DE102022117605A1

DE102022117605A1 - Ballenöffner und Verfahren zum Betreiben des Ballenöffners

Info

Publication number: DE102022117605A1
Application number: DE102022117605.3A
Authority: DE
Inventors: Eike Tammen; Christian FREITAG
Original assignee: Truetzschler Group SE
Current assignee: Truetzschler Group SE
Priority date: 2022-07-14
Filing date: 2022-07-14
Publication date: 2024-01-25
Also published as: WO2024012801A1

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Ballenöffner (1) zum Öffnen von auf einem Boden (3) aufgestellten Faserballen (2), mit einem Maschinengestell (4) und einer höhenverstellbaren Abnehmereinheit (5), die am Maschinengestell (4) gehalten und geführt ist, wobei die Abnehmereinheit (5) ein Abnehmergehäuse (6), das über eine Erstreckung in Gehäuselängsrichtung (X`), in Gehäusequerrichtung (Y`) und in Gehäusehochrichtung (Z`) verfügt, und zwei in dem Abnehmergehäuse (6) in der Gehäuselängsrichtung (X`) voneinander beabstandet angeordnete Abnehmerwalzen (7) zum Abnehmen von Fasern von den Faserballen (2) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass eine Sensoreinheit (26) zum Messen einer Ausrichtung des Abnehmergehäuses (6) im Raum vorgesehen ist, wobei die Sensoreinheit (26) in einer definierten Lage zum Abnehmergehäuse (6) angeordnet und mit einer Steuereinheit (15) kommunikativ verbunden ist, wobei die Steuereinheit (15) konfiguriert ist, einen Warnhinweis auszulösen, wenn die Ausrichtung des Abnehmergehäuses (6) außerhalb eines vorgegebenen Toleranzbereichs liegt. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben des Ballenöffners.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Ballenöffner zum Öffnen von auf einem Boden aufgestellten Faserballen, mit einem Maschinengestell und einer höhenverstellbaren Abnehmereinheit, die am Maschinengestell gehalten und geführt ist, wobei die Abnehmereinheit ein Abnehmergehäuse, das über eine Erstreckung in Gehäuselängsrichtung, Gehäusequerrichtung und Gehäusehochrichtung verfügt, und zwei in dem Abnehmergehäuse in der Gehäuselängsrichtung voneinander beabstandet angeordnete Abnehmerwalzen zum Abnehmen von Fasern bzw. Faserflocken von den Faserballen aufweist. Weiterhin betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Betreiben des Ballenöffners.
Aus der WO 2019/211013 A1 ist ein Ballenöffner zum Öffnen von gepressten Faserballen bekannt. Der Ballenöffner umfasst ein entlang einer Aufstellrichtung der Faserballen verfahrbares Maschinengestell und eine Abnehmereinheit mit einem Abnehmergehäuse und zwei im Abnehmergehäuse angeordneten Abnehmerwalzen. Die Abnehmereinheit ist zwischen zwei Seitenwangen des Maschinengestells höhenverstellbar angeordnet und mittels Zugmittel am Maschinengestell aufgehängt. Die Zugmittel sind mit einem Antriebsmotor wirkverbunden, um die Abnehmereinheit in der Höhe verstellen zu können. An beiden Enden des Abnehmergehäuses sind Führungsrollen angeordnet, die an Führungsprofilen der Seitenwangen abrollen. Bei der Kundenmontage vor Ort wird die Abnehmereinheit eingehängt und in Soll-Ausrichtung ausgerichtet.
Diese Bauweise hat sich in der Praxis bewährt, da sich damit hohe Produktionsmengen erreichen lassen. Allerdings kann sich durch unsachgemäßen Umgang mit dem Ballenöffner, durch Dauerbelastung oder auch bei regulärem Betrieb über Jahre hinweg die Ausrichtung der Abnehmereinheit verändern. Eine schräg aufgehängte Abnehmereinheit kann produktionstechnische Nachteile mit sich bringen, vor allem dann, wenn die Abnehmereinheit in Fahrtrichtung gekippt ist. Während eines Durchgangs soll die in Fahrtrichtung jeweils vorlaufende Abnehmerwalze tiefer im Eingriff mit den Faserballen stehen als die hinten angeordnete Abnehmerwalze. Wenn die Abnehmereinheit um deren senkrecht zur Fahrtrichtung stehende Querachse nach rechts gekippt ist, kann die bei einer nach links weisenden Fahrtrichtung vorlaufende Abnehmerwalze zu hoch und nach Wechsel der Fahrtrichtung nach rechts zu tief stehen. Dies kann dazu führen, dass beim Vor- und Rücklauf unterschiedliche Produktionsmengen abgetragen werden und die Flockengrößen der von den Abnehmerwalzen aus den gepressten Faserballen herausgelösten Faserflocken stark variieren. Dies gilt in analoger Weise für den Fall, wenn die Abnehmereinheit nach links gekippt ist.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist daher, die Nachteile des Standes der Technik zu beseitigen und einen Ballenöffner bereitzustellen, der eine möglichst gleichbleibende Aufbereitung von Faserflocken für nachfolgende Spinnereivorbereitungsmaschinen gewährleistet und unterschiedliche Produktionsmengen im Durchgang vermeidet. Es ist zudem Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren bereitzustellen, dass eine möglichst gleichbleibende Aufbereitung von Faserflocken für nachfolgende Spinnereivorbereitungsmaschinen gewährleistet und unterschiedliche Produktionsmengen im Durchgang vermeidet.
Die Aufgabe wird durch einen Ballenöffner der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass eine Sensoreinheit zum Messen einer Ausrichtung des Abnehmergehäuses im Raum vorgesehen ist, wobei die Sensoreinheit in einer definierten Lage zum Abnehmergehäuse angeordnet und mit einer Steuereinheit kommunikativ verbunden ist, wobei die Steuereinheit konfiguriert ist, einen Warnhinweis auszulösen, wenn die Ausrichtung des Abnehmergehäuses außerhalb eines vorgegebenen Toleranzbereichs liegt.
Von Vorteil ist, dass der Ballenöffner selbst darauf hinweisen bzw. warnen kann, wenn die Ausrichtung des Abnehmergehäuses außerhalb des vorgegebenen Toleranzbereichs liegt, das heißt derart von einer, insbesondere herstellerseitig, vorgegebenen Soll-Ausrichtung abweicht, dass im weiteren Betrieb des Ballenöffners negative Einflüsse auf die Gleichmäßigkeit der Flockenaufbereitung und der Produktionsmenge zu erwarten sind bzw. eintreten. Auf diese Weise können frühzeitig Gegenmaßnahmen eingeleitet werden, bevor die Fehlaurichtung des Abnehmergehäuses den Produktionsablauf nachgelagerter Spinnereivorbereitungsmaschinen stört.
Eine Fehlausrichtung des Abnehmergehäuses wirkt sich unmittelbar auf die Anstellung der Abnehmerwalzen zu den Faserballen aus. Somit kann über die Kenntnis der Ausrichtung des Abnehmergehäuses auf die Lage der beiden am Abnehmergehäuse drehbar gelagerten Abnehmerwalzen geschlossen werden. Wenn das Abnehmergehäuse fehlausgerichtet ist, können die beiden Abnehmerwalzen höher oder tiefer als vorgesehen stehen, wodurch im Vor- und Rücklauf eines Durchgangs, in dem die beiden Abnehmerwalzen Fasern von den Faserballen abnehmen, die Aufbereitungsqualität der Faserflocken stark schwanken kann.
In bevorzugter Weise ist die Sensoreinheit, insbesondere nur, am Abnehmergehäuse angeordnet. Die definierte Lage, in der die Sensoreinheit und das Abnehmergehäuses relativ zueinander angeordnet sind, kann, insbesondere herstellerseitig, eindeutig vorgegeben sein. Weiterhin kann die Sensoreinheit konfiguriert sein, die Ausrichtung des Abnehmergehäuses relativ zur Lotrichtung zu messen. Damit dient die örtliche Richtung der Erdbeschleunigung (Formelzeichen g) zum Messen der Ausrichtung des Abnehmergehäuses im Raum. Durch Bezugnahme auf die Lotrichtung bzw. einer hierzu senkrecht ausgerichteten horizontalen Bezugsebene können Messungenauigkeiten, die sich beispielsweise durch einen unebenen Boden am Aufstellort des Ballenöffners ergeben können, reduziert bzw. ausgeschlossen werden. Dies ermöglicht eine insgesamt einfache Bestimmung, ob das Abnehmergehäuse eine Schräglage eingenommen hat und ob diese außerhalb des vorgegebenen Toleranzbereichs liegt. Wenn der Boden schräg verläuft, kann ein bzw. zwei Korrekturwinkel in der Steuereinheit hinterlegt sein, um den Toleranzbereich um den entsprechenden Korrekturwinkel zu verschieben. Auf diese Weise kann das Maschinengestell senkrecht auf der vom Boden aufgespannten Bodenebene stehen.
Am Abnehmergehäuse befestigt hat die Sensoreinheit somit die Aufgabe, die Ist-Ausrichtung des Abnehmergehäuses zu erkennen. Beim Schrägstellen des Abnehmergehäuses verändert sich die Richtung, aus der die Schwerkraft auf die Sensoreinheit wirkt. Die Steuereinheit empfängt die Messsignale der Sensoreinheit und bestimmt anhand der ausgelesenen Messwerte die Ist-Ausrichtung des Abnehmergehäuses.
In der Soll-Ausrichtung kann das Abnehmergehäuse beispielsweise derart ausgerichtet sein, dass die Gehäusehochrichtung parallel zur Lotrichtung verläuft. Weiterhin kann das Abnehmergehäuse in der Soll-Ausrichtung derart ausgerichtet sein, dass die Lotrichtung senkrecht zur Gehäuselängsrichtung steht und weiter bevorzugt senkrecht auf einer von der Gehäuselängsrichtung und der Gehäusequerrichtung aufgespannten Abnehmerebene steht. Die Abnehmerebene kann somit in der Soll-Ausrichtung absolut horizontal ausgerichtet sein. Bei schrägem Boden kann gegenüber der Lotrichtung auch der entsprechende Korrekturwinkel berücksichtigt werden. Insbesondere ist die Abnehmerebene parallel zur Bezugsebene angeordnet. Vorzugsweise definieren die Gehäusequerrichtung, die Gehäuselängsrichtung und die Gehäusehochrichtung ein dem Abnehmergehäuse zugeordnetes kartesisches Koordinatensystem.
Weiterhin kann die Sensoreinheit zumindest ein Sensormodul aufweisen, das zum Messen eines Nickwinkels zwischen der Gehäuselängsrichtung und einer horizontalen Bezugsebene, auf der die Lotrichtung normal steht, konfiguriert ist. Damit kann eine Schräglage in Abtragrichtung erkannt werden, bei der das Abnehmergehäuse nach links oder rechts geneigt bzw. um seine Längsachse gekippt ist. Wenn der Nickwinkel außerhalb des Toleranzbereiches liegt, stehen die Abnehmerwalzen im Vor- und Rücklauf zu tief bzw. zu hoch. In der Soll-Ausrichtung kann der Nickwinkel 0 Grad betragen bzw. der Größe des entsprechenden Korrekturwinkels entsprechen. Lediglich beispielhaft kann der Toleranzbereich einen minimalen Nickwinkel von - 5 Grad und einen maximalen Nickwinkel von + 5 Grad umfassen. Herstellerseitig kann auch ein deutlich kleinerer Toleranzbereich vorgegeben werden, beispielsweise von +/- 2 Grad und weiter möglich von +/- 0,5 Grad, um stets ein optimales Abtragverhalten zu gewährleisten. Insbesondere kann zum Messen des Nickwinkels eine Messachse des zumindest einen Sensormoduls parallel zur Gehäuselängsrichtung ausgerichtet sein. Die Sensoreinheit kann zumindest zwei der Sensormodule zum Messen des Nickwinkels aufweisen, die in der Gehäusequerrichtung beabstandet voneinander an jeweils einem Längsende des Abnehmergehäuses angeordnet sein können. Auf diese Weise kann auch eine einseitige Schräglage des Abnehmergehäuses detektiert werden, falls sich das Abnehmergehäuse in sich verdreht hat.
Des Weiteren kann die Sensoreinheit zumindest ein Sensormodul aufweisen, das zum Messen eines Rollwinkels zwischen der Gehäusequerrichtung und einer bzw. der horizontalen Bezugsebene, auf der die Lotrichtung normal steht, konfiguriert ist. Damit kann eine Schräglage quer zur Abtragrichtung erkannt werden, bei der das Abnehmergehäuse nach vorne oder hinten geneigt bzw. um seine Gehäusequerachse gekippt ist. Bei dieser Schräglage wird die Ballenschau schräg abgetragen. Mit anderen Worten wird die Schräglage der Abnehmereinheit in die Ballenschau eingearbeitet. Dadurch kann die Ballenschau zumindest auf der höherstehenden Seite des Abnehmergehäuses nicht komplett bis zum Boden abgearbeitet werden. In der Soll-Ausrichtung kann der Rollwinkel 0 Grad betragen bzw. der Größe des entsprechenden Korrekturwinkels entsprechen. Lediglich beispielhaft kann der Toleranzbereich einen minimalen Rollwinkel von - 5 Grad und einen maximalen Rollwinkel von + 5 Grad umfassen. Herstellerseitig kann auch ein deutlich kleinerer Toleranzbereich vorgegeben werden, beispielsweise von +/- 2 Grad und weiter möglich von +/- 1 Grad, um stets ein optimales Abtragverhalten zu gewährleisten. Insbesondere kann zum Messen des Rollwinkels eine Messachse des zumindest einen Sensormoduls parallel zur Gehäusequerrichtung sein.
Die Sensoreinheit kann nur das eine Sensormodul oder mehrere der Sensormodule umfassen. Wenn mehrere der Sensormodule vorgesehen sind, können diese vom gleichen Typ oder unterschiedlich gestaltet sein. Zudem können die Messachsen zumindest einer Teilzahl der Sensormodule gleich oder unterschiedlich zueinander ausgerichtet sein. Grundsätzlich können aber auch sämtliche der Messachen gleich ausgerichtet sein. Das zumindest eine Sensormodul kann ein 1-, 2- oder 3-achsiges Sensormodul sein. Wenn die Sensoreinheit mehrere der Sensormodule aufweist, können die Messachsen parallel zur Gehäuselängsrichtung und/oder parallel zur Gehäusequerrichtung ausgerichtet sein. Dadurch kann die Sensoreinheit ihre Ausrichtung in zwei Achsen messen, sodass die räumliche Neigung der Sensoreinheit bzw. des Abnehmergehäuses gegenüber der Lotrichtung bestimmt werden kann.
Gemäß einer ersten Ausgestaltung kann das zumindest eine Sensormodul ein Neigungssensor sein. Lediglich beispielhaft kann der Neigungssensor fluid-basiert sein, wenn eine hohe Genauigkeit über den gesamten Messbereich benötigt wird, oder es kann sich um einen MEMS („Micro Electro Mechanical Systems“) -basierten Neigungssensor handeln, der besonders kostengünstig und flexibel einsetzbar ist. Ebenso kann der Neigungssensor ein mechanischer Kugelbank- bzw. Blasensensor mit eher geringer Genauigkeit sein. Wenn mehrere Messachsen abgedeckt werden sollen, weil der Nick- und der Rollwinkel gemessen werden sollen, können mehrere der Neigungssensoren verwendet werden, die unterschiedlich ausgerichtet sind. Ebenso möglich ist, dass zumindest ein mehrachsiger, insbesondere zweiachsiger Neigungssensor vorgesehen ist. Um die im Betrieb des Ballenöffners auftretenden Bewegungen und Vibrationen bei der Neigungsmessung zu kompensieren, kann der zumindest eine Neigungssensor auch eine Kombination aus zwei Messprinzipien sein. Beispielsweise können zwei verschiedene Typen von MEMS-Sensoren verwendet werden, beispielsweise ein Beschleunigungssensor und ein Gyroskop.
Gemäß einer zweiten Ausgestaltung, die alternativ oder zusätzlich zur ersten Ausgestaltung gelten kann, kann das zumindest eine Sensormodul ein Beschleunigungssensor sein. In an sich bekannter Weise misst der Beschleunigungssensor die auf ihn einwirkende Beschleunigung. Da neben der Neigungsmessung auch Vibrationen und Stöße erfasst werden, liefert der Beschleunigungssensor vor allem bei Stillstand der Abnehmereinheit zuverlässigere Messungen.
Für sämtliche Ausgestaltungen gilt gleichermaßen, dass das zumindest eine Sensormodul die Messdaten elektronisch als Spannungspegel oder über eine Stromschnittstelle an die Steuereinheit übermitteln kann. Ebenso sind auch digitale Übertragungen möglich. Die Sensoreinheit kann je Messachse einen elektrischen Ausgang aufweisen, der mit der Steuereinheit verbunden ist. Bei Veränderung der Ausrichtung der Sensoreinheit verändert sich die am jeweiligen Ausgang anliegende Spannung. Zur Kalibrierung kann je Messachse ein Ausgangswert für den Nullpunkt ermittelt und in der Steuereinheit hinterlegt werden. Darauf basierend kann die Steuereinheit die Veränderung gegenüber der Null- bzw. Soll-Ausrichtung und insbesondere den Grad der Veränderung der Ausrichtung des Abnehmergehäuses bestimmen, indem der gemessene Ist-Wert vom Ausgangswert abgezogen wird. Wenn die Sensoreinheit in definierter Lage am Abnehmergehäuse angeordnet ist, erfolgt die Kalibrierung vorzugsweise in der Soll-Ausrichtung.
Um die Ausrichtung des Abnehmergehäuses im Raum zu messen, kann die Sensoreinheit alternativ zur Anordnung am Abnehmergehäuse auch beabstandet zum Abnehmergehäuse angeordnet sein. Zum Beispiel kann die Sensoreinheit eine optische Erfassungseinrichtung, wie eine Kamera, ein Lasersystem zur Profilerfassung oder dergleichen umfassen, wobei die erfassten Ist-Messwerte zur aktuellen Ausrichtung des Abnehmergehäuses mit vorgegebenen bzw. in der Steuereinheit hinterlegten (Bild-)Daten zur Soll-Ausrichtung abgeglichen werden können. Die Sensoreinheit kann mit Blick auf die Abnehmereinheit und beispielsweise am Maschinengestell oder relativ zum Boden ortsfest an einer Haltestruktur, wie ein Podest, eine Säule, eine Gebäude- oder Maschinenwand, ein Bedienportal des Ballenöffners oder dergleichen angeordnet sein.
Weiterhin kann die Abnehmereinheit zumindest zwei Andruckwalzen aufweisen, zu denen die Abnehmerebene tangential angeordnet ist. Die Sensoreinheit ist vorzugsweise auf einer planaren Gehäusefläche des Abnehmergehäuses angeordnet. Insbesondere ist die Gehäusefläche bzw. der von der Sensoreinheit belegte Flächenabschnitt parallel zur Abnehmerebene ausgerichtet. Vorzugsweise steht die Lotrichtung in der Soll-Ausrichtung senkrecht zu der Gehäusefläche, wobei auch hier bei schrägem Boden der zumindest eine Korrekturwinkel berücksichtigt werden kann. In zweckmäßiger Weise ist die Sensoreinheit fest und dauerhaft mit dem Abnehmergehäuse verbunden und kann mit dem Abnehmergehäuse verschraubt, vernietet, verklebt, etc. sein.
Während des Abtrags kann die Abnehmereinheit in der Abnehmerebene auf den Faserballen aufliegen.
Die beiden Andruckwalzen können in der Gehäuselängsrichtung je eine vor und hinter den Abnehmerwalzen angeordnet und am Abnehmergehäuse drehbar gelagert sein. Eine mögliche dritte Andruckwalze kann zwischen den Abnehmerwalzen angeordnet und am Abnehmergehäuse drehbar gelagert sein. Die Andruckwalzen stellen somit den Einlauf der Oberflächen der Faserballen unter die Abnehmereinheit sicher und können mittels eines Antriebs drehend antreibbar sein. Bei einer Bewegung der Abnehmereinheit über die Faserballen wird die Oberfläche der Faserballen durch die in Abtragrichtung jeweils vordere Andruckwalze vergleichmäßigt, bevor die jeweils vorlaufende Abnehmerwalze in die Oberfläche eingreift. Anstelle oder zusätzlich zu den Andruckwalzen können auch Führungsbleche verwendet werden, die mit deren Unterseite die Abnehmerebene definieren können.
Vorzugsweise weist die Abnehmereinheit Einstellmittel zum Verlagern der Abnehmerwalzen entlang der Gehäusehochachse relativ zueinander auf, wobei die Steuereinheit mit den Einstellmitteln kommunikativ verbunden und konfiguriert ist, während des Durchgangs aus Vor- und Rücklauf die Einstellmittel derart anzusteuern, dass die in Abtragrichtung vorlaufende Abnehmerwalze von den zwei Abnehmerwalzen einen kleineren Abstand zur Abnehmerebene als die in Abtragrichtung nachlaufende Abnehmerwalze von den zwei Abnehmerwalzen aufweist. Mit anderen Worten sind die Abnehmerwalzen vertikal zueinander bzw. in der Soll-Ausrichtung des Abnehmergehäuses entlang der Lotrichtung verlagerbar. Während des jeweiligen Durchgangs kann die Abtragrichtung insbesondere einmal wechseln, insbesondere vom Vorlauf zum Rücklauf.
Das Maschinengestell kann auf dem Boden entlang einer Maschinenlängsrichtung, entlang derer die Faserballen aufgestellt sein können, hin- und her verfahrbar sein. Bei dem verfahrbar ausgebildeten Ballenöffner entspricht die Abtragrichtung einer Fahrtrichtung des Ballenöffners über den Boden. Je Durchgang ist ein Richtungswechsel vom Vor- zum Rücklauf vorgesehen, bei dem der Ballenöffner beispielsweise zunächst nach links und anschließend nach rechts über die Ballenschau oder bei mehreren Partien zumindest nur einen Teilbereich der Ballenschau bewegt wird.
Der Ballenöffner kann eine Portalbauweise aufweisen. Insbesondere kann das Maschinengestell eine erste Seitenwange und eine zweite Seitenwange sowie wenigstens ein die beiden Seitenwangen miteinander verbindendes Portalprofil aufweisen. Die Seitenwangen können eine Maschinenhochachse definieren, die senkrecht auf dem Boden steht. Wenn der Boden eben ist, kann die Maschinenhochachse der Lotrichtung entsprechen. Das Maschinengestell kann auf dem Boden verfahrbar ausgebildet sein, um die Abnehmereinheit über den Faserballen verfahren zu können. Die Seitenwangen können Laufrollen aufweisen, wobei die Laufrollen der ersten Seitenwange zur Führung des Maschinengestells entlang eines insbesondere geradlinigen Verfahrwegs durch eine am Boden angebrachte Laufschiene geführt sind. Die Laufrollen der zweiten Seitenwange können ohne weitere Führung über den Boden ablaufen. Zum höhenverstellbaren Führen der Abnehmereinheit können an den beiden Seitenwangen gestellseitige Führungselemente angeordnet sind, die mit an der Abnehmereinheit angeordneten abnehmerseitigen Führungselementen zusammenwirken. Die gestellseitigen Führungselemente können an zueinander gewandten Innenseiten der Seitenwangen angeordnet sein und können beispielsweise als Führungsschienen ausgebildet sein. Die gestellseitigen Führungselemente können parallel zur Maschinenhochachse verlaufen. Die abnehmerseitigen Führungselemente können Rollen umfassen, die an den Führungsschienen abrollen.
Des Weiteren kann der Ballenöffner Ausrichtmittel zum Ausrichten des Abnehmergehäuses relativ zum Maschinengestell aufweisen. Auf diese Weise kann das Abnehmergehäuse insbesondere in der Soll-Ausrichtung ausgerichtet und bei Bedarf eine Fehlausrichtung korrigiert werden, um ein Verkanten des Abnehmergehäuses bei dessen Höhenverstellung entlang der gestellseitigen Führungselementen zu verhindern. In der Soll-Ausrichtung kann die Maschinenhochachse vorzugsweise senkrecht auf der Abnehmerebene stehen. Wenn der Boden schief ist, kann die Maschinenhochachse um den entsprechenden Korrekturwinkel schräg zur Lotrichtung ausgerichtet sein.
Vorzugsweise wirken die Ausrichtmittel und die Führungsmittel zum Ausrichten des Abnehmergehäuses um die Gehäusequerrichtung, das heißt zum Einstellen des Nickwinkels, zusammen. Hierzu kann je Stirnseite der Abnehmereinheit zumindest ein Paar der abnehmerseitigen Führungselemente in der Gehäuselängsrichtung des Abnehmergehäuses verstellbar zueinander angeordnet sein, um den Abstand zwischen den das jeweilige Paar bildenden Führungselementen einstellen zu können. Zum Ausrichten wird vorzugsweise nur die Lage relativ zur Gehäusequerachse eines der beiden das jeweilige Paar bildenden Führungselemente verändert. Auf diese Weise kann das Abnehmergehäuse um dessen Gehäusequerachse ausgerichtet werden, um den Nickwinkel einzustellen. Die verstellbar ausgebildeten Führungselemente können exzentrisch gelagerte Führungsrollen sein, die an den gestellseitigen Führungselementen abrollen. Die Drehachsen der Führungsrollen können parallel zur Gehäusequerrichtung des Abnehmergehäuses ausgerichtet sein. Beispielsweise können die Ausrichtmittel exzentrische Bolzen, insbesondere Sechskantbolzen aufweisen, auf denen die Führungsrollen gelagert sind. Je Stirnseite der Abnehmereinheit können die Führungselemente mehrere der Führungsrollen umfassen, die paarweise zueinander angeordnet sind und paarweise zwischen sich das gestellseitige Führungselemente aufnehmen. Ein unterstes Paar der Führungsrollen kann zum Ausrichten des Abnehmergehäuses verstellbar ausgebildet sein und beispielsweise die exzentrische Lagerung aufweisen. Ein oberstes Paar der Führungsrollen kann eine gegenüber dem Abnehmergehäuse ortsfeste Lagerung aufweisen.
Weiterhin kann die zwischen den zwei Seitenwangen höhenverstellbar angeordnete Abnehmereinheit mittels Zugmittel am Maschinengestell aufgehängt sein. Die Zugmittel, beispielsweise Bänder, an denen die Abnehmereinheit hängt, können zur Höhenverstellung der Abnehmereinheit mit einem Antriebsmotor wirkverbunden sein. Vorzugsweise wirken die Ausrichtmittel und die Zugmittel zum Ausrichten des Abnehmergehäuses um die Gehäuselängsrichtung zusammen. Durch Verändern und Fixieren der Länge der Zugmittel kann die Neigung des Abnehmergehäuses um die Gehäusequerachse bzw. der Rollwinkel verändert werden. Insbesondere weisen die Ausrichtmittel je Zugmittel ein Gurtschloss auf, um eine vom Zugmittel gebildete Schlaufe in der Weite regulieren und fixieren zu können.
Des Weiteren kann die Steuereinheit mit einer Anzeigeeinheit kommunikativ verbunden sein, um bei Auslösen des Warnhinweises das Verlassen des Toleranzbereichs optisch anzuzeigen. Hierzu kann die Anzeigeeinheit beispielsweise Leuchtelemente umfassen, die gemäß einer vorbestimmten geometrischen Form angeordnet sind. Die Form kann eine Linie sein, die zumindest einen geraden, einen bogenartigen und/oder einen Knickabschnitt aufweist. Die Leuchtelemente können mittels der Steuereinheit gemäß vorbestimmter Leuchtszenarien angesteuert werden, um die Ausrichtung des Abnehmergehäuses darzustellen. Hierzu kann das Leuchtszenario ein Leuchten der Leuchtelemente in ein und derselben oder in zueinander verschiedenen Farben beinhalten. Beispielsweise kann die Einnahme der Soll-Ausrichtung mittels grüner Leuchtelemente und das Entfernen von der Soll-Ausrichtung zunehmend mit gelben, orangen und/oder roten Farben je nach Grad der Fehlausrichtung angezeigt werden. Dies ist besonders dann vorteilhaft, wenn die Sensoreinheit eine Mesgenauigkeit bietet, bei der beispielsweise eine gradgenaue Bestimmung der Ausrichtung möglich ist. Spätestens bei vollständig roten Leuchten könnte als weitere Gegenmaßnahme die Steuereinheit den Ballenöffner stoppen und/oder akustische Warnsignale ausgeben. Ebenso können Warnsignale an eine übergeordnete Leitzentrale, die eine stationäre Einrichtung und/oder mobile Endgeräte umfassen kann, abgegeben werden. Beim Verlassen des Toleranzbereichs könnte die Steuereinheit eskalierend warnen, beispielsweise mit den Stufen (1) Aktiveren des optischen Warnhinweises, (2) Aktivieren des akustischen Warnhinweises, (3) Stoppen des Ballenöffners. Weitere oder andere Stufen sind denkbar und möglich. Auf diese Weise können Personen in der Umgebung des Ballenöffners, über eine übergeordnete Steuerung oder mobile Endgeräte auch von dem Ballenöffner entfernte Personen auf die Fehlausrichtung hingewiesen werden.
Eine weitere Lösung der oben genannten Aufgabe besteht in einem Verfahren zum Betreiben des vorbeschriebenen Ballenöffners, wobei die Sensoreinheit die Ausrichtung des Abnehmergehäuses im Raum misst und Messwerte an die Steuereinheit überträgt, wobei die Steuereinheit einen Warnhinweis auslöst, wenn die Ausrichtung des Abnehmergehäuses außerhalb eines vorgegebenen Toleranzbereichs liegt. Durch das erfindungsgemäße Verfahren ergeben sich dieselben Vorteile, wie sie im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Ballenöffner beschrieben worden sind, sodass hier abkürzend auf obige Beschreibung Bezug genommen wird. Dabei versteht es sich, dass alle genannten Ausgestaltungen des Ballenöffners auf das Verfahren übertragbar sind und umgekehrt.
Die Abnehmereinheit kann vor Ort bei Inbetriebnahme des Ballenöffners, bei Instandhaltungs- bzw. Wartungsarbeiten oder dergleichen in der Soll-Ausrichtung ausgerichtet werden. Um auf Basis der Messwerte der Sensoreinheit die Ausrichtung des Abnehmergehäuses zu bestimmen, respektive Winkelwerte zu erhalten, kann das Verfahren zeitlich vor einem Durchgang einen Kalibrierschritt aufweisen. Mittels des Kalibrierschritts kann das absolute Null der Sensoreinheit ermittelt werden, um den sogenannten Nullpunktfehler zu eliminieren („Zero-Offset“). Bei dem Kalibrierschritt befindet sich das Abnehmergehäuse vorzugsweise in der Soll-Ausrichtung. Dann wird zumindest ein initialer Messwert, der die Soll-Ausrichtung repräsentieren kann, von der Sensoreinheit an die Steuereinheit übermittelt und in der Steuereinheit als Ausgangswert gespeichert. Dort wird der Ausgangswert ausgewählt. Dadurch kann der Ausgangswert für die weitere Bestimmung, ob die Ist-Ausrichtung innerhalb oder außerhalb des Toleranzbereichs liegt, verwendet werden.
Statt der Ermittlung des Ausgangswert mittels der vorbeschriebenen Kalibrierung kann auch auf einen Standardwert zurückgegriffen werden. Dieser kann beispielsweise in der Steuereinheit hinterlegt sein oder manuell eingegeben werden. Zum Beispiel können die Nullpunkt-Werte der Sensoreinheit vom Hersteller mitgeteilt oder im ausgebauten Zustand gemessen worden sein, in dem die Sensoreinheit zum Messen beispielsweise auf einer horizontalen Ebene angeordnet wurde. Insofern kann das Verfahren statt des Kalibrierschritts oder bei Bedarf auch zusätzlich einen Initialschritt, bei dem zumindest ein eine Soll-Ausrichtung repräsentierender Ausgangswert, der in der Steuereinheit abgespeichert ist, ausgewählt wird, umfassen.
Des Weiteren kann der Toleranzbereich eingemessen werden. Hierzu kann das Abnehmergehäuse bis an die Grenzwerte ausgelenkt und die entsprechenden Messsignale der Sensoreinheit in der Steuereinheit abgelegt werden. Alternativ oder zusätzlich kann der Toleranzbereich in der Steuereinheit hinterlegt sein oder manuell eingegeben werden. Hierbei können mögliche Korrekturwinkel aufgrund eines schiefen Bodens berücksichtigt werden.
Während und/oder zeitlich nach dem Durchgang kann das Verfahren weiterhin zumindest einen Prüfschritt umfassen, bei dem die Sensoreinheit zumindest einen die aktuelle Ausrichtung („Ist-Ausrichtung“) des Abnehmergehäuses repräsentierenden Ist-Messwert an die Steuereinheit überträgt, wobei die Steuereinheit anhand des zumindest einen ausgewählten Ausgangswerts prüft, ob der Ist-Messwert außerhalb des Toleranzbereichs liegt. Vorzugsweise wird der Prüfschritt durchgeführt, wenn der Ballenöffner beispielweise während des Aufstellens der Ballenschau stillsteht. Insbesondere befindet sich das Maschinengestell während des Prüfschritts immer an derselben Stelle seines Verfahrwegs. Beispielsweise kann das Maschinengestell an einem der beiden End- bzw. Wendepunkte oder in der Mitte des Verfahrwegs stehen. Insbesondere befindet sich das Maschinengestell während des Prüfschritts an derselben Stelle, an der die Kalibrierung durchgeführt wurde. Sofern der Prüfschritt während des Durchgangs durchgeführt wird, kann bei Feststellung der Fehlausrichtung durch die Steuereinheit eine Verzögerung, beispielsweise ein Delay von 1 Minute hinterlegt sein, innerhalb derer geprüft wird, ob die Fehlausrichtung weiterhin besteht. Auf diese Weise lösen kurzzeitige Fehlausrichtungen aufgrund lokaler Bodenunebenheiten keinen Warnhinweis aus.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform. Es zeigen:

1 eine perspektive Ansicht eines Ballenöffners gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wobei eine Abnehmereinheit des Ballenöffners in einer Soll-Ausrichtung ausgerichtet ist und auf einer Aufstellfläche des Ballenöffners eine Ballenschau aufgebaut ist;
2 eine weitere perspektivische Ansicht des Ballenöffners aus 1, wobei eine vordere Seitenwange ohne Zugangstüren gezeigt ist;
3 eine schematisch vereinfachte Querschnittsansicht einer Abnehmereinheit des Ballenöffners aus 1, wobei die Abnehmereinheit in der Soll-Ausrichtung ausgerichtet ist und Abnehmerwalzen der Abnehmereinheit für eine Fahrtrichtung nach links eingestellt sind;
4 die in der Soll-Ausrichtung ausgerichtete Abnehmereinheit aus 3, wobei die Abnehmerwalzen für eine Fahrtrichtung nach rechts eingestellt sind;
5 die Abnehmereinheit aus 3, wobei die Abnehmereinheit fehlausgerichtet bzw. um eine Gehäusequersachse gekippt ist und die Abnehmerwalzen für eine Fahrtrichtung nach links eingestellt sind;
6 die fehlausgerichtete Abnehmereinheit aus 5, wobei die Abnehmerwalzen für eine Fahrtrichtung nach rechts eingestellt sind;
7 eine schematisch vereinfachte Seitenansicht des Ballenöffners aus 1, wobei die Abnehmereinheit fehlausgerichtet bzw. um eine Gehäuselängssachse gekippt ist;
8 eine Stirnansicht der Abnehmereinheit des Ballenöffners aus 1; und
9 eine perspektive Detailansicht des Ballenöffners aus 1, wobei die Abnehmereinheit ohne Gehäusedeckel gezeigt ist.

In den 1 bis 2 ist eine Spinnereivorbereitungsmaschine gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gezeigt, die als Ballenöffner 1 ausgebildet ist. Der Ballenöffner 1 dient in an sich bekannter Weise zum Öffnen von gepressten Faserballen 2, insbesondere aus Baumwolle, Reißfasern oder dergleichen, die entlang einer Maschinenlängsrichtung X in mehreren Reihen nebeneinander auf einem Boden 3 aufgestellt sind. Der Ballenöffner 1 weist ein Maschinengestell 4 auf, das auf dem Boden 3 entlang der Maschinenlängsrichtung X verfahrbar ist. An dem Maschinengestell 4 ist eine Abnehmereinheit 5 gehalten und geführt, die entlang einer Maschinenhochachse Z höhenverstellbar ist. Die Abnehmereinheit 5 weist ein nach unten, sprich zum Boden 3 hin offenes Abnehmergehäuse 6 auf, in dem zum Abnehmen von Faserflocken von den Oberflächen der Faserballen 2 zwei antreibbare Abnehmerwalzen 7 angeordnet sind.
In den 1, 2 und 7 sind zur Verdeutlichung der Ausrichtung des Ballenöffners 1 im Raum die Maschinenlängsrichtung X, eine Maschinenquerrichtung Y und die Maschinenhochrichtung Z eingezeichnet, die im Sinne eines raumfesten kartesischen Koordinatensystems definiert und durch entsprechende Pfeile angegeben sind. Unter der Annahme, dass der Boden 3 absolut horizontal ausgerichtet ist, verläuft die Maschinenhochachse Z parallel zur Lotrichtung L. Der Boden 3 liegt sodann in einer horizontalen Bezugsebene H, auf die die Lotrichtung L normal steht. Oftmals ist der Boden 3 am Aufstellort jedoch uneben, weshalb statt des Bodens 3 die Lotrichtung L bzw. die hierzu senkrecht ausgerichtete Bezugsebene H zur Ausrichtung des Abnehmergehäuses 6 herangezogen wird.
Des Weiteren sind in den 3 bis 7 zur Verdeutlichung der Ausrichtung des Abnehmergehäuses 6 im Raum eine Gehäuselängsrichtung X`, eine Gehäusequerrichtung Y` und eine Gehäusehochrichtung Z' eingezeichnet, die im Sinne eines körperfesten, kartesischen Koordinatensystems des Abnehmergehäuses 6 zugeordnet und durch entsprechende Pfeile angegeben sind.
Das Maschinengestell 4 umfasst an einer Vorderseite 8 des Ballenöffners 1 eine vordere Seitenwange 9 und an einer Hinterseite 10 des Ballenöffners 1 eine hintere Seitenwange 11. An der hinteren Seitenwange 11 sind Laufrollen 12 angeordnet, die zur Führung des Maschinengestells 4 entlang der Maschinenlängsrichtung X an einer auf dem Boden 3 montierten Laufschiene 13 abrollen. Unterhalb der vorderen Seitenwange 9 sind weitere Laufrollen 14 angeordnet, die beim Hin- und Herbewegen des Maschinengestells 4 direkt auf dem Boden 3 abrollen.
Der Ballenöffner 1 weist eine elektrische Steuereinheit 15 zum Überwachen und Steuern von Bewegungsfunktionen, Sensorik und Aktorik des Ballenöffners 1 auf. In der 2 ist die vordere Seitenwange 9 ohne Zugangstüren dargestellt, sodass der Blick auf die Steuereinheit 15 freigegeben ist. Die manuelle Steuerung des Ballenöffners 1 kann über ein Bedienpult 16 erfolgen, welches außerhalb des Verfahrwegs des Maschinengestells 4 aufgestellt ist. Ein Bediener kann über das Bedienpult 16 und gegebenenfalls auch über eine an der vorderen Seitenwange 9 angeordnete optionale Eingabe-Ausgabe-Schnittstelle (nicht gezeigt) auf die elektrische Steuereinheit 15 zugreifen.
Zwischen den beiden Seitenwangen 9, 11 erstrecken sich zwei beabstandet zueinander angeordnete Portalprofile 17, 18, die die beiden Seitenwangen 9, 11 starr miteinander verbinden. Die Abnehmereinheit 5 ist in an sich bekannter Weise mittels zwei beabstandet zueinander angeordneter Zugmittel 19 an dem Maschinengestell 4 aufgehängt, wobei die Zugmittel 19 zur Höhenverstellung der Abnehmereinheit 5 mit einem Antrieb gekoppelt sind. Eine solche Aufhängung ist in der WO 2019/211013 A1 beschrieben, wobei insbesondere auf die Beschreibung der Funktionsweise auf Seite 9, Zeile 25 bis Seite 12, Zeile 4 und die darin genannten Figuren verwiesen wird.
Mit Blick auf die in der 2 gezeigten Vorderseite 8 des Ballenöffners 1 verfährt das Maschinengestell 4 die Abnehmereinheit 5 in einem Durchlauf zunächst im Vorlauf, hier nach links, und nach einem Richtungswechsel im Rücklauf, hier nach rechts. Der Vorlauf ist mit dem Pfeil A und der Rücklauf ist mit dem Pfeil B verdeutlicht. Nach jedem Durchgang kann die höhenverstellbare Abnehmereinheit 5 um einen Vorschub weiter abgesenkt werden.
Das Abnehmergehäuse 6 verfügt über eine Erstreckung in der Gehäuselängsrichtung X`, der Gehäusequerrichtung Y` und der Gehäusehochrichtung Z`. Das Abnehmergehäuse 6 hat eine nach unten hin offene, kastenförmige Grundform. Dessen Erstreckung in der Gehäusequerrichtung Y' kann mehr als das 2-fache als die Erstreckung in Gehäuselängsrichtung X` betragen. Vorzugsweise beträgt dieses Verhältnis zwischen 2,3 zu 1 und 3,5 zu 1. Die drehend antreibbaren Antriebswalzen 7 sind in dem Abnehmergehäuse 6 drehbar gelagert und in der Gehäuselängsrichtung X` voneinander beabstandet angeordnet. Die von den Abnehmerwalzen 7 abgelösten Faserflocken werden in an sich bekannter Weise über eine oberhalb der Abnehmerwalzen 7 angeordnete Absaugeinrichtung 25 abgesaugt und über einen Transportkanal 20 ihrer weiteren Verwendung zugeführt. Der Transportkanal 20 verläuft außerhalb der Aufstellfläche der Ballenschau entlang der Hinterseite 10 des Ballenöffners 1.
In der Gehäuselängsrichtung X` vor und zwischen den Abnehmerwalzen 7 können achsparallel drei Andruckwalzen 21 am Abnehmergehäuse 6 drehbar gelagert sein. Die Andruckwalzen 21 drücken auf die Oberfläche der Faserballen 2 und stellen den Einlauf der Oberflächen der Faserballen 2 unter die Abnehmereinheit 5 sicher. Unterhalb der Andruckwalzen 21 ist eine Abnehmerebene E definiert, die tangential zu den Andruckwalzen 7 angeordnet und parallel zu der Gehäuselängsrichtung X` und der Gehäusequerrichtung Y` ausgerichtet ist.
Die Abnehmereinheit 5 weist eine Eingriffsumschaltung mit Einstellmitteln 22 auf, um die Abnehmerwalzen 7 innerhalb des Abnehmergehäuses 6 relativ zueinander und parallel zur Gehäusehochrichtung Z` zu verlagern. In der 8 ist eine Stirnansicht auf die vordere Seitenwange 9 gezeigt. Die Einstellmittel 22 umfassen je Stirnseite eine um einen zentralen Drehpunkt 23 schwenkbare Wippe 24. Zum Schwenken wirkt auf die Wippe 24 an der Stirnseite der hinteren Seitenwange 11 ein Aktuator (nicht gezeigt). Der Aktuator ist mit der Steuereinheit 15 kommunikativ verbunden. Die Steuereinheit 15 ist konfiguriert, während des jeweiligen Durchgangs den Aktuator derart anzusteuern, dass eine in der Fahrtrichtung jeweils vorlaufende Abnehmerwalze 7' von den zwei Abnehmerwalzen 7 einen kleineren Abstand zur Abnehmerebene E als eine in der Fahrtrichtung jeweils nachlaufende Abnehmerwalze 7" von den zwei Abnehmerwalzen 7 aufweist. Auf diese Weise ist die Stromaufnahme beider Abnehmerwalzen 7`, 7" stets weitestgehend gleich groß.
Mit Blick auf die 3 verfährt die Abnehmereinheit 5 nach links und befindet sich, hier exemplarisch, im Vorlauf A. Entsprechend steht die vorlaufende, linke Abnehmerwalze 7' tiefer in den Faserballen 2 als die nachlaufende, rechte Abnehmerwalze 7". Mit Blick auf die 4 verfährt die Abnehmereinheit 5 nach rechts und befindet sich, hier exemplarisch, im Rücklauf B, wobei nunmehr die rechte Abnehmerwalze 7" tiefer in den Faserballen als die nachlaufende, linke Abnehmerwalze 7' greift.
Um eine maximal mögliche Produktionsmenge und möglichst gleichmäßige Flockaufbereitung zu erreichen, ist das Abnehmergehäuse 6 in einer definierten, sprich vorgegebenen Soll-Ausrichtung im Raum anzuordnen bzw. zu halten, wie in den 1 bis 4 gezeigt. In der Soll-Ausrichtung beträgt ein zwischen der Lotrichtung L und der Gehäuselängsachse X` gebildeter Nickwinkel α, hier, 0 Grad. Weiter beträgt ein zwischen der Lotrichtung L und der Gehäusequerrichtung Y` gebildeter Rollwinkel β in der Soll-Ausrichtung, hier, 0 Grad. Durch Ereignisse im Betriebsablauf des Ballenöffners 1 kann das Abnehmergehäuse 6 jedoch um die Gehäuselängsachse X` und/oder die Gehäusequerachse Y' kippen. Bei schrägem Boden 3, auf dem die Maschinenhochachse X senkrecht stehen kann, kann der Nickwinkel α bzw. der Rollwinkel β in der Soll-Ausrichtung einem jeweiligen Korrekturwinkel entsprechen, um die Schräge des Bodens 3 auszugleichen.
In den 5 und 6 ist das Abnehmergehäuse 6 um die Gehäusequerachse Y` nach rechts gekippt, sodass der Nickwinkel α, hier beispielhaft, +2 Grad beträgt. In der 5 ist erkennbar, dass in der nach links weisenden Fahrtrichtung (Vorlauf A) beide Abnehmerwalzen 7`, 7" gleich hoch stehen und die Eingriffsumschaltung quasi eliminiert ist. Mit Blick auf die 6 steht nach dem Richtungswechsel (Rücklauf B) nun die nach rechts vorauseilende Abnehmerwalze 7" zusätzlich zur vertikalen Verlagerung aufgrund der Eingriffsumschaltung um das Niveau der Schräglage, bzw. den Nickwinkel α tiefer im Material des Faserballens 2 und arbeitet die Ballenoberfläche unruhig ab.
Mit Blick auf die 8 ist das Abnehmergehäuse 6 im Uhrzeigersinn um die Gehäuselängsachse X` bzw. nach hinten gekippt, sodass der Rollwinkel β, hier beispielhaft, + 2 Grad beträgt. Diese Schräglage arbeitet sich als schräges Profil in die Ballenschau rein.
Zum Messen der Ist-Ausrichtung ist eine Sensoreinheit 26 vorgesehen, die in einer definierten Lage zum Abnehmergehäuse 6 angeordnet ist. Die Sensoreinheit 26 ist mit der Steuereinheit 15 kommunikativ verbunden, wobei die Steuereinheit 15 konfiguriert ist, einen Warnhinweis auszulösen, wenn die Ist-Ausrichtung des Abnehmergehäuses 6 außerhalb eines vorgegebenen Toleranzbereichs liegt. Die Steuereinheit 15 ist weiterhin mit einer Anzeigeeinheit verbunden, die bei Feststellung der Fehlausrichtung einen optischen Warnhinweis abgeben kann. Die Anzeigeeinheit kann beispielsweise eine Leuchtdioden-Leiste 27 aufweisen, die an dem Maschinengehäuse des Maschinengestells 4 und weiter bevorzugt am Maschinengehäuse der Portalprofile 17, 18 von außen zu beiden Seiten hin gut sichtbar angeordnet sein kann. Die Anzeigeeinheit kann auch ein Display 28 des Bedienpults 16 umfassen. Weiterhin kann die Anzeigeeinheit auch ein mobiles Endgerät (nicht gezeigt) umfassen.
Die Sensoreinheit 26 weist zumindest ein Sensormodul 29, 30 auf, das ein Neigungssensor oder ein Beschleunigungssensor sein kann. Beide Sensortypen sind grundsätzlich geeignet, um die Ausrichtung des Abnehmergehäuses 6 relativ zur Lotrichtung L zu messen.
In der gezeigten Ausführungsform umfasst die Sensoreinheit 26 lediglich beispielhaft zwei der Sensormodule 29, 30, die entlang der Gehäusequersachse Y` voneinander beabstandet und an je einem der beiden Enden des Abnehmergehäuses 6 angeordnet sind. Jedes Sensormodul 29, 30 ist zweiachsig gestaltet, das heißt weist zwei Messachsen auf. Je eine erste der beiden Messachsen misst den Nickwinkel α zwischen der Gehäuselängsrichtung X` und der horizontalen Bezugsebene H, auf der die Lotrichtung L normal steht, und je eine zweite der beiden Messachsen misst den Rollwinkel β zwischen der Gehäusequerrichtung Y` und der horizontalen Bezugsebene H.
Weiterhin ist die Sensoreinheit 26 innenseitig an einer Gehäusewand 31 des Abnehmergehäuses 6 angeordnet, weshalb die Sensormodule 29, 30 in den 1 und 2 mittels gestrichelter Linien dargestellt sind. Die Gehäusewand 31 kann, wie hier gezeigt, die obere Gehäusewand, sprich der Deckel des Abnehmergehäuses 6 sein. Vorzugsweise ist die Gehäusewand 31 dort, wo die Sensoreinheit 26 befestigt ist, eben ausgebildet und parallel zur Abnehmerebene E ausgerichtet. Die Sensoreinheit 26 kann an dem Abnehmergehäuse 6 mittels Schrauben, Nieten, Klebstoff oder dergleichen befestigt sein, um die definierte Lage am Abnehmergehäuse 6 fest vorzugeben.
In der Steuereinheit 15 ist eine Soll-Ausrichtung hinterlegt, die herstellerseitig vorgegeben sein kann. In der Soll-Ausrichtung kann das Abnehmergehäuse 6, hier beispielhaft, mit der Gehäuselängsrichtung X` und der Gehäusequerrichtung Y' jeweils parallel zur horizontalen Bezugsebene H ausgerichtet sein. Vorzugsweise ist die Gehäusewand 31 bzw. der von der Sensoreinheit 15 belegte Bereich der Gehäusewand 31 in der Soll-Ausrichtung parallel zur horizontalen Bezugsebene H ausgerichtet. Eine andere als die horizontale Soll-Ausrichtung ist ebenso möglich, vor allem dann, wenn aufgrund eines schiefen Bodens 3 ein Korrekturwinkel berücksichtigt werden soll.
In der Steuereinheit 15 kann der Toleranzbereich vorgegeben sein, innerhalb dessen eine Abweichung von der Soll-Ausrichtung hinnehmbar ist. Der Toleranzbereich kann beispielsweise einen Nickwinkelbereich von +/- 5 Grad und einen Rollwinkelbereich von +/- 10 Grad umfassen. Die Soll-Ausrichtung bzw. Nullstellung kann, muss jedoch nicht, in der Mitte des Toleranzbereichs liegen. Grundsätzlich denkbar ist auch, dass eine Schräglage in der einen Richtung in größerem Masse als in der anderen Richtung tolerierbar ist. Am Beispiel des Nickwinkels α könnte der Toleranzbereich den Bereich von einem minimalen Nickwinkel α von -7 Grad bis zu einem maximalen Nickwinkel α von + 5 Grad umfassen. Der Nickwinkelbereich und der Rollwinkelbereich können sich auch gegenseitig beeinflussen. Außerhalb des Toleranzbereichs ist das Abnehmergehäuse 6 derart fehlausgerichtet, dass die Steuereinheit 15 den Warnhinweis auslöst.
Um das Abnehmergehäuse 6 in der Soll-Ausrichtung auszurichten bzw. die Fehlausrichtung zu korrigieren, weist der Ballenöffner 1 Ausrichtmittel 32 auf, die, hier exemplarisch, mit den Zugmitteln 19 zur Höhenverstellung und Führungsmitteln 33 des Ballenöffners 1 zusammenwirken, siehe hierzu die 8 und 9.
Konkret ist die zwischen den beiden Seitenwangen 9, 11 aufgehängte Abnehmereinheit 5 an den beiden Seitenwangen 9, 11 geführt. Zum Führen des höhenverstellbaren Abnehmergehäuses 6 sind an den beiden Seitenwangen 9, 11 gestellseitige Führungselemente angeordnet. Diese umfassen, hier, vertikal ausgerichtete Führungsprofile 34, die an zueinander gewandten Innenseiten der Seitenwangen 9, 11 angeordnet sind und in den zwischen den beiden Seitenwangen 9, 11 gebildeten Zwischenraum hineinragen. Die Führungsprofile 34 können beispielsweise als Führungsschienen ausgebildet sein, sei es mittels einstückigen Ausbildens mit der jeweiligen Seitenwange oder Befestigens an der jeweiligen Seitenwange 9, 11 beispielsweise mittels Verschraubens.
Weiterhin sind an jeder Stirnseite des Abnehmergehäuses 6 abnehmerseitige Führungselemente 35 angeordnet, die sich an den Führungsprofilen 34 abstützen. Die abnehmerseitigen Führungselemente 35 werden nachstehend im Detail am Beispiel einer der beiden Stirnseiten erläutert, wobei der Aufbau auf beiden Stirnseiten der gleiche sein kann. Je Stirnseite sind vier Führungsrollen 36, 37, 38, 39 und eine Stützrolle 40 angeordnet, die am Abnehmergehäuse 6 drehbar gelagert sind. Die Drehachsen der Führungsrollen 36, 37, 38, 39 sind parallel zur Gehäusequerrichtung Y` ausgerichtet und die Drehachse der Stützrolle 40 ist parallel zur Gehäuselängsrichtung X` ausgerichtet. Die Führungsrollen 36, 37, 38, 39 sind paarweise aufgeteilt und bilden ein oberes Paar aus den Rollen 36, 37 und ein unteres Paar aus den Rollen 38, 39. Zwischen das jeweilige Paar der Führungsrollen 36, 37, 38, 39 greift das Führungsprofil 34 der jeweiligen Seitenwange 9, 11. Beim Hochziehen und Absenken des Abnehmergehäuses 6 rollen die Führungsrollen 36, 37, 38, 39 an den Seitenflanken des Führungsprofils 34 ab. Die Stützrolle 40 liegt zwischen dem Abnehmergehäuse 6 und dem Führungsprofil 34 und rollt an dem zum Abnehmergehäuse 6 weisenden Mittelsteg des Führungsprofils 34 ab.
Zum Ausrichten des Abnehmergehäuses 6 um die Gehäusequersachse Y`, das heißt zur Korrektur des Nickwinkels α, weisen die Ausrichtmittel 32 zwei exzentrische Bolzen 41, 42, insbesondere Sechskantbolzen auf, auf denen die zwei Führungsrollen 38, 39 des unteren Rollenpaares drehbar gelagert sind. Die Führungsrollen 36, 37 des oberen Paares sind dagegen ortsfest am Abnehmergehäuse 6 gelagert. Wenn beispielsweise durch Drehen der beiden Bolzen 41, 42 die beiden Führungsrollen 38, 39 des unteren Paares, mit Blick von der Vorderseite 8 des Ballenöffners 1 auf die hintere Seitenwange 11, nach links verlagert werden, wird das Abnehmergehäuse 6 im Uhrzeigersinn um die Gehäusequerrichtung Y` gedreht. Auf diese Weise kann ein negativer Nickwinkel α korrigiert werden. In analoger Weise kann durch entgegengesetztes Drehen der beiden Bolzen 41, 42 ein positiver Nickwinkel α korrigiert werden. Die Verstellung des Abnehmergehäuses 6 um die Gehäusequerachse Y' kann so lange erfolgen, bis der Nickwinkel α zumindest in etwa 0 Grad beträgt oder dem jeweiligen Korrekturwinkel entspricht.
Zum Ausrichten des Abnehmergehäuses 6 um die Gehäuselängsachse X`, das heißt zur Korrektur des Rollwinkels β, weisen die Ausrichtmittel 32 Fixiermittel 43 auf, um die Länge der beiden Zugmittel 19, an denen die beiden Enden des Abnehmergehäuses 6 hängen, einstellen und fixieren zu können. Konkret sind die Fixiermittel 43 Gurtschlösser, um eine vom Zugmittel 19 gebildete Schlaufe in der Weite regulieren und fixieren zu können. Die Verlängerung bzw. Verkürzung des jeweiligen Zugmittels 19 kann so lange erfolgen, bis der Rollwinkel β zumindest in etwa 0 Grad beträgt oder dem jeweiligen Korrekturwinkel entspricht.
Um die Sensoreinheit 26 bei Erstinbetriebnahme des Ballenöffners 1 zu kalibrieren, wird zunächst das Abnehmergehäuse 6 der aufgehängten Abnehmereinheit 5 in die Soll-Ausrichtung überführt. Zum Messen des Nickwinkels α kann eine herkömmliche Wasserwage auf die Außenseite der Gehäusewand 31 aufgelegt werden. Hierzu zeigt die Messachse der Wasserwaage parallel zur Gehäuselängsrichtung. Zum Messen des Rollwinkels β kann ein Maßband verwendet werden, um an beiden Enden des Abnehmergehäuses 6 den Abstand zu einem der oberhalb der Abnehmereinheit 5 angeordneten Portalprofile 17, 18 zu bestimmen. Nach Ausrichtung des Abnehmergehäuses 6 in der Soll-Ausrichtung (hier: Nickwinkel α = 0 Grad und Rollwinkel β = 0 Grad) können die von der Sensoreinheit 26 an die Steuereinheit 15 übermittelten Messwerte als Ausgangs- bzw. „Null“-Werte in der Steuereinheit 15 abgespeichert werden. Die Ausgangswerte werden im Betrieb des Ballenöffners 1 für die Bestimmung, ob die erfasste Ist-Ausrichtung innerhalb oder außerhalb des Toleranzbereichs liegt, verwendet. Statt der Ermittlung der Ausgangswerte mittels der vorbeschriebenen Kalibrierung können auch auf Standardwerte, die herstellerseitig in der Steuereinheit 15 hinterlegt sein können, zurückgegriffen werden.
Der Toleranzbereich kann in der Steuereinheit 15 hinterlegt sein oder manuell eingegeben. Er kann aber auch eingemessen werden. Hierzu kann das Abnehmergehäuse 6 bis an die Grenzwerte, sprich den minimalen und maximalen Nickwinkel α sowie den minimalen und maximalen Rollwinkel β, ausgelenkt und die von der Sensoreinheit 26 übermittelten Messwerte in der Steuereinheit 15 abgelegt werden. Die Spannungs- oder Stromwerte zu den jeweiligen Grenzwerten bilden den tolerierten Messwertebereich.
Während und/oder zeitlich nach dem Durchgang des Ballenöffners 1 überprüft die Steuereinheit 15, ob die von der Sensoreinheit 26 übermittelten Messwerte in dem tolerierten Wertebereiche liegen. Verlassen die Messwerte den tolerierten Wertebereiche, weist dies darauf hin, dass die aktuelle Ausrichtung („Ist-Ausrichtung“) des Abnehmergehäuses 6 außerhalb des Toleranzbereichs liegt. Die Steuereinheit 15 löst nun den Warnhinweis aus. Liegt die Ist-Ausrichtung im Toleranzbereich, wird kein Warnhinweis ausgelöst.
Die Erfindung beschränkt sich in ihrer Ausführung nicht auf das vorstehend angegebene bevorzugte Ausführungsbeispiel. Vielmehr ist eine Anzahl von Varianten denkbar, welche von der dargestellten Lösung auch bei grundsätzlich anders gearteten Ausführungen Gebrauch macht. Sämtliche aus den Ansprüchen, der Beschreibung oder den Zeichnungen hervorgehenden Merkmale und/oder Vorteile, einschließlich konstruktiver Einzelheiten oder räumlicher Anordnungen, können sowohl für sich als auch in den verschiedensten Kombinationen erfindungswesentlich sein.
Bezugszeichen

1: Ballenöffner
2: Faserballen
3: Boden
4: Maschinengestell
5: Abnehmereinheit
6: Abnehmergehäuse
7: Abnehmerwalze
8: Vorderseite
9: Seitenwange
10: Hinterseite
11: Seitenwange
12: Laufrolle
13: Laufschiene
14: Laufrolle
15: Steuereinheit
16: Bedienpult
17: Portalprofil
18: Portalprofil
19: Zugmittel
20: Transportkanal
21: Andruckwalze
22: Einstellmittel
23: Drehpunkt
24: Wippe
25: Absaugeinrichtung
26: Sensoreinheit
27: LED-Leiste
28: Display
29: Sensormodul
30: Sensormodul
31: Gehäusewand
32: Ausrichtmittel
33: Führungsmittel
34: Führungsprofil
35: Führungselement
36: Führungsrolle
37: Führungsrolle
38: Führungsrolle
39: Führungsrolle
40: Stützrolle
41: Bolzen
42: Bolzen
43: Fixiermittel
α: Nickwinkel
β: Rollwinkel
A: Vorlauf
B: Rücklauf
E: Abnehmerebene
H: Bezugsebene
L: Lotrichtung
X: Maschinenlängsrichtung
Y: Maschinenquerrichtung
Z: Maschinenhochrichtung
X': Gehäuselängsrichtung
Y': Gehäusequerrichtung
Z': Gehäusehochrichtung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

WO 2019/211013 A1 [0002, 0039]

Claims

Ballenöffner (1) zum Öffnen von auf einem Boden (3) aufgestellten Faserballen (2), mit einem Maschinengestell (4) und einer höhenverstellbaren Abnehmereinheit (5), die am Maschinengestell (4) gehalten und geführt ist, wobei die Abnehmereinheit (5) ein Abnehmergehäuse (6), das über eine Erstreckung in Gehäuselängsrichtung (X`), in Gehäusequerrichtung (Y`) und in Gehäusehochrichtung (Z`) verfügt, und zwei in dem Abnehmergehäuse (6) in der Gehäuselängsrichtung (X`) voneinander beabstandet angeordnete Abnehmerwalzen (7) zum Abnehmen von Fasern von den Faserballen (2) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass eine Sensoreinheit (26) zum Messen einer Ausrichtung des Abnehmergehäuses (6) im Raum vorgesehen ist, wobei die Sensoreinheit (26) in einer definierten Lage zum Abnehmergehäuse (6) angeordnet und mit einer Steuereinheit (15) kommunikativ verbunden ist, wobei die Steuereinheit (15) konfiguriert ist, einen Warnhinweis auszulösen, wenn die Ausrichtung des Abnehmergehäuses (6) außerhalb eines vorgegebenen Toleranzbereichs liegt.
Ballenöffner (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinheit (26) am Abnehmergehäuse (6) angeordnet und konfiguriert ist, die Ausrichtung des Abnehmergehäuses (6) relativ zur Lotrichtung (L) zu messen.
Ballenöffner (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinheit (26) zumindest ein Sensormodul (29, 30), das zum Messen eines Nickwinkels (α) zwischen der Gehäuselängsrichtung (X`) und einer horizontalen Bezugsebene (H), auf der die Lotrichtung (L) normal steht, konfiguriert ist, aufweist.
Ballenöffner (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinheit (26) zumindest zwei der zum Messen des Nickwinkels (α) konfigurierten Sensormodule (29, 30), die in der Gehäusequerrichtung (Y`) voneinander beabstandet an jeweils einem Ende des Abnehmergehäuses (6) angeordnet sind, aufweist.
Ballenöffner (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinheit (26) zumindest ein Sensormodul (29, 30), das zum Messen eines Rollwinkels (β) zwischen der Gehäusequerrichtung (Y`) und einer bzw. der horizontalen Bezugsebene (H), auf der die Lotrichtung (L) normal steht, konfiguriert ist, aufweist.
Ballenöffner (1) nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine Sensormodul (29, 30) ein Neigungssensor oder ein Beschleunigungssensor ist.
Ballenöffner (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Abnehmereinheit (5) zumindest zwei Andruckwalzen (21) aufweist, wobei eine parallel zu der Gehäuselängsrichtung (X`) und der Gehäusequerrichtung (Y`) ausgerichtete Abnehmerebene (E) tangential zu den Andruckwalzen (21) angeordnet ist.
Ballenöffner (1) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Abnehmereinheit (5) Einstellmittel (22) zum Verlagern der Abnehmerwalzen (7) relativ zueinander parallel zur Gehäusehochrichtung (Z`) aufweist, wobei die Steuereinheit (15) mit den Einstellmitteln (22) kommunikativ verbunden und konfiguriert ist, während eines Durchgangs, in dem die beiden Abnehmerwalzen (7) Fasern von den Faserballen (2) abnehmen, die Einstellmittel (22) derart anzusteuern, dass eine in einer Abtragrichtung (A, B) vorlaufende Abnehmerwalze (7'; 7") von den zwei Abnehmerwalzen (7) einen kleineren Abstand zur Abnehmerebene (E) als eine in der Abtragrichtung (A; B) nachlaufende Abnehmerwalze (7"; 7`) von den zwei Abnehmerwalzen (7) aufweist.
Ballenöffner (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Ballenöffner (1) Ausrichtmittel (32) zum Ausrichten des Abnehmergehäuses (6) relativ zum Maschinengestell (4) aufweist.
Ballenöffner (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Maschinengestell (4) eine erste Seitenwange (9) und eine zweite Seitenwange (11) sowie wenigstens ein die beiden Seitenwangen (9, 11) miteinander verbindendes Portalprofil (17, 18) aufweist, wobei zum höhenverstellbaren Führen der Abnehmereinheit (5) an den beiden Seitenwangen (9, 11) gestellseitige Führungselemente (34) angeordnet sind, die mit an der Abnehmereinheit (5) angeordneten abnehmerseitigen Führungselementen (35) zusammenwirken.
Ballenöffner (1) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die abnehmerseitigen Führungselemente (35) exzentrisch gelagerte Führungsrollen (38, 39) umfassen, die an den gestellseitigen Führungselementen (34) abrollen.
Ballenöffner (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (15) mit einer Anzeigeeinheit (27, 28) kommunikativ verbunden ist, wobei die Anzeigeeinheit (27, 28) bei Auslösen des Warnhinweises optisch das Verlassen des Toleranzbereichs anzeigt.
Verfahren zum Betreiben eines Ballenöffners nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinheit (26) die Ausrichtung des Abnehmergehäuses (6) im Raum misst und Messwerte an die Steuereinheit (15) überträgt, wobei die Steuereinheit (15) einen Warnhinweis auslöst, wenn die Ausrichtung des Abnehmergehäuses (6) außerhalb eines vorgegebenen Toleranzbereichs liegt.
Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren zeitlich vor einem Durchgang, in dem die beiden Abnehmerwalzen Fasern von den Faserballen (2) abnehmen, entweder einen Kalibrierschritt, bei dem sich das Abnehmergehäuse (6) in einer Soll-Ausrichtung befindet und zumindest ein initialer Messwert von der Sensoreinheit (26) an die Steuereinheit (15) übermittelt und in der Steuereinheit (15) als Ausgangswert gespeichert und ausgewählt wird, oder einen Initialschritt, bei dem zumindest ein eine Soll-Ausrichtung repräsentierender Ausgangswert, der in der Steuereinheit (15) abgespeichert ist, ausgewählt wird, umfasst.
Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren während und/oder zeitlich nach dem Durchgang zumindest einen Prüfschritt umfasst, bei dem die Sensoreinheit (26) zumindest einen die aktuelle Ausrichtung des Abnehmergehäuses (6) repräsentierenden Ist-Messwert an die Steuereinheit (15) überträgt, wobei die Steuereinheit (15) anhand des zumindest einen ausgewählten Ausgangswerts prüft, ob der Ist-Messwert außerhalb des Toleranzbereichs liegt.