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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zum Befüllen einer Mehrzahl von Kannen
eines Kannengatters mit einem kontinuierlich geförderten Faserkabel gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 1 sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des
Verfahrens gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 9.
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Das
Verfahren sowie die Vorrichtung sind aus der internationalen Patentanmeldung
WO 2005/078172 A1 bekannt.
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Bei
dem bekannten Verfahren und bei der bekannten Vorrichtung wird zur
Herstellung von Stapelfasern in einem zweistufigen Prozess die Befüllung der
Kannen eines Kannengatters durch eine verfahrbare Ablegeeinrichtung
mit einem beweglich geführten
Fördermittel
ausgeführt.
Dabei fördert
das Fördermittel
kontinuierlich ein Faserkabel, das aus einer Vielzahl von schmelzgesponnenen
Fasern aus der Spinneinrichtung abgezogen wird. Zum Befüllen einer
der Kannen des Kannengatters wird das Fördermittel durch mehrere überlagerte
Bewegungen geführt,
so dass das Faserkabel innerhalb der Kanne gleichmäßig über den
gesamten Querschnitt der Kanne verteilt ablegbar ist. Um sowohl
die Spinneinrichtung als auch die nachgeordnete Faserstraße kontinuierlich
mit möglichst
geringen Ausfallzeiten betreiben zu können, sind die Kannen in dem
Kannengatter in zwei Gruppen eingeteilt. Die Kannen der Kannengruppen
werden abwechselnd mit dem Faserkabel befüllt und abwechselnd entleert.
Das Befüllen
einer der Kannengruppen und das Entleeren der benachbarten Kannengruppe
erfolgt gleichzeitig, so dass der Zweistufenprozess im wesentlichen
kontinuierlich durchgeführt
werden kann. Hierbei besteht insbesondere der Wunsch, den Spinnprozess
möglichst
ohne Unterbrechung betreiben zu können. Problematisch ist dabei
jedoch, dass das Fördermittel, das
aus der Spinneinrichtung abgezogene Faserkabel kontinuier lich fördern muß, so dass
auch außerhalb
der Füllzeit
eine Förderung
des Faserkabels stattfindet.
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Der
Erfindung liegt demnach die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum
Befüllen
einer Mehrzahl von Kannen eines Kannengatters der gattungsgemäßen Art
sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zu schaffen,
bei welchem bzw. bei welcher ein kontinuierlich durch eine Spanneinrichtung gesponnenes
Faserkabel sicher geführt
und ohne Unterbrechung in Kannen abgelegt wird.
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Ein
weiteres Ziel der Erfindung ist es, das gattungsgemäße Verfahren
sowie die gattungsgemäße Vorrichtung
derart zu verbessern, dass möglichst geringe
Abfallmengen des Faserkabels beim Befüllen der Kannen auftreten.
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Die
Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen nach Anspruch
1 und durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen nach Anspruch 9 gelöst.
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Vorteilhafte
Weiterbildungen der Erfindung sind durch die Merkmale und Merkmalskombinationen
der jeweiligen Unteransprüche
definiert.
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Die
Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass die Übergänge beim Befüllen der
Kannen von einer vollen Kanne zu einer leeren Kanne innerhalb kürzester Übergangszeiten
und kürzesten
Wegstrecken erfolgt. Somit lässt
sich die Fördermenge,
welche kontinuierlich durch das Fördermittel abgegeben wird,
in der Übergangsphase
von einer vollen Kanne zu einer leeren Kanne auf ein Minimum reduzieren. Ein
weiterer besonderer Vorteil der Erfindung liegt zudem in der Gleichmäßigkeit
der Fördermenge,
da durch die unmittelbare Nähe
der Zuführung
des Faserkabels das Fördermittel
keine wesentlichen Zugkräfte
an dem Faserkabel zu erzeugen hat. Um die Strecke zwischen dem Fördermittel
und einer Zuführeinrichtung
möglichst
gering zu halten, wird das Faserkabel dem Fördermittel stets in einem parallel
zu einer Ablaufseite des Kannengatters gerichteten Lauf zugeführt. Dabei
werden die Kannen der Kannengruppe in einer Reihenfolge derart gefüllt, dass eine erstgefüllte Kanne
der ersten Kannengruppe und eine letztgefüllte Kanne der zweiten Kannengruppe sich
unmittelbar gegenüberstehen.
Damit wird insgesamt eine Optimierung der Zuführstrecken des Faserkabels
und der Verfahrwege zur Befüllung
der Kannen erreicht. Die Erfindung ist somit besonders geeignet,
um ein durch eine Spinneinrichtung kontinuierlich gesponnenes Faserkabel
aufzunehmen und kontinuierlich in Kannen eines Kannengatters zu
fördern.
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Der
Befüllvorgang
der Kannengruppen lässt sich
auch weiter dadurch verbessern, dass die Kannen der ersten Kannengruppen
in einer Reihenfolge derart gefüllt
werden, dass eine letztgefüllte
Kanne der ersten Kannengruppe unmittelbar gegenüber einer erstgefüllten Kanne
der zweiten Gruppe steht. Somit lässt sich am Ende des Füllvorgangs
der Kannen einer der Kannengruppen die Befüllung der Kannen der benachbarten
Kannengruppe schnell und ohne größere Verlustzeiten
fortsetzen.
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Um
möglichst
die durch die Zuführung
an dem Faserkabel wirkenden Zugkräfte für das Befüllen der Kannen ausnutzen zu
können,
werden bevorzugt mehrere Kannen einer der Kannengruppe in einer
Reihenanordnung nacheinander befüllt,
wobei die Kannen in der Reihe quer zur Laufrichtung des zugeführten Faserkabels
aufgestellt sind. Damit bleibt die freie Strecke zwischen dem Fördermittel und
der Zuführeinrichtung
während
des Füllvorgangs mehrerer
Kannen unverändert
auf einem möglichst kurzen
Abstand bestehen. Eine Längenveränderung in
der Zuführung
des Faserkabels ist somit nur beim Wechseln der Kannenreihen erforderlich.
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Die
Verfahrensvariante, bei welcher die Zeitspanne zum Befüllen der
Kannen einer der Kannengruppen länger
als die Zeitspanne zum Entleeren der Kannen einer der Kannengruppen
ist, gewährleistet zudem,
dass keine Verzögerungszeiten
beim Übergang
des Füllvorgangs
von einer Kannengruppe zur nächsten
Kannengruppe entstehen, so dass weder größere Abfallmengen noch eine
Unterbrechung des Spinnprozesses erforderlich wird. Die Zeitspanne zum
Füllen
der Kannen ei ner Kannengruppe ist vorzugsweise derart bemessen,
dass neben der Entleerung der Kannen der benachbarten Kannengruppe auch
Vorgänge
wie beispielsweise das Schneiden und Anlegen der Faserkabel sowie
das Säubern
der Kannen innerhalb der Zeitspanne des Füllens einer Kannengruppe ausführbar sind.
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Die
innerhalb einer Kanne abgelegte Materialmenge wird vorzugsweise
beim Befüllen
jeder der Kannen konstant gehalten. Hierzu ist die Verfahrensvariante
besonders vorteilhaft, bei welcher eine Länge des Faserkabels während des
Füllvorgangs
einer der Kannen erfasst wird, so dass der Füllvorgang der Kanne nach Erreichen
einer vorgegebenen Solllänge des
Faserkabels beendet wird. Damit ist sichergestellt, dass in jeder
Kanne der Kannengruppe eine gleichgroße Fasermenge abgelegt wird.
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Zur
Bestimmung der Länge
des geförderten Faserkabels
wird vorteilhaft eine Drehzahl einer Förderwalze erfasst, die das
Faserkabel mit einem vorbestimmten Umschlingungswinkel im wesentlichen schlupffrei
fördert.
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Dabei
wird das Signal zur Beendigung des Füllvorgangs einer der Kannen
vorzugsweise zur Bewegungssteuerung des Fördermittels genutzt, um einen
definierten Übergang
des Faserkabels von einer gefüllten
Kanne zu einer leeren Kanne zu erhalten.
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Gemäß einer
bevorzugten Weiterbildung des Verfahrens wird am Ende des Füllvorgangs
das Faserkabel nach Deaktivierung der Ablegebewegung des Fördermittels
als eine Schlaufe oder als ein Kabelende über den Kannenrand der Kanne
gelegt. Im Fall einer Schlaufenbildung lässt sich der Füllvorgang
ohne Trennung des Faserkabels fortführen. Es besteht jedoch auch
die Möglichkeit,
das Faserkabel nach jedem Füllende
zu durchtrennen, so dass unmittelbar ein Kabelende der gefüllte Kanne
zugeordnet ist. Die Ablegebewegung des Fördermittels wird somit im wesentlichen
nur bei Erreichen einer neuen Füllposition
oberhalb der Kannen ausgeführt.
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Es
hat sich als besondere vorteilhaft herausgestellt, das Fördermittel
durch einen mehrachsigen Roboterarm eines Roboters zu führen. Damit
lassen sich sowohl Positionierungen des Fördermittels in mehrere Füllpositionen
mehrerer Kannen und die Ablagebewegungen des Fördermittels in jeweils einer Füllposition
vorteilhaft durch ein Mittel ausführen.
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Zur
Durchführung
des erfindungsgemäßen Verfahrens
weist die erfindungsgemäße Vorrichtung eine
Zuführeinrichtung
zur Führung
des Faserkabels auf, die der Ablageeinrichtung zugeordnet ist und längs des
Kannengatters parallel zu der Ablageeinrichtung führbar ist.
Hierbei wird das Faserkabel in einem parallel zu einer Ablaufseite
des Kannengatters gerichteten Lauf kontinuierlich der Ablageeinrichtung zugeführt. Damit
wird im wesentlichen sichergestellt, dass keine größeren Zugkräfte zur
Förderung
des Faserkabels durch die Ablageeinrichtung und insbesondere durch
das Fördermittel
erzeugt werden müssen,
so dass das Faserkabel mit hoher Gleichmäßigkeit in die jeweiligen Kannen
gefördert
und abgelegt werden kann.
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Einen
kontinuierlichen Abzug des Faserkabels aus einer vorgeordneten Spinneinrichtung
lässt sich
dabei bevorzugt durch die Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung
gewährleisten,
bei welcher die Zuführeinrichtung
seitlich neben dem Kannengatter angeordnet ist und eine Abzugsebene parallel
neben einer Längsseite
des Kannengatters bildet.
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Um
das Faserkabel mit möglichst
geringem Führungsmittel
zwischen der Zuführeinrichtung
und der Ablageinrichtung zu führen,
wird die Zuführeinrichtung
bevorzugt durch eine Gradführung
parallel zur Längsseite
des Kannengatters geführt,
so dass die Zuführeinrichtung
und die Ablageeinrichtung jeweils in einer Führungsebene gehalten werden
können.
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Die
Zuführeinrichtung
und die Ablageeinrichtung werden bevorzugt durch einen gemeinsamen Führungsschlitten
gehalten, so dass eine starre Verbindung zwischen der Zuführeinrichtung
und der Ablageeinrichtung möglich
ist.
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Die
Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung,
bei welcher die Zuführeinrichtung
mehrere Abzugswalzen und mehrere Förderwalzen aufweist, ist besonders
vorteilhaft zur sicheren Führung des
Faserkabels trotz ständiger
Bewegungen des Fördermittels.
Dabei sind die Abzugswalzen in der Abzugsebene parallel zu der Längsseite
des Kannengatters und die Förderwalzen
in einer Zuführebene
parallel zu der Ablaufseite des Kannengatters angeordnet. Die Abzugswalzen
stellen dabei einen kontinuierlichen Abzug des Faserkabels aus den
vorgeordneten Einrichtungen der Spinnerei sicher. Die Förderwalzen übernehmen
demgegenüber
die kontinuierliche Zuführung
des Faserkabels zu dem Fördermittel.
Zwischen den Abzugswalzen und den Förderwalzen wird das Faserkabel
in seiner Führung
um einen Winkel von 90° gedreht.
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Es
hat sich dabei als besonders vorteilhaft herausgestellt, wenn die
im Faserlauf unmittelbar der Ablageeinrichtung vorgeordnete Förderwalze
mit einer dem Fördermittel
vorgeordnete Umlenkwalze eine im wesentlichen horizontal ausgerichtete
Faserkabelführung
bilden. Damit sind zusätzliche
Hilfsmittel zur Fixierung des Faserkabels im vorbestimmten Führungsbahnen
entbehrlich. Das Faserkabel wird sicher am Umfang der Umlenkwalze
sowie der letzten Förderwalze
geführt.
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Zur
Längenbestimmung
des Faserkabels ist gemäß einer
vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ein Drehzahlsensor
einer der Förderwalzen
zugeordnet. Der Drehzahlsensor ist mit einer Steuereinrichtung gekoppelt,
welcher die Positionierung der Ablageeinrichtung und/oder die Bewegung
des Fördermittels
steuert. Insoweit lassen sich die Bewegungen des Fördermittels
sowie die Positionierung der Ablageeinrichtung unmittelbar in Abhängigkeit
vom Füllzustand
der Kannen abstimmen.
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Die
Ablageeinrichtung wird bevorzugt durch einen steuerbaren Roboter
mit einem mehrachsigen Roboterarm gebildet, welcher das Fördermittel
an seinem Roboterarm hält.
Hierbei lassen sich die Bewegungsalgorythmen zur Führung des
Fördermittels sowie
die Positionierungen in einfacher Art und Weise durch eine Robotersteuerung
umsetzen.
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Um
bei einem stationären
Kannengatter die Befüllung
der Kannen und die Entleerung der Kannen der einzelnen Kannengruppen
gleichzeitig ausführen zu
können,
ist der Roboter bevorzugt hängend
an einem Schlittenträger
gehalten, damit können
die zur Entleerung der Kannen erforderlichen Kabelführungen
in einer Ebene oberhalb des Kannengatters frei angeordnet sein,
ohne dass eine Behinderung der Ablageeinrichtung eintritt.
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Das
Faserkabel wird vorteilhaft durch ein Fördermittel gefördert, das
durch zwei zusammenwirkend angetriebene Haspelwalzen gebildet ist. Derartige
Haspelwalzen zeichnen sich durch eine gleichmäßige und im wesentlichen über den
gesamten Füllvorgang
konstante Fördergeschwindigkeit
bei gleich konditionierten Faserkabel aus.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren
ist unabhängig
vom Prozess, Fasertyp und Kannentyp einsetzbar, um eine Vielzahl
von Kannen innerhalb eines Kannegatters nacheinander mit einem Faserkabel
gleichmäßig zu befüllen. Die
Erfindung ist besonders geeignet, um in einem Zweistufen-Stapelfaserprozess
die zu einem Spinnkabel zusammengeführten synthetischen Faserstränge kontinuierlich
aus einer Spinneinrichtung abzuziehen und in den Kannen des Kannengatters
zu fördern,
wobei parallel eine benachbarte Kannengruppe am Abzug eines aus
den Faserkabeln gebildeten Tows in einer Faserstraße bereitzustellen.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren
ist nachfolgend anhand einiger Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Vorrichtung
zur Durchführung
des Verfahrens unter Hinweis auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert.
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Es
stellen dar
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1 schematisch
eine Vorderansicht eines ersten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung
zur Durchführung
des erfindungsgemäßen Verfahrens
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2 schematisch
eine Draufsicht des Ausführungsbeispiels
aus 1
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3 schematisch
eine Draufsicht der Zuführeinrichtung
aus 2
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4 schematisch
eine Seitenansicht einer Förderwalze
der Zuführeinrichtung
aus 3
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5 schematisch
eine Draufsicht auf ein Kannengatter
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6 schematisch
eine Vorderansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung
zur Durchführung
des erfindungsgemäßen Verfahrens
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In
den 1 und 2 ist ein erstes Ausführungsbeispiel
der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur
Durchführung
des erfindungsgemäßen Verfahrens
gezeigt. In 1 ist eine Vorderansicht und
in 2 eine Draufsicht des Ausführungsbeispiels dargestellt.
Insoweit kein ausdrücklicher
Bezug zu einer der Figuren gemacht ist, gilt die nachfolgende Beschreibung
für beide
Figuren.
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In
dem ersten Ausführungsbeispiel
sind in einem Kannengatter eine Mehrzahl von Kannen angeordnet.
Die Kannen sind in dem Kannengatter 1 in eine erste Kannengruppe 1.1 und
eine zweite Kannengruppe 1.2 aufgeteilt. Die erste Kannengruppe 1.1 enthält insgesamt
14 Kannen, die in zwei parallel nebeneinander angeordnete Kannenreihen 2.1 und 2.2 angeordnet
sind. Die zweite Kannengruppe 1.2 enthält ebenfalls 14 Kannen, die
in den Kannenreihen 2.3 und 2.4 parallel zu den
Kannenreihen 2.1 und 2.4 in dem Kannengatter 1 gehalten
sind. Die Kannen in den Kannengruppen 1.1 und 1.2 sind
mit dem Bezugszeichen 3 sowie einer fortlaufenden Nummer gekennzeichnet.
Somit wird die erste Kannengruppe 1.1 durch die Kannen 3.1 bis 3.14 und
die Kannengruppe 1.2 durch die Kanne 3.15 bis 3.28 gebildet. Die
Anzahl der Kannen innerhalb des Kannengatters 1 und innerhalb
der Kannengruppe 1.1 und 1.2 sowie die Anordnung
der Kannen innerhalb der Kannengruppe 1.1 und 1.2 ist
beispielhaft. Grundsätzlich kann
jede der Kannengruppe 1.1 und 1.2 weniger oder
mehr Kannen enthalten, wie in einer oder mehreren Reihen jeweils
angeordnet sind.
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Die
Kannen in den Kannengruppen 1.1 und 1.2 sind in
ihrem Aufbau und Größe identisch
ausgebildet und können
beispielsweise durch rechteckige oder wie gezeigt quadratische Kannen
gebildet sein. Jedem der Kannengruppen 1.1 und 1.2 ist
eine Kabelführung 20.1 und 20.2 zugeordnet,
die mittig zu den Kannenreihen 2.1 und 2.2 bzw.
den Kannenreihen 2.3 und 2.4 oberhalb des Kannengatters 1 gehalten
sind. Die Kabelführungen 20.1 und 20.2 wirken jeweils
einer Führungswalze 23.1 und 23.2 an
einer Ablaufseite 22 des Kannengatters 1 zusammen. Über die
Kabelführung 20.1 und
der Führungswalze 23.1 lassen
sich die Faserkabel aus den Kannen der erste Kannengruppe 1.1 gemeinsam
als ein Tow abziehen und in einer nachgeordneten Faserstraße behandeln.
Die Kabelführung 20.2 und
die Führungswalze 23.2 dienen
zum Abzug der Faserkabel aus den Kannen der Kannengruppe 1.2.
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Oberhalb
des Kannengatters 1 eine Ablageeinrichtung 4 angeordnet.
Die Ablageeinrichtung 4 weist ein Fördermittel 5 auf,
das aus zwei zusammenwirkend angetriebenen Haspelwalzen 11.1 und 11.2 gebildet
ist. Den Haspelwalzen 11.1 und 11.2 ist eine Umlenkwalze 10 vorgeordnet,
durch welche das von einer an einer Längsseite 21 gehaltenen
Zuführeinrichtung 24 kontinuierlich
zugeführtes
Faserkabel 6 geführt
wird. Die Umlenkwalze 10 ist auskragend an einer Trägerplatte 9 gelagert.
Auf der Rückseite der
Trägerplatte 9 ist
die Umlenkwalze 10 mit einem Walzenmotor gekoppelt. Unterhalb
der Umlenkwalze 10 sind die Haspelwalzen 11.1 und 11.2 auskragend an
der Trägerplatte 9 gelagert.
Jede der Haspelwalzen 11. und 11.2 wird durch
einen auf der Rückseite der
Trägerplatte 9 angeordneten
Haspelantrieb angetrieben.
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Zur
Positionierung und zur Bewegung des Fördermittels 5 weist
die Ablageeinrichtung 4 einen Roboter 7 auf, der über einen
mehrachsigen Roboterarm 8 mit dem Führungsmittel 5 verbunden
ist. Hierzu ist die Trägerplatte 9 am
oberen Bereich fest mit einem freien Ende des Roboterarmes 8 gekoppelt.
Der Roboter 7 läßt sich
hierbei durch einen handelsüblichen
Industrieroboter mit beispielsweise sechs Bewegungsachsen bilden.
Insoweit werden die Aktoren und Antriebe zur Bewegung des Roboterarmes
hier nicht näher
dargestellt und beschrieben. Die Bewegungen des Roboterarmes 8 werden
dabei durch eine Robotersteuerung 35 gesteuert.
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Der
Roboter 7 ist oberhalb des Kannengatters 1 an
einem Führungsschlitten 14 gehalten.
Der Führungsschlitten 14 wird
in einer Führungsbahn 15 parallel
zu der Längsseite 21 des
Kannengatters 1 geführt.
Hierbei ist die Führungsbahn 15 in
einer Symmetrieebene zwischen den Kannengruppen 1.1 und 1.2 angeordnet.
Die Führungsbahn 15 weist
zwei parallel verlaufende Führungsschienen 18 auf,
die oberhalb des Kannengatters 1 zwischen den beiden Kannengruppen 1.1 und 1.2 angeordnet
sind. In den Führungsschienen 18 sind
die Schlittenräder 17 des Führungsschlittens 14 geführt und
lassen sich über einen
Schlittenantrieb 16 aktivieren. Durch den Führungsschlitten 14 läßt sich
der Roboter 7 parallel zu der Längsseite 21 des Kannengatters 1 abwechselnd in
mehrere Ablagepositionen führen.
Innerhalb jeder der Ablagepositionen wird das an dem Roboterarm 8 des
Roboters 7 geführte
Fördermittel 5 abwechselnd in
Füllpositionen
oberhalb der Kannenreihen 2.1 bis 2.4 positioniert,
um die Kannen der Kannengruppen 1.1 und 1.2 nacheinander
mit dem kontinuierlich durch das Fördermittel 5 geförderte Faserkabel 6 zu füllen.
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Seitlich
neben dem Kannengatter 1 ist an der Längsseite 21 die Zuführeinrichtung 24 angeordnet, durch
welche das Faserkabel 6 kontinuierlich aus einer vorgeordneten
Spinneinrichtung abgezogen und der Ablageeinrichtung 4 bzw.
dem Fördermittel 5 mit kurz
möglichster
Zuführstrecke
zuzuführen.
Zur Erläuterung
des Aufbaus der Zuführeinrichtung 24 wird neben
den 1 und 2 auch Bezug zu der 3 gemacht,
die eine vergrößerte Draufsicht
des Ausführungsbeispiels
der Zuführeinrichtung 24 darstellt.
Die Zuführeinrichtung 24 wird
im wesentlichen durch zwei Gruppen von Walzen gebildet, die im wesentlichen
orthogonal zueinander angeordnet sind. Eine erste Gruppe wird durch
die Abzugswalzen 27.1, 27.2 und 27.3 gebildet.
Die Abzugswalzen 27.1 bis 27.3 sind auskragend
an einem Walzenhalter 25 angeordnet. Die Abzugswalzen 27.1, 27.2 und 27.3 bilden
eine Abzugsebene, in welcher das Faserkabel im wesentlichen parallel
zu der Längsseite 21 des Kannengatters 1 geführt wird.
Jede der Abzugswalzen 27.1 bis 27.3 sind jeweils
durch einen Antrieb angetrieben.
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Eine
zweite Gruppe von Walzen wird durch die Förderwalzen 26.1, 26.2 und 26.3 gebildet,
die ebenfalls an dem Walzenhalter 25 auskragend angeordnet
sind. Der Walzenhalter 25 ist L-förmig ausgebildet, so dass die
Förderwalze 26.1 bis 26.3 in
einer Zuführebene
angeordnet sind, die im wesentlichen rechtwinkelig zur Abzugsebene
verläuft.
Das Faserkabel 6 wird zwischen der letzten Abzugswalze 27.3 und
der ersten Förderwalze 26.1 um
einen Winkel von ca. 90° umgelenkt,
so dass das Faserkabel 6 in der Zuführebene im geraden Lauf der
Ablageeinrichtung 4 zugeführt wird. Die Förderwalzen 26.1 bis 26.3 sind
jeweils durch einen Antrieb angetrieben.
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Um
eine sichere Führung
des Faserkabels trotz der ständigen
Bewegung des Fördermittels 5 zu ermöglichen,
ist die letzte Förderwalze 26.3 und
die Umlenkwalze 10 während
des Füllvorgangs
einer Kanne auf einem identischen Höhenniveau angeordnet. Somit
wird das Faserkabel 6 zwischen der Förderwalze 26.3 und
der Umlenkwalze 10 horizontal geführt. Dabei befinden sich die
Förderwalze 26.3 und
die Umlenkwalze 10 gemeinsam in der Zuführebene, so dass das Faserkabel 6 parallel
zu der Ablaufseite 22 des Kannengatters 1 geführt ist.
Um die relative Zuordnung der Umlenkwalze 10 zur Förderwalze 26.3 während des
gesamten Füllvorgangs konstant
zu halten, wird der Walzenhalter 25 mit den Abzugswalzen 27.1 bis 27.3 und
den Förderwalzen 26.1 und 26.3 parallel
zur Ablageeinrichtung 4 in einer Geradführung 28 bewegt. Der
Walzenhalter 25 ist an einem Führungs schlitten 30 gehalten,
welcher durch einen Linearantrieb 29 in der Geradführung 28 hin-
und herführbar
ist. Die Geradführung 28 wird hierzu
durch eine Führungsbahn 31 gebildet,
die parallel zur Längsseite 21 des
Kannengatters 1 verläuft. Innerhalb
der Führungsbahn 31 sind
Führungsrollen 32 des
Führungsschlitten 30 geführt.
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Um
die Bewegung der Zuführeinrichtung 24 und
die Bewegung des Roboters 7 zu koordinieren, ist eine Steuereinrichtung 34 vorgesehen,
die mit einer Robotersteuerung 35, dem Schlittenantrieb 16 und
dem Linearantrieb 29 verbunden ist. Zusätzlich ist die Steuereinrichtung 34 mit
einem Drehzahlsensor 33 gekoppelt, der die Drehzahl der
Förderwalze 26.2 erfaßt. Über die
Drehzahl der Förderwalze 26.2 wird
eine Bestimmung der geförderten
Länge des
Faserkabels 6 ausgeführt.
In der Steuereinrichtung 34 ist hierzu eine Solllänge des
Faserkabels 6 hinterlegt, die jeweils zur Füllung einer
der Kannen durch das Fördermittel 5 gefördert werden
muß, bevor
der Füllvorgang
bei einer nächsten
Kanne fortgesetzt wird.
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Zur
Bestimmung der Länge
des geförderten Faserkabels
wird die Förderwalze 26.2 mit
einem vorbestimmten Umschlingungswinkel α umschlungen. In 4 ist
hierzu eine schematische Darstellung des Walzenmantels der Förderwalze 26.2 gezeigt.
Der Walzenmantel besitzt einen Manteldurchmesser d, an dessen Umfang
das Faserkabel 6 geführt
und im wesentlichen schlupffrei gefördert wird. Aus der Umschlingungslänge, die
bei einem Umschlingungswinkel von 180° den halben Umfang des Führungsmantels
entspricht, und der Umdrehungen pro Zeiteinheit lässt sich
unmittelbar innerhalb der Steuereinrichtung aus der Drehzahl der
Führungswalze 26.2 die
momentane geförderte
Länge des
Faserkabels 6 ermitteln.
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Zum
Füllen
der Kannen der Kannengruppen 1.1 und 1.2 ist der
Steuereinrichtung 34 ein Füllalgrorythmus hinterlegt,
durch welchen die Reihenfolge der zu befüllenden Kannen vorgegeben ist.
Dabei wird das Fördermittel 5 durch
den Roboter 7 und den Führungsschlitten 14 in
eine von mehreren Ablagepositionen geführt. Parallel hierzu wird die
Zuführeinrichtung
entlang der Führungsbahn 31 parallel zur Längsseite
des Kannengatters bewegt, so dass in jeder Ablageposition die Förderwalze 26.3 mit
der Umlenkwalze 10 in einer Zuführebene auf gleichem Höhenniveau
angeordnet sind.
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Zum
Befüllen
der jeweiligen Kanne in der Ablageposition wird das Fördermittel 5 in
mehrere überlagerte
Bewegungen geführt.
Vorzugsweise wird hierbei die Trägerplatte 9 mit
einer relativ schnellen oszillierenden Schwenkbewegung und überlagert
mit einer langsameren dazu quer gerichteten Auslenkbewegung verschwenkt.
Die Schwenkbewegung und Auslenkbewegung erfolgt vorteilhaft um eine
virtuelle Schwenkachse, die tangential zu der Umlenkwalze 10 verläuft, so
dass das Faserkabel 6 in der Führungsstrecke zwischen dem
Ablauf der Förderwalze 26.3 und
dem Auflauf auf die Umlenkwalze 10 im wesentlichen unbeeinflußt von der
Bewegung des Fördermittels 5 bleibt.
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Sobald
die Solllänge
des Faserkabels in die Kanne eingefüllt ist, wird der Roboterarm 6 derart
aktiviert, dass das Fördermittel 5 eine Übergabeposition
einnimmt. Hierzu werden die Ablegebewegungen es Fördermittels 5 deaktiviert.
Nach Erreichen der Übergangsposition
des Fördermittels 5 wird durch
den Roboterarm 8 oder ergänzend durch den Führungsschlitten 14 und
den Führungsschlitten 30 eine
nächste
Ablageposition oberhalb einer benachbarten Kanne angefahren. Dabei
wird das Faserkabel 6 kontinuierlich durch das Fördermittel 5 gefördert und
als eine Schlaufe über
die Kanten der Kannen gelegt. Alternativ besteht jedoch auch die
Möglichkeit,
nach Beendigung des Füllvorgangs
der Kanne eine Trennung des Faserkabels vorzunehmen, so dass jeder
Kanne unmittelbar ein Kabelende zugeordnet werden kann.
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In
der in 1 und 2 dargestellten Situation werden
die Kannen der Kannengruppe 1.2 mit dem Faserkabel 6 befüllt. Das
Fördermittel 5 befindet sich
in einer Füllposition
oberhalb der Kanne 3.17 der Kannenreihe 2.3. Die
Kanne 3.16 wurde bereits mit dem Faserkabel 6 gefüllt, wobei
das Faserkabel 6 als Schlaufe über die Kanten der Kannen 3.16 und 3.17 gelegt
ist.
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Die
Kannen 3.1 bis 3.14 der Kannengruppe 1.1 bestehen
gefüllt
zur Entleerung bereit. Dabei werden die einzelnen Faserkabel der
Kannen 3.1 bis 3.15 zusammengefaßt und als
ein Tow 38 abgezogen. Der Abzug des Tows erfolgt über die
Kabelführungen 20.1 und
die auf der Ablaufseite 22 des Kannengatters 1 angeordnete
Führungswalze 23.1.
Das Tow 38 wird dabei einer Faserstraße zugeführt, wobei eine weitere Behandlung
und Verarbeitung des Tows vorzugsweise zu Stapelfasern erfolgt.
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Während der
Befüllung
der Kannen der Kannengruppe 1.2 wird die Zuführeinrichtung 24 in
der Geradführung 28 parallel
zu der Positionierung des Fördermittels 5 derart
geführt,
dass die dem Fördermittel 5 vorgeordnete
Führungswalze 26.3 der
Zuführeinrichtung 24 gemeinsam
mit der Umlenkwalze 10 an der Trägerplatte 9 in eine
Zuführebene
aufspannen, wobei das Faserkabel 6 horizontal geführt ist.
Die Positionierung des Fördermittels 5 sowie
der Zuführeinrichtung 24 wird über die
Steuereinrichtung 34 koordiniert. Dazu ist die Steuereinrichtung 34 mit dem
Linearantrieb 29 der Zuführeinrichtung 24 und mit
dem Schlittenantrieb 16 der Abageeinrichtung 4 sowie
der Robotersteuerung 35 verbunden. Der Füllvorgang
wird hierbei durch die fortlaufende Längenbestimmung des Faserkabels
gesteuert. Sobald eine vorbestimmte Solllänge des Faserkabels 6 in
eine der Kannen gefördert
ist, wird der Füllvorgang
beendet und das Fördermittel
wird zur nächsten
Kanne geführt.
Zur Längenbestimmung
des Faserkabels ist die Steuereinrichtung 34 mit dem Drehzahlsensor 33 verbunden,
der die Drehzahl der Führungswalze 26.2 erfaßt.
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Um
möglichst
kurze Verfahrwege zu erhalten, wird der Füllvorgang der Kannengruppen 1.1 und 1.2 nach
einer vorbestimmten Befüllreihenfolge
ausgeführt.
In 5 ist hierzu ein Ausführungsbeispiel einer Befüllreihenfolge
schematisch skizziert. In 5 ist eine
Draufsicht eines Kannengatters 1 dargestellt, in welchem
zwei Kannengruppen 1.1 und 1.2 mit jeweils zwei
Kannenreihen 2.1 und 2.2 und 2.3 und 2.4 gehalten
sind. Die Anzahl und Anordnung der Kannen in dem Kannengatter 1 ist
identisch zu dem vorgehenden Ausführungsbeispiel. Alle weiteren
Einrichtungen zur Befüllung
der Kanne sind der Übersicht
halber in diesem Ausführungsbeispiel
weggelassen.
-
Zur
Darstellung der Befüllreihenfolge
ist der Verfahrweg des Fördermittels 5 eingezeichnet
und durch Pfeile gekennzeichnet. Um alle Kannen innerhalb der Kannengruppen 1.1 und 1.2 nacheinander zu
befüllen,
muß das
Fördermittel 5 durch
die Ablageeinrichtung 4 jedem der Kannen zugeführt werden. Hierzu
ist die Befüllreihenfolge
derart vorgegeben, dass eine erstbefüllte Kanne der ersten Kannengruppe
unmittelbar gegenüber
einer zuletzt gefüllten
Kanne der zweiten Kannengruppe 1.2 angeordnet ist. In dem
Ausführungsbeispiel
beginnt die Füllreihenfolge mit
der Kanne 3.8, die sich zu Beginn der Kannenreihe 2.2 der
ersten Kannengruppe befindet. Demgegenüber liegt die Kanne 3.15,
die sich am Anfang der Kannenreihe 3.3 befindet und im
Füllzyklus
als letzte Kanne der Kannengruppe 1.2 gefüllt wird.
Die Kannen 3.8 und 3.15 stehen sich unmittelbar
gegenüber, so
dass nach Beendigung des Füllzyklus
ein neuer Füllzyklus
bei Einhaltung kleinster Übergangszeiten und Übergangswege
fortgeführt
werden kann.
-
Um
auch den Übergang
zwischen den Kannengruppen 1.1 und 1.2 in möglichst
kurzen Phasen ausführen
zu können,
wird die Befüllreihenfolge
bevorzugt derart gewählt,
dass eine letzte gefüllte
Kanne der ersten Kannengruppe unmittelbar gegenüber einer erst erstgefüllten Kanne
der zweiten Kannengruppe 1.2 angeordnet ist. In dem in 5 dargestellten
Ausführungsbeispiel
wird die Kanne 3.9 als letzte Kanne der ersten Kannengruppe 1.1 gefüllt. Die
Kannen 3.1 bis 3.14 der ersten Kannengruppe 1.1 sind
somit alle gefüllt,
so dass das Fördermittel 5 zur
Befüllung
der Kannen 3.15 bis 3.28 der zweiten Kannengruppe 1.2 verfahren
wird. Hierbei wird unmittelbar die Kanne 3.16 der zweiten
Kannengruppe angefahren, die unmittelbar der letzten Kanne 3.9 der ersten
Kannengruppe 1.1 gegenüberliegt.
Das in der Übergangsphase
von der letzten Kanne der Kannengruppe 1.1 zu der ersten
Kanne der Kannengruppe 1.2 geförderte Faserkabel wird vorzugsweise
durch eine Bedienperson geschnitten und als Abfallmenge entsorgt.
Es besteht jedoch auch die Möglichkeit, dass
die Kannen der Kannengruppe 1.1 und die Kannen der Kannengruppe 1.2 in
den Kannenreihen 2.2 und 2.3 derart dicht zueinander
angeordnet sind, dass das Faserkabel während des Übergangs von der Kannengruppe 1.1 zur
Kannengruppe 1.2 als Schlaufe über die Kanten der Kannen gelegt
wird.
-
Um
eine möglichst
kurze und wenig geänderte
Zuführstrecke
zwischen der Zuführeinrichtung
und der Ablageeinrichtung zu erhalten, werden die Kannen in den
Kannenreihen 2.1 und 2.2 unmittelbar hintereinander
in einer reihenförmigen
Anordnung befüllt.
Eine Längenänderung
der Zuführstrecke
ergibt sich somit nur bei einem Übergang
zwischen den Kannenreihen 2.1 und 2.2 sowie 2.2 und 2.3 und 2.3 und 2.4.
Somit wird eine hohe Gleichmäßigkeit
bei der Befüllung
und bei der Förderung
sowie eine hohe Gleichmäßigkeit
beim Abzug der Faserkabel aus der Spinneinrichtung erreicht.
-
In 6 ist
ein weiteres Ausführungsbeispiel der
erfindungsgemäßen Vorrichtung
zur Durchführung
des erfindungsgemäßen Verfahrens
in einer Vorderansicht dargestellt, das im Aufbau und Funktion im
wesentlichen identisch zu dem Ausführungsbeispiel nach 1 und 2 ist
und insoweit insbesondere zur Herstellung von synthetischen Stapelfasern
geeignet wäre.
-
In
der nachfolgenden Beschreibung zu der 6 sind daher
nur die Unterschiede erläutert.
Ansonsten wird zu der vorgenannten Beschreibung Bezug genommen.
-
Die
Ablageeinrichtung 4 ist oberhalb eines Kannengatters 1 angeordnet.
Das Kannengatter 1 weist insgesamt vier Kannenreihen 2.1 bis 2.4 auf, die
eine Mehrzahl von Kannen aufweist. Die Kannen der Kannenreihe 2.1 und 2.2 bilden
eine erste Kannengruppe 1.1 und die Kannen in den Kannenreihen 2.3 und 2.4 bilden
eine zweite Kannenreihe 1.2. Die Kannen sind in den Kannenreihen 2.1 bis 2.4 parallel zu
einer Längsseite 21 des
Kannengatters 1 angeordnet. Oberhalb des Kannengatters 1 mittig
zu den Kannenreihen 2.1 bis 2.4 eine Kabelführung 20 angeordnet,
die beispielsweise mit einer hier nicht dargestellten Führungswalze
an einer Ablaufseite des Kannengatters 1 zusammenwirkt.
-
Zum
Befüllen
der Kannen des Kannengatters 1 mit einem Faserkabel 6 ist
die Ablageeinrichtung 4 durch einen Führungsschlitten 14 in
einer Hängebahn 37 geführt. Die
Hängebahn 37 ist
im wesentlichen durch zwei Führungsschienen 39 gebildet, in
welchem die Rollen 40 des Führungsschlitten 14 geführt sind.
An dem Führungsschlitten 14 ist
ein Schlittenträger 36 befestigt,
welcher als auskragender L-förmiger
Arm ausgebildet ist. An dem Schlittenträger 36 ist der Roboter 7 hängend angeordnet,
wobei der Roboterarm 8 nach unten zum Kannengatter 1 hingewandt
ist. Die Hängebahn 37 ist
in er Symmetrieebene des Kannengatters 1 gehalten, so dass
der Roboterarm 8 wahlweise zur Befüllung der Kannen der Kannenreihe 2.1 und 2.2 der
ersten Kannengruppe 1.1 oder zur Befüllung der Kannen in den Kannenreihen 2.3 und 2.4 der
zweiten Kannengruppe 1.2 geführt wird. Am freien Ende des
Roboterarmes 8 wird das Fördermitte 5 gehalten,
das kontinuierlich ein mit wesentlich konstanter Geschwindigkeit
zugeführtes Faserkabel 6 fördert und
in jeweiligen zugeordneten Kannen anlegt. Hierzu ist an dem auskragenden Ende
des Schlittenträgers 36 ein
Walzenhalter 25 angeordnet, welcher mehrere Förderwalzen 26 und mehrere
Abzugswalzen 27 aufweist. Die Förderwalzen 26 und
die Abzugswalzen 27 bilden die Zuführeinrichtung 24,
durch welche das Faserkabel kontinuierlich gefördert wird. Der Aufbau und
die Funktion der Zuführeinrichtung 24 ist
im wesentlichen identisch zu dem vorgenannten Ausführungsbeispiel,
so dass eine weitere Beschreibung entbehrlich ist. Die Anzahl der
Abzugswalzen und der Führungswalzen wird
je nach Prozess und Faserkabeltyp gewählt. So können zwei, drei, vier oder
noch mehr Walzen je Gruppe verwendet werden.
-
Bei
dem in 6 dargestellten Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung
werden die Ablageeinrichtung 4 und die Zuführeinrichtung 24 gemeinsam
durch einen Führungsschlitten 14 entlang
des Kannengatters 1 bewegt. Zur Positionierung des Fördermittels 5 ist
eine Steuereinrichtung 34 vorgesehen, die mit der Robotersteuerung 35 und
dem Linearantrieb 29 verbunden ist. Zur Bestimmung des Füllgrades
der jeweilig gefüllten
Kanne ist die Steuereinrichtung 34 ebenfalls mit einem
Drehzahlsensor 33 gekoppelt, der die Drehzahl einer der
Förderwalze 26 erfaßt.
-
Das
in 6 dargestellte Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung
ist besonders geeignet, um die Befüllung und die Entleerung der
Kannen mit möglichst
hohem Freiheitsgrad ausführen
zu können.
So lassen sich die Kabelführungen vorteilhaft
in einer Ebene anordnen, die unterhalb einer Füllebene platziert sind.
-
Die
gezeigten Ausführungsbeispiele
in den
1 bis
6 sind in ihrem Aufbau und ihrer
Anordnung beispielhaft. Als Fördermittel
sind grundsätzlich
auch Walzen oder Förderbänder geeignet, die
zur Ausführung
von Ablegebewegungen mit einem Industrieroboter kombinierbar sind.
Zur Befüllung
einer Kannen sind handelsübliche
Industrieroboter geeignet, zumindest über fünf Bewegungsachsen und einer
entsprechenden Traglast zur Führung des
Fördermittels
verfügen.
Es ist jedoch auch möglich,
die Ablageeinrichtung durch andere Bewegungsmittel wie beispielsweise
mehrere ineinandergreifende Schwinge, wie beispielsweise aus der
EP 1 369 370 A2 bekannt
ist, auszuführen.
Wesentlich hierbei ist der Bewegungsablauf zur Befüllung aller Kannen
innerhalb des Kannengatters, um möglichst geringe Wegstrecken
und Übergangszeiten
bei gleichzeitig sicherer Faserkabelführung zu erhalten.
-
- 1
- Kannengatter
- 1.1,
1.2
- Kannengruppe
- 2.1,
2.2, 2.3, 2.4
- Kannenreihe
- 3.1...3.3
- Kanne
- 4
- Ablageeinrichtung
- 5
- Fördermittel
- 6
- Faserkabel
- 7
- Roboter
- 8
- Roboterarm
- 9
- Trägerplatte
- 10
- Umlenkwalze
- 11.1,
11.2
- Hapelwalzen
- 14
- Führungsschlitten
- 15
- Führungbahn
- 16
- Schlittenantrieb
- 17
- Schlittenräder
- 18
- Führungsschienen
- 20
- Kabelführung
- 21
- Längsseite
- 22
- Ablaufseite
- 23.1,
23.2
- Führungswalzen
- 24
- Zuführeinrichtung
- 25
- Walzenhalter
- 26.1,
26.2, 26.3
- Förderwalzen
- 27.1,
27.2, 27.3
- Abzugswalzen
- 28
- Geradführung
- 29
- Linearantrieb
- 30
- Führungsschlitten
- 31
- Führungsbahn
- 32
- Führungsrollen
- 33
- Drehzahlsensor
- 34
- Steuereinrichtung
- 35
- Robotersteuerung
- 36
- Schlittenträger
- 37
- Hängebahn
- 38
- Tow
- 39
- Führungsschienen
- 40
- Rollen