CH680130A5

CH680130A5 -

Info

Publication number: CH680130A5
Application number: CH423089A
Authority: CH
Original assignee: Staeubli Ag
Priority date: 1989-11-24
Filing date: 1989-11-24
Publication date: 1992-06-30
Also published as: DE4036128A1

Description

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CH 680 130 A5

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Beschreibung

Die Erfindung betrifft eine Anlage gemäss dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 sowie ein Verfahren gemäss dem Oberbegriff des Patentanspruchs 12 zum Betrieb dieser Anlage.

Um einen störungsfreien und kontinuierlichen Arbeitsablauf von Textilfäden verarbeitenden Maschinen, wie Web-, Stick-, Strick-, Zettel-, Umspulmaschinen, Färbeanlagen und dgl. zu gewährleisten, ist ein geordneter Nachschub des auf Spulen gewickelten Fadens unbedingte Voraussetzung. Einerseits müssen die Fadenspulen nach Fadenqualität geordnet und andererseits leicht greifbar sein, mit vorbestimmter Position und Länge der Fadenenden.

Ziel der Erfindung ist es, die vorgenannte Position und Lage der Spulen sowie die vorgenannte Position bzw. Länge der Fadenenden durch entsprechende Vorbereitung der Fadenspulen, d.h. durch deren ordnungsgemässe und vorprogrammierte Ablage auf ein Gestell oder Gatter, zu erzielen.

In der Praxis erfolgte die Vorbereitung der Fadenspulen, d.h. ihr gleichgerichtetes Aufstecken auf die im Gatter angebrachten Dorne und das Anbringen der beiden Fadenenden an die dem Dorn zugeordneten Klemmen bzw. das Einbringen an die dem Dorn zugeordneten Hülsen bisher durch Hilfskräfte. Bekannt ist ferner, Spulen auf Rüttelschienen in gleiche Lage zu bringen und die beiden Fadenenden mittels Spezialmaschinen zu lokalisieren und zu erfassen.

Durch die Einführung des sogenannten «Handling» mittels Robotern ergab sich die Möglichkeit, diese Arbeit zu automatisieren. Probleme ergeben sich jedoch in bezug auf den Arbeitsablauf und den Aufwand für das Ordnen der Spulen und deren Endfäden.

Diese Probleme werden durch eine Anlage gemäss dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 und dem Verfahrenskennzeichen des Patentanspruchs 12 gelöst.

Ein weiteres Problem tritt auf, wenn keine geordnete Anlieferung der Fadenspulen zur Vorbereitungsanlage erfolgt, d.h., wenn die Lage der zu ergreifenden Spulen durch den Roboter selbst lokalisiert werden muss. Eine Lösung dieses Problems ist im Anspruch 13 angegeben.

In den Zeichnungen ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Es zeigen

Fig. 1 eine Draufsicht,

Fig. 2 und 3 je eine Seitenansicht der Gesamtanlage zur Handhabung von bewickelten Fadenspulen,

Fig. 4 in vergrössertem Massstab eine Seitenansicht des Greifers mit erfasster Fadenspule, und

Fig. 5 die dazugehörige Draufsicht.

Mittelpunkt der Anlage ist der auf der Konsole 1 schwenkbar angeordnete Roboter 2 mit dem Schwenkarm 3, an dessen Ende sich eine Greif-und Halteeinrichtung 4 für bewickelte Fadenspulen 5 befindet. Der Roboter kann auch auf einer fahrbaren Konsole montiert sein.

Die Beschickungsanlage für die bewickelten Fadenspulen besteht aus einem Rollförderer 6, auf welchem die in den Paletten 7 eingelagerten Fadenspulen 5 der erfindungsgemässen Anlage zugeführt werden. Im Bereich B des Schwenkarmes 3 des Roboters befindet sich ein Hubtisch 8 für die Paletten 7.

Auf der anderen Seite des Roboters 2 befindet sich eine Geleisestrecke 9 für Zettelgatterwagen 10. Diese bestehen aus einem Rollschemel 11 mit senkrechter Wand 12, in welche Dorne 13 für die Aufnahme der Hülsen 14 der gewickelten Fadenspulen 5 angebracht sind. Für die Zettelgatterwagen 10 sind im Bereich der Geleisestrecke 9 zusätzlich ein Hubtisch 15 und eine Drehscheibe 16 angeordnet.

Zwischen dem Rollenförderer 6 und der Geleisestrecke 9, im Schwenkbereich des Roboterarmes 3, ist eine Fadensuchstation 17 für bewickelte Fadenspulen 5 angeordnet.

Die gesamte Anlage wird noch durch Zubehörteile, wie ein Förderband 18 zum Abführen fehlerhafter Spulen (z.B. infolge Nichtauffindens der Fadenenden), ein Förderband 19 zum Abführen leerer oder nur teilweise abgewickelter Hülsen 14 und ein Steuergerät für den Roboter und/oder die Gesamtanlage, ergänzt.

In den Fig. 4 und 5 ist eine Greif- und Halteeinrichtung 4, wie sie am Roboterarm angebracht wird, dargestellt, welche einerseits aus dem Halteteil und andererseits aus der Fühleinrichtung, mit welcher die Lage einer bewickelten Fadenspule ermittelt wird, besteht. Der Halteteil weist eine Haube 22 mit einer Trägerplatte 23 mit Saugnäpfen 28 auf. Als Fühleinrichtung dienen drei über elastische Elemente 32 verbundene Stabfühler 24 sowie ein Tiefenfühler 35. Zur Übernahme dès äusseren Fadenendes des Mantelflächenfadens der Spule aus der Fadenfindstation ist an der Trägerplatte 23 ein parallel zu den Stabfühlern verlaufendes, ein offenes Ende aufweisendes Saugrohr 25 angeordnet. Als Halteeinrichtung für die Fadenspule sind an der unteren Abdeckung 26 des Staurings 27 der Haube 22 vorzugsweise drei bis acht an eine Vakuumleitung 29 angeschlossene Saugnäpfe 28 kreisförmig angeordnet. Die ganze Einrichtung ist über den Befestigungsflansch 30 mit dem Schwenkgelenk 31 des Roboterarmes 3 verbunden. Die Saugnäpfe 28 stehen mit dem Saugring 27 der Haube 22 in Wirkverbindung.

Die mit der Tragplatte 23 verbundenen drei Stabfühler 24 sind z.B. durch den Einbau von gummielastischen Verbindungsteilen 32 minim beweglich und weisen an ihren freien Enden mindestens zwei Paare von zusammenwirkenden Sensoren 33 und 34 auf, d.h. je einen Sender mit dazugehörendem Empfänger, welche über Strahlen 33' und 34' miteinander in Wirkverbindung stehen und so je eine Lichtschranke bilden.

Der an der unteren Abdeckung 26 angeordnete Tiefenfühler 35 ist ein Reflexsensor, der gegen die Stirnfläche der aufzunehmenden Fadenspule 5 (Z-Richtung) gerichtet ist.

Die Arbeitsweise der Greif- und Halteeinrichtung 4 mit den Fühlern 24 und den Sensoren 33, 34, 35 ist folgende:

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Der Roboterarm 3 senkt die Greifeinrichtung 4 in den Bereich der Palette 7, in welcher sich in nicht genau festgelegter Lage bewickelte Fadenspulen 5 befinden sollen. Erfolgt das Absenken im Bereich einer vorhandenen Fadenspule, bewegt sich der Schwenkarm seitlich, bis er in einen Leerbereich gelangt. Hierauf bewegt der Schwenkarm die Fühleinrichtung in X-Richtung, bis sie durch eine Lichtschranke, d.h. einen der Sensorstrahlen 33' durch die Mantelfläche einer Fadenspule unterbrochen wird. Im Steuergerät wird dieses Signal gemeldet und registriert. Der Schwenkarm bewegt nun die Fühleinrichtung in die um 90° zur X-Richtung geschwenkte Y-Richtung, bis die andere Lichtschranke, d.h. der Sensorstrahl 34' durch die Mantelfläche der gleichen Fadenspule unterbrochen wird. Dieser Bewegungswechsel in X- und Y-Richtung erfolgt mehrmals, so dass sich die Fadenspule schlussendlich unterhalb der Fühleinrichtung, d.h. unterhalb der Haube 22 befindet. Bei diesen Bewegungen besteht die Möglichkeit, dass einer der Stabfühler gegen eine Fadenspule zu liegen kommt, was insofern keine Beschädigung zur Folge hat, als der mi-nim bewegliche Stabfühler geringfügig ohne Schaden ausweichen kann und dabei auch der Sensor anspricht. Nach der Zentrierung erfolgt ein weiteres Absenken der Fühleinrichtung, bis der Reflexsensor 35 die vorausbestimmte Tiefe anzeigt und die Saugnäpfe 28 auf der Stirnfläche der Fadenspule 5 aufliegen.

Die Arbeitsweise der Gesamtanlage ist folgende: Über die Rollförderer 6 werden die auf Paletten 7 geladenen, bewickelten Fadenspulen 5 der Anlage bis in den Bereich B des Roboterarmes 3 zugeführt. Der Roboterarm 3 mit der angeschlossenen Greif-und Halteeinrichtung 4 mit den Stabfühlern 24 zentriert sich wie beschrieben nach der X- und Y-Richtung und dem Tiefenreflexsensor 35 über einer Fadenspule 5, ergreift diese über die Vakuum-Saugnäpfe 28 und transportiert sie zur Fadenfindstation 17, wo sie auf ein freies Feld abgestellt wird. Das Suchen des inneren und äusseren Fadenendes der Spule wird eingeleitet. In der Zwischenzeit entnimmt die Greifeinrichtung eine andere, bereits bearbeitete Fadenspule 5 aus dem benachbarten Feld, wobei die in der Station aufgefundenen Fadenenden getrennt, z.B. durch Ansaugen des äusseren Fadenendes im Saugrohr 25, unter Ausnützung der Saugwirkung aus dem Saugring 27 der Haube 22, übernommen werden. Nach dem Kippen der Fadenspule 5 mittels der Halteeinrichtung des Roboterarmes um ca. 90° wird diese mit ihrer Hülse 14 auf einen Dorn 13 des Zettelgatterwagens 10 geschoben, unter gleichzeitigem Einblasen des oder der Fadenenden in offene, den Dornen zugeordnete Schläuche oder Klemmen des Zettelgatterwagens. Der in der Fadenfindstation 17 aufgefundene äussere Faden kann vom Roboterarm direkt auf das Dornende ge-schlauft werden. Die Ausbildung kann so sein, dass allfällige noch auf den Dornen 13 des Zettelgatterwagens 10 verbleibende leere Hülsen 14 vom Roboter auf das Förderband 19 für leere Hülsen geschoben werden. Hierauf beginnt der beschriebene Zyklus des Roboters 2 von neuem. Spulen, bei denen eines der Fadenenden in der Fadenfindstation 17

nicht aufgefunden wurden, werden vom Roboterarm auf das Förderband 18 für Fadenspulen abgelegt.

Je nach späterem Verwendungszweck der Fadenspulen können die Fadenenden statt gezielt abgelegt, direkt mit den Fadenenden einer vorhergehenden Spule bzw. der nachfolgenden Spule verknüpft werden.

Vom Roboter können noch weitere Arbeiten, z.B. Kontrolle des Verlaufes der Konizität der Fadenspule mittels Sensoren, Abheben der Kartonzwischenlagen auf den Paletten oder dgl., vorgenommen werden.

Claims

Patentansprüche

1. Anlage mit Steuergerät zur gezielten Handhabung beim Transport und Setzen einer bewickelten Fadenspule in einen Transportbehälter, wie Transportkiste, Palette, Spulengatter oder in eine Arbeitsmaschine, wie Fadensuchstation, Umspulmaschine, Web-, Spul- oder Zwirnmaschine mittels eines Industrieroboters mit einer Greif- und Halteeinrichtung für eine Fadenspule, dadurch gekennzeichnet, dass der Arm (3) des Roboters (2) nahe der Greif- und Halteeinrichtung (4) eine Fühleinrichtung (24, 35) mit Sensoren (33, 34, 35) zur Lokalisierung der Spule (5) sowie zum Abtasten der Ablage für die Spulen aufweist.

2. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Anlage im Schwenkbereich (B) des Armes (3) des Roboters (2) eine Fadensuchstation (17) zugeordnet ist.

3. Anlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Fühleinrichtung mindestens zwei, vorzugsweise drei im Abstand zueinander angeordnete, vorzugsweise in der Einrichtung geringfügig beweglich angeordnete Stabfühler (24) aufweist, welche nahe ihrer freien Enden je mit einem elektronischen Sensorenpaar (33, 34), nämlich einem Sender und einem mit diesem zusammenwirkenden, am benachbarten Stabfühler (24) angeordneten Empfänger, bestückt sind.

4. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3 mit drei Stabfühlern (24) und zwei Sensorenpaaren (33, 34), dadurch gekennzeichnet, dass der mittlere Stabfühler einen ersten, mit einem Empfänger eines benachbarten Stabfühlers und einen zweiten, mit einem Empfänger eines anderen benachbarten Stabfühlers zusammenwirkenden Sender aufweist.

5. Anlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlen (33', 34') der beiden Sensorenpaare (33, 34) in einem Winkel von annähernd 90° zueinander verlaufen.

6. Anlage nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand zum Spulenzentrum der über die Sensoren zusammenwirkenden Strahlen (33', 34') kleiner ist als der Aussen-durchmesser der mit Faden bewickelten Spulen, zu deren Handhabung der Greifer bestimmt ist.

7. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass parallel zu den Stabfühlern (24) ein am unteren Ende offenes Rohr (25) zum Ansaugen eines Fadenendes der Fadenspule und in oder ausserhalb der Greif- und Halteeinrichtung (4) für die Fadenspule ein auf diese Einrich-

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tung wirkendes Blas- oder Vakuumsystem (29) angeordnet ist.

8. Anlage nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass im Rohr (25) ein Sensor angeordnet ist, welcher das Eindringen eines Fadenendes bis zu einer vorbestimmten Länge feststellt und dem Steuergerät (20) der Anlage meldet.

9. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Fühleinrichtung (24) einen parallel zu den Stabfühlern gerichteten, im Innenbereich der Stabfühler angeordneten Tiefenfühler (35) mit einem von der Fühleinrichtung weggerichteten Distanzsensor aufweist.

10. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Greif- und Halteeinrichtung (4) mit mindestens einem, vorzugsweise drei bis acht von ihr weggerichteten Saugnäpfen (28) bestückt ist, wobei die Fadenspulen an ihrer oberen Stirnfläche angehoben werden.

11. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Greif- und Halteeinrichtung für eine voll aufgewickelte Fadenspule mit einem Greifer für eine leere Spulenhülse kombiniert ist.

12. Verfahren zum Betrieb einer Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 11, mit einem Industrieroboter, dadurch gekennzeichnet, dass

- die Spule mittels der Greif- und Halteeinrichtung im Spulen-Transportbehälter erfasst wird,

- unter eventuellem Suchen und Sichern des freien Fadenendes in der Fadensuchstation,

- die Fadenspuie auf einen vorbestimmten Abstellplatz einer Verarbeitungsmaschine oder auf einen Dorn einer Vorbereitungsvorrichtung plaziert wird,

- wobei das freie Ende an einen Fadenhalter des Abstellplatzes übergeben wird.

13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass dem Erfassen der sich in unbestimmter Lage befindlichen Fadenspule im Spulenbehälter ein Suchvorgang vorangeht, wobei die der Greifeinrichtung zugeordnete Fühlereinrichtung mit drei mit je zwei Sensorpaaren bestückten Stabfühlern bis zu einer vorbestimmten Höhenlage der Fadenspulen abgesenkt und dann in X-Richtung linear verschoben wird, bis der Strahl des einen Sensorpaares eine Fadenspule meldet, worauf der Roboter die Greifeinrichtung in Y-Richtung bewegt, bis der Strahl des anderen Sensorpaares ebenfalls eine in seinem Bereich liegende Fadenspule meldet, worauf der Vorgang in X- und Y-Richtung so lange wiederholt wird, bis beide Strahlen gleichzeitig das Vorhandensein einer Fadenspule melden, sich die Greif- und Halteeinrichtung praktisch zentrisch über der Fadenspule befindet und die Greif- und Halteeinrichtung abgesenkt werden kann, bis der in Z-Richtung wirkende Tiefenfühler die Stirnfläche der Fadenspule meldet.

14. Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Greifer des Roboters die Fadenspule ansaugt.

15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Roboter die Fadenspule einer Fadensuchstation zuführt, worauf diese das äussere, gegebenenfalls auch das innere Fadenende sucht, und dass beim erneuten Erfassen der Fadenspule durch den Roboter die Fadenenden in den hohlen Stabfühler eingeblasen oder von diesem eingesogen werden.

16. Verfahren nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Industrieroboter steuermässig auf eine mit Fadenspulen zu bestückende Verarbeitungsmaschine oder auf ein Lagergestell zu bewegt und die Fadenspule am vorbestimmten Ort, unter Übergabe des Fadenendes oder der Fadenenden an den entsprechenden Fadenhalter, deponiert.

17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Arm des Industrieroboters das Fadenende der transportierten und auf einer Verarbeitungsmaschine deponierten bewickelten Fadenspule mit dem Fadenende der bereits auf der Verarbeitungsmaschine arbeitenden Fadenspule verknüpft.

18. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Stabfühler den Abstellort der folgenden bewickelten Fadenspule abfühlt und eine allenfalls vorhandene leere Spulenhülse entfernt.

19. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis

18, dadurch gekennzeichnet, dass der Industrieroboter bei Nichtauffinden des Fadenendes der bewickelten Fadenspule die Fadenspule der Fadensuchstation entnimmt und als Ausschuss ausscheidet.

20. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis

19, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung des Industrieroboters die Überwachung der gesamten Arbeitsabläufe, unter Meldung allfälliger Unstimmigkeiten im Arbeitsgebiet des Roboters, wie Nichtauffinden des Fadenendes, Ausscheiden von nicht verarbeiteten Spulen, Störungen in den Anlagen, fehlendes Material oder fehlende Weisungen in bezug auf die Weiterverarbeitung, fehlerhafte Lage der vollen Spulen, z.B. falsche äussere Konizität oder falsche Spulenhülse, übernimmt.

21. Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Erfassen einer neuen bewickelten Fadenspule oder nach dem Plazieren derselben, die Hülse einer vorhergehend plazierten, nunmehr leeren Spule von einer Greif- und Halteanordnung des Roboters entfernt wird.

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