CN101326115A - 用于铺放丝束的装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于通过可移动的铺放装置(4)将丝束(6)铺放在条筒架(1)的几个条筒(3.1、3.2)内的装置和方法。铺放装置具有一可运动地保持的输送元件(5)，该输送元件可被引导到多个铺放位置，其中丝束连续地输送给输送元件，并且从铺放装置的各个铺放位置可通过输送元件装载条筒架的至少一个条筒。为了能够迅速和尽可能灵活地装载条筒架中的多个条筒，按照本发明的铺放装置包括具有多轴机械手(8)的机器人(7)，此机器人在其机械手的自由端上携带输送元件(5)。因此输送元件通过多轴机械手既可以进行定位又可以进行装载条筒的运动。

Description

用于铺放丝束的装置和方法

技术领域

本发明涉及一种按权利要求1前序部分的用来将丝束铺放在条筒架的多个条筒内的装置，以及一种按权利要求12前序部分的用来将丝束铺放在条筒架的多个条筒内的方法。

背景技术

由WO2005/078172A1已知这种类型的装置和方法。

在已知装置和方法中，从纺丝装置中抽出的丝束借助于可移动的铺放装置直接输入条筒架的条筒内。为此，铺放装置具有一可移动的输送元件，该输送元件通过铺放装置交替地定位在各个待装载条筒上方。而为了装满条筒，在丝束输送期间输送元件沿多个运动方向往复运动，从而实现条筒的均匀装载。已知装置和方法特别具有这样的优点，即待装载条筒在丝束铺放期间固定不动地保持在条筒架内，使得在划分成或组合成多个条筒架时，有利地使部分条筒用于排空而其它部分条筒用于装载。因此，特别是在制造短纤维时，可以产生纺丝装置和纤维生产线之间的高集成度。为了使用于丝束熔融纺造和将丝束继续加工成例如短纤维的相互独立进行的工步能够灵活地进行，条筒的装载及排空应相互协调。此外希望条筒尽可能迅速和灵活地装载。

发明内容

因此，本发明的目的是，改进这一类型的装置和方法，使得可以尽可能迅速和灵活地用丝束装载一个条筒架内的多个条筒。

本发明的另一个目的是，提供一种用来将丝束铺放在条筒架的条筒内的装置和方法，用这种装置和方法可相互不受影响地装载和排空条筒架内的条筒。

按本发明这个目的通过具有按权利要求1特征的装置及具有权利要求12特征的方法实现。

本发明具有特殊的优点，即输送元件可以做得具有高的灵活性，并且在即将装载之前的定位上以及在装载期间的运动中具有高的自由度。因此条筒可以按任意布局固定在条筒架内，而不必考虑铺放装置的移动路径。按照本发明，在每个铺放位置内，输送元件的继续引导通过一机器人控制，该机器人以一多轴机械手在自由端携带输送元件。输送元件的用来将纤维束输送和铺放在条筒内的运动可以以最大的自由度进行。这里，由机器人控制的运动流程的特征是可重复性，即条筒架内条筒的装载和装载度基本上相同。

按照本发明装置的一种优良改进结构，带有机械手的机器人设计成，使得可以从机器人的一个铺放位置出发，将固定在机械手自由端上的输送元件移动到几个可顺序进入的装载位置，以装载多个条筒。从而可以将机器人的定位限制在少数铺放位置上，以便装载条筒架内的尽可能多的条筒。

为此，机械手做得带有至少5个运动轴，通过它们可以在一个用来装载对应条筒的装载位置上实现和控制输送元件的定位和运动。从而可以以高的灵活性一方面进行装载所需要的运动程序，另一方面进行输送元件在相应装载位置上的定位。

为了机器人在各个铺放位置上的定位，按照本发明一种优良的改进结构，铺放装置具有一导引滑架，该导引滑架保持机器人并在条筒架上方的至少一条导轨内移动。这里导引滑架优选可以通过在各个铺放位置之间的直线运动引导。

为了在一固定不动的条筒架内可以同时进行条筒的装载和条筒的排空，机器人最好悬挂保持在导引滑架上。从而，排空条筒所需的导丝装置可以自由设置在条筒架上方的平面内，而不会造成对铺放装置的阻碍。

为了装载在一个条筒架内成列并排设置的多个条筒，本发明这样的改进结构证明是特别有利的，在这种改进结构中，导引滑架的导轨平行于条筒架的纵侧延伸，其中在导轨一侧在条筒架内固定至少一列并排设置的条筒。

导引滑架的导轨最好设置在条筒架的对称平面内，使得在导轨两侧在条筒架内分别固定一列或几列并排设置的条筒。

为了在条筒的装载过程中得到丝束无故障的均匀输入，按照本发明一种特别的改进结构设想，用来铺放丝束的输送元件的运动通过机械手这样控制，使得输送元件绕一共同的假想摆动轴作往复摆动运动和往复偏移运动。这里，摆动运动和偏移运动最好相互正交布置，以使条筒内的每个区可以均匀地装载丝束。其中假想摆动轴可以这样调整，使得丝束的输入在一几乎固定不动的卷取机构上进行。

为此，优先采用本发明装置这样的改进结构，在这种改进结构中，在输送元件前设置一用来引导丝束的转向辊。其中输送元件和转向辊最好固定在一支承板，该支承板通过固定在机械手末端上而与机械手末端连接。因此，假想轴可以有利地在输入丝束的位置与转向辊相切。从而，为了防止丝束掉下转向辊，不需要额外的元件。此外，丝束在转向辊上的输入基本上不受输送元件铺放运动的影响。

为了在更高的速度时得到丝束均匀的输送，输送元件优选由两个受驱动的绞盘构成，它们共同作用，以输送丝束。这种绞盘通常在其周面上具有突起的导向元件，该导向元件挤入丝束内以输送丝束，从而保证均匀的输送。

但是原则上也可以采用其他输送元件，例如带脱纱器的辊子或输送带。

为了能够在两步骤的过程中实现纺丝装置和纤维生产线的一体化，条筒优选通过条筒架的两个半部或通过两个相互并排设置的单独的条筒架固定，其中从机器人的每个铺放位置出发，可以交替地装载条筒架的半部中并排设置的条筒或单独的条筒架中并排设置的条筒。作为条筒，可以采用矩形条筒或圆形条筒，以便能存放丝束。

本发明的用来将丝束铺放在条筒架的多个条筒内的方法其特征还在于，可以与在条筒架内条筒的布局无关地以基本上均匀的装载密度装载条筒。其中，由于输送元件的运动自由度，可以在条筒内产生使丝束的质量分布更好的铺放图案。

为了保证均匀和可靠地引导丝束，输送装置在每个装载过程之前定位在对应于一个条筒的装载位置上，其中，在装载位置，装载条筒所需要的运动是绕一共同的假想轴的往复摆动运动和往复偏移运动的形式。

通过机器人的控制算法规定的输送元件的运动流程产生条筒装载高的可重复性。各个条筒装载度的均匀性对后续加工过程，例如对从条筒中抽出的丝束作进一步处理并切断成短纤维的纤维生产线，起特别有利的作用。

本发明的装置及方法可与过程、纤维类型和条筒类型无关地采用，以便以丝束依次均匀地装载一个条筒架内的多个条筒。本发明特别适合于在两步骤短纤维制造过程中将连续地来自纺丝装置的合并成一丝束的合成丝束铺放在条筒架的条筒内，其中条筒的一部分同时准备好将丝条抽入纤维生产线内。

附图说明

下面参照附图借助于一些实施例详细说明本发明的装置和方法。

附图表示：

图1和2是用来实施本发明方法的本发明装置的第一实施例的几个示意图；

图3和4是按图1和2的本发明装置的几个示意图；

图5和6是用来实施本发明方法的本发明装置的另一实施例的几个示意图；

图7是本发明装置的另一实施例的示意图。

具体实施方式

在图1和2中以多个示意图表示用来实施本发明方法的本发明装置的第一实施例。其中图1表示该实施例的正视图，图2表示侧视图。在这方面，如果没有具体指某一个附图，那么以下说明适用于所有附图。

在第一实施例中，多个条筒设置在一个条筒架1内，以形成相互平行的两个条筒列2.1和2.2，条筒列2.1的条筒用标号3.1表示，条筒列2.2的条筒以标号3.2表示。条筒列2.1和2.2中的条筒在结构和尺寸方面做得一样，并且例如可以由矩形条筒构成。条筒架1配设有导丝装置20，它位于条筒3.1和3.2上方的条筒列2.1和2.2之间。导丝装置20用来在抽出和排空条筒时引导丝束。

在条筒架1上方设置一铺放装置4。铺放装置4具有一输送元件5，它由两个共同作用的受驱动的绞盘11.1和11.2构成。绞盘11.1和11.2前面设置一转向辊10，通过它引导由这里未示出的输送装置连续输入的丝束6。丝束6此前在纺丝装置内通过大量挤出的单丝条的合并而产生并输送给铺放装置4。例如由WO2005/078172已知一种这一类型的纺丝装置，因此在这里详细参看这一份资料。此外，在丝束6输入时，如果从纺丝装置抽出的丝束首先平行于条筒列2.1或2.2的纵侧行进，以便然后根据铺放装置4位置的不同通过转向约90°输送给转向辊10，是有利的，由此特别是可以使丝束均匀地从纺丝装置中抽出。

铺放装置4的转向辊10悬伸支承在一支承板9上。在支承板9背面上转向辊10与一电机12联接。在转向辊10下方，绞盘11.1和11.2悬伸支承在支承板9。各个绞盘11.1和11.2通过安装在支承板9背面上的绞盘驱动装置13驱动。

此外，为了输送元件5的定位和运动，铺放装置4具有一机器人7，该机器人通过一多轴机械手8与输送元件5连接。为此支承板9在上部区域以固定的方式与机械手8的自由端连接。这里，机器人7可由市场上常见的工业机器人例如Kuka公司的KR500型机器人构成。

机器人7固定在条筒架1上方的导引滑架14上。导引滑架14安装在条筒架1的一侧上，并可以在一平行于条筒架1纵侧分布的导轨15内往复移动。为此，导引滑架14通过滑架轮17保持在两条相互平行并排分布的导轨18内。滑架轮17配设一滑架驱动装置16，通过它使滑架运动。

为了装载条筒架1内的条筒，机器人7首先通过导引滑架14移动到几个铺放位置中的一个。铺放位置沿平行于条筒架1纵侧的导轨这样选择，使得输送元件5可从机器人7的各铺放位置出发装载条筒列2.1中的一个条筒和设置在该条筒旁边的条筒列2.2中的一个条筒。在图1和2中，导引滑架14示出为处于在条筒3.2之一的位置形成的铺放位置上。在该铺放位置，通过开动机器人7的机械手8，输送元件5首先被引导到条筒列2.2的条筒3.2上方的第一装载位置。在到达条筒3.2上方的装载位置后，机械手8通过机器人控制装置这样运动，使得输送元件5进行装载条筒3.2所需要的多种运动。

在到达条筒3.2内规定的装载度后，这样开动机械手8，使输送元件5移动到并排设置的条筒3.1上方的第二装载位置。在转移时，丝束6连续地继续输送或通过切断装置切断。在到达第二条筒列2.1的条筒3.1上方的第二装载位置后，开始装载条筒3.1的第二装载过程。一旦条筒3.1装满，通过开动滑架驱动装置16使机器人7通过导引滑架14移动到相邻的铺放位置，从而到达输送元件5的下一装载位置。因此，例如可以在条筒列2.1的下一个条筒上继续装载过程。

为了说明装载过程，在图3和4中示意性示出在条筒装载期间图1和2的实施例的输送元件5的多个视图。这里图3表示输送元件5的侧视图，图4表示正视图。如果没有具体指哪个附图，那么下面的说明适用于这两个附图。

输送元件5由保持在支承板9上的绞盘11.1和11.2构成。绞盘11.1和11.2前面设置一转向辊10，该转向辊同样悬伸支承在支承板9上。条筒3.1被保持在输送元件5下方。这里，支承板和条筒3.1上边缘之间的距离用大写字母H表示。

为了用丝束6均匀装载具有矩形横截面的条筒3.1，带转向辊10和绞盘11.1和11.2的支承板9通过机械手8执行两个相互叠加的运动。

在图3中通过摆角α₁和β₁表示第一摆动运动的运动幅度。这里在距离H不变的情况下通过丝束进行条筒3.1的装载。在这种情况下，在装载开始时支承板9连同输送元件5在一摆角α₁内运动。其中机械手8的运动这样控制，使支承板9进行绕一假想摆动轴19的摆动运动。假想摆动轴19特别是在丝束输入区域内与转向辊10的外表面相切。随着条筒3.1装载度的增加，摆动运动的摆幅加大到最大摆角β₁。运动幅度随着装载度的增加而扩大，这储存在机器人7的控制算法内，使得可以进行丝束的自动铺放。由于假想摆动轴19的位置直接在转向辊10的输入区内，所以丝束6的输入不受影响，因此可以对设置在前面的输送装置没有反作用。

图4中表示支承板9的第二个叠加的偏移运动。这里，输送元件5同样绕假想摆动轴19摆动，此摆动轴在输入丝束的位置与转向辊10相切。由此保证在输入时丝束6最大的运行平稳性。这里运动幅度也从第一偏移角α₂变化到最大偏移角β₂，其中假设条筒3.1的上边缘和输送元件5之间的距离H保持不变。这里，与摆动运动相比，偏移运动以比摆动运动的摆动速度慢的速度进行。

在图3和4所示的实施例中，输送元件5的运动通过六轴机器人控制。丝束6输送给输送元件5可以仅仅通过所示的转向辊10确保。

在图5和6中示出用来实施本发明方法的本发明装置的另一实施例。在图5中示出实施例的正视图，图6中示出实施例的俯视图。此实施例基本上和图1和2的实施例相同，因此在参照上述说明的情况下仅仅说明其区别。

铺放装置4设置在条筒架1.1和1.2上方。条筒架1.1和1.2包括大量条筒，它们分别以两个条筒列2.1和2.2沿条筒架的纵侧并排设置。每个条筒架1.1和1.2配设一导丝装置20.1和20.2，各个导丝装置保持在条筒架1.1和1.2上方并位于条筒列2.1和2.2的中间。导丝装置20.1和20.2分别与条筒架1.1和1.2末端上的导丝辊21.1和21.2共同作用。丝束可以通过导丝装置20.1和导丝辊21.1从条筒架1.1的条筒中抽出，并输送给纤维生产线。导丝装置20.2和导丝辊21.2用来从条筒架1.2的条筒中抽出丝束。

铺放装置4具有一保持在导引滑架14上的机器人7。导引滑架14在导轨15内平行于条筒架1.1和1.2的纵侧移动。其中导轨15设置在条筒架1.1和1.2之间的对称平面内。为此，导轨15具有两条平行分布的设置在条筒架1.1和1.2上方并位于两个条筒架1.1和1.2之间的轨道18。导引滑架14的滑架轮17在轨道18内移动，并可通过一滑架驱动装置16驱动。机器人7可通过导引滑架14平行于条筒架1.1和1.2纵侧交替地移动到多个铺放位置。在各铺放位置，由机器人7的机械手8引导的输送元件5交替地定位在条筒列2.1和2.2上方的装载位置上，以便依次用通过输送元件5连续输入的丝束6装载条筒列2.1和2.2的条筒。这里，输送元件5做得和按图1和2的实施例一样，并具有用来引导丝束6的转向辊10和两个绞盘11.1和11.2，这两个绞盘及其驱动装置一起固定在支承板9上。支承板9与机械手8的自由端固定连接。

在图5和6中所示的实施例中，铺放装置4配设于条筒架1.1处。如图6中的视图可见，在所示运行状态下，在条筒架1.1内两个条筒列2.1和2.2的开头两条筒3.1和3.2已经装满丝束6。输送元件5位于内部条筒列2.2中与条筒3.2相邻的条筒上方的装载位置。

在对条筒架1.1内的条筒进行装载期间，条筒架1.2内的条筒排空，其中丝束6通过导丝装置20.2和导丝辊21.2抽出，并作为丝条23输送给纤维生产线(这里未示出)。因此在图5和6中所示的实施例特别适合于在两步骤过程中制造合成短纤维。由WO2005/078172A1可以看到这种装置和方法，因此对于详细说明，可以参看所述资料。

在图7中以正视图表示另一实施例，它在结构和功能方面和按图5和6的实施例基本相同，因此特别适合于制造合成短纤维。

因此下面对图7的说明仅仅说明其区别，其余的参看上述说明。

铺放装置4设置在条筒架1上方。条筒架1总共具有四个各具有多个条筒的条筒列2.1至2.4。条筒列2.1的条筒用标号3.1表示，条筒列2.2的条筒用标号3.2表示。条筒3.1至3.4在条筒列2.1至2.4内平行于纵侧相互并排设置在条筒架1内。在条筒架1上方，在条筒列2.1至2.4的中间设置一导丝装置20，该导丝装置例如与位于条筒架末端并且在这里未示出的导丝辊共同作用。条筒架1分成两个半部，其中条筒列2.1和2.2构成条筒架的第一个半部，条筒列2.3和2.4构成条筒架1的第二个半部。

为了用丝束6装载条筒架1的条筒，铺放装置4通过导引滑架14在一悬挂导轨22内移动。悬挂导轨22主要由两条轨道18构成，导引滑架14的滑架轮17在轨道内运动。机器人7悬挂设置在导引滑架14上，其中机械手8向下朝向条筒架1。悬挂导轨22保持在条筒架1的对称平面内，使得机械手8可选择地装载条筒架1第一个半部的条筒列2.1和2.2中的条筒或条筒架1第二个半部的条筒列2.3和2.4中的条筒。输送装置5保持在机械手8的自由端上，该输送装置连续地输送以基本上恒定的速度输入的丝束6，并将该丝束铺放在各个对应的条筒内。铺放装置4的功能与按图5和6的实施例相同，因此这里对此不作更多的解释，而是可以参看上文的说明。

在图7中所示的运行状态下，铺放装置4这样控制，使丝束6依次引入条筒列2.1和2.2的条筒3.1和3.2内。在条筒列2.1和2.2内的条筒3.1和3.2进行装载过程的同时，丝束6从条筒列2.3和2.4的条筒3.3和3.4中抽出，并通过导丝装置20输送给纤维生产线。

在图1至7中所示的实施例在其结构方面仅仅是举例性的。原则上辊子或输送带也适合于作为输送元件，它们可以和工业机器人结合进行铺放运动。为了引导输送元件，商业上可获得的工业机器人具有至少五个运动轴和用于引导输送元件的适当的有效负荷。通过机器人保证的输送元件导引的灵活性使得条筒可以灵活地设置在条筒架内。就此而言，所示的成列的条筒布局是举例性的。此外可以采用具有矩形、正方形或圆形的条筒。

标号列表

1、1.1、1.2                条筒架

2.1、2.2、2.3、2.4         条筒列

3.1、3.2、3.3、3.4         条筒

4                          铺放装置

5                          输送元件

6                     丝束

7                     机器人

8                     机械手

9                     支承板

10                    转向辊

11.1、11.2            绞盘

12                    辊电机

13                    绞盘驱动装置

14                    导引滑架

15                    导轨

16                    滑架驱动装置

17                    滑架轮

18                    轨道

19                    假想摆动轴

20、20.1、20.2        导丝装置

21.1、21.2            导丝辊

22                    悬挂导轨

23                    丝条

Claims (15)

1.一种包括可移动的铺放装置(4)的用来将丝束(6)铺放在条筒架(1)的几个条筒(3.1、3.2)内的装置，输送元件(5)保持成可由所述铺放装置引导到几个铺放位置，其中，丝束(6)连续地输送给输送元件(5)，并且可在铺放装置(4)的各个铺放位置通过输送元件(5)对条筒架(1)的至少一个条筒(3.1、3.2)进行装载，其特征为：铺放装置(4)包括具有多轴机械手(8)的机器人(7)，该机器人(7)在其多轴机械手(8)的自由端上携带输送元件(5)。

2.按权利要求1的装置，其特征为：带有机械手(8)的机器人(7)设计成使得，保持在机械手(8)自由端上的输送元件(5)可从机器人(7)的铺放位置中的一个被引导到几个可依次进入的装载位置，以装载几个条筒(3.1、3.2)。

3.按权利要求2的装置，其特征为：机械手(8)具有至少五个运动轴，通过这些运动轴可实现和控制输送元件(5)在装载位置中的一个内的定位和运动，以装载对应的条筒(3.1、3.2)。

4.按权利要求1至3之任一项的装置，其特征为：铺放装置(4)包括导引滑架(14)，该导引滑架保持机器人(7)，并在条筒架(1)上方的至少一条导轨(15、22)内被引导。

5.按权利要求4的装置，其特征为：机器人(7)悬挂地保持在导引滑架(14)上。

6.按权利要求4或5的装置，其特征为：导轨(15、22)平行于条筒架(1)的纵侧延伸，其中，在导轨(15、22)一侧，在条筒架(1)内保持至少一列(2.1)相互并排设置的条筒(3.1)。

7.按权利要求6的装置，其特征为：导轨(15、22)设置在条筒架(1)的对称平面内，其中，在对称平面两侧，在条筒架(1)内保持至少一列(2.1、2.3)相互并排设置的条筒(3.1、3.3)。

8.按权利要求1至7之任一项的装置，其特征为：通过机械手(8)控制输送元件(5)的用于铺放丝束(6)的运动，使得输送元件(5)绕一共同的假想摆动轴(19)进行往复摆动运动和往复偏移运动。

9.按权利要求1至8之任一项的装置，其特征为：在输送元件(5)前面设置有用来引导丝束(6)的转向辊(10)，输送元件(5)和转向辊(10)保持在支承板(9)上，支承板(9)在机械手(8)的末端与机械手(8)固定连接。

10.按上述权利要求之任一项的装置，其特征为：输送元件(5)由两个受驱动的绞盘(11.1、11.2)构成。

11.按权利要求1至10之任一项的装置，其特征为：条筒(3.1、3.2)由条筒架(1)的两个半部或两个并排设置的单独的条筒架(1.1、1.2)保持，其中，可从机器人(7)的各个铺放位置交替地装载条筒架的半部中相互并排设置的条筒(3.1、3.2)或单独的条筒架(1.1、1.2)中并排设置的条筒(3.1、3.2)。

12.一种用来将丝束铺放在条筒架的几个条筒内的方法，其中丝束通过输送元件输送，输送元件交替地定位在条筒上方，并且输送元件沿铺放丝束的几个运动方向往复运动，以装载对应的条筒，其特征为：通过机器人的多轴机械手实现输送元件的定位和输送元件用丝束装载条筒的运动。

13.按权利要求12的方法，其特征为：为了定位输送元件，将机械手的自由端引导到相应条筒上方的装载位置。

14.按权利要求12或13的方法，其特征为：为了装载条筒中的一个，输送元件通过机械手绕一假想轴作往复摆动运动和往复偏移运动。

15.按权利要求14的方法，其特征为：输送元件的运动在运动方向、运动幅度和/或速度方面通过机器人相互独立地改变和调整。

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