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Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Austausch von Fadenspulen einer Flechtmaschine mit einer Mehrzahl von Klöppeln gemäß dem Oberbegriff der Ansprüche 1 und 10, insbesondere zum Austausch von Fadenspulen einer Rundflechtmaschine.
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Auf einer Rundflechtmaschine hergestellte Rundgeflechte werden u.a. bei der Herstellung von Schlauch- oder Kabelumhüllungen benötigt. Jedoch werden Geflechte zunehmend auch eingesetzt, um andere Bauteile zu verstärken. Ein Beispiel hierfür sind C-Säulen oder andere Säulen von Kraftfahrzeugkarosserien. Die Geflechte werden aus verschiedenen Fäden geflochten, z.B. im Fall von Schlauchumhullungen aus Metalldraht oder aus Mono- oder Multifilament-Fäden, die beispielsweise aus Glasfasern, Kohlenstofffasern oder Kunstfasern, wie Polyester oder Aramid bestehen können.
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Rundflechtmaschinen weisen eine Mehrzahl von Klöppeln auf, die jeweils mit einer Fadenspule bestückt sind und beim Flechten in einem Maschinengestell in Schlangenlinien mit unterschiedlicher Bewegungsrichtung auf einer allgemein kreisringformigen Kloppelbahn um einen Flechtpunkt herumgeführt werden, an dem das Geflecht gebildet wird. Bei der Bewegung entlang der Klöppelbahn drehen sich zudem die Klöppel abwechselnd entgegen dem Uhrzeigersinn und im Uhrzeigersinn. Zum Drehen und Bewegen der Klöppel dienen scheibenförmige Klöppelträger, die sich im Maschinengestell um parallele, stationäre Achsen drehen und motorisch angetrieben werden, wobei die Drehrichtung von benachbarten Klöppelträgern jeweils entgegengesetzt ist. Nach einer Drehung um einen definierten Drehwinkel übergibt jeder Klöppelträger den von ihm mitgeführten Klöppel an den in Bewegungsrichtung des Kloppels benachbarten Klöppelträger, wodurch die schlangenlinienförmige Bewegung der Klöppel entlang der Kloppelbahn erzeugt wird.
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Zu Beginn eines Flechtvorgangs wird jeder Klöppel mit einer neuen Fadenspule bestückt, von welcher der aufgewickelte Faden durch drei Augen des Klöppels hindurch zum Flechtpunkt gefuhrt wird. Während des Flechtens wird der Faden allmählich von den Fadenspulen abgewickelt, wobei er durch die Augen des Klöppels läuft. Um den Faden beim Flechten gespannt zu halten, ist eines der drei Augen des Klöppels in einem sogenannten Tänzer angeordnet, der sich entgegen der Kraft einer Feder entlang der Längsachse der Fadenspule auf und ab bewegt. Die Fadenspulen werden auf die Klöppel aufgesteckt und sind dann mit diesen derart verbunden, dass sie jeweils entlang eines Teils des Bewegungswegs der Klöppel in Bezug zu diesen drehfest und entlang eines anderen Teils des Bewegungswegs der Klöppel in Bezug zu diesen frei drehbar sind. Dadurch wird erreicht, dass von den Fadenspulen immer so viel Faden abgegeben wird, wie beim Flechten benötigt wird. Die freie Drehbarkeit der Spulen in Bezug zum Klöppel wird erreicht, indem diese in der jeweils untersten Stellung des Tänzers vom Klöppel entkoppelt werden, wenn die Fadenspannung ein Maximum erreicht.
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Nachdem die Faden nahezu ganz von den Fadenspulen abgewickelt worden sind, müssen die verbrauchten Fadenspulen (Altspulen) gegen neue Fadenspulen (Neuspulen) ausgetauscht werden. Dabei muss jeweils der von der Altspule zum Flechtpunkt führende Altfaden durchtrennt und das freie Ende des Altfadens mit dem freien Fadenende des auf der Neuspule aufgewickelten Neufadens verbunden werden. Dieser Spulenwechsel erfolgt bis heute von Hand, weil kein automatisiertes Verfahren zur Verfügung steht, mit dem sich der Austausch einer Altspule gegen eine Neuspule, das Durchtrennen des Altfadens und das Verbinden des freien Fadenendes des von der Altspule zum Flechtpunkt führenden Altfadens mit dem Fadenende des auf der Neuspule aufgewickelten Neufadens in zufriedenstellender Weise durchführen lassen. Ein manueller Spulenwechsel führ vor allem bei Flechtmaschinen mit einer großen Anzahl von Klöppeln zu einem erheblichen Zeit- und Arbeitsaufwand.
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Aus der
DE 10 2008 052 667 B3 sind zwar bereits ein Verfahren und eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zum Vornehmen von Spulenwechseln bei Flechtmaschinen bekannt, bei denen die Altspule zusammen mit ihrem Klöppel aus der Klöppelbahn heraus bewegt und an einen bereitgestellten Ersatzklöppel mit einer Neuspule herangeführt wird, um nach dem Durchtrennen des Altfadens dessen Fadenende mit dem Fadenende der Neuspule zu verbinden, bevor der Ersatzkloppel in die Klöppelbahn zugeführt wird. Mit dem bekannten Verfahren soll ein kontinuierlicher Flechtprozess realisiert werden, bei dem zu unterschiedlichen Zeiten einzelne Spulen ausgetauscht werden. Dies hat jedoch zur Folge, dass die Fadenverbindungsstellen über das Geflecht verteilt sind, was jedoch vor allem bei Geflechten aus Kohle- oder Glasfasern unerwünscht ist, weil jede Verbindungsstelle einen Schwachpunkte darstellen. Bei Rundgeflechten aus solchen Fasern wird stattdessen bevorzugt, alle Verbindungsstellen nahe beieinander im Geflecht zu positionieren, so dass nach dessen Fertigstellung ein die Verbindungsstellen enthaltender kurzer Abschnitt herausgeschnitten und verworfen werden kann. Das bekannte Verfahren konnte sich jedoch auch aus anderen Gründen in der Praxis nicht durchsetzen, vor allem wegen des relativ großen Zeitaufwands, der zum Ausschleusen des Klöppels mit der Altspule und zum Einschleusen des Klöppels mit der Neuspule erforderlich ist, sowie der Komplexität der dazu benötigten Komponenten, z.B. der Führungsbahn für die Klöppel und der Schlitteneinheit für das Fadenende des Neufadens.
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Ausgehend hiervon liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung der eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern, dass sich der Spulenwechsel mit geringerem maschinellem Aufwand und geringerem Zeitaufwand praxistauglich automatisieren lässt.
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Diese Aufgabe wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren dadurch gelöst, dass die Klöppel während ihrer Bewegung entlang der Klöppelbahn nacheinander an einer Austauschstation angehalten werden, an der die folgenden Schritte ohne manuellen Eingriff durchgeführt werden:
- - die Altspule jedes Klöppels wird gegen eine Neuspule ausgetauscht, ohne dass der Klöppel die Klöppelbahn verlässt,
- - ein von der Altspule durch Augen des Klöppels zum Geflecht führender Altfaden wird zwischen der Altspule und den Augen des Klöppels ergriffen, teilweise von der Altspule abgezogen und durchtrennt,
- - ein zu den Augen des Klöppels benachbartes Teilstück des durchtrennten Altfadens wird mit einem Teilstück eines auf der Neuspule aufgewickelten Neufadens verbunden.
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Die beiden ersten Schritte werden vorzugsweise von mindestens einem Manipulator vorgenommen, der jede einzelne der beiden Spulen, d.h. die Alt- und Neuspule, und/oder den Faden auf den beiden Spulen ergreifen und in eine gewünschte Position bewegen kann. Das Ergreifen des Fadens kann ggf. auch durch Ansaugen mit einem Unterdruck erfolgen. Der letzte Schritt, d.h. das Verbinden des Altfadens und des Neufadens, kann mittels einer Reihe von verschiedenen, zum Verbinden von Fäden bereits bekannten Verbindungstechniken, wie Spleißen, Kleben oder Schweißen erfolgen. Wenn es sich bei den zu verbindenden Fäden um Multifilamente handelt, dann erfolgt das Verbinden bevorzugt durch Spleißen. Monofilamente werden bevorzugt geklebt oder verschweißt, letzteres sofern sie aus einer thermoplastischen Kunstfaser bestehen. Nachfolgend wird beispielhaft nur das Spleißen der Fäden beschrieben.
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Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird die Aufgabe durch eine neben der Klöppelbahn positionierbare oder positionierte Austauschstation gelöst, die folgende Komponenten umfasst:
- - mindestens einen Manipulator zum Austauschen der Altspule jedes Klöppels gegen eine Neuspule, ohne dass der Klöppel die Klöppelbahn verlässt, sowie zum Ergreifen eines von der Altspule durch Augen des Klöppels zum Geflecht führenden Altfadens zwischen der Altspule und den Augen des Klöppels und zum Abziehen des Altfadens von der Altspule,
- - eine Trenneinheit zum Durchtrennen des Altfadens,
- - eine Fadenverbindungseinheit zum Verbinden des zu den Augen des Kloppels benachbarten Teilstücks des durchtrennten Altfadens mit einem Teilstück eines auf der Neuspule aufgewickelten Neufadens.
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Die Fadenverbindungseinheit kann eine im Handel erhältliche, an sich bekannte Einrichtung umfassen, mit der sich zwei Fäden oder Fadenenden fest miteinander verbinden lassen, zum Beispiel durch Spleißen, Kleben oder Schweißen. Zweckmäßig umfasst die Fadenverbindungseinheit neben der bekannten Einrichtung zwei Klemmeinheiten zum Festklemmen des Altfadens und des Neufadens vor und hinter der Verbindungsstelle sowie Einrichtungen zum Abtrennen und Absaugen von etwaigen nach dem Verbinden überstehenden Fadenenden.
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Zum Austausch der Fadenspulen wird bevorzugt zuerst von einem Greifer des Manipulators der Altfaden zwischen der Altspule und den Augen des Klöppels ergriffen, um einen Abschnitt des Altfadens, vorteilhaft in Form einer Schlaufe, von der Altspule abzuziehen und zur Fadenverbindungseinheit zuzuführen. Die Schlaufe des Altfadens wird jenseits von der Fadenverbindungseinheit um eine Umlenkeinrichtung herumgelegt, deren Position vorteilhaft so gewählt ist, dass ein von der Umlenkeinrichtung zum benachbarten Auge des Klöppels führendes Teilstück des schlaufenformigen Abschnitts des Altfadens zuerst durch die Trenneinheit und eine weitere Fadenklemmeinheit hindurch und dann unmittelbar über die Fadenverbindungseinheit hinweg verläuft. Durch Festklemmen in der weiteren Fadenklemmeinheit kann dieses Teilstück in dieser Position festgehalten werden, wenn der Altfaden anschließend mittels der Trenneinheit durchtrennt wird. Das von der Umlenkeinrichtung zur Altspule führende lose restliche Teilstück des schlaufenförmigen Abschnitts des Altfadens kann anschließend auf die Altspule aufgewickelt werden.
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Danach wird die Altspule bevorzugt von einem Greifer des mindestens einen Manipulators ergriffen, vom Klöppel abgezogen und anschließend zur erneuten Bestückung mit einem neuen Faden abgeworfen. Danach kann derselbe Greifer benutzt werden, um eine zuvor in die Nähe der Austauschstation zugeführte Neuspule zu ergreifen und auf den Klöppel aufzustecken. Der mindestens eine Manipulator besitzt bevorzugt einen weiteren Greifer, der beim Ergreifen der Neuspule zweckmäßig zugleich auch das zuvor neben der Neuspule positionierte und reibschlüssig in dieser Position fixierte freie Fadenende des Neufadens ergreift, so dass es sofort nach dem Aufstecken der Neuspule auf den Klöppel zur Fadenverbindungseinheit zugeführt oder bewegt werden kann. Dabei wird ein Abschnitt des Neufadens von der Neuspule abgezogen, um die Umlenkeinrichtung herum bewegt und so ausgerichtet, dass sich ein Teilstuck direkt oberhalb von der Fadenverbindungseinheit unter einem spitzen Winkel mit dem Teilstück des Altfadens kreuzt, das bereits zuvor oberhalb von der Fadenverbindungseinheit positioniert worden ist. Der spitze Winkel beträgt weniger als 20 Grad, vorzugsweise weniger als 10 Grad.
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Vorteilhaft ist die Fadenverbindungseinheit gesteuert vertikal beweglich, so dass sie zum Verbinden der beiden Teilstücke des Neufadens und des Altfadens angehoben werden kann, um die sich kreuzenden Teilstucke von oben in eine Verbindungskammer der Fadenverbindungseinheit einzuführen und dort miteinander zu verbinden. Nach dem Verbinden der beiden Teilstücke wird die Fadenverbindungseinheit zweckmäßig wieder abgesenkt.
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Während des Abziehens des Altfadens von der Altspule und des Abziehens des Neufadens von der Neuspule werden der Altfaden und der Neufaden gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung mit einer vorbestimmten maximalen Fadenzugkraft straff gehalten. Dadurch kann verhindert werden, dass die Fäden beim Abziehen lose nach unten hängen und sich an vorstehenden Teilen der Austauschstation verfangen. Andererseits kann durch die vorbestimmte maximale Fadenzugkraft bei empfindlichen Fäden, wie z.B. Multifilamentfäden aus Kohlefaserfilamenten, ein Bruch oder eine Beschädigung der Fäden bzw. von Filamenten der Faden bei ihrer Handhabung in der Austauschstation verhindert oder zumindest minimiert werden.
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Die vorbestimmte Fadenzugkraft wird vorteilhaft dadurch erzeugt, dass beim Abziehen des Altfadens von der Altspule bzw. des Neufadens von der Neuspule die Spule vom Klöppel entkoppelt wird, so dass sie in Bezug zum Klöppel frei drehbar ist, und dass die Spule im entkoppelten Zustand mit einem dem Abziehen des Fadens entgegenwirkenden vorbestimmten Drehmoment beaufschlagt wird. Dieses Drehmoment beträgt bevorzugt etwa 0,1 Nm.
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Durch die Beaufschlagung der auf den Klöppel aufgesteckten und vom Klöppel entkoppelten Spule mit einem Drehmoment kann zudem nach dem Durchtrennen des Altfadens dessen mit der Altspule verbundener Endabschnitt auf der Altspule aufgewickelt werden, um beim anschließenden Abziehen der Altspule vom Klöppel ein Herabhängen des Endabschnitts zu vermeiden. Weiter kann nach dem Verbinden der beiden Teilstücke des Altfadens und des Neufadens der von der Fadenverbindungseinheit freigegebene Faden durch das auf die Neuspule aufgebrachte Drehmoment auf die letztere aufgewickelt und dadurch gestrafft werden, bevor die Neuspule zur Fortsetzung des Flechtvorgangs wieder mit dem Klöppel gekoppelt wird. Zugleich kann eine Beschädigung empfindlicher Fäden verhindert werden.
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Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist die Austauschstation neben der Klöppelbahn angeordnet, so dass die Klöppel mit den Altspulen nacheinander entlang der Klöppelbahn zur Austauschstation bewegt werden können. Die Austauschstation kann stationär neben der Klöppelbahn montiert werden. Bei Bedarf kann jedoch alternativ auch eine mobile Austauschstation verwendet werden, z.B. zum Austausch der Kloppel von mehreren Flechtmaschinen, die positionsgenau neben der Klöppelbahn fixiert wird.
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Die als Ersatz für die Altspulen dienenden Neuspulen befinden sich vorzugsweise in einem Spulenmagazin, das entweder neben der Austauschstation positioniert werden kann, oder alternativ weiter entfernt und durch eine Neuspulenzuführung zur Zufuhr der Neuspulen zur Austauschstation mit dieser verbunden sein kann.
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Da benachbarte Kloppel bei ihrer schlangenlinienförmigen Bewegung entlang der Klöppelbahn in Bezug zur Austauschstation unterschiedliche Positionen und unterschiedliche Ausrichtungen einnehmen, ist es von Vorteil, wenn die Fadenspule eines linksdrehenden Kloppels und die Fadenspule eines auf der Klöppelbahn benachbarten rechtdrehenden Klöppels ausgetauscht werden können, ohne die Klöppel dabei entlang der Klöppelbahn zu bewegen, was auch für eine Zeitersparnis sorgt. Um dies zu ermöglichen, sind Teile der Austauschstation zweckmäßig zwischen zwei Endstellungen beweglich, in denen jeweils die Fadenspule von einem der beiden paarweise benachbarten Klöppel ausgetauscht werden kann. Vorteilhaft umfassen die beweglichen Teile der Austauschstation die Fadenverbindungseinheit, nicht jedoch den mindestens einen Manipulator.
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Wenn der Spulenwechsel schnell vorgenommen werden soll, umfasst die Vorrichtung vorzugsweise mindestens zwei Manipulatoren, die unabhängig voneinander arbeiten, wobei zweckmäßig einer der Manipulatoren eine Greifer zum Ergreifen der Spulen, d.h. der Alt- und Neuspule umfasst, während der andere Manipulator oder die anderen Manipulatoren einen Greifer zum Ergreifen des Altfadens und/oder des Neufadens aufweisen. Vorzugsweise ist mindestens einer der Manipulatoren ein Roboter. Wenn hingegen der bauliche Aufwand klein gehalten werden soll, umfasst die Vorrichtung zweckmäßig nur einen einzigen Manipulator, der sowohl einen Greifer zum Ergreifen der Spulen als auch einen Greifer zum Ergreifen des Altfadens und/oder des Neufadens aufweist. Vorzugsweise ist auch dieser Manipulator ein Roboter.
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Der Roboter besitzt bevorzugt einen mit mehreren Freiheitgraden beweglichen Roboterarm, an dessen Ende je nach Anzahl der Manipulatoren ein Spulengreifer und/oder mindestens ein Fadengreifer angeordnet sind. Der Spulengreifer kann die Altspule ergreifen, vom Klöppel abziehen und abwerfen und danach im Spulenmagazin oder in der Neuspulenzuführung die Neuspule ergreifen, zum Klöppel bewegen und dann auf diesen aufstecken. Wenn die Spule von einem verriegelten Haltebügel auf dem Führungsrohr des Klöppels festgehalten wird, wie dies bei größeren Klöppeln teilweise der Fall ist, kann der Roboterarm mit einem zusätzlichen Betätigungsorgan versehen sein, das den Haltebügel entriegelt und nach oben schwenkt.
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Der mindestens eine Fadengreifer dient dazu, den Altfaden und ggf. den Neufaden zu ergreifen und teilweise von der Altspule bzw. der Neuspule abzuziehen, um jeweils einen Abschnitt des Fadens oberhalb von der Fadenverbindungseinheit zu positionieren. Vorteilhaft werden zwei separate Fadengreifer verwendet, von denen einer zum Ergreifen des schlaufenförmigen Abschnitts des Altfadens dient und dazu zweckmäßig hakenförmig ausgebildet ist, während der andere zum Ergreifen des freien Fadenendes des Neufadens dient und dazu zweckmäßig als Zwei-Finger-Greifer ausgebildet ist.
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Zum Ergreifen des Altfadens wird der hakenförmige Fadengreifer vorteilhaft zwischen der Altspule und dem benachbarten ersten Auge des Klöppels hinter den Altfaden bewegt und dann gedreht, um den Haken hinter den Altfaden zu bewegen und ihn danach von der Altspule und vom Klöppel weg zu bewegen, um auf diese Weise den schlaufenförmigen Abschnitt des Altfadens abzuziehen und zur Fadenverbindungseinheit zuzuführen. Da sich der Faden dabei über den Fadengreifer hinweg bewegt, besitzt dieser zweckmäßig eine gekrümmte glatte Oberfläche. Alternativ kann der Fadengreifer jedoch auch eine drehbare Rolle tragen.
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Um es zu ermöglichen, den Faden während des Abziehens von der Altspule bzw. von der Neuspule unter einer vorbestimmten Fadenzugspanneng zu halten, umfasst die Austauschstation bevorzugt eine Einrichtung zum Entkoppeln der Alt- oder Neuspule vom Klöppel sowie zum Beaufschlagen der vom Klöppel entkoppelten Alt- oder Neuspule mit einem vorbestimmten Drehmoment. Zum Beaufschlagen der entkoppelten Alt- oder Neuspule mit dem vorbestimmten Drehmoment dient vorzugsweise ein drehmomentgeregelter Antrieb und ein von diesem Antrieb angetriebenes Reibrad, das sich durch eine Zustellbewegung mit einem Endflansch der Alt- oder Neuspule in reibschlüssigen Eingriff bringen lässt, um diese dadurch anzutreiben. Zum Entkoppeln der Alt- oder Neuspule vom Klöppel wird zweckmäßig die Verriegelung zwischen der Spule und dem Klöppel gelöst, vorteilhaft mit Hilfe eines von einem Schwenkantrieb angetriebenen Entkopplungshebels.
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Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
- 1 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Teils einer Rundflechtmaschine mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung;
- 2a zeigt eine Draufsicht auf die erfindungsgemäße Vorrichtung und die Teile der Rundflechtmaschine, wobei sich ein mit Komponenten der Vorrichtung bestückter Träger zum Wechsel der Spule eines Klöppels der Rundflechtmaschine in einer ersten Wechselstellung befindet;
- 2b zeigt eine Draufsicht entsprechend 2a, wobei sich jedoch der Trager zum Wechsel der Spule eines benachbarten Klöppels der Rundflechtmaschine in einer zweiten Wechselstellung befindet;
- 3 zeigt eine vergrößerte perspektivische Ansicht des mit einem Spulengreifer und zwei Fadengreifern bestückten freien Endes eines Roboterarms eines Roboters der Vorrichtung;
- 4 zeigt eine vergrößerte perspektivische Ansicht einer Fadenverbindungseinheit und zwei Klemmeinheiten der Vorrichtung;
- 5 zeigt eine vergrößerte perspektivische Ansicht einer Trenneinheit, einer Umlenkeinrichtung und einer weiteren Klemmeinheit der Vorrichtung;
- 6 zeigt eine vergrößerte perspektivische Ansicht eines Neuspulenmagazins der Vorrichtung;
- 7 zeigt eine vergrößerte perspektivische Ansicht einer Einrichtung zum Entkoppeln einer Fadenspule vom Klöppel und zum Beaufschlagen der entkoppelten Fadenspule mit einem vorbestimmten Drehmoment;
- 8 zeigt eine Ansicht entsprechend 7, jedoch beim Abziehen eines schlaufenförmigen Fadenabschnitts von der Fadenspule mit einem der Fadengreifer;
- die 9 bis 11 zeigen Draufsichten entsprechend 2a, jedoch während verschiedener Stadien des Spulenwechsels.
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Die in 1 und 2 der Zeichnung nur teilweise und schematisch dargestellte Rundflechtmaschine 10 dient zum Umflechten von Kabeln, Schläuchen oder Säulen von Kraftfahrzeugkarosserien mit Fäden, bei denen es sich beispielsweise um Multifilamentfäden aus Kohlenstofffasern handeln kann, die beim Flechten mit einer maximalen Fadenzugkraft von 20 N beaufschlagt werden dürfen.
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Die Rundflechtmaschine 10 weist eine Mehrzahl von Klöppeln 12 auf, die beim Flechten in Schlangenlinien mit unterschiedlicher Bewegungsrichtung auf einer allgemein kreisförmigen Klöppelbahn 14 eines Maschinengestells um einen Flechtpunkt (nicht sichtbar) herumgeführt werden, an dem das Geflecht gebildet wird. Rundflechtmaschinen 10 dieser Art sind allgemein bekannt und sollen daher hier nicht näher beschrieben werden.
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Jeder der sich bewegenden Klöppel 12 ist mit einer Fadenspule 16 bestückt, auf die einer der zum Flechten dienenden Fäden aufgewickelt ist. Wie am besten in 7 und 8 dargestellt, bestehen die Fadenspulen 16 im Wesentlichen aus zwei im Abstand angeordneten Endflanschen 18 und einer dazwischen angeordneten hohlen Nabe 20, auf die der Faden aufgewickelt ist.
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Wie ebenfalls am besten in 7 und 8 dargestellt, besteht jeder Klöppel 12 im Wesentlichen aus einem Führungsrohr (nicht sichtbar), auf das die Fadenspule 16 in axialer Richtung aufgesteckt wird, einer seitlichen Fadenführungsschiene 24 mit zwei ortsfesten Augen 26, 28 und einem beweglichen Auge 30, durch die sich der von der Fadenspule 16 zum Geflecht führende Faden erstreckt, sowie einem Lagerteil 32. Das bewegliche Auge 30 ist Teil eines sogenannten Tänzers 34, auf den die Kraft einer Feder einwirkt, um den durch das Auge 30 geführten Faden zu straffen.
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Beim Aufstecken der Nabe 20 der Fadenspule 16 auf das Fuhrungsrohr des Klöppels 12 wird das obere Stirnende der Fadenspule 16 mit zwei Rastnasen 36 am freien Ende des Führungsrohrs verrastet. Die Rastnasen 36 sind so geformt, dass die Fadenspule 16 durch eine ausreichend große axiale Zugkraft wieder vom Führungsrohr abgezogen werden kann.
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Im Lagerteil 32 befindet sich ein Verriegelungsmechanismus (nur teilweise sichtbar), mit dem sich die Fadenspule 16 drehfest mit dem Klöppel 12 verriegeln lässt. Wenn in der unteren Endstellung des Tänzers 34 die Fadenspannung ein Maximum erreicht, wird die Verriegelung gelöst, um die Fadenspule 16 vom Kloppel 12 zu entkoppeln, so dass sie in Bezug zu diesem frei drehbar ist. Auf diese Weise gibt die Fadenspule 16 einerseits immer so viel Faden ab, wie beim Flechten benötigt wird. Andererseits wird die maximale Zugkraft im Faden nicht überschritten. Die Verriegelung kann auch von außen durch Anheben eines federbelasteten Entriegelungshebels 38 gelöst werden.
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Zu Beginn eines Flechtvorgangs wird auf jeden Klöppel 12 eine neue Fadenspule (Neuspule) 16b aufgesteckt und deren Faden durch die drei Augen 26, 28, 30 des zugehörigen Klöppels 12 zum Flechtpunkt geführt, wie in 8 an der hinteren Spule 16b dargestellt. Beim Flechten werden die Fäden allmählich von den Fadenspulen 16 abgewickelt. Wenn sich nur noch wenig Faden auf den Fadenspulen 16 befindet, werden die verbrauchten Fadenspulen (Altspulen) 16a gegen Neuspulen 16b ausgetauscht, was als Spulenwechsel bezeichnet wird. Dabei muss nicht nur die jeweilige Altspule 16a vom Klöppel 12 abgezogen und die jeweilige Neuspule 16b auf den Klöppel 12 aufgesteckt werden, sondern auch der von der Altspule 16a zum Flechtpunkt führende Altfaden 40 durchtrennt und das freie Ende des Altfadens 40 mit dem freien Fadenende des auf der Neuspule 16b aufgewickelten Neufadens 42 verbunden werden.
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Um eine Automatisierung dieses Spulenwechsels zu ermöglichen, ist die Rundflechtmaschine 10 mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung ausgestattet, die eine neben der Klöppelbahn 14 positionierte stationäre Austauschstation 44 umfasst. Die Austauschstation 44 ist in der Lage, den Spulenwechsel ohne eine manuelle Einwirkung vorzunehmen, während die Klöppel 12 entlang der Klöppelbahn 14 an der Austauschstation 44 vorbeibewegt und dort angehalten werden, um jeweils die Fadenspulen 16 eines Paars von benachbarten Klöppeln 12 auszutauschen, ohne dass die Klöppel 12 dazu die Klöppelbahn 14 verlassen.
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Wie am besten in 1 und 2 dargestellt, umfasst die Austauschstation 44 einen Manipulator in Form eines Roboters 46, der einen mit mehreren Freiheitsgraden beweglichen Roboterarm 50 besitzt, eine im Bewegungsbereich des Roboterarms 50 befindliche Fadenverbindungseinheit 52 in Form einer Spleisseinheit, zwei Faden-Klemmeinheiten 54 und zwei Absaugeinheiten (nicht dargestellt), die beiderseits der Spleisseinheit 52 angeordnet sind, sowie ein Spulenmagazin 56 mit einer Mehrzahl von Neuspulen 16b. Darüber hinaus umfasst die Austauschstation 44 eine Trenneinheit 58, eine Umlenkeinrichtung 60 und eine weitere Fadenklemmeinheit 62, sowie eine Einrichtung 64 zum Entkoppeln der Altspule 16a und der Neuspule 16b vom Klöppel 12 und zum Beaufschlagen der entkoppelten Alt- und Neuspule 16a, 16b mit einem vorbestimmten Drehmoment bevorzugt etwa 0,1 Nm.
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Wie am besten in 3 dargestellt, sind am freien Ende des Roboterarms 50 nebeneinander ein Spulengreifer 66 sowie ein erster und ein zweiter Fadengreifer 68, 70 montiert. Der Spulengreifer 66 dient dazu, zuerst die Altspule 16a des zur Austauschstation 42 benachbarten Klöppels 12 an ihrem oberen Endflansch 18 zu ergreifen, nach oben vom Fuhrungsrohr des zur Austauschstation 44 benachbarten Klöppels 12 abzuziehen und abzuwerfen, und danach die als Ersatz dienende Neuspule 16b im Spulenmagazin 56 zu ergreifen, daraus zu entnehmen und zuletzt auf das Führungsrohr des leeren Klöppels 12 aufzustecken. Dazu weist der Spulengreifer 66 drei nach unten überstehende angetriebene Spannbacken 72 auf, die gesteuert radial beweglich und so geformt sind, dass sie den oberen Endflansch 18 der Fadenspulen 16 ergreifen können.
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Der erste Fadengreifer 68 weist einen dünnen Finger mit einem hakenförmig gebogenen Ende 74 auf, das zwischen die Altspule 16a und die Fadenführungsschiene 24 des Klöppels 12 eingeführt werden kann, um es zuerst hinter einen von der Altspule 16a zum ersten Auge 26 des Klöppels 12 fuhrenden Abschnitt des Altfadens 40 zu bewegen und es dann zu drehen, um den Altfaden 40 zu ergreifen und anschließend durch eine geeignete Bewegung des Roboterarms 50 weg von der Spule 16a in Form einer Schlaufe von der letzteren abzuziehen, wie in 8 schematisch dargestellt, und ein Teilstück 76 zur Fadenverbindungseinheit 52 zuzuführen. Dort, wo sich der Altfaden 40 beim Abziehen über die Oberfläche des Fadengreifers 68 hinweg bewegt, ist diese letztere gerundet und glatt poliert.
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Der zweite Fadengreifer 70 ist an der zum ersten Fadengreifer 68 entgegengesetzten Seite des Spulengreifers 66 montiert und als Fingergreifer mit zwei runden Fingerkissen 78 ausgebildet, die motorisch gesteuert gegeneinander anpressbar sind, um ein Fadenende 80 (6) des Neufadens 42 auf der Neuspule 16b dazwischen festzuklemmen, während nahezu gleichzeitig die Neuspule 16b vom Spulengreifer 66 ergriffen wird. Um dies zu ermöglichen, werden bei der Bestückung des Spulenmagazins 56 mit Neuspulen 16b die Fadenenden 80 von deren Neufäden 42 so fixiert, dass sie sich jeweils in einer vorbestimmten Position und Ausrichtung neben dem oberen Endflansch 18 der Neuspulen 16b befinden.
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In dem in 6 dargestellten Spulenmagazin 56 sind die Neuspulen 16b ringförmig auf einem kreisförmigen Spulenträger 82 angeordnet. Radial einwärts von den oberen Endflanschen 18 der Neuspulen 16b befinden sich zwei Paare von elastischen, gegeneinander anliegenden Gummizylindern 84, zwischen denen das Fadenende 80 des Neufadens 42 in radialer Ausrichtung zum Spulenträger 82 reibschlüssig festgeklemmt werden kann. Zwischen den im radialen Abstand voneinander angeordneten Paaren von Gummizylindern 84 befindet sich eine Öffnung 86, die so dimensioniert ist, dass die zuvor etwas auseinanderbewegten Fingerkissen 78 des Fadengreifers 70 von oben her zwischen die beiden Zylinderpaare bewegt und dann gegeneinander angepresst werden können, um das zwischen benachbarten Gummizylindern 84 festgeklemmte Fadenende 80 zu ergreifen und zusammen mit der vom Spulengreifer 66 gehaltenen Neuspule 16b vom Spulenmagazin 56 zur Klöppelbahn 14 zu bewegen.
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Wie am besten in 2a und 2b dargestellt, sind die Spieisseinheit 52 mit den beiden Klemmeinheiten 54, die Trenneinheit 58 mit der Umlenkeinrichtung 60 und der weiteren Klemmeinheit 62 sowie die Einrichtung 64 zum Entkoppeln der Altspule 16a und der Neuspule 16b vom Klöppel 12 und zum Beaufschlagen der entkoppelten Alt- und Neuspule 16a bzw. 16b mit einem vorbestimmten Drehmoment auf einem in Richtung des Pfeils A linear beweglichen Träger 86 montiert. Der Träger 86 kann motorisch zwischen zwei Endstellungen verfahren werden, in denen die auf dem Träger 86 montierten Komponenten 52, 54, 56, 58, 60, 62, 64 jeweils in einer identischen Lagebeziehung zu einem von zwei benachbarten Klöppeln 12 auf der Klöppelbahn 14 stehen, wenn diese zwei in unterschiedlichen Richtungen entlang der Klöppelbahn 14 bewegten Klöppel 12 eine Position am äußeren Umfang der Klöppelbahn 14 einnehmen, wie in 2a bzw. 2b dargestellt. Dadurch können die verbrauchten Fadenspulen 16 dieser beiden Klöppel 12, die infolge ihrer unterschiedlichen Drehrichtungen spiegelsymmetrisch zueinander sind, ohne eine Bewegung der Klöppel 12 entlang der Klöppelbahn 14 und ohne eine Anpassung an die unterschiedliche Ausrichtung nacheinander ausgetauscht werden.
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Wie am besten in 4 dargestellt, weist die Spleisseinheit 52 eine nach oben offene und durch einen Deckel 88 verschließbare Spleisskammer 90 auf, die in an sich bekannter Weise mit Druckluft beaufschlagt werden kann, um die Filamente zweier nebeneinander in der Spieisskammer 90 angeordneter Fäden miteinander zu verwirbeln und dadurch die Fäden zu verspleißen. Solche Spleisseinheiten zum Verspleißen von Fäden sind grundsätzlich bekannt und sollen daher hier nicht näher beschrieben werden.
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Beiderseits der Spieisskammer 90 befinden sich die beiden Klemmeinheiten 54, die jeweils einen schwenkbaren Klemmhebel 92 umfassen. Der Klemmhebel 92 kann geschwenkt und gegen eine gegenüberliegende Anschlagfläche 94 anpresst werden, um zwei durch die Spieisskammer 90 führende Fäden während des Verspleißens vor und hinter der Spieisskammer 90 festzuhalten. An den Stirnseiten der Spieisskammer 90 befinden sich zudem zwei Messer 96, von denen jedes beim Schließen des Deckels 88 mitbewegt wird und einen der beiden Fäden durchtrennt, und zwar den einen vor und den anderen hinter der Spieisskammer 90. Die dabei abgetrennten Fadenenden fallen nach unten in zwei neben und unterhalb der Klemmeinheiten 54 angeordnete, mit einer Absaugeinrichtung verbundene Absaugöffnungen (nicht dargestellt).
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Die gesamte Spleisseinheit 54 ist in Richtung des Pfeils B gesteuert vertikal beweglich und kann angehoben und abgesenkt werden, um zwei sich kreuzende Teilstücke 76, 98 (11) des Altfadens 40 bzw. des Neufadens 42 bei geöffnetem Deckel 88 von oben in die Spieisskammer 90 einzuführen und zu verspleißen bzw. um die verspleißten Teilstücke 76, 98 danach wieder aus der Spieisskammer 90 heraus zu bewegen.
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Wie am besten in 5 dargestellt, sind die Trenneinheit 58, die Umlenkeinrichtung 60 und die weitere Klemmeinheit 62 nahe beieinander auf einer gemeinsamen Halterung 100 montiert. Die Umlenkeinrichtung 60 umfasst zwei nach oben über die Halterung 100 überstehenden Umlenkbolzen 102 mit glatten zylindrischen Umfangsflächen. Die Trenneinheit 58 umfasst zwei im axialen Abstand voneinander angeordnete Zylinder 104, 106, in denen ein Schneidmesser 108 axial beweglich gelagert und mittels eines Antriebs durch einen Zwischenraum 110 zwischen den beiden gegenüberliegenden Stirnflächen der Zylinder 104, 106 verfahrbar ist. Die weitere Klemmeinheit 62 umfasst zwei gegenüberliegende und gegeneinander anpressbare Klemmbacken 112.
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Wie am besten in 7 und 8 dargestellt, bildet die Einrichtung 64 zum Entkoppeln der Altspule 16a und der Neuspule 16b vom Klöppel 12 und zum Beaufschlagen der entkoppelten Alt- und Neuspule mit einem vorbestimmten Drehmoment eine Baueinheit. Diese Baueinheit kann in Bezug zum Träger 86 in Richtung des Pfeils C linear bewegt werden, um sie wahlweise von dem Kloppel 12 mit der auszutauschenden Altspule 16a bzw. mit der auf diesen aufgesteckten Neuspule 16b weg zu bewegen oder an diese anzunähern.
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Die Einrichtung 64 umfasst einen schwenkbaren Entkopplungshebel 114 und einen Antrieb 116, mit dem sich der Hebel 114 nach oben schwenken lässt, um den Entriegelungshebel 38 des Klöppels 12 anzuheben und die Verriegelung von außen her zu lösen. Dadurch wird die Fadenspule 16 vom Kloppel 12 entkoppelt, so dass sie in Bezug zu diesem frei drehbar ist. Weiter umfasst die Einrichtung 64 ein in Höhe des unteren Endflanschs 18 der Fadenspule 16 angeordnetes Reibrad 118, das durch die Linearbewegung der Einrichtung 64 mit dem Umfang des unteren Endflanschs 18 in Reibkontakt gebracht werden kann, um die vom Klöppel 12 entkoppelte frei drehbare Fadenspule 16 mit einem vorbestimmten Drehmoment zu beaufschlagen. Das Reibrad 118 ist mit einem drehmomentgeregelten Antrieb 120 verbunden, so dass es bei Bedarf angetrieben werden kann, um die Fadenspule 16 mit einem vorbestimmten Drehmoment zu beaufschlagen.
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Im Folgenden wird die Vorgehensweise bei einem Spulenwechsel näher erläutert.
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In einem ersten Schritt wird durch eine entsprechende Bewegung des Roboterarms 50 das hakenförmig gebogene Ende 74 des Fadengreifers 68 nahe dem oberen Endflansch 18 zwischen die Altspule 16a und die Fadenführungsschiene 24 des Klöppels 12 eingeführt und dann nach unten bewegt und gedreht, um es hinter den Altfaden 40 zu bewegen. Durch Wegbewegen des Roboterarms 50 wird dann ein schlaufenformiger Abschnitt des Altfadens 40 von der Altspule 16a abgezogen, wie 8 schematisch zeigt, wobei der Altfaden 40 über den Finger des Fadengreifers 68 gleitet. Das freie Ende des Roboterarms 50 wird dann zuerst über die beiden Umlenkbolzen 102 der Umlenkeinrichtung 60, danach über die Trenneinheit 58 und über die weitere Klemmeinheit 62 hinweg und zuletzt etwas nach unten bewegt, um einen mittleren Teil des schlaufenförmigen Abschnitts an der Umlenkeinrichtung 60 umzulenken und ihn dann in den Zwischenraum 110 zwischen den Zylindern 104, 106 der Trenneinheit 58 und zwischen die zuvor auseinander bewegten Klemmbacken 112 der weiteren Klemmeinheit 62 zu bewegen.
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Vor dem Abziehen der Altfadenschlaufe wird die Einrichtung 64 auf dem Träger 86 an den Klöppel 12 angenähert, um erstens das Reibrad 118 mit dem unteren Endflansch 18 der Altspule 16a in Reibkontakt zu bringen und zweitens des Entkopplungshebel 114 nach oben zu schwenken, um die Verriegelung zwischen der Altspule 16a und dem Klöppel 12 zu lösen, wie durch Vergleich der 7 und 8 ersichtlich ist. Danach wird das im Reibkontakt mit der Altspule 16a stehende Reibrad 118 mit dem vorbestimmten Drehmoment angetrieben, das der durch das Abziehen des Altfadens 40 bewirkten Drehung der Altspule 16a entgegenwirkt. Dadurch wird zum einen der Altfaden 40 beim Abziehen von der Altspule 16a gestrafft und zum anderen eine maximale Fadenzugkraft bzw. Fadenzugspannung im Altfaden 40 nicht überschritten, die bei empfindlichen Fäden zu einer Beschädigung führen kann.
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9 zeigt den Zustand, nachdem der Altfaden 44 durch Schließen der Klemmbacken 112 der weiteren Klemmeinheit 58 festgeklemmt worden ist. Wenn in diesem Zustand das Schneidmesser 108 axial verfahren wird, um den Altfaden 40 zu durchtrennen, halten die Klemmbacken 58 das zum benachbarten Auge 26 des Klöppels 12 führende Teilstück 76 fest, während das von der Schnittstelle zur Altspule 16b fuhrende Teilstück des Altfadens 40 freigegeben wird. Dieses Teilstück wird dann durch das vom Reibrad 118 auf die Altspule 16a ausgeübte Drehmoment auf der letzteren aufgewickelt, bis der in 10 dargestellte Zustand erreicht ist.
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Nachdem die Einrichtung 64 vom Klöppel 12 weg bewegt worden ist, ergreift der Roboter 46 mit dem Spulengreifer 66 die Altspule 16a mit dem aufgewickelten Restfaden, zieht sie nach oben vom Führungsrohr des Klöppels 12 ab und wirft sie an einer geeigneten Stelle ab, von wo sie einer erneuten Verwendung zugeführt werden kann.
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Danach wird der Roboterarm 50 zum Spulenmagazin 56 bewegt, um dort mit dem Spulengreifer 66 eine Neuspule 16b und zugleich mit dem Fadengreifer 70 das vorbereitete, d.h. zwischen den Paaren von Gummizylindern 84 eingeklemmte Fadenende 80 des auf diese Neuspule 16b aufgewickelten Neufadens 42 zu ergreifen. Vom Spulenmagazin 56 wird der Roboterarm 50 erneut zur Kloppelbahn 14 bewegt, um dort die Neuspule 16b auf das leere Führungsrohr des Klöppels 12 aufzustecken, freizugeben und drehfest mit dem Klöppel 12 zu verriegeln, ohne jedoch das Fadenende 80 loszulassen.
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Nachdem die Einrichtung 64 wieder an den Kloppel 12 angenähert worden ist, um mit dem Entkopplungshebel 114 die Verriegelung der Neuspule 16b mit dem Klöppel 12 zu lösen und den unteren Endflansch 18 der Neuspule 16b in Reibkontakt mit dem Reibrad 118 zu bringen, wird der Roboterarm 50 mit dem Ende 80 des Neufadens 42 zunächst an der Spleisseinheit 52 vorbei zur Umlenkeinrichtung 60 und dann um die letztere herum wieder zuruck und über die Spieisseinheit 52 hinweg bewegt, so dass sich unmittelbar oberhalb von der Spieisskammer 90 die beiden Teilstück 76 bzw. 98 des Altfadens 40 bzw. des Neufadens 42 unter einem spitzen Winkel von weniger als 20 Grad kreuzen, wie in 11 dargestellt.
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Danach wird die Spleisseinheit 52 mit geöffnetem Deckel 88 angehoben, um die beiden Teilstücke 76, 98 in die Spieisskammer 90 einzuführen und sie vor und hinter der Spieisskammer 90 mit den beiden Klemmeinheiten 54 festzuklemmen. Anschließend wird der Deckel 88 geschlossen, wobei die Messer 96 den zur weiteren Klemmeinheit 62 führenden Endabschnitt des Altfadens 40 und den zum Fadengreifer 70 führenden Endabschnitt des Neufadens 42 abtrennen. Die beiden abgetrennten Endabschnitte werden in die Absaugöffnungen angesaugt, während die übrigen Teilstücke 76, 98 des Altfadens 40 und des Neufadens 42 in der Spieisskammer 90 verspleißt werden.
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Nach dem Offnen des Deckels 88 wird die Spleisseinheit 52 abgesenkt, wobei die verspleißten Teilstücke 76, 98 nach oben aus der Spieisskammer 90 austreten.
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In einem letzten Schritt wird die nunmehr zum Teil aus dem Altfaden 40 und zum Teil aus dem Neufaden 42 bestehende Fadenschlaufe mit dem Fadengreifer 68 angehoben, um sie nach oben von den Umlenkbolzen 102 abzuziehen. Danach wird die Fadenschlaufe mittels des angetriebenen Reibrades 118 auf der Neuspule 16b aufgewickelt, wobei sie vom Fadengreifer 68 im Abstand oberhalb vom Träger 86 und von der Einrichtung 64 gehalten wird. Der Roboterarm wird dabei der Bewegung der Fadenschlaufe nachgeführt, und zwar so langsam, dass die Fadenschlaufe dabei nicht wesentlich durchhängt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102008052667 B3 [0006]
