DE102007001400A1

DE102007001400A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Ablegen eines Faserkabels in eine Kanne

Info

Publication number: DE102007001400A1
Application number: DE102007001400A
Authority: DE
Inventors: Olaf Schwarz; Uwe Münster; Matthias Strebe; Bernhard Schoennagel
Original assignee: Saurer GmbH and Co KG
Current assignee: Oerlikon Textile GmbH and Co KG
Priority date: 2006-01-12
Filing date: 2007-01-09
Publication date: 2007-07-19

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Ablegen eines Faserkabels in eine Kanne. Das Faserkabel wird durch ein Fördermittel kontinuierlich gefördert und durch eine oszillierende Schwenkbewegung sowie eine überlagerte Auslenkbewegung des Fördermittels unmittelbar in die Kanne abgelegt. Bei Schwenken wird das Fördermittel mit einem vorgegebenen Schwenkwinkel in einem Schwenkbereich geführt, wobei der Schwenkwinkel in Abhängigkeit von einem Füllgrad der Kanne eingestellt wird. Um möglichst zu jedem Zeitpunkt des Füllvorgangs eine gleichmäßige Füllung der Kanne zu erhalten, wird vor Einstellung des Schwenkwinkels erfindungsgemäß eine momentane Fallhöhe zwischen dem Fördermittel und einer letzten Materiallage innerhalb der Kanne gemessen und der einzustellende Schwenkwinkel aus dem Messwert der Fallhöhe bestimmt. Hierzu ist ein Sensormittel vorgesehen, dass mit einer Steuereinrichtung gekoppelt ist, die die Bewegung des Fördermittels steuert.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ablegen eines Faserkabels in eine Kanne gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 8.

Ein gattungsgemäßes Verfahren sowie eine gattungsgemäße Vorrichtung sind aus der EP 1 369 370 A2 bekannt.

Bei dem bekannten Verfahren und der bekannten Vorrichtung wird ein Faserkabel durch ein Fördermittel kontinuierlich in eine Kanne gefördert. Um das Faserkabel innerhalb der Kanne möglichst gleichmäßig über den Kannenboden verteilt ablegen zu können, wird das Fördermittel durch ein Bewegungsmittel oszillierend in mehreren Bewegungsrichtungen hin- und hergeführt. Hierzu ist das Fördermittel in einem ersten schwenkbaren Träger gehalten, welcher durch einen Antrieb quer zur Förderrichtung hin und her verschwenkt werden kann. Die Schwenkachse des Trägers ist dabei an einem zweiten Träger ausgebildet, welcher eine überlagerte quergerichtete Auslenkbewegung ausführt, so dass das Fördermittel in zwei orthogonalen Achsen führbar ist. Während des kompletten Füllvorgangs bleibt die Kanne in ihrer Position ortsfest. Die Führung des Faserkabels zur Ablage in die Kanne folgt ausschließlich durch die Schwenkbewegung des Fördermittels, so dass das Faserkabel in Abhängigkeit von der jeweiligen Position des Fördermittels zielgerichtet in die Kanne gefördert wird.

Bei dem bekannten Verfahren und bei der bekannten Vorrichtung ist der Schwenkbereich des Fördermittels derart gewählt, dass das abgelegte Faserkabel über die gesamte Breite der Kanne und die Länge der Kanne gleichmäßig innerhalb der Kanne gelegt ist. Bei einer unveränderten Höhenposition des Fördermit tels tritt dabei das Problem auf, dass mit zunehmendem Füllungsgrad der Kanne der Schwenkbereich und damit der Schwenkwinkel, mit welchem das Fördermittel relativ um die Schwenkachse geführt werden muß, sich verändert. So reicht zu Beginn des Füllvorgangs ein relativ kleiner Schwenkwinkel, um den gesamten Kannenbodenbereich zu überdecken. Dagegen wird zum Ende des Füllvorgangs ein relativ großer Schwenkwinkel benötigt, um den gesamten Ablagebereich innerhalb der Kanne abdecken zu können.

Bei dem bekannten Verfahren und der bekannten Vorrichtung ist es weiterhin üblich, die Füllmenge innerhalb der Kanne durch Längenmessung des in die Kanne abgelegten Faserstranges zu bestimmen. Hierzu wird die Drehzahl einer Walze einer Zufuhreinrichtung erfasst, durch welchen das Faserkabel zuführbar ist. Es hat sich nun herausgestellt, dass die Längenmessung des abgelegten Faserkabels zur Bestimmung einer maximalen Füllung der Kanne gut geeignet ist. Um jedoch einzelne Füllgrade der Kanne zu ermitteln, insbesondere im Hinblick auf eine sich momentan zwischen dem Fördermittel und der Kanne einstellenden Füllhöhe, hat sich gezeigt, dass das Höhenniveau des in der Kanne abgelegten Faserkabels wesentlich durch die Ablagemuster und Ablagedichte und nicht durch die Länge des Faserkabels bestimmt ist.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, das gattungsgemäße Verfahren sowie die gattungsgemäße Vorrichtung derart zu verbessern, dass während der gesamten Füllzeit eine möglichst gleichmäßige Verteilung des Spinnkabels über die gesamte Ablagefläche der Kanne erreicht wird.

Insbesondere ist es Ziel der Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Ablegen eines Faserkabels in eine Kanne bereitzustellen, bei welcher das Faserkabel während der gesamten Füllzeit der Kanne mit gleichmäßigen Materiallagen in der Kanne ablegbar ist.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit den Merkmalen nach Anspruch 1 sowie durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen nach Anspruch 8 gelöst.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindungen sind durch die Merkmale und Merkmalskombinationen der jeweiligen Unteransprüche definiert.

Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass in jeder Situation des Füllvorgangs die Bewegungsamplituden des Fördermittels auf die momentanen geometrischen Gegebenheiten abgestimmt sind. So lässt sich zu jedem Füllstand der Kanne die Bewegung des Fördermittels derart einstellen, dass einerseits das Faserkabel auf einem gleich bleibenden Höhenniveau dem Fördermittel zuführbar ist und andererseits die Ablage den gesamten Querschnitt der Kanne erfasst. Um bei anwachsendem Füllgrad der Kanne eine zielgerichtete Einstellung des Schwenkwinkels zu ermöglichen, wird erfindungsgemäß eine momentane Fallhöhe zwischen dem Fördermittel und einer letzten Materiallage innerhalb der Kanne gemessen. Aus dem Messewert der Fallhöhe lässt sich unmittelbar der einzustellende Schwenkwinkel bestimmen, mit welchem eine Überdeckung des gesamten Kannenquerschnittes erreicht wird. Die Bestimmung des Schwenkwinkels kann dabei sowohl durch eine Wertetabelle oder durch jeweilige Berechnungen anhand der geometrischen Abmessungen der Kanne erfolgen. Die Bewegungsamplituden des Fördermittels lassen sich dadurch fortlaufend an die geänderte Füllsituation der Kanne anpassen. Das Faserkabel wird fortlaufend bis zur letzen Materiallage innerhalb der Kanne gleichmäßig über den gesamten Querschnitt der Kanne verteilt abgelegt. Somit lassen sich hohe Materialdichten innerhalb der Kanne erzeugen.

Um eine schnelle möglichst genaue Erfassung der Fallhöhe zwischen dem Fördermittel und der letzten Materiallage innerhalb der Kanne zu erhalten, wird zur Messung der momentanen Fallhöhe ein Sendesignal durch einen Sender oberhalb der Kanne in Höhe des Fördermittels erzeugt, welches an der Oberfläche der letzten Materiallage ein Reflektionssignal erzeugt. Das Reflektionssignal wird durch einen Empfänger empfangen, so dass sich die Fallhöhe beispielsweise aus der Signallaufzeit ergibt. Hierzu ist der Sender und der Empfänger über eine Messelektronik miteinander gekoppelt. Die Sendesignale können hierbei durch Lichtsignale oder Schallsignale gebildet sein, die eine kontaktlose Bestimmung der Fallhöhe ermöglichen.

Da das gattungsgemäße Verfahren bevorzugt zum Befüllen von mehreren Kannen eines Kannengatters verwendet wird, ist die Verfahrensvariante der Erfindung besonders vorteilhaft, bei welcher der Sender gemeinsam mit dem Fördermittel verschwenkt wird und jeweils in einer mittleren Neutralstellung innerhalb des Schwenkbereiches ein auswertbares Sendesignal erzeugt. Die unmittelbare Nähe zu dem Fördermittel ermöglicht eine äußerst genaue Bestimmung der momentanen Fallhöhe, wobei das Sendesignal nur in einer mittleren im wesentlichen vertikal ausgerichteten Position des Fördermittels zu einer Messung der Fallhöhe führt. Ein weiterer Vorteil der Verfahrensvariante ist dadurch gegeben, dass mehrere Kannen in einem Kannengatter nacheinander auf einfache Art und Weise befüllt werden können, ohne dass zusätzliche Sensormittel erforderlich sind.

Da zu Beginn eines Füllvorganges der Schwenkbereich des Fördermittels ausschließlich durch die geometrischen Abmaße der Kannen und der Höhe des Fördermittels oberhalb des Kannenbodens bestimmt ist, wird der Schwenkbereich des Fördermittels vorteilhaft durch einen minimalen Schwenkwinkel bestimmt, der sich aus der Geometrie berechnet. Hierbei kann die zu Beginn eingestellte Maximalhöhe sowohl als feste Größe vorgegeben oder durch das Sensormittel erfasst werden. Die geometrische Form der Kannen kann quadratisch, rechteckig, rund oder kegelstumpfartig usw. ausgebildet sein.

Aufgrund der exakten Bestimmung der Fallhöhe und der Festlegung des Schwenkwinkels lässt sich das Fördermittel bevorzugt auch in der quer gerichteten Auslenkbewegung um eine Schwenkachse schwenken. Dabei wird der Auslenkwinkel entsprechend den gemessenen Fallhöhen eingestellt.

Um die Zuführung des Faserkabels mit hoher Gleichmäßigkeit während des Füllvorganges ausführen zu können, wird sowohl das Verschwenken des Fördermittels auch das Auslenken des Fördermittels um einen gemeinsamen Schwenkpunkt geführt.

Es hat sich gezeigt, dass die durch ein Bewegungsmittel an dem Fördermittel auszuführenden überlagerten Bewegungen vorteilhaft durch einen Roboterarm ausführbar sind. Dabei wird das Fördermittel durch den Roboterarm des Roboters geführt.

Um eine ausreichende Förderwirkung zur Ablage des Faserkabels auch in den ausgelenkten Bereichen des Fördermittels zu ermöglichen, wird das Faserkabel bevorzugt durch zwei zusammenwirkend angetriebene Haspelwalzen gefördert. Damit ist ein eine entsprechend hohe Förderenergie und Fördergeschwindigkeit des Spinnkabels erzeugbar, so dass das Spinnkabel auch über größere Fallhöhen tangential zu den Haspelwalzen förderbar ist.

Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens weist die erfindungsgemäße Vorrichtung ein der Ablageeinrichtung zugeordnetes Sensormittel auf, durch welche die momentane Fallhöhe zwischen dem Fördermittel und einer Materiallage innerhalb der Kanne messbar ist. Das Sensormittel ist dabei über eine Steuereinrichtung mit dem Bewegungsmittel gekoppelt, so dass zu jeder gemessenen Fallhöhe eine durch das Bewegungsmittel vorgegebener Schwenkwinkel einhaltbar ist.

Für den Fall, dass die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Befüllen mehrerer Kannen eines Kannengatters verwendet wird, lässt sich das Sensormittel gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung stationär oberhalb der Kanne anordnen, wobei innerhalb eines Kannengatters jeder Kanne ein separates Sensormittel zugeordnet ist.

Bevorzugt verwendet wird jedoch die Vorrichtungsvariante, bei welcher das Sensormittel an einem Träger angeordnet ist, welcher das Fördermittel trägt und beweglich gehalten ist. Damit wird das Sensormittel zu jedem Füllvorgang gemeinsam mit dem Fördermittel der jeweiligen zu füllenden Kanne zugeführt. Es besteht auch die Möglichkeit, das Sensormittel unmittelbar an einer Unterseite des Fördermittels zu befestigen.

Zur kontaktlosen Erfassung der Fallhöhe zwischen dem Fördermittel und der Materiallage innerhalb der Kanne ist das Sensormittel bevorzugt durch einen Sender und einen Empfänger gebildet, wobei der Sender ein Sendesignal erzeugt, das an der Materialoberfläche der Materiallage zu einem Reflektionssignal führt, das von dem Empfänger empfangen wird. Der Sender und der Empfänger sind mit einer Messelektronik gekoppelt, durch welchen ein der momentanen Fallhöhe proportionales Messsignal erzeugbar ist. Das Messsignal lässt sich somit unmittelbar der Steuereinrichtung weiterleiten, die das Messsignal in ein Steuersignal umwandelt, durch welches das Bewegungsmittel zur Einhaltung eines bestimmten Schwenkwinkels ansteuerbar ist.

Das Bewegungsmittel wird dabei bevorzugt durch einen Roboter gebildet, welcher mit einem mehrachsigen Roboterarm das Fördermittel positioniert und führt.

Insbesondere die schnellen und präzisen Bewegungen des Roboterarmes ermöglichen eine optimale Führung des Fördermittels.

Zum Befüllen einer Mehrzahl von Kannen ist der Roboter bevorzugt verfahrbar ausgebildet und lässt sich somit oberhalb des Kannengatters in eine Vielzahl von Ablagepositionen führen, in welcher jeweils das Fördermittel zur Ablage des Faserkabels führbar ist.

Zur Förderung des Faserkabels wird das Fördermittel bevorzugt durch angetriebene Haspelwalzen gebildet, welche auskragend an dem Träger gelagert sind und mit jeweils einem am Umfang ausgebildeten Führungskranz einen sicheren Eingriff in das Faserkabel ermöglichen.

Um eine gleichmäßige Belastung beider Haspelwalzen zu erhalten, wird in dem Einlaufbereich der Haspelwalzen bevorzugt eine Umlenkwalze angeordnet. Die Zuführung des Faserkabels zu den Haspelwalzen kann somit ohne Umschlingung an einer der Haspelwalzen erfolgen. Das Faserkabel tritt im geraden Faserlauf in den Förderspalt der Haspelwalzen ein.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist anhand einiger Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Vorrichtung unter Hinweis auf die beigefügten Zeichnungen nachfolgend näher beschrieben.
Es stellen dar
1 schematisch eine Ansicht eines ersten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens
2 schematisch ein Ausschnitt einer Vorderansicht des Ausführungsbeispiels aus 1
3 schematisch ein Ausschnitt der Seitenansicht des Ausführungsbeispiel aus 1
4 schematisch eine Ansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens
5 schematisch eine Draufsicht des Ausführungsbeispiels aus 4
In den 1, 2 und 3 ist schematisch ein erstes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens schematisch in mehreren Ansichten dargestellt. 1 zeigt hierbei eine Komplettansicht des Ausführungsbeispiels und in 2 und 3 ist jeweils ein Ausschnitt des Ausführungsbeispiels während einer Kannenbefüllung gezeigt. Insoweit kein ausdrücklicher Bezug zu einer der Figuren gemacht ist, gilt die nachfolgende Beschreibung für alle Figuren.
In dem Ausführungsbeispiel gemäß 1 sind in einem Kannengatter 1 mehrere Kannen zu zwei parallel nebeneinander angeordneten Kannenreihen 2.1 und 2.2 aufgestellt. Die Kannen der Kannenreihe 2.1 sind mit dem Bezugszeichen 3.1 und die Kannen der Kannenreihe 2.2 mit dem Bezugszeichen 3.2 bezeichnet. Die Kannen in den Kannenreihen 2.1 und 2.2 sind in ihrem Aufbau und Größe identisch ausgebildet und können beispielsweise durch Rechteckkannen gebildet sein. Dem Kannengatter 1 ist eine Kabelführung 20 zugeordnet, welche oberhalb der Kannen 3.1 und 3.2 sich zwischen den Kannenreihen 2.1 und 2.2 befindet. Die Kabelführung 20 dient zur Führung der Spinnkabel beim Abzug und Entleeren der Kannen.
Oberhalb des Kannengatters 1 ist 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. Die Haspelwalzen 11.1 und 11.2 weisen an ihrem Umfang jeweils mehrere Fördernoppen in Form von Zähnen eines Zahnrads auf. Damit lässt sich das Faserkabel mit relativ kleinem Kontaktflächen an den Haspelwalzen führen.
Den Haspelwalzen 11.1 und 11.2 ist eine Umlenkwalze 10 vorgeordnet, durch welche das von einem hier nicht dargestellten Lieferwerk kontinuierlich zugeführte Spinnkabel 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 12 gekoppelt. Unterhalb der Umlenkwalze 10 sind die Haspelwalzen 11.1 und 11.2 auskragend an der Trägerplatte 9 gelagert. Jede der Haspelwalzen 11.1 und 11.2 wird durch einen auf der Rückseite der Trägerplatte 9 angeordneten Haspelantrieb 13 angetrieben.
Zur Positionierung und zur Bewegung des Fördermittels 5 weist die Ablageeinrichtung 4 ein als Bewegungsmittel wirkenden Roboter 7 auf, der über einen mehrachsigen Roboterarm 8 mit dem Fördermittel 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 bilden. Die Aktoren und Antriebe des Roboters 7 zur Bewegung des mehrachsigen Roboterarmes 8 sind daher hier nicht näher gezeigt und erläutert. Zur Ausführung der Bewegungen des Fördermittels verfügt der Roboterarm 8 zumindest über fünf Achsen. Bevorzugt werden Roboter mit sechs Achsen eingesetzt.
Der Roboter 7 ist oberhalb des Kannengatters 1 an einem Führungsschlitten 14 gehalten. Der Führungsschlitten 14 ist an einer Seite des Kannengatters 1 angeordnet und lässt sich in einer parallel zur Längsseite des Kannengatters 1 verlau fenden Führungsbahn 15 hin- und herführen. Hierzu ist der Führungsschlitten 14 durch Schlittenräder 17 in zwei parallel nebeneinander verlaufenden Führungsschienen 18 gehalten. Den Schlittenrädern 17 ist ein Schlittenantrieb 16 zugeordnet, durch welche eine Aktivierung der Schlittenbewegung erfolgt.
Zum Füllen der Kannen im Kannengatter 1 wird der Roboter 7 zunächst durch den Führungsschlitten 14 in eine von mehreren Ablegepositionen geführt. Die Ablegepositionen sind entlang der Führungsbahn parallel zur Längsseite des Kannengatters 1 derart gewählt, dass aus jeder Ablegeposition des Roboters 7 das Fördermittel 5 zum Befüllen eine der Kannen der Kannenreihe 2.1 und eine daneben angeordnete Kanne der Kannenreihe 2.2 erreicht. In der Ablegeposition wird das Fördermittel 5 durch Aktivierung des Roboterarmes 8 durch den Roboter 7 zunächst in einer ersten Füllposition oberhalb der Kanne 3.2 der Kannenreihe 2.2 geführt. Nach Erreichen der Füllposition oberhalb der Kannen 3.2 wird der Roboterarm 8 derart bewegt, dass das Fördermittel 5 mehrere zum Befüllen der Kanne 3.2 erforderliche Bewegungen ausführt. Hierzu ist eine Robotersteuerung 26 mit einer Steuereinrichtung 25 gekoppelt. Die Steuereinrichtung 25 ist ebenfalls mit einem Sensormittel 21 verbunden. Das Sensormittel 21 ist im Bereich des Fördermittels 5 an der Trägerplatte 9 gehalten, um eine momentane Fallhöhe zwischen dem Fördermittel 5 und eine oberste Materiallage innerhalb der Kanne 3.1 und 3.2 zu erfassen.
Zur Erläuterung des Füllvorgangs sind in den 2 und 3 schematische Ausschnittansichten des Ausführungsbeispiels während der Befüllung der Kanne 3.1 gezeigt.
Das Fördermittel 5 wird durch die an der Trägerplatte 9 gehaltenen Haspelwalzen 11.1 und 11.2 gebildet. Den Haspelwalzen 11.1 und 11.2 ist eine Umlenkwalze 10 vorgeordnet, die ebenfalls auskragend an der Trägerplatte 9 gelagert ist. Neben dem Fördermittel ist das Sensormittel 21 vorgesehen, das ebenfalls an der Trägerplatte 9 gehalten ist. Das Fördermittel 5 befindet sich in einer Ablegeposition unmittelbar oberhalb einer ortsfest gehaltenen Kanne 3.1. Die Ablageposition des Fördermittels 5 ist derart gewählt, dass das Fördermittel 5 sich bei einer Neutralstellung mittig und lotrecht zur Kanne 3.1 gehalten ist. Der Abstand zwischen dem Fördermittel und dem Kannenboden 22 der Kanne 3.1 ist hierbei mit dem Großbuchstaben H₁ gekennzeichnet. Die Fallhöhe H wird durch das Sensormittel 21 erfasst und der Steuereinrichtung 25 aufgegeben. Innerhalb der Steuereinrichtung 25 sind die Abmaße der zu befüllenden Kanne 3.1 hinterlegt. Die Kannenweite wird durch die Breite der rechteckigen Kanne gebildet, sie ist hierbei mit dem Großbuchstaben B und die Kannenlänge mit dem Großbuchstaben L bezeichnet.
Um die durch den Rechteckquerschnitt gebildete Kanne 3.1 gleichmäßig mit dem Spinnkabel 6 zu füllen, wird die Trägerplatte 9 mit der Umlenkwalze 10 und den Haspelwalzen 11.1 und 11.2 durch den Roboterarm 8 in zwei überlagerte Bewegungen versetzt.
In 2 ist schematisch eine erste Schwenkbewegung des Fördermittels 5 gezeigt. Hierbei wird das Fördermittel 5 um eine virtuelle Schwenkachse 19 mit einem Schwenkwinkel hin- und hergeschwenkt. Der Schwenkwinkel α definiert ein Schwenkintervall, in welchem das Fördermittel 5 durch das Bewegungsmittel – in diesem Fall der Roboterarm 8 des Roboters 7 – geführt ist. An den Enden des Schwenkintervalls tritt jeweils eine Bewegungsumkehr ein, wobei das Fördermittel 5 abgebremst und erneut beschleunigt wird.
Zu Beginn eines Füllvorgangs wird innerhalb der Steuereinrichtung 25 der Schwenkwinkel α₁ aus der Fallhöhe H₁ und der Kannenbreite B berechnet und der Robotersteuerung 26 zur Führung des Roboterarmes 8 vorgegeben. Das Schwenk intervall mit dem Schwenkwinkel α₁ wird von dem Fördermittel 5 mit einer durch den Roboterarm 8 gesteuerten Schwenkgeschwindigkeit durchlaufen.
Mit zunehmendem Füllgrad der Kanne 3.1 vergrößert sich die Bewegungsamplitude der Schwenkbewegung des Fördermittels 5, um die Kannenbreite B komplett zu befüllen. Um den sich in Abhängigkeit vom Füllgrad der Kanne ändernden Schwenkwinkel ständig anpassen zu können, wird durch das Sensormittel 21 fortlaufend die Fallhöhe erfasst, die unmittelbar den Abstand des Fördermittels 5 bis zur letztgelegten Materiallage 27 innerhalb der Kanne 3.1 bestimmt.
Zur Messung der Fallhöhe weist das Sensormittel 21 einen Sender 22 und einen Empfänger 23 auf, die unmittelbar mit einer Messelektronik 24 gekoppelt sind. Der Sender 22, der Empfänger 23 und die Messelektronik 24 sind vorzugsweise zu einem Bauteil kombiniert. Durch den Sender 23 wird ein Sendesignal erzeugt, das in Richtung Kannenöffnung ausgesendet wird. Das Sendesignal trifft auf die letzte Materiallage 27 innerhalb der Kanne 3.1 und wird von diese reflektiert. Daraus resultiert ein Reflektionssignal, das von dem Empfänger 23 empfangen wird. Durch Kombination der Sendezeit und der Empfangszeit läst sich nun durch die Messelektronik 24 unmittelbar ein für die Fallhöhe charakteristisches Messsignal erzeugen. Das Messsignal wird der Steuereinrichtung 25 zugeführt. Innerhalb der Steuereinrichtung 25 wird das Messsignal der Fallhöhe unmittelbar durch eine hinterlegte Wertetabelle oder durch eine Berechnung in einen Schwenkwinkel überführt. Das dem jeweiligen Schwenkwinkel entsprechende Steuersignal wird von der Steuereinrichtung 25 der Robotersteuerung 26 zugeführt, so dass die Bewegung des Fördermittels 5 mit verändertem Schwenkwinkel ausgeführt wird.
In 2 ist hierzu die Situation gezeigt, bei welcher der Füllstand innerhalb der Kanne 3.1 zu einer Füllhöhe H₂ führt. Aus der Anfangshöhe H₁ und den minimalen Schwenkwinkel α₁ zu Beginn des Füllvorgangs oder der Breite B der Kanne 3.1 wird eine neuer Schwenkwinkel α₂ berechnet und der Robotersteuerung 26 vorgegeben. Nun wird das Fördermittel 5 innerhalb des durch den Schwenkwinkel α₂ bestimmten Schwenkintervalls hin- und hergeführt. Insoweit lässt sich unabhängig von dem Füllstand der Kanne in jeder Situation eine über die Breite B der Kanne 3.1 gleichmäßige Spinnkabelverteilung einstellen und erzielen.
Um die Kanne über die gesamte Kannenlänge L zu befüllen, führt das Fördermittel 5 eine zweite überlagerte Auslenkbewegung aus, die ebenfalls durch den Roboterarm 8 eingeleitet wird. In 3 ist die zweite überlagerte Auslenkbewegung der Trägerplatte 9 dargestellt. Das Fördermittel 5 wird hierzu ebenfalls um die virtuelle Schwenkachse 19 geschwenkt, die tangential zur Umlenkwalze 10 in Höhe des zulaufenden Spinnkabels 6 ausgebildet ist. Damit ist eine maximale Laufruhe des Spinnkabels 6 bei der Zuführung gewährleistet. Die Auslenkgeschwindigkeit des Fördermittels ist hierbei wesentlich kleiner als die Schwenkgeschwindigkeit. Insoweit dient die Auslenkbewegung des Fördermittels 5 dazu, um das Spinnkabel 6 mit einem bestimmten Ablagemuster in der Kanne 3.1 abzulegen. Auch hierbei wird durch die zu Beginn des Füllvorgangs gemessene Füllhöhe H₁ der minimale Schwenkwinkel β₁ zur Abdeckung der gesamten Länge L der Kanne 3.1 bestimmt. Bei fortschreitendem Füllvorgang ändert sich der Auslenkwinkel zunehmend, so dass beispielsweise bei der in 3 dargestellten Situation ein Auslenkwinkel β₂ eingestellt ist, um die Länge L der Kanne mit einem Auslenkintervall zu überdecken. Die Ermittlung und Einstellung der geänderten Schwenkwinkel und Schwenkintervalle erfolgt ebenfalls aus der Erfassung einer Füllhöhe H und der vorgegebenen Kannenlänge L oder dem vorbestimmten minimalen Auslenkwinkel β₁.
Um möglichst genaue Einstellwerte bei der Führung des Fördermittels 5 zu erhalten, wird die Füllhöhe H von dem Sensormittel 21 ausschließlich in einer Neutral stellung des Fördermittels 5 erfaßt, so dass sich die Wegstreckenunterschiede aufgrund der Schwenkbahn des Fördermittels 5 nicht auswirken können.
Die Neutralstellung des Fördermittels 5 ist hierbei die mittlere Stellung, in welcher das Sensormittel 21 vertikal zu der Materiallage 27 innerhalb der Kanne 3.1 ausgerichtet ist. In dieser Stellung wird zudem erreicht, dass die vertikal eintreffenden Sendesignale zu vertikal aufsteigenden Reflektionssignalen führen, die unmittelbar von dem Empfänger empfangen werden.
Das Sensormittel 21 läßt sich dabei durch optische oder akustische Mittel bilden, so dass als Sendesignal ein Licht oder eine Schallwelle durch den Sender erzeugt wird.
In den 4 und 5 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens in mehreren Ansichten dargestellt. 4 zeigt hierbei schematisch eine Ansicht der kompletten Vorrichtung und 5 eine Draufsicht der Ablageeinrichtung. Insoweit kein ausdrücklicher Bezug zu einer der Figuren gemacht ist, gilt die nachfolgende Beschreibung für beide Figuren.
Die Ablageeinrichtung 4 weist als Bewegungsmittel eine erste Schwinge 29 und eine zweite Schwinge 32 auf. Die Trägerplatte 9 mit dem Fördermittel 5 wird dabei von der Schwinge 29 getragen. Die Schwinge 29 ist an zwei Enden über die Schwenkachsen 30 an einem Halter 36 gelagert. Die Schwinge 29 und der Halter 36 sind jeweils als ein rechteckiges Gestellprofil ausgebildet, wobei das Gestellprofil des Halters 36 die Schwinge 29 mit Abstand umschließt. Die Schwinge 29 ist über die Schwenkachsen 30 schwenkbar an dem Halter 36 gehalten. Die Schwenkbewegung der Schwinge 29 und damit die Schwenkbewegung des Fördermittels wird durch den Schwenkantrieb 31 gesteuert.
Der Halter 36 ist innerhalb der zweiten Schwinge 32 verfahrbar geführt. Die zweite Schwinge 32 ist ebenfalls durch ein rechteckiges Gestellprofil gebildet, an dessen langen Innenseiten eine Führung für den Halter 36 ausgebildet ist. Der Halter 36 läßt sich somit an der Schwinge 32 in mehrere Ablegepositionen oberhalb eines Kannengatters führen.
Die zweite Schwinge 32 ist an zwei Enden durch die Lagerzapfen 33 an einem Maschinengestell 37 schwenkbar gelagert. Die Schwenkbewegung der zweiten Schwinge 32 wird durch einen Auslenkantrieb 34 gesteuert. Hierbei führt die zweite Schwinge 32 eine Auslenkbewegung des Fördermittels 5 aus.
Die Schwenkachse 30 der ersten Schwinge 29 und die Lagerzapfen 33 der zweiten Schwinge 32 liegen in einer Ebene, so dass das Fördermittel 5 mit der Trägerplatte 9 gemeinsam um einen virtuellen Schwenkpunkt 35 bewegt werden.
Zur Steuerung der Bewegungen des Fördermittels 5 sind der Schenkantrieb 31 und der Auslenkantrieb 34 mit einer Steuereinrichtung 25 verbunden. Die Steuereinrichtung 25 ist über eine Signalleitung mit einer Messelektronik 24 gekoppelt, die über eine Mehrzahl von Messleitungen mit einer Mehrzahl von Sensormitteln verbunden ist.
In der in 4 dargestellten Ansicht sind unterhalb der Ablageeinrichtung 4 die Kannen 3.1 und 3.2 in dem Kannengatter 1 gezeigt. Hierbei ist der Kanne 3.1 ein erstes Sensormittel 21.1 und der Kanne 3.2 ein zweites Sensormittel 21.2 zugeordnet. Jedes der Sensormittel 21.1 und 21.2 ist parallel mit der Messelektronik 24 verbunden. Sobald eine der Kannen 3.1 oder 3.2 mit einem Faserkabel gefüllt wird, werden die Sensormittel 21.1 oder 21.2 aktiviert. Während des Füllvorgangs wird nun durch das Sensormittel 21.1 oder 21.2 kontinuierlich die Fallhöhe inner halb der Kanne 3.1 oder 3.2 gemessen und durch die Messelektronik zu einem die momentane Fallhöhe charakterisierenden Messsignal überführt. Innerhalb der Steuereinrichtung 25 wird zu der momentanen Fallhöhe ein Schwenkwinkel und ein Auslenkwinkel bestimmt und über den Antrieben 31 und 34 der Bewegung des Fördermittels 5 aufgeprägt.
Die Ausbildung und Ausgestaltung der Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens beispielhaft gewählt. Grundsätzlich sind jede Art von Sensormittel geeignet, um die sich ändernde Fallhöhe zwischen den Fördermitteln und der letzten Materiallage innerhalb der Kanne zu ermitteln. So können der Kanne auch Kontaktsensoren zugeordnet sein, durch welche der jeweilige Füllgrad der Kanne erfassbar wird. Zudem besteht auch die Möglichkeit, dass die überlagerte Auslenkbewegung des Fördermittels zur Ablage des Faserkabels durch eine geradlinige Linearbewegung ausgeführt wird.
Das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung sind geeignet, um Kannen in verschiedenen Formen gleichmäßig und mit hoher Dichte zu befüllen. So können die Kannen runde, ovale oder eckige Grundformen aufweisen. Bei Verwendung eines Industrieroboters als Führungsmittel hat sich insbesondere eine hängende Anordnung des Führungsmittels oberhalb der Kannen bewährt. Es sind aber auch seitliche Führungen aufgrund großer Reichweite eines Roboterarmes möglich.

1: Kannengatter
2.1, 2.2: Kannenreihe
3.1, 3.2: Kanne
4: Ablegeeinrichtung
5: Fördermittel
6: Spinnkabel
7: Roboter
8: Roboterarm
9: Trägerplatte
10: Umlenkwalze
11.1, 11.2: Haspelwalzen
12: Walzenmotor
13: Haspelantrieb
14: Führungsschlitten
15: Führungsbahn
16: Schlittenantrieb
17: Schlittenräder
18: Führungsschienen
19: virtuelle Schwenkachse
20: Kabelführung
21: Sensormittel
22: Sender
23: Empfänger
24: Messelektronik
25: Steuereinrichtung
26: Robotersteuerung
27: Materiallage
28: Kannenboden
29: erste Schwinge
30: Schwenkachse
31: Schwenkantrieb
32: zweite Schwinge
33: Lagerzapfen
34: Auslenkantrieb
35: virtueller Schwenkpunkt
36: Halter
37: Maschinengestell

Claims

Verfahren zum Ablegen eines Faserkabels in eine Kanne, bei welchem das Faserkabel durch ein Fördermittel kontinuierlich gefördert wird und bei welchem das Fördermittel zum Ablegen des Faserkabels oszillierend durch eine Schwenkbewegung und durch eine überlagerte Auslenkbewegung oberhalb der Kanne bewegt wird, wobei das Fördermittel beim Schwenken mit einem vorgegeben Schwenkwinkel in einem Schwenkbereich geführt wird und wobei der Schwenkwinkel in Abhängigkeit von einem Füllgrad der Kanne eingestellt wird, dadurch gekennzeichnet, dass vor Einstellung des Schwenkwinkels eine momentane Fallhöhe zwischen dem Fördermittel und einer letzten Materiallage in der Kanne gemessen wird und dass der einzustellende Schwenkwinkel aus dem Messwert der Fallhöhe bestimmt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Messung der Fallhöhe ein Sendesignal durch einen Sender oberhalb der Kanne in Höhe des Fördermittels erzeugt wird, welches an der Oberfläche der letzten Materiallage ein Reflektionssignal erzeugt, und dass das Reflektionssignal durch einen Empfänger empfangen wird.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Sender gemeinsam mit dem Fördermittel verschwenkt wird und jeweils in einer mittleren Neutralstellung innerhalb des Schwenkbereiches ein auswertbares Sendesignal erzeugt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass zu Beginn der Kannenfüllung der Schwenkbereich des Fördermittels durch einen minimalen Schwenkwinkel bestimmt wird, welcher aus einer vorgegebenen maximalen Fallhöhe zwischen dem Fördermittel und der leeren Kanne und aus einer vorgegebenen Kannenweite der Kanne ermittelt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Fördermittel beim Schwenken und beim Auslenken um einen gemeinsamen Schwenkpunkt geführt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Fördermittel durch einen mehrachsigen Roboterarm eines steuerbaren Roboters geführt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Faserkabel durch zwei zusammenwirkende angetriebene Haspelwalzen gefördert wird.
Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 7, mit einer Ablageeinrichtung (4) und zumindest einer Kanne (3.1), wobei die Ablageeinrichtung (4) ein beweglich gehaltenes Fördermittel (5) zur Förderung eines kontinu ierlich zugeführten Faserkabels (6) oberhalb der Kanne (3.1) aufweist, wobei dem Fördermittel (5) ein steuerbares Bewegungsmittel (7, 8; 29, 32) zugeordnet ist, durch welches das Fördermittel (5) zum Befüllen der Kanne (3.1) mit dem Faserkabel (6) innerhalb eines Schwenkbereiches um einen Schwenkwinkel (α) verschwenkt und überlagert quer zur Schwenkbewegung ausgelenkt wird, wobei dem Bewegungsmittel (8, 29) der Schwenkwinkel (α) in Abhängigkeit von einem Füllgrad der Kanne (3.1) vorgegeben ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Ablageeinrichtung (4) ein Sensormittel (21) zur Erfassung einer momentanen Fallhöhe (H) zwischen dem Fördermittel (5) und einer Materiallage (27) innerhalb der Kanne (3.1) aufweist und dass das Sensormittel (21) durch eine Steuereinrichtung (25) mit dem Bewegungsmittel (8, 29) gekoppelt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Sensormittel (21.1) stationär oberhalb der Kanne (3.1) angeordnet ist, wobei innerhalb eines Kannengatters (1) jeder Kanne (3.1, 3.2) ein separates Sensormittel (21.1, 21.2) zugeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Sensormittel (21) an einem Träger (9) angeordnet ist, welcher das Fördermittel (5) trägt und beweglich gehalten ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Sensormittel (21) einen Sender (22) zur Erzeugung eines Sendesignals und einen Empfänger (23) zum Empfangen eines Reflektionssignals aufweist und dass der Sender (22) und der Empfänger (23) mit einer Messelektronik (24) gekoppelt sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Bewegungsmittel durch einen Roboter (7) gebildet ist, welcher mit seinem mehr-achsigen Roboterarm (8) das Fördermittel (5) positioniert und führt.
Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Roboter (7) oberhalb eines Kannengatters (1) mit einer Mehrzahl von Kannen (3.1, 3.2) angeordnet und verfahrbar ausgebildet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Fördermittel (5) durch zwei angetriebene Haspelwalzen (11.1, 11.2) gebildet ist, welche auskragend an dem Träger (9) gelagert sind.
Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass eine Umlenkwalze (10) den Haspelwalzen (11.1, 11.2) in einem Einlaufbereich vorgeordnet ist.