DE202013104925U1

DE202013104925U1 - Nadelbestückungsautomat

Info

Publication number: DE202013104925U1
Application number: DE202013104925.5U
Authority: DE
Original assignee: Autefa Solutions Germany GmbH
Current assignee: Autefa Solutions Germany GmbH
Priority date: 2013-06-04
Filing date: 2013-11-04
Publication date: 2014-09-05
Anticipated expiration: 2023-11-05
Also published as: EP3004445A1; CN105283595B; US9963811B2; EP3004445B1; DE102013009267A1; US20160122926A1; CN105283595A; WO2014195260A1

Abstract

Nadelbestückungsautomat (1) für Nadeln (4) an Nadelbrettern (2) von Vlies-Nadelmaschinen, wobei der Nadelbestückungsautomat (1) eine Halteeinrichtung (10) für das Nadelbrett (2), eine Entnadelungseinrichtung (12) und eine Benadelungseinrichtung (13) zum Entfernen und Einsetzen von Nadeln (4) aus und in Aufnahmeöffnungen (3) des Nadelbretts (4) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Halte-, Benadelungs- und Entnadelungseinrichtung (10, 12, 13) mittels einer automatischen Positioniereinrichtung (11, 16) linear und relativ zueinander beweglich und positionierbar sind.

Description

Die Erfindung betrifft einen Nadelbestückungsautomaten für Nadelbretter von Nadelmaschinen mit den Merkmalen im Oberbegriff des Hauptanspruchs.
Aus der Praxis ist ein Nadelbestückungsautomat in Form eines Gelenkarmroboters bekannt, der das Einsetzen und Entfernen von Nadeln an und aus einem Nadelbrett einer Vlies-Nadelmaschine durchführt, wobei der Roboter eine Entnadelungseinrichtung und eine Benadelungseinrichtung miteinander kombiniert und deren Funktionen in sich vereint.
Ferner ist es bekannt, Nadelbretter manuell zu bestücken, wobei ein Satzwerkzeug zum Einsatz kommt, welches eine größere Gruppe vororientierter Nadeln aufnimmt und von einem Bediener gehandhabt wird.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte automatische Nadelbestückungstechnik aufzuzeigen.
Die Erfindung löst diese Aufgabe mit den Merkmalen im Hauptanspruch. Die beanspruchte automatische Nadelbestückungstechnik, insbesondere der Nadelbestückungsautomat und das automatische Bestückungsverfahren, bieten Vorteile hinsichtlich der Wirtschaftlichkeit, der Präzision und der Wirtschaftlichkeit bei der Nadelbestückung. Die Nadelbestückung schließt sowohl das Entnadeln, als auch das Benadeln und ein kombiniertes Ent- und Benadeln eines Nadelbretts ein.
Die beanspruchte automatische und linear bewegliche Positionertechnik hat den Vorteil einer leichten Steuerbarkeit, kurzer Taktzeiten und einer ggf. modularen Erweiterbarkeit des Nadelbestückungsautomaten. Bevorzugt wird das Nadelbrett mit seiner Halteeinrichtung mittels einer zweiachsigen Positioniereinrichtung relativ zu einer demgegenüber ortsfesten Entnadelungs- und Benadelungseinrichtung bewegt. Dies ist vorteilhaft für eine exakte und schnelle Positionierung sowie eine relativ einfache und kostengünstige Steuersoftware. Es sind aber auch andere kinematische Varianten möglich. Die Varianten haben außerdem den Vorteil einer guten Zugänglichkeit des Nadelbestückungsautomaten, wobei insbesondere das Nadelbrett seitlich herausgefahren und gewechselt werden kann.
Die Be- und Entnadelungseinrichtung könne getrennt und beidseitig des Nadelbretts bzw. seiner Halteeinrichtung angeordnet sein. Bei der bevorzugten Kinematikvariante führen diese Einrichtungen ggf. nur Zustellbewegungen mit ihrem Benadelungs- oder Entnadelungswerkzeug an das Nadelbrett aus.
Die Nadelbestückungstechnik sieht eine Detektionseinrichtung für die Nadelqualität vor, die unterschiedlich ausgebildet sein kann. In einer bevorzugten Ausführungsform kann die Detektion mit dem Entnadeln, insbesondere dem zumindest teilweise Ausstoßen einer Nadel, kombiniert werden. Hierdurch kann Zeit gegenüber einer separaten Detektion gespart und der Bestückungsprozess beschleunigt werden. In anderen Varianten ist auch eine separate Detektion möglich, z.B. mit einer optischen Inspektion durch eine Kamera, eine Lichtschranke oder dgl. andere berührungslose oder kontaktierende Sensorik.
Die Nadelbestückungstechnik kann eine Verwertung der entfernten Nadeln beinhalten, die unterschiedliche Varianten, insbesondere eine Entsorgung und/oder Weiterverwendung der Nadeln je nach ihrer detektierten Qualität haben kann. Dies erlaubt außer einem Ersatz beschädigter, verschlissener oder in sonstiger Weise unbrauchbarer Nadeln auch ein gezieltes Umsetzen von Nadeln an andere Nadelbrettbereiche. Hierdurch kann eine Vergleichmäßigung des Nadelverschleißes erreicht werden. Die Nadelbelastungen und der Verschleiß sind an verschiedenen Nadelbrettbereichen unterschiedlich groß, insbesondere findet eine Zunahme in Vlieslaufrichtung der Nadelmaschine statt. Durch die Vergleichmäßigung des Verschleißes wird die Standzeit der Nadeln erhöht und die Wirtschaftlichkeit verbessert.
Die Bestückungstechnik erlaubt außerdem eine gezielte Identifizierung und Qualifizierung der einzelnen Nadeln und die Zuordnung eines Datensatzes zur Lokalisierung und Beschreibung der Nadel. Hierüber kann einerseits eine Nadelflusskontrolle mit einer Steuerung und einem entsprechenden Programm realisiert werden. Außerdem lassen sich besondere Verschleiß- oder Schadensursachen an den Nadeln, die sich z.B. an manchen Nadelbrettbereichen häufen, leichter und besser nachvollziehen und beheben. Die Qualität des Nadelbretts und des hiervon ausgeführten Nadelprozesses in der Textil-Nadelmaschine können dadurch verbessert werden. Etwaige am genadelten Vlies auftretende Fehler lassen sich dadurch auch auf bestimmte Nadeln und Fehlerursachen rückverfolgen und gezielt beheben. Hiervon geht eine besonders gute und nachweisbare Qualitätssicherung einher.
Für die konstruktive Ausgestaltung der Ent- und Benadelungseinrichtung gibt es verschiedene Möglichkeiten. In der bevorzugten Ausführungsform gibt es ein besonders gutes Zusammenwirken mit einer Zuführeinrichtung, mit der die Nadeln vereinzelt und ggf. lagegerecht an ein Benadelungswerkzeug zugeführt werden. Die Vereinzelungsvorrichtung kann für eine besonders schnelle und präzise Vereinzelung von Nadeln aus einem ungeordneten Vorrat sorgen. Der Bauaufwand sowie Steueraufwand für die Vereinzelungsvorrichtung ist gering. Andererseits arbeitet die Vereinzelung sehr schnell und zuverlässig. Die Benadlungseinrichtung kann eine vereinzelte und in translatorischer und/oder rotatorischer Hinsicht exakt ausgerichtete und positionierte Nadel definiert greifen und in jeder gewünschten Drehstellung in der Aufnahmeöffnung des Nadelbretts einsetzen. Die Ausrichtung und Vorpositionierung der vereinzelten Nadel kann alternativ nachträglich an der bereits gegriffenen Nadel durchgeführt werden.
Die Zuführeinrichtung für die Nadeln kann auch ein Magazin aufweisen, welches in seinen Funktionen ggf. adaptierbar ist. Es kann sowohl zur Zuführung neuer Nadeln, als auch zur temporären Zwischenablage entfernter Nadeln für deren spätere Weiterverwendung benutzt werden. Defekte Nadeln können abgeworfen werden.
In den Unteransprüchen sind weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung angegeben.
Die Erfindung ist in den Zeichnungen beispielhaft und schematisch dargestellt. Im Einzelnen zeigen:
1 bis 3: verschieden kinematische Varianten eines Nadelbestückungsautomaten für eine relative lineare Bewegung und Positionierung einer Halteinrichtung für ein Nadelbrett und einer Benadelungs- und Entnadelungseinrichtung,
4: eine perspektivische Ansicht eines eingehausten Nadelbestückungsautomaten,
5: eine perspektivische Ansicht des Nadelbestückungsautomaten ohne Gehäuse,
6: eine Stirnansicht des Nadelbestückungsautomaten gemäß Pfeil VI von 5,
7: eine perspektivische Draufsicht auf den Nadelbestückungsautomaten von 5,
8: eine perspektivische Detailansicht einer Benadelungseinrichtung des Nadelbestückungsautomaten,
9: eine perspektivische Draufsicht auf die Benadelungseinrichtung von 8,
10: eine weiter vergrößerte Detaildarstellung eines Ausschnitts der Benadelungseinrichtung von 8,
11: eine weitere Detailansicht eines Ausschnitts der Benadelungseinrichtung,
12: eine teilweise abgebrochene Stirnansicht auf ein Nadelbrett und die beidseitige Anordnung einer Entnadelungs- und Benadelungseinrichtung gemäß Pfeil XII von 5,
13: eine schematische Seitenansicht einer Führungseinrichtung mit Vereinzelungseinrichtung für Nadeln und
14: eine Schemadarstellung einer Nadel und eines Ausstoßwerkzeugs.
Die Erfindung betrifft einen Nadelbestückungsautomaten (1) für Nadeln (4) an Nadelbrettern (2) von Vlies-Nadelmaschinen sowie ein Bestückungsverfahren. Die genannte Bestückung schließt das Entnadeln oder das Benadeln oder eine Kombination von beiden ein.
1 bis 3 zeigen Prinzipdarstellungen des Nadelbestückungsautomaten (1) und seiner Komponenten mit verschiedenen Kinematiken.
Der Nadelbestückungsautomat (1) weist eine schematisch angedeutete Halteeinrichtung (10), z.B. einen Klemmrahmen, für ein oder mehrere Nadelbretter (2) auf, die mit einer Vielzahl von Aufnahmeöffnungen (3) für Nadeln (4) (nicht dargestellt) ausgestattet sind, wobei die Öffnungen (3) bevorzugt in einem Raster verteilt sind. Das Nadelbrett (2) nimmt z.B. eine aufrechte Lage ein.
Der Nadelbestückungsautomat (1) weist ferner eine Entnadelungseinrichtung (12) und eine Benadelungseinrichtung (13) auf. Die Entnadelungsvorrichtung (12) dient zum Entfernen von Nadeln (4) aus den Aufnahmeöffnungen (3). Mit der Benadelungseinrichtung (13) werden Nadeln (4) in Aufnahmeöffnungen (3) eingesetzt. Das Einsetzen kann in mehreren Schritten erfolgen, z.B. einem Einstecken und einem nachfolgenden Eindrücken der Nadel (4).
Die Halteeinrichtung (10) sowie die Benadelungs- und Entnadelungseinrichtung (12, 13) können mittels einer automatischen einachsigen oder mehrachsigen Positioniereinrichtung (11, 16) linear und relativ zueinander bewegt und positioniert werden. Die Ent- und Benadelungseinrichtung (12, 13) kommen dabei jeweils in eine Arbeitsposition am Nadelbrett (2) und an der beaufschlagten Aufnahmeöffnung (3).
Der Nadelbestückungsautomat (1) kann ferner eine Zuführeinrichtung (14) für Nadeln (4) aufweisen, die ggf. auch eine Positioniereinrichtung (16) hat. Ferner kann der Nadelbestückungsautomat (1) eine Detektionseinrichtung (20) für die Nadelqualität und eine Verwertungseinrichtung (21) für entfernte Nadeln (4) aufweisen.
Der Nadelbestückungsautomat (1) weist eine Steuerung (22) auf, die mit den vorgenannten Komponenten des Nadelbestückungsautomaten (1), insbesondere den Positioniereinrichtungen (11, 16) und der Detektionseinrichtung (20) verbunden ist.
Die Ent- und Benadelungseinrichtung (12, 13) sind an gegenüber liegenden Seiten des Nadelbretts (2) angeordnet und stehen sich vorzugsweise fluchtend mit der Achse der Aufnahmeöffnungen (3) gegenüber. Die Ent- und Benadelungseinrichtung (12, 13) weisen jeweils ein Werkzeug (17, 18) mit einer Zustelleinrichtung (19) zur Zustellung an das Nadelbrett (2) auf. Sie können ferner mit Ihren Werkzeugen (17, 18) beim Entfernen von Nadeln (4) zusammenwirken. Ein Zusammenwirken kann alternativ oder zusätzlich auch beim Einsetzen von Nadeln (4) erfolgen.
Die automatische Positioniereinrichtung (11, 16) weist zumindest eine lineare Positionierachse mit einem steuerbaren Antrieb und einer Messeinrichtung für den Weg und/oder die Position auf. Für ein Referenzieren oder Kalibrieren kann mindestens eine Bezugsstelle an einer der relativ zueinander bewegten Einrichtungen (10, 12, 13) mit einer zugehörigen Erfassungseinrichtung vorhanden sein. Hierdurch wird auch ein Bezug zur Lage der Aufnahmeöffnungen (3) hergestellt. Mit der Positioniereinrichtung (11, 16) können die Arbeitsstellen im Öffnungsraster mit dem Werkzeug (17, 18) exakt angefahren werden.
In der Variante von 1 wird das Nadelbrett (2) mit linearen Raumachsen (x, z) horizontal und vertikal relativ zu den bevorzugt stationären bzw. gegenüber dem Nadelbrett (2) relativ ortsfesten Be- und Entnadelungseinrichtungen (13, 12) bewegt. Hierfür ist die Halteeinrichtung (10) mit einer mehrachsigen Positioniereinrichtung (11) verbunden, die z.B. einen Kreuzschlitten mit steuerbaren Antrieben und Messeinrichtungen nebst Verbindung zur Steuerung (22) aufweist.
2 zeigt eine andere kinematische Variante, wobei ansonsten die bei 1 gezeigten und erläuterten Komponenten die gleichen sind, auch wenn sie der Übersicht halber nicht alle dargestellt sind. Bei 2 sind die Ent- und Benadelungseinrichtung (12, 13) über einen bügelförmigen oder ringförmig geschlossenen Rahmen (15) miteinander starr verbunden oder anderweitig gekoppelt. Am Rahmen (15) greift eine z.B. einachsige vertikale Positioniereinrichtung (16) der genannten Art an. Das Nadelbrett (2) wird seinerseits in der Horizontalen mittels einer Positioniereinrichtung (11) bewegt. Die Zuführeinrichtung (14) kann ebenfalls mit dem Rahmen (15) verbunden sein.
3 zeigt eine Variante mit einem relativ ortsfesten Nadelbrett (2) und einem portalartigen Rahmen (15), der die Ent- und Benadelungseinrichtungen (12, 13) sowie die Zuführeinrichtung (14) miteinander verbindet und der eine zweiachsige Positioniereinrichtung (16) für eine zweiachsige Linearbewegung in der Horizontalen und der Vertikalen aufweist.
Außer den gezeigten drei Kinematikvarianten gibt es weitere Alternativen und Mischformen. In den nachfolgend beschriebenen Ausführungsbeispielen kommt die bevorzugte Ausführung von 1 mit einem zweiachsig bewegten Nadelbrett (2) zum Einsatz.
Der Nadelbestückungsautomat (1) weist die vorerwähnte Detektionseinrichtung (20) für die Nadelqualität auf. Hierbei wird überprüft, ob die Nadeln (4) beschädigt oder verschlissen sind oder auch fehlen. Hierbei kann außerdem unterschieden werden, ob der Defekt oder Verschleiß so groß ist, dass die Nadeln unbrauchbar geworden sind oder ob tolerierbare Fehler oder Verschleißerscheinungen vorhanden sind, die eine Weiterverwendung erlauben.
Die Detektionseinrichtung (20) kann unterschiedlich ausgebildet sein. Sie kann zum einen eine optische Inspektionseinrichtung für die Nadelqualität aufweisen. Dies kann z.B. ein Kamerasystem sein, welches eine Vermessung der Nadeln (4), insbesondere der vorderen Spitze und des anschließenden Schaftbereichs (5), durchführt. Eine andere Inspektions- oder Vermessungsmöglichkeit besteht im Einsatz von Lichtschranken oder anderen berührungslosen oder kontaktierenden Sensoren.
Die Detektions- bzw. Inspektionseinrichtung (20) kann an einer oder beiden Seiten des Nadelbretts (2) angeordnet sein. Eine optische Nadelinspektion wird bevorzugt an der Brettvorderseite und mit Blick auf die Nadelspitze durchgeführt, wobei auch Verformungen oder ein Fehlen der Nadel (4) erfasst werden können. An der Brettrückseite und im Bereich der Benadelungseinrichtung (13) kann alternativ oder zusätzlich eine optische Inspektionseinrichtung, z.B. eine Lichtschrankenanordnung, feststellen, ob beim Entnadeln überhaupt eine Nadel (4) ausgedrückt wurde.
In den gezeigten Ausführungsbeispielen weist die Detektionseinrichtung (20) eine Kontrolleinrichtung für den Nadelhub beim zumindest partiellen Entfernen, insbesondere beim Ausstoßen einer Nadel (4) auf. 14 zeigt hierzu ein Schemabeispiel.
Das Entnadelungswerkzeug (17) der Entnadelungseinrichtung (12) ist hier als Ausstoßwerkzeug (24) in Form einer zylindrischen Ausstoßhülse ausgebildet. Die Ausstoßhülse ist an die Außenkontur der Nadel (4) angepasst. Letztere weist einen Schaft (5) mit einer Spitze nebst evtl. Widerhaken oder dgl. am vorderen Ende und einer sogenannten Nadelkrücke (7) am rückwärtigen Ende auf. Die Krücke (7) wird auch als Crank bezeichnet und ist beispielhaft als rechtwinklige Umbiegung des Schaftendes ausgebildet, wodurch ein mechanischer Anschlag am Rand der Aufnahmeöffnung (3) gebildet wird.
Der Schaft (5) hat außerdem variierende Dicken und ggf. Längen. An die dünne Spitze schließt sich eine erste Schulter (6) und ggf. eine weitere Schulter an. Eine oder beide Schultern (6) können als mechanischer Anschlag für die Ausstoßhülse (24) dienen, sodass von der zugehörigen Zustelleinrichtung (19) bei Vorschub der Ausstoßhülse (24) die Nadel (4) zumindest partiell nach hinten aus der Aufnahmeöffnung (3) geschoben wird.
Die Ausstoßhülse (24), insbesondere deren Innenform, ist an die Außenkontur der Nadel (4) angepasst. Der innere Hülsendurchmesser ist so groß, dass bei der Zustellung die Nadelspitze mit seitlichem Spiel und möglichst ohne Kontakt oder Beschädigungsgefahr in der Hülsenöffnung aufgenommen wird und die Ausstoßhülse (24) mit dem stirnseitigen Hülsenrand (25) an einer der hinteren Schultern (6) anschlägt.
Zur Kontrolle des Nadelhubs ist die Zustelleinrichtung (19), die ebenfalls einen Antrieb und ein Messsystem für den Weg und/oder die Position aufweist, mit der Detektionseinrichtung (20) und weiter mit der Steuerung (22) verbunden. Ein Fehlen oder eine Beschädigung der Nadel (4) kann über ein ungewöhnliches Hubverhalten des zugestellten Ausstoßwerkzeugs (24) detektiert werden. Wenn eine Nadel (4) fehlt, kommt es nicht an der vorgesehenen Stelle zu einem Hülsenanschlag. Ei Anschlag kann durch eine auf den Antrieb der Zustellvorrichtung (19) wirkende Widerstandskraft detektiert werden, was beispielhaft über eine erhöhte Stromaufnahme eines elektrischen Antriebsmotors, einen Kraftsensor oder dgl. erfasst werden kann. Ähnliches tritt ein, falls die Nadelspitze hinter der ersten Schulter (6) abgebrochen ist. Die Ausstoßhülse (24) schlägt dann erst an der nächsten Schulter (6) an und führt dazu einen ungewöhnlich langen Zustellhub aus, der detektiert und mit einer Vorgabe verglichen werden kann.
Die Entnadelungseinrichtung (12) kann ferner eine steuerbare Ausziehvorrichtung (26) zum Herausziehen einer zumindest teilweise ausgestoßenen Nadel (4) aus der Aufnahmeöffnung (3) aufweisen. Die Ausziehvorrichtung (26) ist an der gegenüberliegenden Seite des Nadelbretts (2) angeordnet und kann z.B. als Backengreifer ausgebildet sein. 11 bis 14 verdeutlichen die Anordnung. Der Backengreifer kann seinerseits Bestandteil der Benadelungseinrichtung (13) sein.
Der Nadelbestückungsautomat (1) weist ferner die eingangs erwähnte Verwertungseinrichtung (21) für entfernte Nadeln auf. Diese erlaubt ein Umsetzen weiterverwendbarer Nadeln (4) an eine andere Stelle am Nadelbrett (2). Sie kann alternativ oder zusätzlich unbrauchbare Nadeln (4) über einen Abwurf entsorgen. Die Verwertungseinrichtung (21) weist z.B. eine Aufnahme für unbrauchbare Nadeln (4) und ein Magazin (37) zur temporären, definierten und lokalisierten Aufnahme weiterverwendbarer Nadeln (4) auf.
Die Steuerung (22) weiß für alle weiterverwendbaren Nadeln (4), welche Qualität sie haben und an welcher Stelle im Magazin (37) sie temporär eingelagert sind, um bei Bedarf zum erneuten Einsetzten zielgerichtet gegriffen werden zu können. Jeder Nadel (4) kann bei der Verwendung im Nadelbestückungsautomaten (1) ein Datensatz mit einer Identifikation und Informationen über Eigenschaften der Nadel zugeordnet sein. Diese Informationen können Art und Ausbildung der Nadel (4), ihre Historie mit Einsatzstellen und Laufleistungen am Nadelbrett (2), evtl. Verschleißerscheinungen oder Schäden etc. betreffen.
In der Steuerung (22) kann ein Programm (23) zur Nadelidentifikation und für eine Nadelflusskontrolle enthalten sein. Hierbei kann z.B. ein zonenweises Umsetzen von Nadeln (4) entsprechend ihres aktuellen Verschleißzustandes erfolgen, um einen konstanten Verschleißfortschritt und eine längere Lebensdauer zu erhalten. Zu den Nadelinformationen gehört auch eine Information über den temporären Speicherort und ggf. die Ausrichtung der Nadel (4) im Magazin (37). Ein Umsetzen kann ferner zyklisch erfolgen.
5 bis 14 zeigen eine bevorzugte konstruktive Ausgestaltung des Nadelbestückungsautomaten (1). Dieser kann z.B. gemäß 4 von einem Gehäuse (9) umgeben sein, wobei durch stirnseitige Türen Nadelbretter (2) in und aus dem Gehäuse (9) transportiert werden können. Die Ent- und Benadelungseinrichtung (12, 13) sind bevorzugt relativ ortsfest gegenüber der Halteinrichtung (10) angeordnet. Sie befinden sich an einem Maschinengestell (8), welches eine mechanische Verbindung in der Art des vorerwähnten Rahmens (15) mit dauerhafter und exakter gegenseitiger Positionierung der Einrichtungen (12, 13) bildet.
Die Benadelungseinrichtung (13) weist das vorerwähnte Benadelungswerkzeug (18) und eine steuerbare Zustelleinrichtung (19) auf, die z.B. einen in Horizontal- und Zustellrichtung linear an einem Gestell (36) verfahrbaren Schlitten (35) und einen steuerbaren Zustellantrieb mit einem Messsystem zur Weg- und/oder Positionserfassung aufweist.
Die Benadelungseinrichtung (13), insbesondere deren Benadelungswerkzeug (18) weist eine Einsteckvorrichtung (27) und eine Eindrückvorrichtung (28) zum Einsetzen einer Nadel (4) in einer Aufnahmeöffnung (3) des Nadelbretts (2) auf. Hierfür gibt es unterschiedliche konstruktive Gestaltungsmöglichkeiten. Beide Vorrichtungen (27, 28) sind bevorzugt am Schlitten (35) der Zustelleinrichtung (19) gemeinsam angeordnet und werden hierüber horizontal an das aufrechte Nadelbrett (2) zugestellt.
Die Benadelungseinrichtung (13), insbesondere die Einsteckvorrichtung (27) besitzt einen Nadelhalter (29), z.B. einen steuerbaren Backengreifer, sowie einen translatorischen und/oder rotatorischen Nadelausrichter (30). Der Nadelhalter (29) kann zugleich die Ausziehvorrichtung (26) für eine Nadel (4) bilden, wenn er entgegen der Zustellvorrichtung und vom Nadelbrett (2) weg bewegt wird. Der Nadelhalter bzw. Backengreifer (29) fasst eine einzelne Nadel (4) am Schaft (5) und hält sie in einer vorausgerichteten horizontalen Lage. Bei oder nach dem Einstecken der Nadel (4) mit dem vorderen Nadelbereich in die Aufnahmeöffnung (3) kann die Eindrückvorrichtung (28) wirksam werden, die dann bei geöffnetem oder kraftlos geschaltetem Nadelhalter (29) die eingesteckte Nadel (4) axial weiter bis zum Anschlag der Krücke (7) am Nadelbrett (2) vorschiebt.
Der Nadelausrichter (30) kann einerseits die axiale Ausrichtung längs der Achse einer Aufnahmeöffnung (3) bewirken, wobei dies andererseits auch eine Funktion der nachfolgend erläuterten Zuführeinrichtung (14) sein kann. Ein rotatorischer Nadelausrichter (30) sorgt für die korrekte Drehstellung einer Nadel (4) um ihre Längsachse zum Vorpositionieren und beim Einsetzen in der Aufnahmeöffnung (3).
Hierfür kann der Nadelausrichter (30) einen Vorpositionierer (31) aufweisen, der die Krücke (7) der aufgenommenen Nadel (4) in einer vorgegebenen Stellung ausrichtet, wobei sie z.B. senkrecht nach unten gerichtet ist. Ein Vorpositionierer (31) kann ebenfalls mit der Zuführeinrichtung (14) zusammenwirken. Er kann z.B. gemäß 11 als Ausstreifer ausgebildet sein, der zwei beabstandete Bürsten oder feste Leitflächen aufweist, zwischen denen die Nadel (4) bei der Zuführung zum Nadelhalter (29) bewegt wird, wobei eine evtl. schräg stehende Krücke (7) anschlägt und durch Nadeldrehung dann längs der Zuführrichtung ausgerichtet wird.
Ein rotatorischer Nadelausrichter (30) kann ferner einen Drehgreifer (32) mit einem steuerbaren Drehantrieb (33) für die Nadelkrücke (7) zur Einstellung der Drehposition beim Einsetzen im Nadelbrett (2) aufweisen. Der Drehgreifer (32) ist z.B. als geschlitzte oder genutete Hülse oder dgl. ausgebildet, welche das hintere Nadelende und die Krücke (7) formschlüssig und drehschlüssig übergreift. Der Drehgreifer (32) kann vom steuerbaren Drehantrieb (33) um seine Längsachse bzw. die Nadelachse gedreht werden.
Der Drehgreifer (32) kann außerdem mit der Eindrückvorrichtung (28), insbesondere dem Drückantrieb (34), in Verbindung stehen und von diesem vorgeschoben werden. Alternativ ist eine getrennte Anordnung möglich. Der Drückantrieb kann z.B. eine Kolbenstange oder Stellstange aufweisen, die den Drehantrieb (33) zentrisch und axial durchsetzt und die ggf. mit gedreht wird. 8 bis 11 verdeutlichen diese Ausbildung und die horizontale Ausrichtung in Zustellrichtung.
Der Nadelbestückungsautomat (1), insbesondere die Benadelungseinrichtung (13), weist die vorerwähnte Zuführeinrichtung (14) auf, die zur Vereinzelung und lagegerechten Zuführung von Nadeln (4) an das Benadelungswerkzeug (18) dient. Die Zuführeinrichtung (14) kann ein Magazin (37) für z.B. neue Nadeln (4) aufweisen. Das Magazin (37) kann zugleich auch das Magazin für die Verwertungseinrichtung (21) sein. Die Zuführeinrichtung (14) weist außerdem eine Vereinzelungseinrichtung (43) für die Vereinzelung und Ausrichtung sowie lagegerechte Zuführung der Nadeln (4) auf. Hiefür gibt es unterschiedliche konstruktive Gestaltungsmöglichkeiten.
In den gezeigten Ausführungsbeispielen weist das Magazin (37) einen Förderer (38) mit einem oder mehreren Nadelbehältern (39) auf, die jeweils eine oder mehrere neue oder wiederverwertbare Nadeln (4) beinhalten. Die Zuführeinrichtung (14) wirkt mit der Einsteckvorrichtung (27) und der Eindrückvorrichtung (28) zusammen und transportiert dort die ein oder mehreren Nadelbehälter (39) und die Nadeln (4) hin.
Der Förderer (38) ist z.B. als Umlaufförderer ausgebildet und auf einem Tisch (48) angeordnet. Pfeile in 7 verdeutlichen die horizontale Umlaufrichtung. Der Umlaufförderer (38) ist z.B. als Bandförderer ausgebildet und weist ein um liegend mit vertikaler Drehachse angeordnete Umlenk- und Antriebsräder umlaufendes biegeelastisches Band auf, welches an der Außenseite mehrere in Axialrichtung beabstandete Mitnehmer (49) für die formschlüssige und positionsgenaue Mitnahme von jeweils einem Nadelbehälter (39) auf.
Die Vereinzelungseinrichtung (43) ist in der bevorzugten Ausführungsform an den Nadelbehälter (39) adaptiert und weist einen steuerbar angetriebenen Hubstempel (44) auf, der sich in der Vertikalen auf und ab bewegen kann und dabei durch einen Schlitz (42) im Boden (40) des positionierten Nadelbehälters (39) greift. Der Hubstempel (44) weist einen Schaft auf, der den Schlitz (42) gegen einen unerwünschten Nadelaustritt verschließt. Ferner weist der Hubstempel (44) ein Auflager (45) mit zwei oder mehr Stützarmen für eine einzelne Nadel (4) auf, welches bevorzugt an der Stempeloberseite angeordnet ist. Das Auflager (45) kann zur linearen Nadelausrichtung und als Vorpositionierer (31) dienen, wobei es sich horizontal und in Zustellrichtung erstreckt.
Die Vereinzelungseinrichtung (43) weist ferner eine bewegliche, insbesondere steuerbare Behälterführung (46) zur Aufnahme, Positionierung und Abstützung eines Nadelbehälter (39) auf. Hierbei wird der Schlitz (42) über dem Hubstempel (44) durchtrittsgerecht positioniert. Der Nadelbehälter (39) kann an einer Seite einen Anschluss (41) zum formschlüssigen Zusammenwirken mit einem Mitnehmer (49) aufweisen. Hierbei kann eine Beweglichkeit in der Vertikalen vorhanden sein. Die Behälterführung (46) kann mit der Positioniereinrichtung (16) verbunden sein und kann zur Aufnahme eines auf der Tischoberfläche gleitenden Nadelbehälters (39) in gesteuerter Weise gehoben und gesenkt werden. Der Nadelbehälter (39) wird dabei z.B. von einem außenseitig umlaufenden Bund der Behälterführung (46) formschlüssig umgriffen.
Der Nadelbehälter (39) hat eine an die Nadelgeometrie angepasste und bevorzugt längliche Form. Er kann einen Vorrat von Nadeln (4) mit einer gewissen Vorausrichtung entlang der Behälterlängsachse aufnehmen. Der Hubstempel (44) dient zum Vereinzeln und zum Zuführen einer einzelnen Nadel (4) zu dem Benadelungswerkzeug (18), insbesondere zum Nadelhalter (29), und wirkt mit diesen Komponenten (18, 29) zusammen. Die Auflager (45) sind an die Nadelgeometrie angepasst und sind z.B. als Arme mit nach oben offenen Aufnahmemulden ausgebildet. Die Behälterlänge entspricht im wesentlichen der Nadellänge, was bei Positionierung des Nadelbehälters (39) für eine axiale Vorpositionierung der Nadeln (4) am Hubstempel (44) sorgt.
Bei der Aufwärtsbewegung des Hubstempels (44) durch den Nadelvorrat wird eine in geeigneter Lage befindliche Nadel (4) mitgenommen und mit beiden axial distanzierten Auflagern (45) gegriffen und gehalten, wobei die anderen Nadeln (4) wegfallen. Der Behälterboden (40) kann hierfür eine aufnahmegünstige, wannenartig nach unten zum zentralen Schlitz (42) abgesenkte Form haben. Die Länge des Schlitzes (42) und die korrespondierende Breite des Hubstempels (44) können kürzer als die Nadellänge sein.
Die Vereinzelungseinrichtung (43) kann einen in 8 bis 11 gezeigten Sensor (47), z.B. eine Lichtschranke, zur Detektion der Existenz und Lage einer vereinzelten Nadel (4) am Hubstempel (44) und in den Auflagern (45) aufweisen. Die Auflager (45) können ein Stück über den oberen Stempelrand ragen, sodass die Nadel (4) schwebend gehalten und vom Nadelhalter (29) gegriffen werden kann. Der obere Stempelrand kann hierfür auch griffgünstig konturiert sein. Sobald die vereinzelte Nadel (4) an den Nadelhalter (29) übergeben ist, kann der Hubstempel (44) wieder absenken und die nächste Nadel (4) vereinzeln und aufnehmen.
Die Nadelbehälter (39) sind lösbar mit den Mitnehmern (49) verbunden, wobei sie dort z.B. mit ihren Anschlüssen (41) aufgesteckt sind. Schräge Leitflächen an den Teilen (41, 49) sorgen für eine Zentrierung und formschlüssige Führung. Ein Absenken der Nadelbehälter (39) kann durch diesen Formschluss verhindern werden, wobei andererseits eine Aufwärts-Hubbewegung und eine entsprechende Mitnahme durch die Behälterführung (46) möglich sind. Hierbei übernimmt die Behälterführung (46) die Führungs- und Zentrierfunktion, wobei etwaige Positionierungenauigkeiten des Förderers (38) ausglichen werden.
Die Nadelbehälter (39) können bedarfsweise ausgetauscht werden. Dies dient z.B. dem Wechsel von leeren gegen volle Behälter. Andererseits können zur Bildung eines temporären Zwischenlagers der Verwertungseinrichtung (21) andere Behälter oder Auflager oder sonstige Halteeinrichtungen für eine oder mehrere Nadeln (4) eingesetzt werden und bedarfsweise gegen Nadelbehälter (39) für neue Nadeln (4) getauscht werden.
Abwandlungen der gezeigten und beschriebenen Ausführungsformen sind in verschiedener Weise möglich.
Die Be- und Entnadelungseinrichtung (13, 12) können mehrfach vorhanden sein und abwechselnd oder gemeinsam in der Art eines Satzwerkzeugs funktionieren. Ferner können die Merkmale der verschiedenen vorbeschriebenen Ausführungsbeispiele und ihre Abwandlungsmöglichkeiten beliebig miteinander kombiniert und insbesondere vertauscht werden.
Die Vereinzelungseinrichtung (43) mit dem Hubstempel (44) kann auch ohne ein Magazin (37) und ohne einen Förderer (38) eingesetzt werden. Ferner kann in Abwandlung der gezeigten Beispiele die Vereinzelung von der Nadelaufnahme getrennt werden. Die besagte Vereinzelungseinrichtung (43) kann die vereinzelte Nadel (4) erst einer Zwischenablage oder dgl. zuführen, wobei der Nadelhalter (29) die Nadel (4) von dort aufnimmt.
In weiterer Abwandlung kann eine Orientierung der Nadel (4) und insbesondere der Krücke (7) nach dem Vereinzeln und in der gegriffenen Stellung am Nadelhalter (29) erfolgen. Der Nadelausrichter (30) und sein Vorpositionierer (31) sind hierfür entsprechend anders ausgebildet und angeordnet.
Andererseits kann die Benadelungseinrichtung (13) eine andere Art von Vereinzelungsvorrichtung (43) aufweisen. Diese kann z.B. als Rüttelförderer, Förderband oder dgl. mit einer vorgeschalteten Vereinzelung und Vorausrichtung von Nadeln (4) ausgebildet sein. Insbesondere lassen sich unterschiedliche Varianten einer Detektionseinrichtung (20), einer Verwertungseinrichtung (21), einer Zuführeinrichtung (14) sowie einer Entnadelungs- und Benadelungseinrichtung (12, 13) miteinander kombinieren. Zudem muss ein Nadelbestückungsautomat (1) nicht alle dieser vorgenannten Einrichtungen aufweisen. Z.B. kann auf ein Magazin (37) für weiterverwendbare Nadeln (4) verzichtet werden, sodass die Verwertungseinrichtung (21) nur einen Abwurf oder dgl. zur Entsorgung der aus dem Nadelbrett (2) entfernten Nadeln (4) aufweist. In den gezeigten Ausführungsbeispielen sind Abwurf und Magazin (37) gemeinsam vorhanden, um Wahlfreiheit zu bieten und um auch ein zonenweises Umsetzen von Nadeln (4) zur Verschleißkompensation oder aus anderen Gründen zu ermöglichen.
Bezugszeichenliste

1: Nadelbestückungsautomat, Bestückungseinrichtung
2: Nadelbrett
3: Aufnahmeöffnung
4: Nadel
5: Schaft
6: Schulter
7: Crank, Krücke
8: Maschinengestell
9: Gehäuse
10: Halteeinrichtung für Nadelbrett
11: Positioniereinrichtung
12: Entnadelungseinrichtung
13: Benadelungseinrichtung
14: Zuführeinrichtung
15: Rahmen
16: Positioniereinrichtung
17: Werkzeug, Entnadelungswerkzeug
18: Werkzeug, Benadelungswerkzeug
19: Zustelleinrichtung
20: Detektionseinrichtung
21: Verwertungseinrichtung
22: Steuerung
23: Programm zur Nadelflusskontrolle
24: Ausstoßwerkzeug, Ausstoßhülse
25: Hülsenrand
26: Ausziehvorrichtung für entfernte Nadel, Greifer
27: Einsteckvorrichtung
28: Eindrückeinrichtung
29: Nadelhalter, Backengreifer
30: Nadelausrichter
31: Vorpositionierer, Ausstreifer
32: Drehgreifer
33: Drehantrieb
34: Drückantrieb
35: Schlitten
36: Gestell, Führung
37: Magazin
38: Förderer
39: Nadelbehälter
40: Behälterboden
41: Anschluss
42: Schlitz
43: Vereinzelungseinrichtung
44: Hubstempel
45: Auflager für Nadel
46: Behälterführung
47: Sensor
48: Tisch
49: Mitnehmer

Claims

Nadelbestückungsautomat (1) für Nadeln (4) an Nadelbrettern (2) von Vlies-Nadelmaschinen, wobei der Nadelbestückungsautomat (1) eine Halteeinrichtung (10) für das Nadelbrett (2), eine Entnadelungseinrichtung (12) und eine Benadelungseinrichtung (13) zum Entfernen und Einsetzen von Nadeln (4) aus und in Aufnahmeöffnungen (3) des Nadelbretts (4) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Halte-, Benadelungs- und Entnadelungseinrichtung (10, 12, 13) mittels einer automatischen Positioniereinrichtung (11, 16) linear und relativ zueinander beweglich und positionierbar sind.
Nadelbestückungsautomat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Benadelungs- und Entnadelungseinrichtung (12, 13) an gegenüber liegenden Seiten des Nadelbretts (2) angeordnet sind und jeweils ein Werkzeug (17, 18) mit einer Zustelleinrichtung (19) zur Zustellung an das Nadelbrett (2) aufweisen.
Nadelbestückungsautomat nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Benadelungs- und Entnadelungseinrichtung (12, 13) mit ihren Werkzeugen (17, 18) beim Entfernen und/oder beim Einsetzen von Nadeln (4) zusammenwirken.
Nadelbestückungsautomat nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Benadelungs- und Entnadelungseinrichtung (12, 13) durch einen Rahmen (15) gekoppelt sind und eine gemeinsame Positioniereinrichtung (16) aufweisen.
Nadelbestückungsautomat nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die automatische Positioniereinrichtung (11, 16) eine oder mehrere lineare Positionierachsen mit einem steuerbaren Antrieb und einer Messeinrichtung aufweist.
Nadelbestückungsautomat nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Halteeinrichtung (10) eine mehrachsige Positioniereinrichtung (11) aufweist, wobei die Benadelungs- und Entnadelungseinrichtung (12, 13) relativ ortsfest an einem Rahmen (15) oder einem Maschinengestell (8) angeordnet sind.
Nadelbestückungsautomat nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Nadelbestückungsautomat (1) eine Detektionseinrichtung (20) für die Nadelqualität aufweist.
Nadelbestückungsautomat nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Detektionseinrichtung (20) eine optische Inspektionseinrichtung für die Nadelqualität und/oder eine Kontrolleinrichtung für den Nadelhub beim Entfernen, insbesondere Ausstoßen einer Nadel (4) aufweist.
Nadelbestückungsautomat nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Nadelbestückungsautomat (1) eine Verwertungseinrichtung (21) für entfernte Nadeln (4), insbesondere zum Umsetzen weiterverwendbarer Nadeln (4) und/oder zum Entsorgen unbrauchbarer Nadeln (4) aufweist.
Nadelbestückungsautomat nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verwertungseinrichtung (21) eine Aufnahme für unbrauchbare Nadel (4) und ein Magazin (37) zur temporären, definierten und lokalisierten Aufnahme weiterverwendbarer Nadeln (4) aufweist.
Nadelbestückungsautomat nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Nadelbestückungsautomat (1) eine Steuerung (22) mit einem Programm (23) zur Nadelidentifikation und Nadelflusskontrolle aufweist.
Nadelbestückungsautomat nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Entnadelungswerkzeug (17) der Entnadelungseinrichtung (12) als Ausstoßwerkzeug (24), insbesondere als Ausstoßhülse, ausgebildet und an die Außenkontur der Nadel (4) angepasst ist.
Nadelbestückungsautomat nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenform der Ausstoßhülse (24) an die Außenkontur der Nadel (4) derart angepasst ist, dass sie bei der Zustellung die Nadelspitze mit seitlichem Spiel aufnimmt und mit dem Hülsenrand (25) an einer dahinter angeordneten Schulter (6) der Nadel (4) anschlägt.
Nadelbestückungsautomat nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zustelleinrichtung (19) der Entnadelungseinrichtung (12) mit der Detektionseinrichtung (20) für eine Kontrolle des Nadelhubs verbunden ist.
Nadelbestückungsautomat nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Entnadelungseinrichtung (12) eine steuerbare Ausziehvorrichtung (26) zum Herausziehen einer ausgestossenen Nadel (4) aufweist.
Nadelbestückungsautomat nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Benadelungswerkzeug (18) eine Einsteckvorrichtung (27) und eine Eindrückvorrichtung (28) für eine Nadel (4) zum Einsetzen im Nadelbrett (2) aufweist.
Nadelbestückungsautomat nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Einsteckvorrichtung (27) als Ausziehvorrichtung (26) zum Herausziehen einer ausgestossenen Nadel (4) ausgebildet ist.
Nadelbestückungsautomat nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Einsteckvorrichtung (27) und die Eindrückvorrichtung (28) an einem Schlitten (35) der Zustelleinrichtung (19) angeordnet sind.
Nadelbestückungsautomat nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Benadelungseinrichtung (13) einen Nadelhalter (29), insbesondere einen steuerbaren Backengreifer, sowie einen translatorischen und/oder rotatorischen Nadelausrichter (30) aufweist.
Nadelbestückungsautomat nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der rotatorische Nadelausrichter (30) einen Vorpositionierer (31), insbesondere einen Ausstreifer, und einen Drehgreifer (32) mit einem steuerbaren Drehantrieb (33) für die Nadelkrücke (7) aufweist.
Nadelbestückungsautomat nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Eindrückvorrichtung (28) einen am Drehgreifer (32) angreifenden oder separaten Drückantrieb (34) aufweist.
Nadelbestückungsautomat nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Nadelbestückungsautomat (1), insbesondere die Benadelungseinrichtung (13), eine Zuführeinrichtung (14) zur Vereinzelung und ggf. lagegerechten Zuführung von Nadeln (4) an das Benadelungswerkzeug (18) aufweist.
Nadelbestückungsautomat nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuführeinrichtung (14) ein Magazin (37) mit einem Förderer (38), insbesondere einem Umlaufförderer, und ein oder mehreren Nadelbehältern (39) aufweist.
Nadelbestückungsautomat nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuführeinrichtung (14) eine an den Nadelbehälter (39) adaptierte Vereinzelungseinrichtung (43) mit einem steuerbar angetriebenen Hubstempel (44) aufweist, der durch einen Schlitz (42) im Behälterboden (40) greift und ein Auflager (45) für eine einzelne Nadel (4) aufweist.
Nadelbestückungsautomat nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Hubstempel (44) mit dem Benadelungswerkzeug (18), insbesondere dem Nadelhalter (29) zusammenwirkt und die vereinzelte Nadel (4) greifgerecht positioniert.
Nadelbestückungsautomat nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Hubstempel (44) einen den Schlitz (42) gegen Nadelaustritt verschließenden Schaft aufweist, wobei das Auflager (45) an der Stempeloberseite angeordnet ist.
Nadelbestückungsautomat nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vereinzelungseinrichtung (43) eine bewegliche, insbesondere steuerbare Behälterführung (46) zur Aufnahme, Positionierung und Abstützung eines Nadelbehälters (39) aufweist.
Nadelbestückungsautomat nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vereinzelungseinrichtung (43) einen Sensor (47) zur Detektion einer vereinzelten Nadel (4) am Hubstempel (44) aufweist.