端とを有する媒体パックを形成する。コイル状媒体パックの形成後、シールや取付用装備を媒体パックに付加する二次的操作を行って、フィルタハウジングへ挿入可能なフィルタエレメントを形成し、フィルタハウジングにより流体流がフィルタエレメントを通過するように案内してもよい。

フィルタエレメント用のコイル状フィルタパックを形成する工程の一部として、普通は、いくつかの操作を実行しなければならず、それらは、溝付フィルタ媒体をトリミングして媒体の前縁を形成する操作、コイル状フィルタパックを巻回するために使用するマンドレルへ前縁を取付ける操作、巻回中にマンドレルへ所定長さの媒体を送る操作、媒体を再度トリミングして媒体の後縁を形成する操作、フィルタパックに後縁を固定する操作、媒体をコイル状に巻回するときに媒体各部へ接着剤またはシール剤を塗布する操作等の操作である。前縁および後縁を形成する際には、溝付媒体を形成する折れ曲がりの山を真直ぐに通って媒体をトリミングし、それによって、接着剤またはシール剤を充填できる前縁および後縁での半山を形成することが望ましい。巻回中に媒体にかかる張力を制御することにより、下地になる各層の溝が後続層の巻回工程で押し潰されないようにすることが望ましく、またコイル状媒体パックの最終形状および寸法の均一性を提供することが望ましい。

媒体パックを組み込んだフィルタエレメントは一般に使い捨てであること、そして需要者が交換用フィルタエレメントを購入できる多様な供給源が存在することから、媒体パックを巻回する工程を自動化することにより、フィルタエレメントの製造コストおよび販売価格を最小化できるようにすることが望ましい。しかし、かかる媒体パックを巻回する工程を自動化する従来のアプローチは、特に、媒体パックが、正方形、矩形、楕円形、または丸くなった両端部につながる中央矩形部を備えた競走トラック形等、円形以外の断面を持つ場合には、十分に満足できるものではなかった。

一般に、従来のアプローチは、必要な操作のいくつかを行うために、複雑な搬送機構および機械類に、望まずとも、依存しており、多くの所望操作を自動化された形態で提供できなかった。その結果、媒体を所定長さにトリミングする操作等、操作によっては手動で行わねばならず、これまで、１本の大きな媒体のマスターロールから媒体を送り出す等の製造法の活用の機会は全く閉ざされていた。従来のアプローチは、巻回中に媒体へかかる張力の十分な制御を可能にするものでもなかった。

従って、溝付フィルタ媒体をコイル状に巻回することによってフィルタ媒体パックを形成する、改良された装置および方法を提供することが望ましい。

本発明は、制御された駆動トルクを提供する巻回モータにより回転するマンドレルへ、制御された線速度で溝付フィルタ媒体のウェブを送り、このウェブがマンドレルへ巻回されるときに、このウェブにかかる制御された張力を維持することによって、溝付フィルタ媒体のコイル状ウェブ形態の媒体パックを含むフィルタエレメントを形成するための、改良された方法および装置を提供する。フィルタ材料のウェブを、実質的に一定な線速度でマンドレルへ送ってもよく、および／または、巻回モータを実質的に一定な駆動トルクをマンドレルへ提供するように制御し、実質的に一定な駆動トルクに応じたウェブにかかる一定な張力を維持してもよい。本発明は、断面が円形または非円形であるコイル状媒体パック、および無芯であるコイル状媒体パック、または、中芯回りに巻回したコイル状媒体パックの形成に使用してもよい。

本発明では、マンドレルが、一定な駆動トルクで駆動される間も、様々な回転速度で回転することを許容する。これは、マンドレルへ溝付フィルタ媒体でできた非円形コイル状ウェブを巻回する場合に、特に有利である。というのは、従来の方法および装置で必要とされるコンベヤのような複雑な搬送構造が必要でなく、更には、巻回中にウェブ内の張力を精確に制御できるからである。

本発明による装置または方法は、巻回中に所定長さの媒体ウェブをマンドレルへ精確に送るための装備と、溝付媒体の山の一つを通ってウェブを切断するカッターに対してウェブを位置決めするための装備とを含んで、それにより接着剤／シール剤を中へ容易に充填可能な半山を形成してもよい。この半山は、ウェブの前縁および／または後縁に設けられてもよい。本発明の一態様によれば、山の一つを通ってウェブを切断する操作によって、一つのフィルタパックのためのウェブの後縁を、巻回される次のフィルタパックの前縁と同時に形成してもよい。

また、本発明による装置または方法は、マンドレルと整合するようにウェブを案内する可動式ウェブガイド装置、および／または、巻回中にウェブへ接着剤／シール剤のビードを塗布するためのアプリケータを含んでもよい。本発明の一態様によれば、ウェブガイドは、マンドレルへのウェブ取付け後、マンドレルから離れるように移動可能であり、マンドレルと、マンドレル回りに巻回されるフィルタパックとの回転を許容するクリアランスを提供する。

本発明による装置または方法は、マンドレルへトルクを提供する巻回モータとしての、あるトルクモードで動作するＡＣベクトルモータ、および／または、媒体のウェブを駆動するために取付けられて、歯付きローラを有するウェブフィーダを備えてもよい。ウェブフィーダは、切断および接着剤塗布の各操作を容易にし、更には、所定長さのウェブがマンドレルへ送られた時点を判定するために、送路に沿ってウェブを精確に位置決めするために使用されるエンコーダを備えてもよい。

本発明の他の態様、目的、および利点は、以下の詳細な説明および添付の図面から明らかになろう。

本発明を特定の好適な実施の形態と関連付けて説明するが、これらの実施の形態に限定する意図はない。反対に、付帯する請求項により画定されるように、本発明の精神および範囲内に含まれるように、全ての代替、改変、および均等物を包含することを意図する。

図１から図１４は、溝付フィルタ媒体１０８のコイル状ウェブ１０６の形態をとって、図１６に示すフィルタパック１０４を含む、図１５に示すフィルタエレメント１０２を形成する巻回装置１００の形態の、本発明の例示の実施の形態の様々な構造上および操作上の態様を示す。下記説明から分かるように、例示の実施の形態の巻回装置１００は、単純に、マンドレル１１２へ溝付フィルタ材料ウェブ１０６を巻回することに加えて、いくつかの機能を実行する。用語「巻回装置」は、ここでは本発明による装置および方法に関する説明を補うために使用され、本発明の実施に対して限定を加えることは意図されない。

下記説明から分かるように、本発明は、図１６に示す競走トラック形フィルタパック１０４のような非円形断面を持つフィルタパック、または図１７に示す円形断面を持つフィルタパック１８０を巻回するために使用できる。図１１および図１２に示すように、本発明の例示の実施の形態を説明するためにここで使用される溝付フィルタ媒体１０８は、隣接する山１０５がウェブ１０６のピッチ「Ｐ」で互いに規則的に離間するようにして、多孔性フィルタ材料の面シート１０９に取付けられる山１０５および谷１０７を形成する多孔性フィルタ材料の折れ曲がりシート１０３を含む。当業者にとっては言うまでもなく、本発明の他の実施の形態において、本発明を他の種類のフィルタ媒体と共に使用してもよい。折れ曲がりシート１０３は、同じく本発明の譲受人に譲渡された、米国特許出願１０／９７９，３９０発明の名称「エアフィルタ用のギャザー付きフィルタ媒体およびその製造方法」に記載されるように、好ましくはギャザー加工により形成されるが、波形加工またはプリーツ加工等、任意の適切な工程によって形成してもよく、この出願を本明細書に引用して組み込む。

図１から図１０に示すように、巻回装置１００は、マンドレル１１２の軸１１４を中心に回転可能に取付けられたマンドレル１１２と、溝付フィルタ媒体１０８のウェブ１０６を制御された線速度でマンドレル１１２へ送るためのウェブフィーダ１１６と、マンドレル１１２に作動可能に結合されてマンドレル１１２へ制御された駆動トルクを提供する巻回モータ１１８とを含み、それによって、ウェブ１０６がマンドレル１１２へ巻回されるときに溝付フィルタ媒体のウェブ１０６にかかる制御された張力を維持する。例示の実施の形態において、巻回モータ１１８は、トルクモードで作動するＡＣベクトルモータである。

図２から図１０および図１３に示すように、例示の実施の形態のウェブドライブ１１６は、ウェブ駆動モータ１２２によって駆動されるウェブ１０６の山および谷１０５、１０７と係合するように形成された外周部を持つ歯付きドライブローラ１２０を含む。また、ウェブドライブ１１６は、歯付きドライブローラ１２０と係合してウェブ１０６を保持するピンチローラ１２４と、アイドルローラ１２６と、マスターロールサポート装置１２８とを含む。例示の実施の形態のマスターロールサポート装置１２８は、マスターロール軸１３２の回りへ、フィルタ媒体のウェブ１０６の大径マスターロール１３０を取付けるように構成されるので、ウェブドライブ１１６は、巻回装置１００の送り方向１３４に沿って、ウェブ１０６をマンドレル１１２へ連続的に送ることができる。

アイドルローラ１２６はマスターロール１３０と歯付きドライブローラ１２０との間の位置に配設され、その位置で、ウェブ１０６の山および谷１０５、１０７の、歯付きドライブローラ１２０との間の駆動係合の維持を助けるように、歯付きドライブローラ１２０の周囲の一部へ溝付フィルタ媒体のウェブ１０６が巻き付くようにすることで、ウェブ駆動モータ１２２はウェブ１０６を送路１３４に沿って前後に送ることができる。ピンチローラ１２４は、空気圧もしくは流体圧シリンダまたは電気モータ駆動式ボールネジ等の装置の形態をとるピンチローラアクチュエータ１３６が、例えば、初めにウェブを巻回装置１００に装填しているときに歯付きドライブローラ１２０を通してウェブ１０６を送ることを容易にするために、ピンチローラ１２４をウェブ１０６との係合から離脱させ得るように、取付けられる。

例示の実施の形態のウェブ駆動モータ１２２は電気モータであり、歯付きドライブローラ１２０の精確な回転位置決めができるエンコーダと、マンドレル１１２へ向かうか、または、そこから離れるかする、送路１３４に沿う、何れかの方向に送られたウェブ１０６の長さを精確に監視する能力を備える。しかし、本発明の他の実施の形態では、位置決めおよび長さの監視ができる他の種類のモータまたは駆動機構を、本発明の実施時に代替として使用してもよい。

当業者にとっては言うまでもないが、本発明の他の実施の形態でのウェブドライブは、例示の実施の形態のウェブドライブ１１６と大きく異なっていてもよい。更に、例示の実施の形態は、ウェブ１０６の連続送りができるように、溝付フィルタ媒体１０８の大径マスターロール１３０を活用する装備を含んでいるが、本発明は、他の実施の形態で、それより小径のマスターロールまたは事前に切断した長さのウェブ１０６で実施できることは言うまでもない。

また、例示の実施の形態の巻回装置１００は、歯付きドライブホイール１２０とマンドレル１１２のと間に配設されるカッター１４０、アプリケータ１４２、および可動式ウェブガイド装置１４４を備える。アプリケータ１４２は、図５および図６に示して以下で更に詳細に説明するように、コイル状ウェブ１０６の巻回中に、ウェブ１０６へ接着剤／シール剤１４３のビードを塗布するために使用される。ここで使用する「接着剤／シール剤」という用語は、限定的ではなく包括的であることを意図した用語であり、本発明に従ってフィルタパックの層を一緒に構造的に結合し、または本発明に従ってフィルタパックを通過する流体流に対する完全な、または部分的なシールを提供する等の目的でアプリケータを介して塗布される何れの材料も含む。

例示の実施の形態のカッター１４０は、カッターアクチュエータ１５０によって駆動されるように作動可能に結合された一対のあご部１４６、１４８を含み、ウェブ１０６を一回目と二回目にわたって切断してウェブ１０６の前縁と後縁のそれぞれを形成する。カッター１４０のあご部１４６、１４８は、送路１３４沿いに、ウェブ駆動モータ１２２から既知の距離のところに配設されるので、ウェブ駆動モータ１２２は、ウェブ１０６の第１山１０５をカッター１４０の下に位置決めすることができ、ここでは、カッター１４０が、山１０５のうちの第１山を通ってウェブを切断することにより、図１１に示すようにウェブ１０６の前縁１５２を形成し、同じように、山１０５のうちの第２山を通って切断することによりウェブ１０６の後縁１５４を形成する。前縁および後縁１５２、１５４の形成時には、山１０５を通ってウェブ１０６を切断することが望ましい。というのは、ウェブ１０６が山１０５のうちの一つで切断されるときに形成される半山１１１は、半山１１１を通過する流体洩れをなくし、更にはコイル状ウェブ１０６の前縁および後縁１５２、１５４をフィルタパック１０４内に固定することを目的に、当該技術分野で周知の方式で、図１２に示すように接着剤／シール剤１１３で充填されることができるからである。

当業者にとっては言うまでもなく、上記構成により、ウェブ１０６を、山１０５のうちの一つの山で一回目の切断を行ってもよく、次いでウェブ駆動モータ１２２が、ウェブ１０６をマンドレル１１２に向けて送路１３４に沿いに、ウェブ１０６のピッチＰの整数倍に等しい長さだけ送り出すことにより、カッターあご部１４６、１４８の直下に第２山１０５を位置決めすることができ、そして第２の山１０５を真直ぐに通ってウェブ１０６の二回目の切断を行ってウェブl０６の後縁１５４を形成してもよい。

本発明の他の実施の形態では、水ジェット、鋸、レーザ等の、他の種類のカッターを、巻回装置１００の例示の実施の形態に関連してここに図示説明した剪断式カッターに代えて使用できる。

アプリケータ１４２は、好ましくは、カッター１４０とマンドレル１１２との間に配置されて、カッター１４０からの過動距離「Ｄ」を僅かに越えて離間して、フィルタパック１０４の巻回中にアプリケータ１４２が配給する接着剤／シール剤でカッター１４０が汚れないようにしている。以下で更に詳細に説明するように、巻回装置１００の例示の実施の形態では、ウェブ駆動モータ１２２は、ウェブ１０６に二回目の切断を行ってウェブ１０６の後縁１５４を形成する前に、過動距離Ｄに等しい距離だけカッター１４０を通り過ぎてウェブ１０６を引き戻すので、ウェブ１０６上の接着剤／シール剤１４３は、コイル状ウェブ１０６の前縁１５２から後縁１５４まで実質的に延在する。ウェブ１０６が過動距離Ｄだけ引き戻されるとき、アプリケータ１４２による接着剤／シール剤１４３の流れを、好ましくは停止し、さもなければウェブ１０６の異なる場所へ案内し直すので、ウェブ１０６が送路１３４に沿って、先ず前方へ移動し、次に後方へ移動するとき、接着剤／シール剤のビード１４３が過剰になることはない。実施の形態によっては、ウェブ１０６のピッチＰの整数倍に等しい過送り距離Ｄを持たせることが望ましいであろう。

ウェブガイド１４４は一対のアーム１５６、１５８を含み、両アームは、ウェブ１０６に一回目の切断を行って前縁１５２を形成した後、更には前縁１５２における開いた半山１１１に接着剤／シール剤１１３を充填した後、ウェブ１０６の前縁１５２とそれに隣接する初期の長さのウェブ１０６とをマンドレル１１２まで案内するために、以下で更に詳細に説明するように、カッター１４０とマンドレル１１２の間の地点において、送路１３４への接近と離隔をなすように一対のウェブガイドアクチュエータ１６０、１６２によって選択的に回動する。

図１４に示すように、例示の実施の形態のマンドレル１１２は、マンドレルの軸１１４を中心に一体駆動されるように作動可能に結合された２枚のサイドプレート１６６、１６８を含む。位置調整したチャネル１７０、１７２が、サイドプレート１６６、１６８の各々に取付けられ、前縁１５２に隣接するウェブ１０６の対向する長手（縦）両端部の一部を受入れて、ウェブ１０６の前縁１５２をマンドレル１１２に固定する。また、その縦両端部で保持される、ウェブ１０６の部分は、後続の各層が上に巻回されて、図１６に示すような「無芯」競走トラック形フィルタパック１０４を形成することになる、媒体の初期層を形成する。同じく図１４に示すように、例示の実施の形態は、二組のウェブガイドアーム１５６、１５８を含み、各組がサイドプレート１６６、１６８の各々にそれぞれに隣接して作動可能に取付けられる。

巻回装置１００はコントローラ１６４も含み、コントローラ１６４は、図１から図１０に破線で示すように、巻回モータ１１８、ウェブ駆動モータ１２２、カッターアクチュエータ１５０、ピンチローラアクチュエータ１３６、アプリケータ１４２、およびウェブガイドアーム１５６、１５８用のアクチュエータ１６０、１６２へ作動可能に接続されて、巻回装置１００の様々な構成要素を制御する。アクチュエータ１６０、１６２を、空気圧もしくは流体圧シリンダまたは電気モータ駆動式ボールネジ等、多くの形態で設けてもよい。

巻回装置１００の操作上の特徴および追加の構造上の特徴を、断面が非円形のフィルタパック１０４の形成に関連する操作シーケンスを図解した図２から図１４を参照に以下説明する。

図２に示すように、マスターロール軸１３２を中心に回転するように溝付フィルタ媒体のマスターロール１３０をマスターロールサポート装置１２８へ装填した後、ウェブガイドアーム１５６、１５８が開位置をとる状態で、ウェブ１０６は、アイドルローラ１２６を越え、歯付きローラ１２０とピンチローラ１２４との間を通り、カッター１４０を通って送られる。ウェブ１０６は、山１０５の第１の山がカッター１４０の下に位置決めされる位置に押し出され、それによってウェブ１０６の位置決め操作を初期設定し、カッター１４０は、図３および図１１に示すように、第１の山１０５を通ってウェブ１０６を一回目に切断するように駆動されて、ウェブ１０６の前縁１５２を形成する。

図４に示すように、その後、ウェブ１０６の前縁１５２を形成する半山１１１内への接着剤／シール剤１１３の塗布のために、ウェブドライブ１１６は、ウェブ１０６を予巻回長さ１１５分だけカッター１４０を通り過ぎて前送りする。接着剤／シール剤１１３は、巻回装置１００のオペレータに手持式アプリケータを用いてウレタン材料またはホットメルト接着剤等の接着剤／シール剤を半山１１１に充填させることを含め、何らかの既知の方法によって半山１１１に塗布されうる。

次に、図５に示すように、マンドレル１１２は、マンドレル１１２のチャネル１７０、１７２が送路１３４と概ね整合される初期位置まで回転し、ウェブガイドアーム１５６、１５８は閉位置まで移動し、ウェブフィーダ１１６は、ウェブ１０６の初期長さを、ウェブガイドアーム１５６、１５８を通して、マンドレル１１２のチャネル１７０、１７２内へ送る。マンドレル１１２のチャネル１７０、１７２は、ウェブの前縁１５２と、前縁１５２に隣接するウェブ１０６の縦両端部の一部とを受入れる。ウェブがマンドレル１１２内のチャネル１７０、１７２の位置へ送り込まれるとき、アプリケータ１４２は、フィルタパック１０４がマンドレル１１２へ巻回されるときに、接着剤／シール剤１４３がマンドレル１１２内のチャネル１７０、１７２内に広がらないほどに、ウェブ１０６縦端部から横方向内側に充分に間を置いた地点で、接着シール剤のビード１４３をウェブ１０６の上面へ（図示のように）塗布する。

次に、ウェブガイドアーム１５６、１５８は、図６に示すように開位置へと移動し、ウェブ駆動モータ１２２および巻回モータ１１８は電圧を加えられ、図７に示すようにフィルタパック１０４を巻回する。巻回中、ウェブ駆動モータ１２２は、図７に示すように、過動距離Ｄを含め、ウェブ１０６の所定長さ分を送り出す。

巻回中、ウェブ駆動モータ１２２は、溝付フィルタ媒体のウェブ１０６を制御された線速度でマンドレル１１２へ送るように制御され、巻回モータ１１８は、制御された駆動トルクをマンドレル１１２へ提供するよう制御され、それによって、ウェブ１０６がマンドレル１１２へ巻回されるときに溝付フィルタ媒体のウェブ１０６にかかる制御された張力を維持する。本発明は、ウェブ１０６における所望の張力を維持しながら、巻回装置１００が作動する速度を特に調整することにより、装置１００を操作する特定個人の能力に合わせることができる性能を提供する。

ウェブ１０６がマンドレル１１２へ送られる線速度、およびマンドレル１１２にかかる駆動トルクを、フィルタパック１０４の巻回中の様々な地点においてウェブ１０６にかかる張力を精確に制御する所定のプログラムに従って、巻回工程の間、連続的に制御することができる。例えば、ウェブ１０６がマンドレル１１２へ送られる線速度がそれぞれに、所定の割合で増減する、巻回作業の初めと終りに、事前にプログラムされた加速・減速期間を有することが望ましい場合がある。巻回モータ１１８およびコントローラ１６４の一方かまたは両方が、巻回モータ１１８の駆動トルクを検知するセンサまたは回路を含んでもよい。

一般に、マンドレル１１２への駆動トルクは、ウェブ１０６がマンドレル１１２へ送り出されている線速度にかかわらず、好ましくは、巻回中、実質的に一定な数値に維持されるようになっているであろう。駆動トルクはマンドレル１１２の回転速度を変化させ、更には、例えば断面が非円形の媒体パックを巻回するときに固有に生じるであろうように、供給速度が変化するとき必要に応じてウェブ１０６における一定張力を維持するためにマンドレル１１２を加速減速させるであろう。

一実施の形態では、ウェブ１０６は、巻回中、実質的に一定の線速度でマンドレル１１２へ供給されてもよく、巻回モータ１１８は、実質的に一定なトルクを提供するように制御されてもよいようになっている。「実質的に一定な線速度およびトルク」という用語は、巻回作業の初めと終りにおける短い加速減速期間を除き、線速度が一定数値に維持され、駆動トルクも一定数値に維持されることを意味する用語である。ウェブ１０６を送る実質的に一定な線速度の値は、個々のオペレータが巻回装置１００を操作する個々の熟練度に対して巻回速度を適合させる柔軟性を与えるように、選択されて調整されてもよい。実質的に一定なトルク値は、オペレータの熟練度に実質的に依存することなく、コイル状フィルタパック１０４が完成したとき実質的に一様なサイズと形状を有することになるように、巻回中にウェブ１０６にかかる所望の張力を提供し、更には外側層での過剰な張力によって媒体１０８の内側層が押し潰されることのないように、選択することができる。

図８に示すように、ウェブ駆動モータ１２２は、次に、ウェブを反転し、ウェブを過動距離Ｄに等しい距離だけカッター１４０を通って引き戻し、ウェブ１０６の第２の山１０５をカッター１４０の直下に位置決めする。図９に示すように、カッター１４０は、ウェブ１０６を切断して、図１１の破線で示すような後縁１５４を形成するように駆動される。図１０に示すように、次にオペレータは、ウェブ１０６の末端部をフィルタパック１０４へ巻回するようにマンドレル１１２を少し動かして；ウェブ１０６の後縁１５４における半山に接着剤／シール剤を充填して；フィルタパック１０４をマンドレル１１２のチャネル１７０、１７２から解放するためにプレート１６６、１６８を互いに離間させて移動する機構（不図示）を駆動することによって、完成したフィルタパック１０４をマンドレル１１２から取り出す。完成したフィルタパック１０４は、その後に脇へおいて接着剤／シール剤１４３、１１３を硬化させ、および／または、図１５に示すようなフィルタパック１０４を含むフィルタエレメント１０２の製造を完成するために要求され得る弾力的なシール１７４またはシール支持フレーム１７６のような他の構成要素を取付けるような後続操作へ送られる。

上記操作を、その後に繰り返して、次のフィルタパック１０４を形成してもよい。しかし、ここで注意すべきは、図１に関連して先に説明した操作を、後に続く各フィルタパックに施す必要がないことである。というのは、一旦、巻回装置１００が初期設定されて、媒体の所与のマスターロール１３０から形成されることになる先ず最初のフィルタパック１０４の前縁１５２が適切に形成されてしまえば、初期設定されたならば、図９に関連して説明した各操作は、図１１に示すように、一つのフィルタパック１０４の後縁１５４と、その次のフィルタパック１０４の前縁１５２とを同時に形成することになるからである。

本発明は、いくつかの例示の実施の形態に関連して説明してきたが、本発明の多くの他の実施の形態が可能であることは、当業者にとっては言うまでもない。

例えば、ここで説明した装置および方法の例示の実施の形態の全ては、無芯構造の媒体パック１０４に焦点を当てたが、本発明を用いて、図１７に示すように、中芯１８２の回りに巻回された媒体１０８を有する媒体パック１８０を形成してもよい。芯を持つ媒体パックを形成したい場合は、一緒に回転するように芯をマンドレル１１２へ取付けてもよく、巻回を開始する前に、ウェブ１０６の前縁１５２を芯に取付けるが、前縁を芯にテープ付けしたり、前縁を芯のスロットへ滑り入れたり、前縁を芯へ接着剤によって接着したり、一つ以上の締着具を用いて前縁を芯へ機械的に締着したりすることを含むが、それらに限定されない多種多様な手段を利用して、芯に取付ける。

本発明の説明の文脈で（特に特許請求の範囲の文脈で）における名詞及び同様な指示語の使用は、本明細書中で特に指摘したり、明らかに文脈と矛盾したりしない限り、単数および複数の両方に及ぶものと解釈される。語句「備える」、「有する」、「含む」および「包含する」は、特に断りのない限り、オープンエンドターム（すなわち「〜を含むが限定しない」という意味）として解釈される。本明細書中の数値範囲の具陳は、本明細書中で特に指摘しない限り、単にその範囲内に該当する各値を個々に言及するための略記法としての役割を果たすことだけを意図しており、各値は、本明細書中で個々に列挙されるかのように、明細書に組み込まれる。本明細書中で説明されるすべての方法は、本明細書中で特に指摘したり、明らかに文脈と矛盾したりしない限り、あらゆる適切な順番で行うことができる。本明細書中で使用するあらゆる例または例示的な言い回し（例えば「など」）は、特に主張しない限り、単に本発明をよりよく説明することだけを意図し、本発明の範囲に対する制限を設けるものではない。「半径方向の」、「環状の」、「直径の」、「同心な」、「上側の」、「下側の」、「内側の」、「外側の」、「前方の」、「後方の」等のような全ての幾何学表現は例示に過ぎず、本発明への限定として解釈されないものとする。

明細書中の如何なる言い回しも、本発明の実施に不可欠である、特許請求の範囲に記載されていない要素を示すものとは解釈されないものとする。

本明細書中では、発明を実施するため本発明者が知っている最良の形態を含め、本発明の好ましい実施の形態について説明している。当業者にとっては、上記説明を読んだ上で、これらの好ましい実施の形態の変形が明らかとなろう。本発明者は、熟練者がこのような変形を適宜用いるであろうことを予期し、本発明が本明細書中で具体的に説明される以外の方法で実施されることを意図している。従って本発明は、準拠法で許されているように、本明細書に添付された請求項に記載の主題の修正および均等物をすべて含む。さらに、本明細書中で特に指摘したり、明らかに文脈と矛盾したりしない限り、すべての考えられる変形における上記要素のいずれの組合せも本発明に包含される。
以下の発明を開示する。
本発明の方法は、溝付フィルタ媒体の非円形コイル状ウェブをマンドレルへ巻回するステップを更に備えていてもよい。
本発明の方法は、実質的に一定な線速度でフィルタ媒体のウェブをマンドレルへ送るステップを更に備えていてもよい。
本発明の方法は、マンドレルが、実質的に一定な駆動トルクで駆動されている間、変化する回転速度で回転できるようにするステップを更に含んでいてもよい。
本発明の方法は、実質的に一定な線速度でフィルタ媒体のウェブをマンドレルへ送るステップを更に備えていてもよい。
本発明の方法では、一回目および二回目にウェブを切断するステップは、送路に沿い、マンドレルに対する固定位置に配設されたカッターにより切断するようにしてもよい。
本発明の方法は、カッターによってウェブを二回目に切断する前に、過送り距離に等しい距離だけカッターを通り過ぎてウェブを引き戻すステップを更に備えていてもよい。
本発明の方法は、マンドレルへウェブを巻回する前に、マンドレルへ取付けることができるように、ウェブを初期長さだけ送り出すステップを更に備えていてもよい。
本発明の方法は、ウェブを一回目に切断した後、初期長さのウェブをマンドレルへ案内するために、カッターとマンドレルとの間にウェブガイドを位置決めするステップを更に備えていてもよい。
本発明の方法は、マンドレルへウェブを巻回する前に、ウェブガイドを取外すステップを更に備えていてもよい。
本発明の方法は、マンドレル内のチャネル中へウェブの前縁を案内するステップを更に備えていてもよい。
本発明の方法は、マンドレルへウェブを巻回する前に、ウェブガイドを取外すステップを更に備えていてもよい。
本発明の装置は、フィルタエレメントが、溝付フィルタ媒体の非円形コイル状ウェブを備えていてもよい。
本発明の装置は、フィーダが、フィルタ媒体のウェブを実質的に一定な線速度でマンドレルへ送るようにしてもよい。
本発明の装置では、マンドレルは、実質的に一定な駆動トルクで駆動されている間、変化する回転速度で回転するようにしてもよい。
本発明の装置は、フィーダが、実質的に一定な線速度でフィルタ媒体のウェブをマンドレルへ送るようにしてもよい。
本発明の装置では、カッターは、マンドレルに対し、送り方向に沿う固定位置に配設されるようにしてもよい。
本発明の装置では、コントローラは、マンドレルへウェブを巻回する前に、フィーダが、マンドレルへ取付けるためにウェブの初期長さだけ送り出すように更に構成されるようにしてもよい。
本発明の装置は、ウェブを一回目に切断した後、初期長さのウェブをマンドレルへ案内するために、カッターとマンドレルとの間に選択的に位置決め可能なウェブガイドを更に備えていてもよい。
本発明の装置では、ウェブガイドは、マンドレルへウェブを巻回する前に取外し可能であるようにしてもよい。
本発明の装置は、マンドレルがウェブの前縁を受入れるためのチャネルを含み、ウェブガイドがウェブの前縁をマンドレルのスロット中へ案内するようになされてもよい。
本発明の装置は、ウェブガイドが、マンドレルにウェブを巻回する前に取外し可能であるようにしてもよい。
本発明の方法は、溝付媒体をコイル状に巻回することによってフィルタエレメントを製造する方法であって：トルク制御モードで作動する巻回モータによって駆動されるマンドレルへウェブドライブ装置から媒体を供給するステップと；媒体をコイル状に巻回するステップと；巻回モータによってマンドレルへ供給されるトルクを制御することにより、巻回中に、媒体にかかる張力を所望値に制御するステップとを備えていてもよい。
本発明の方法は、媒体にかかる所望の張力を得るために、巻回モータによってマンドレルに供給されるトルクを調整するステップと；溝付媒体の巻回中、巻回モータによって供給されるトルクを継続的に検知するステップと；媒体にかかる所望張力を維持するために、モータによって供給される検知されたトルクに応じて、巻回中に巻回モータが供給するトルクを継続的に調整するステップを更に備えていてもよい。
本発明の方法は、溝付媒体の巻回中、モータによって供給されるトルクを実質的に一定なトルク値に制御するステップを更に備えていてもよい。
本発明の方法は、ウェブドライブ装置が、巻回中に、実質的に一定な線速度で媒体をマンドレルへ送るようにしてもよい。
本発明の方法は、溝付媒体の巻回中、モータによって供給されるトルクを実質的に一定なトルク値に制御するステップを更に備えていてもよい。
本発明の方法は、溝付フィルタ媒体のウェブが、マンドレルへの送路に沿う送り方向で送られ、溝付フィルタ媒体が、送り方向を横断して延在する、ウェブのピッチを画定する交互の山および谷を形成する複数の溝を含み、ウェブドライブ装置が溝付フィルタ媒体の山および谷に係合するように構成された周縁部を持つ歯付きローラを含み、方法が、歯付きローラにより送路に沿ってウェブを駆動することによって、マンドレルへウェブを送るステップを更に備えていてもよい。
本発明の方法は、ウェブドライブ装置がエンコーダを含み、方法が、ウェブドライブによって送られたウェブの位置および長さをエンコーダによって監視するステップを更に備えていてもよい。
本発明の装置は、溝付媒体をコイル状に巻回することによってフィルタエレメントを製造する装置であって：軸を中心に回転可能に取付けられたマンドレルと；ウェブをマンドレルへ送るウェブドライブ装置と；トルク制御モードで作動し、マンドレルへ作動可能に結合される巻回モータであって、溝付媒体のコイル状への巻回中にマンドレルを回転させ、モータによりマンドレルへ供給されるトルクを制御することによって、巻回中にウェブにかかる所望張力を維持する、巻回モータとを備えていてもよい。
本発明の装置は、媒体にかかる所望張力を得るために巻回モータによってマンドレルへ供給されるトルクを調整し、溝付媒体の巻回中に巻回モータによって供給されるトルクを継続的に検知し、巻回中に巻回モータによって供給される検知されたトルクに応じてモータが供給するトルクを継続的に調整し、よって媒体にかかる所望の張力を維持するように構成されるコントローラを更に備えていてもよい。
本発明の装置は、コントローラが、溝付媒体の巻回中に巻回モータが供給するトルクを、実質的に一定なトルク値に制御するよう更に構成されるようにしてもよい。
本発明の方法は、ウェブドライブ装置が、巻回中に、実質的に一定な線速度で媒体をマンドレルへ供給するようにしてもよい。
本発明の方法は、コントローラが、溝付媒体の巻回中に巻回モータが供給するトルクを実質的に一定なトルク値に制御するよう更に構成されるようにしてもよい。
本発明の装置では、溝付フィルタ媒体のウェブは、マンドレルへの送路に沿う送り方向で送られ、溝付フィルタ媒体は、送り方向を横断して延在するとともにウェブのピッチを画定する、交互の山および谷を形成する複数の溝を含み、ウェブドライブ装置が、溝付フィルタ媒体の山および谷に係合するように構成された周縁部を持つ歯付きローラを含み、方法が、歯付きローラによって送路沿いにウェブを駆動することによってウェブをマンドレルへ送るステップを更に含むようにしてもよい。
本発明の方法は、ウェブドライブ装置がエンコーダを備え、本発明の方法が、ウェブドライブによって送られたウェブの位置および長さをエンコーダによって監視するステップを更に含むようにしてもよい。
本発明の方法は、溝付フィルタ媒体のコイル状ウェブを有するフィルタエレメントを形成するための方法であって：制御された駆動トルクを提供する巻回モータにより回転するマンドレルへ、制御された線速度で溝付フィルタ媒体のウェブを送り、よってウェブがマンドレルへ巻回されるときに溝付フィルタ媒体のウェブにかかる制御された張力を維持する、溝付フィルタ媒体のウェブを送るステップを備えるようにしてもよい。
本発明の方法は、巻回モータを、実質的に一定な駆動トルクに応じたウェブにかかる実質的に一定な張力を維持するために、一定な駆動トルクをマンドレルへ提供するようにして制御するステップを更に備えるようにしてもよい。
溝付フィルタ媒体のウェブは、マンドレルへの送路に沿う送り方向で送られ、溝付フィルタ媒体は、送り方向を横断して延在するとともにウェブのピッチを画定する、交互の山および谷を形成する複数の溝を含み、ある長さのウェブを、送り方向へ送り出すステップと、ウェブの前縁を形成するため、溝付フィルタ材料の山の一つで、ウェブを通って切ることによって、一回目にウェブを切断するステップを更に備えるようにしてもよい。
本発明の方法は、マンドレルへウェブの前縁を取付けるステップと、制御された駆動トルクでマンドレルを駆動している間に、ウェブのピッチの整数倍に等しい長さだけウェブを送り出すステップと、ウェブの後縁を形成するために、溝付フィルタ材料の山でウェブを通って切ることによって、二回目にウェブを切断するステップを更に備えるようにしてもよい。
本発明の方法は、カッターとマンドレルとの間の送路沿いにあり、送り方向においてウェブのピッチの整数倍に等しい過送り距離越えてカッターから離間した地点で、ウェブに接着シール剤を塗布するステップを更に備えるようにしてもよい。
本発明の方法は、送り方向におけるカッターからの過送り距離を含む、カッターを通り過ぎるウェブの長さだけ、ウェブを送り出すステップであって、過送り距離がウェブのピッチの整数倍に等しい、ステップと、カッターによってウェブを二回目に切断する前に、過送り距離に等しい距離だけカッターを通り過ぎてウェブを引き戻すステップとを更に備えるようにしてもよい。
本発明の装置は、溝付フィルタ媒体のコイル状ウェブを有するフィルタエレメントを形成するための装置であって：マンドレルの軸を中心に回転可能に取付けられるマンドレルと、溝付フィルタ媒体のウェブを、制御された線速度でマンドレルへ送るためのウェブフィーダと、制御された駆動トルクをマンドレルへ提供するために、ウェブフィーダへ作動可能に結合され、よってウェブがマンドレルへ巻回されるときに溝付フィルタ媒体のウェブにかかる制御された張力を維持する、巻回モータとを備えるようにしてもよい。
本発明の装置は、一定な駆動トルクに応じたウェブにかかる一定な張力を維持するために、巻回モータが、実質的に一定な駆動トルクをマンドレルに提供するようにしてもよい。
本発明の装置は、溝付フィルタ媒体のウェブは、マンドレルへの送路に沿う送り方向で送られ、溝付フィルタ媒体は、送り方向を横断して延在するとともにウェブのピッチを画定する、交互の山および谷を形成する複数の溝を含み、フィーダは、ある長さのウェブを送り方向へ送り出すようになされ、装置は、フィーダとマンドレルとの間の送路に沿って配設され、ウェブの前縁を形成するため、溝付フィルタ媒体の山の一つでウェブを通って切ることによって、ウェブを一回目に切断するカッターを更に備えるようにしてもよい。
本発明の装置は、フィーダと、カッターと、巻回モータとへ動作可能に結合されるコントローラを更に備え、ウェブの前縁がマンドレルへ取付けられ、かつ巻回モータが、制御された駆動トルクでマンドレルを駆動する間に、フィーダがウェブのピッチの整数倍に等しい長さだけウェブを送り出した後に、カッターが、溝付フィルタ媒体の山でウェブを通って切ることによってウェブを二回目に切断して、ウェブの後縁を形成するように、コントローラがフィーダと、カッターと、巻回モータとを制御し、カッターとマンドレルとの間の送路沿いにあり、送り方向においてカッターから過送り距離だけ越えて離間する地点でウェブに接着シール剤を塗布するアプリケータを更に備えるようにしてもよい。
本発明の装置は、コントローラは、カッターによってウェブを二回目に切断する前に、フィーダが、過送り距離に等しい距離だけカッターを通り過ぎてウェブを引き戻すように更に構成され、過送り距離がウェブのピッチの整数倍に等しいようにしてもよい。

図１は、本発明による例示の巻回装置の一部破断図である。 図２は、図１の巻回装置の概略図であり、本発明の様々な構造上および操作上の態様を図解する。 図３は、図１の巻回装置の概略図であり、本発明の様々な構造上および操作上の態様を図解する。 図４は、図１の巻回装置の概略図であり、本発明の様々な構造上および操作上の態様を図解する。 図５は、図１の巻回装置の概略図であり、本発明の様々な構造上および操作上の態様を図解する。 図６は、図１の巻回装置の概略図であり、本発明の様々な構造上および操作上の態様を図解する。 図７は、図１の巻回装置の概略図であり、本発明の様々な構造上および操作上の態様を図解する。 図８は、図１の巻回装置の概略図であり、本発明の様々な構造上および操作上の態様を図解する。 図９は、図１の巻回装置の概略図であり、本発明の様々な構造上および操作上の態様を図解する。 図１０は、図１の巻回装置の概略図であり、本発明の様々な構造上および操作上の態様を図解する。 図１１は、図１の装置の操作を説明するために図２から図１０と共に使用される、溝付フィルタ材料のウェブの特徴を示す拡大図である。 図１２は、図１の装置の操作を説明するために図２から図１０と共に使用される、溝付フィルタ材料のウェブの特徴を示す拡大図である。 図１３は、本発明による、図１の装置のウェブフィーダの部分拡大図である。 図１４は、本発明による、図１の装置のマンドレルおよびウェブガイドアームの平面図である。 図１５は、図２から図１０に示すようにして本発明による図１の装置により巻回される、媒体パックを含むフィルタエレメントの斜視図である。 図１６は、図２から図１０に示された様式で、本発明による図１の装置によって形成される、断面が非円形の無芯媒体パックの斜視図である。 図１７は、断面が円形で、中芯回りに巻回され、図１の巻回装置によって形成できる、例示の媒体パックの斜視図である。

Claims (13)

1. 中芯の回りにコイル状に巻回された溝付フィルタ媒体のウェブを有するフィルタエレメントを形成するための方法であって：
   巻回モータにより回転するマンドレルへ、溝付きフィルタ媒体のウェブを送るステップを備え；
   前記ステップにおいて、前記ウェブの送り速度が制御され、前記巻回モータが前記マンドレルへ提供する駆動トルクが、前記ウェブが前記マンドレルへ巻回されるときに前記ウェブにかかる張力が制御された状態を維持するよう、制御され；
   前記ウェブが、フィルタ媒体の平面状の面シートと、前記面シートに取付けられ、折れ曲がりが前記溝を形成するフィルタ媒体の折れ曲がりシートとを含み；
   前記溝付フィルタ媒体のウェブは、前記マンドレルへの送路に沿う送り方向で送られ、
   前記折れ曲がりシートは、前記送り方向を横断して延在するとともに前記ウェブのピッチを画定し、互いに規則的に離間する、交互に連続してつながれる山および谷を形成する複数の溝を含み；
   ある長さの前記ウェブを、前記送り方向へ送り出すステップと；
   前記ウェブの前縁を形成するため、前記溝付フィルタ材料の前記山の一つで、前記ウェブを通って切ることによって、一回目に前記ウェブを切断するステップを更に備え；
   前記折れまがりシートが前記谷の底で前記面シートに取り付けられ；
   前記マンドレルへ前記ウェブの前縁を取付けるステップと；
   制御された駆動トルクで前記マンドレルを駆動している間に、前記ウェブの前記ピッチの整数倍に等しい長さだけ前記ウェブを送り出すステップと；
   前記ウェブの後縁を形成するために、前記溝付フィルタ材料の山で前記ウェブを通って切ることによって、二回目に前記ウェブを切断するステップと；
   前記送り方向におけるカッターからの過送り距離を含む、前記カッターを通り過ぎる前記ウェブの長さだけ、前記ウェブを送り出すステップであって、前記過送り距離が前記ウェブのピッチの整数倍に等しい、ステップと；
   前記カッターによって前記ウェブを二回目に切断する前に、前記過送り距離に等しい距離だけ前記カッターを通り過ぎて前記ウェブを引き戻すステップとを更に備える；
   方法。
2. 前記マンドレルへ前記ウェブを巻回する前に、前記マンドレルへ取付けることができるように、前記ウェブを初期長さだけ送り出すステップを更に備える；
   請求項１に記載の方法。
3. 前記ウェブを一回目に切断した後、前記初期長さのウェブを前記マンドレルへ案内するために、前記カッターと前記マンドレルとの間にウェブガイドを位置決めするステップを更に備える；
   請求項２に記載の方法。
4. 前記マンドレルへ前記ウェブを巻回する前に、前記ウェブガイドを取外すステップを更に備える；
   請求項３に記載の方法。
5. 前記マンドレル内のチャネル中へ前記ウェブの前縁を案内するステップを更に備える；
   請求項３に記載の方法。
6. 前記マンドレルへ前記ウェブを巻回する前に、前記ウェブガイドを取外すステップを更に備える；
   請求項５に記載の方法。
7. 中芯の回りにコイル状に巻回された溝付フィルタ媒体のウェブを有するフィルタエレメントを形成するための装置であって：
   マンドレルの軸を中心に回転可能に取付けられるマンドレルと；
   前記溝付フィルタ媒体のウェブを、前記マンドレルへ送るためのウェブフィーダと；
   前記マンドレルへ駆動トルクを提供し、前記ウェブフィーダへ作動可能に結合される巻回モータと；
   前記ウェブフィーダと前記巻回モータとへ作動可能に結合され、前記ウェブフィーダが前記ウェブを前記マンドレルへ送る送り速度を制御し、前記ウェブが前記マンドレルへ巻回されるときに前記ウェブにかかる張力が制御された状態を維持するよう、前記巻回モータの駆動トルクを制御するコントローラとを備え；
   前記ウェブが、フィルタ媒体の平面状の面シートと、前記面シートに取付けられ、折れ曲がりが前記溝を形成するフィルタ媒体の折れ曲がりシートとを含み；
   前記溝付フィルタ媒体のウェブは、前記マンドレルへの送路に沿う送り方向で送られ、 前記折れ曲がりシートは、前記送り方向を横断して延在するとともに前記ウェブのピッチを画定し、互いに規則的に離間する、交互に連続してつながれる山および谷を形成する複数の溝を含み；
   前記ウェブフィーダは、ある長さのウェブを送り方向へ送り出すようになされ；
   前記装置は、前記ウェブフィーダと前記マンドレルとの間の前記送路に沿って配設され、前記ウェブの前縁を形成するため、前記溝付フィルタ媒体の山の一つで前記ウェブを通って切ることによって、前記ウェブを一回目に切断するカッターを更に備え；
   前記折れまがりシートが前記谷の底で前記面シートに取り付けられ；
   前記コントローラは、前記カッターへ動作可能に結合され、前記ウェブの前記前縁が前記マンドレルへ取付けられ、かつ前記巻回モータが、制御された駆動トルクで前記マンドレルを駆動する間に、前記ウェブフィーダが前記ウェブの前記ピッチの整数倍に等しい長さだけ前記ウェブを送り出した後に、前記カッターが、前記溝付フィルタ媒体の山で前記ウェブを通って切ることによって前記ウェブを二回目に切断して、前記ウェブの後縁を形成するように、前記コントローラが前記ウェブフィーダと、前記カッターと、前記巻回モータとを制御し；
   前記カッターと前記マンドレルとの間の送路沿いにあり、前記送り方向において前記カッターから過送り距離だけ越えて離間する地点で前記ウェブに接着シール剤を塗布するアプリケータを更に備え；
   前記コントローラは、前記カッターによって前記ウェブを二回目に切断する前に、前記ウェブフィーダが、前記過送り距離に等しい距離だけ前記カッターを通り過ぎて前記ウェブを引き戻すように更に構成され；
   前記過送り距離が前記ウェブの前記ピッチの整数倍に等しい；
   装置。
8. 前記コントローラは、前記カッターによって前記ウェブを二回目に切断する前に、前記ウェブフィーダが、前記過送り距離に等しい距離だけ前記カッターを通り過ぎて前記ウェブを引き戻すように更に構成される；
   請求項７に記載の装置。
9. 前記コントローラは、前記マンドレルへ前記ウェブを巻回する前に、前記ウェブフィーダが、前記マンドレルへ取付けるために前記ウェブの初期長さだけ送り出すように更に構成される；
   請求項７に記載の装置。
10. 前記ウェブを一回目に切断した後、前記初期長さのウェブを前記マンドレルへ案内するために、前記カッターと前記マンドレルとの間に選択的に位置決め可能なウェブガイドを更に備える；
    請求項９に記載の装置。
11. 前記ウェブガイドは、前記マンドレルへ前記ウェブを巻回する前に取外し可能である；
    請求項１０に記載の装置。
12. 前記マンドレルが前記ウェブの前縁を受入れるためのチャネルを含み、前記ウェブガイドが前記ウェブの前記前縁を前記マンドレルのスロット中へ案内するようになされた；
    請求項１０に記載の装置。
13. 前記ウェブガイドが、前記マンドレルに前記ウェブを巻回する前に取外し可能である；
    請求項１２に記載の装置。

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