DE4036128A1 - Anlage mit steuergeraet zur gezielten handhabung von bewickelten fadenspulen sowie verfahren zum betrieb der anlage - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Anlage gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 sowie ein Verfahren gemäß dem Ober­ begriff des Patentanspruchs 12 zum Betrieb dieser Anlage.

Um einen störungsfreien und kontinuierlichen Arbeitsablauf von Textilfäden verarbeitenden Maschinen wie Web-, Stick-, Strick-, Zettel-, Umspulmaschinen, Färbeanlagen und dgl. zu gewährleisten, ist ein geordneter Nachschub des auf Spulen gewickelten Fadens unbedingte Voraussetzung. Einer­ seits müssen die Fadenspulen nach Fadenqualität geordnet und andererseits leicht greifbar sein, mit vorbestimmter Position und Länge der Fadenenden.

Ziel der Erfindung ist es, die vorgenannte Position und Lage der Spulen sowie die vorgenannte Position bzw. Länge der Fadenenden durch entsprechende Vorbereitung der Faden­ spulen, d. h. durch deren ordnungsgemäße und vorprogram­ mierte Ablage auf ein Gestell oder Gatter, zu erzielen.

In der Praxis erfolgte die Vorbereitung der Fadenspulen, d. h. ihr gleichgerichtetes Aufstecken auf die im Gatter angebrachten Dorne und das Anbringen der beiden Fadenenden an die dem Dorn zugeordneten Klemmen bzw. das Einbringen an die dem Dorn zugeordneten Hülsen bisher durch Hilfs­ kräfte. Bekannt ist ferner, Spulen auf Rüttelschienen in gleiche Lage zubringen und die beiden Fadenenden mittels Spezialmaschinen zu lokalisieren und zu erfassen.

Durch die Einführung des sogenannten "Handling" mittels Robotern ergab sich die Möglichkeit, diese Arbeit zu auto­ matisieren. Probleme ergeben sich jedoch in bezug auf den Arbeitsablauf und den Aufwand für das Ordnen der Spulen und deren Endfäden.

Diese Probleme werden durch eine Anlage gemäß dem kenn­ zeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 und dem Verfahrens­ kennzeichen des Patentanspruchs 12 gelöst.

Ein weiteres Problem tritt auf, wenn keine geordnete An­ lieferung der Fadenspulen zur Vorbereitungsanlage erfolgt, d. h. wenn die Lage der zu ergreifenden Spulen durch den Roboter selbst lokalisiert werden muß. Eine Lösung dieses Problems ist im Anspruch 13 angegeben.

In den Zeichnungen ist ein Ausführungsbeispiel der Erfin­ dung dargestellt. Es zeigt

Fig. 1 eine Draufsicht,

Fig. 2 und 3 je eine Seitenansicht der Gesamtanlage zur Hand­ habung von bewickelten Fadenspulen,

Fig. 4 in vergrößertem Maßstab eine Seitenansicht des Greifers mit erfaßter Fadenspule, und

Fig. 5 die dazugehörige Draufsicht.

Mittelpunkt der Anlage ist der auf der Konsole 1 schwenk­ bar angeordnete Roboter 2 mit dem Schwenkarm 3, an dessen Ende sich eine Greif- und Halteeinrichtung 4 für bewickel­ te Fadenspulen 5 befindet. Der Roboter kann auch auf einer fahrbaren Konsole montiert sein.

Die Beschickungsanlage für die bewickelten Fadenspulen be­ steht aus einem Rollförderer 6, auf welchem die in den Pa­ letten 7 eingelagerten Fadenspulen 5 der erfindungsgemäß­ en Anlage zugeführt werden. Im Bereich B des Schwenkarmes 3 des Roboters befindet sich ein Hubtisch 8 für die Palet­ ten 7.

Auf der anderen Seite des Roboters 2 befindet sich eine Geleisestrecke 9 für Zettelgatterwagen 10. Diese bestehen aus einem Rollschemel 11 mit senkrechter Wand 12, in wel­ che Dorne 13 für die Aufnahme der Hülsen 14 der gewickel­ ten Fadenspulen 5 angebracht sind. Für die Zettelgatter­ wagen 10 sind im Bereich der Geleisestrecke 9 zusätzlich ein Hubtisch 15 und eine Drehscheibe 16 angeordnet.

Zwischen dem Rollenförderer 6 und der Geleisestrecke 9, im Schwenkbereich des Roboterarmes 3, ist eine Fadensuchsta­ tion 17 für bewickelte Fadenspulen 5 angeordnet.

Die gesamte Anlage wird noch durch Zubehörteile, wie ein Förderband 18 zum Abführen fehlerhafter Spulen (z. B. in­ folge Nichtauffinden der Fadenenden), ein Förderband 19 zum Abführen leerer oder nur teilweise abgewickelter Hül­ sen 14 und ein Steuergerät 29 für den Roboter und/oder die Gesamtanlage, ergänzt.

In den Fig. 4 und 5 ist eine Greif- und Halteeinrich­ tung 4, wie sie am Roboterarm angebracht wird, darge­ stellt, welche einerseits aus dem Halteteil und anderer­ seits aus der Fühleinrichtung, mit welcher die Lage einer bewickelten Fadenspule ermittelt wird, besteht. Der Halte­ teil weist eine Haube 22 mit einer Trägerplatte 23 mit Saugnäpfen 28 auf. Als Fühleinrichtung dienen drei über elastische Elemente 32 verbundene Stabfühler 24 sowie ein Tiefenfühler 35. Zur Übernahme des äußeren Fadenendes des Mantelflächenfadens der Spule aus der Fadenfindstation ist an der Trägerplatte 23 ein parallel zu den Stabfühlern verlaufendes, ein offenes Ende aufweisendes Saugrohr 25 angeordnet. Als Halteeinrichtung für die Fadenspule sind an der unteren Abdeckung 26 des Staurings 27 der Haube 22 vorzugsweise drei bis acht an eine Vakuumleitung 29 ange­ schlossene Saugnäpfe 28 kreisförmig angeordnet. Die ganze Einrichtung ist über den Befestigungsflansch 30 mit dem Schwenkgelenk 31 des Roboterarmes 3 verbunden. Die Saug­ näpfe 28 stehen mit dem Saugring 27 der Haube 22 in Wirk­ verbindung.

Die mit der Tragplatte 23 verbundenen drei Stabfühler 24 sind z. B. durch den Einbau von gummielastischen Verbin­ dungsteilen 32 minim beweglich und weisen an ihren freien Enden mindestens zwei Paare von zusammenwirkenden Sensoren 33 und 34 auf, d. h. je einen Sender mit dazugehörendem Em­ pfänger, welche über Strahlen 33′ und 34′ miteinander in Wirkverbindung stehen und so je eine Lichtschranke bilden.

Der an der unteren Abdeckung 26 angeordnete Tiefenfühler 35 ist ein Reflexsensor, der gegen die Stirnfläche der aufzunehmenden Fadenspule 5 (Z-Richtung) gerichtet ist.

Die Arbeitsweise der Greif- und Halteeinrichtung 21 mit den Fühlern 24 und den Sensor 33, 34, 35 ist folgende:
Der Roboterarm 3 senkt die Greifeinrichtung 4 in den Be­ reich der Palette 7, in welcher sich in nicht genau fest­ gelegter Lage bewickelte Fadenspulen 5 befinden sollen. Erfolgt das Absenken im Bereich einer vorhandenen Faden­ spule, bewegt sich der Schwenkarm seitlich, bis er in ei­ nen Leerbereich gelangt. Hierauf bewegt der Schwenkarm die Fühleinrichtung in X-Richtung, bis sie durch eine Licht­ schranke, d. h. einen der Sensorstrahlen 33′ durch die Man­ telfläche einer Fadenspule unterbrochen wird. Im Steuerge­ rät wird dieses Signal gemeldet und registriert. Der Schwenkarm bewegt nun die Fühleinrichtung in die um 90° zur X-Richtung geschwenkten Y-Richtung, bis die andere Lichtschranke, d. h. der Sensorstrahl 34′ durch die Mantel­ fläche der gleichen Fadenspule unterbrochen wird. Dieser Bewegungswechsel in X- und Y-Richtung erfolgt mehrmals, so daß sich die Fadenspule schlußendlich unterhalb der Fühleinrichtung, d. h. unterhalb der Haube 22 befindet. Bei diesen Bewegungen besteht die Möglichekeit, daß einer der Stabfühler gegen eine Fadenspule zu liegen kommt, was in­ sofern keine Beschädigung zur Folge hat, als der minim bewegliche Stabfühler geringfügig ohne Schaden ausweichen kann und dabei auch der Sensor anspricht. Nach der Zent­ rierung erfolgt ein weiteres Absenken der Fühleinrichtung, bis der Reflexsensor 35 die vorausbestimmte Tiefe anzeigt und die Saugnäpfe 28 auf der Stirnfläche der Fadenspule 5 aufliegen.

Die Arbeitsweise der Gesamtanlage ist folgende:
Über die Rollförderer 6 werden die auf Paletten 7 gelade­ nen, bewickelten Fadenspulen 5 der Anlage bis in den Be­ reich B des Roboterarmes 3 zugeführt. Der Roboterarm 3 mit der angeschlossenen Greif- und Halteeinrichtung 4 mit den Stabfühlern 24 zentriert sich wie beschrieben nach der X- und Y-Richtung und dem Tiefenreflexsensor 35 über einer Fadenspule 5, ergreift diese über die Vakuum-Saugnäpfe 28 und transportiert sie zur Fadenfindstation 17, wo sie auf ein freies Feld abgestellt wird. Das Suchen des inneren und äußeren Fadenendes der Spule wird eingeleitet. In der Zwischenzeit entnimmt die Greifeinrichtung eine andere, bereits bearbeitete Fadenspule 5 aus dem benachbarten Feld, wobei die in der Station aufgefundenen Fadenenden getrennt, z. B. durch Ansaugen des äußeren Fadenendes im Saugrohr 25, unter Ausnützung der Saugwirkung aus dem Saugring 27 der Haube 22, übernommen werden. Nach dem Kip­ pen der Fadenspule 5 mittels der Halteeinrichtung des Ro­ boterarmes um ca. 90°, wird diese mit ihrer Hülse 14 auf einen Dorn 13 des Zettelgatterwagens 10 geschoben, unter gleichzeitigem Einblasen des oder der Fadenenden in offe­ ne, den Dornen zugeordnete Schläuche oder Klemmen des Zet­ telgatterwagens. Der in der Fadenfindstation 17 aufgefun­ dene äußere Faden kann vom Roboterarm direkt auf das Dornende geschlauft werden. Die Ausbildung kann so sein, daß allfällige noch auf den Dornen 13 des Zettelgatterwa­ gens 10 verbleibende leere Hülsen 14 vom Roboter auf das Förderband 19 für leere Hülsen geschoben werden. Hierauf beginnt der beschriebene Zyklus des Roboters 2 von neuem. Spulen, bei denen eines der Fadenenden in der Fadenfind­ station 17 nicht aufgefunden wurden, werden vom Roboterarm auf das Förderband 18 für Fadenspulen abgelegt.

Je nach späterem Verwendungszweck der Fadenspulen können die Fadenenden statt gezielt abgelegt, direkt mit den Fa­ denenden einer vorhergehenden Spule bzw. der nachfolgenden Spule verknüpft werden.

Vom Roboter können noch weitere Arbeiten, z. B. Kontrolle des Verlaufes der Konizität der Fadenspule mittels Senso­ ren, Abheben der Kartonzwischenlagen auf den Paletten oder dgl., vorgenommen werden.

Claims (21)

1. Anlage und Steuergerät zur gezielten Handhabung beim Transport und Setzen einer bewickelten Fadenspule in einen Transportbehälter, wie Transportkiste, Palette, Spulengatter oder dgl. oder in eine Arbeitsmaschine, wie Fadensuchstation, Umspulmaschine, Web-, Spul- oder Zwirnmaschine oder dgl. mittels eines Industrierobo­ ters mit einer Greif- und Halteeinrichtung für eine Fadenspule, dadurch gekennzeichnet, daß der Arm (3) des Roboters (2) nahe der Greif- und Halteeinrichtung (4) eine Fühleinrichtung (24, 35) mit Sensoren (33, 34, 35) zur Lokalisierung der Spule (5) sowie zum Ab­ tasten der Ablage für die Spulen aufweist.

2. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Anlage im Schwenkbereich (B) des Armes (3) des Ro­ boters (2) eine Fadensuchstation (17) zugeordnet ist.

3. Anlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Fühleinrichtung mindestens zwei, vorzugsweise drei im Abstand zueinander angeordnete, vorzugsweise in der Einrichtung geringfügig beweglich angeordnete Stabfühler (24) aufweist, welche nahe ihrer freien En­ den je mit einem elektronischen Sensorenpaar (33, 34), nämlich einem Sender und einem mit diesem zusammenwir­ kenden, am benachbarten Stabfühler (24) angeordneten Empfänger, bestückt sind.

4. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, mit drei Stabfühlern (24) und zwei Sensorenpaaren (33, 34), da­ durch gekennzeichnet, daß der mittlere Stabfühler ei­ nen ersten mit einem Empfänger eines benachbarten Stabfühlers und einem zweiten mit einem Empfänger ei­ nes anderen benachbarten Stabfühlers zusammenwirkenden Sender aufweist.

5. Anlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlen (33′, 34′) der beiden Sensorenpaare (33, 34) in einem Winkel von annähernd 90° zueinander ver­ laufen.

6. Anlage nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Abstand zum Spulenzentrum der über die Sensoren zusammenwirkenden Strahlen (33′, 34′) kleiner ist, als der Außendurchmesser der mit Faden bewickelten Spulen, zu deren Handhabung der Greifer bestimmt ist.

7. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch ge­ kennzeichnet, daß parallel zu den Stabfühlern (24) ein am unteren Ende offenes Rohr (25) zum Ansaugen ei­ nes Fadenendes der Fadenspule und in oder außerhalb der Greif- und Halteeinrichtung (4) für die Fadenspule ein auf diese Einrichtung wirkendes Blas- oder Vakuum­ system (29) angeordnet ist.

8. Anlage nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß im Rohr (25) ein Sensor angeordnet ist, welcher das Eindringen eines Fadenendes bis zu einer vorbestimmten Länge feststellt und dem Steuergerät (20) der Anlage meldet.

9. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Fühleinrichtung (24) einen pa­ rallel zu den Stabfühlern gerichteten, im Innenbereich der Stabfühler angeordneten Tiefenfühler (35) mit ei­ nem von der Fühleinrichtung weg gerichteten Distanz­ sensor aufweist.

10. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Greif- und Halteeinrichtung (4) mit mindestens einem, vorzugsweise drei bis acht von ihr weg gerichteten Saugnäpfen (28) bestückt ist, wo­ bei die Fadenspulen an ihrer oberen Stirnfläche ange­ hoben werden.

11. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Greif- und Halteeinrichtung für eine voll aufgewickelte Fadenspule mit einem Greifer für eine leere Spulenhülse kombiniert ist.

12. Verfahren zum Betrieb einer Anlage nach einem der An­ sprüche 1 bis 11, mit einem Industrieroboter, dadurch gekennzeichnet, daß

• - die Spule mittels der Greif- und Halteeinrichtung im Spulen-Transportbehälter erfaßt wird,
• - unter eventuellem Suchen und Sichern des freien Fa­ denendes in der Fadensuchstation,
• - die Fadenspule auf einen vorbestimmten Abstellplatz einer Verarbeitungsmaschine oder auf einen Dorn ei­ ner Vorbereitungsvorrichtung plaziert wird,
• - wobei das freie Ende an einen Fadenhalter des Ab­ stellplatzes übergeben wird.

13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß dem Erfassen der sich in unbestimmter Lage be­ findlichen Fadenspule im Spulenbehälter ein Suchvor­ gang vorangeht, wobei die der Greifeinrichtung zuge­ ordnete Fühlereinrichtung mit drei mit je zwei Sen­ sorpaaren bestückten Stabfühlern bis zu einer vorbe­ stimmten Höhenlage der Fadenspulen abgesenkt und dann in X-Richtung linear verschoben wird, bis der Strahl des einen Sensorpaares eine Fadenspule meldet, worauf der Roboter die Greifeinrichtung in Y-Richtung bewegt, bis der Strahl des anderen Sensorpaares ebenfalls eine in seinem Bereich liegende Fadenspule meldet, worauf der Vorgang in X- und Y-Richtung so lange wiederholt wird, bis beide Strahlen gleichzeitig das Vorhanden­ sein einer Fadenspule melden, sich die Greif- und Hal­ teeinrichtung praktisch zentrisch über der Fadenspule befindet und die Greif- und Halteeinrichtung abgesenkt werden kann, bis der in Z-Richtung wirkende Tiefenfüh­ ler die Stirnfläche der Fadenspule meldet.

14. Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Greifer des Roboters die Fadenspule ansaugt.

15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Roboter die Fadenspule einer Fadensuchstation zuführt worauf diese das äußere, gegebenenfalls auch das innere Fadenende sucht, und daß beim erneuten Er­ fassen der Fadenspule durch den Roboter, die Fadenen­ den in den hohlen Stabfühler eingeblasen oder von die­ sem eingesogen werden.

16. Verfahren nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekenn­ zeichnet, daß sich der Industrieroboter steuermäßig auf eine mit Fadenspulen zu bestückende Verarbeitungs­ maschine oder auf ein Lagergestell zu bewegt und die Fadenspule am vorbestimmten Ort, unter Übergabe des Fadenendes oder der Fadenenden an den entsprechenden Fadenhalter, deponiert.

17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Arm des Industrieroboters das Fadenende der transportierten und auf einer Verarbeitungsmaschine deponierten bewickelten Fadenspule mit dem Fadenende der bereits auf der Verarbeitungsmaschine arbeitenden Fadenspule verknüpft.

18. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Stabfühler den Abstellort der folgenden be­ wickelten Fadenspule abfühlt und eine allenfalls vor­ handene leere Spulenhülse entfernt.

19. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Industrieroboter bei Nicht­ auffinden des Fadenendes der bewickelten Fadenspule die Fadenspule der Fadensuchstation entnimmt und als Ausschuß ausscheidet.

20. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerung des Industrierobo­ ters die Überwachung der gesamten Arbeitsabläufe, un­ ter Meldung allfälliger Unstimmigkeiten im Arbeitsge­ biet des Roboters, wie Nichtauffinden des Fadenendes, Ausscheiden von nicht verarbeiteten Spulen, Störungen in den Anlagen, fehlendes Material oder fehlende Wei­ sungen in bezug auf die Weiterverarbeitung, fehlerhafte Lage der vollen Spulen, z. B. falsche äußere Konizität- oder falsche Spulenhülse, übernimmt.

21. Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Erfassen einer neuen bewickelten Faden­ spule oder nach dem Plazieren derselben, die Hülse ei­ ner vorhergehend plazierten, nunmehr leeren Spule von einer Greif- und Halteanordnung des Roboters entfernt wird.