TWI357881B - Apparatus and method for laying a tow - Google Patents
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Description
1357881 第94128188號申請案修正本 修正曰期:100.09.14. 九、發明說明:
C發明戶斤屬之技術領域:J 本發明係有關DE 102 32 745 A1中所揭露之普通類型 的一種用於將一絲束鋪入一絲束筒的裝置,以及一種用於 5 將一絲束鑛入一絲束筒的方法。 C先前技術3 在該習知裝置及方法中,一喂入裝置將一絲束推入一 絲束筒。為了控制該絲束筒内的絲束置放,一運動控制系 統使該喂入裝置以一振動方式在複數個運動方向上往復運 10 動。為此,該喂入裝置被安裝至一第一枢軸支架(support) 上,其適合於藉由一驅動器而橫交於前進方向反復地繞軸 轉動。該第一支架的樞軸形成於一執行重疊且完全橫向的 枢轉運動之第二支架上,從而使該喂入裝置適合被兩個正 交軸引導。為此,該等支架被配置在該絲束筒上方的一機 15 架(machine frame)内,且該等支架適合借助一線性導執 (linear guideway)在兩個置放位置間加以引導。 該習知裝置及該習知方法的優點尤其在於當絲束要被 置放時,要被填充的絲束筒可以保持固定在一置放位置處 。供置放於該絲束筒内的絲束之前進唯藉由該喂入裝置的 20 運動而發生,從而以作為該喂入裝置各自位置之一函數的 控制方式使絲束進入該絲束筒。 為了使絲束筒的填充最佳化而無需考慮其等形狀,在 實際操作中需要一可能的最高靈活性以鋪放絲束。尤其當 考慮到在隨後的進一步處理中來自絲束筒的絲束之一極好 5 1357881 第94128188號申請案修正本 修正曰期:100.09.14. 的抽絲特性,則需要較高及均勻的填充密度。 因此,本發明的一個目的係改進該習知裝置及該習知 方法,從而使其等的絲束置放達到一較高的靈活性。 本發明之一個更特別的目的係提供一種裝置及一種方 5 法,其中任何類型的絲束筒均能夠以一均勻且可能的最高 填充密度被填充。 本發明之一個進一步的目的係提供用以鋪放一絲束的 一種裝置及一種方法,且容易安裝而無需考慮周圍的事物。 【發明内容】 10 發明概要 本發明之裝置係完全從本技藝中迄今為止的解決方案 出發。因此應該瞭解,將這種鋪絲裝置與上游的紡絲單元 安裝至機架内,以獲得絲束的規定路徑直到其被置放於絲 束筒内。本發明之裝置係從要將絲束喂入裝置配列於絲束 15 筒上方的一機架内之目的出發。更確切地說,就供用於該 絲束喂入裝置的一種運動裝置而言,本發明係利用一具有 被保存在一機械臂(robot arm)的自由端處之喂入裝置的多 轴自動裝置(multiaxial robot)。於是,可能會執行用於以一 最大自由度送絲並將絲束鋪入絲束筒的喂入裝置之運動。 20 在這個配列中尤其有利的係填充絲束筒時可能會改變絲束 筒内部的填充高度與該喂入裝置間的間距。因此,可能會 使絲束以一恒定的落差進入絲束筒内,從而使置放均衡。 依據該裝置之一較有利的進一步發展,該自動裝置包 含至少三個運動軸,其等實現並控制該喂入裝置之運動以 6 第^128188號申請案修正本 修正曰期:100.09.14. 供進行舖絲及填充該絲束筒。為了填充絲束筒,因此可能 會以重疊方式執行三個運動以越過絲束筒之橫截面獲得一 岣勻的絲東置放。 在舖絲時為了獲得其連續流動,至少有兩個絲束筒被 配屬於該喂入裝置,其中該等絲束筒可以被輪流填充。在 這種情況下,尤其有利的係提供具有至少五個運動軸的自 動裴置,從而不但能夠填充單獨的絲束筒,而且可以改變 h只入褒置相對於該等絲束筒的定位。 本發明之裝置的進一步發展包含一用於先於該喂入裝 弓丨導絲束的轉向導親(deflection roll)。這個實施例本身 的區別尤其在於絲束可能會由一上游處理裝置連續且均速 地提供。該喂入裝置及該轉向導輥被安裝至一剛性地連接 至該機械臂的端部之支承板為佳。 為了防止來自該喂入裝置運動之不受歡迎的反作用影 β絲束的前進,本發明之裝置的進一步發展尤其被提出, 其中該機械臂的運動被控制,從而使該支承板執行一繞著 框軸的樞轉運動,其中該樞軸係由該轉向導輥的軸構成 於疋,絲束的前進保持不會受到該喂入裝置之樞 的影響。 咬助 動,—料動之杈佳方式係被該機械臂的運動所啟 ,如此使得該支承板可以繞著一第二抱轴 向輪絲束前進至一的水平Π處::與 絲^需要額外的裝置來防止絲束從該轉向料落下。 向該轉向轴的推進很大程度上保持不會受到該喂入裝 修正日期:100.09.14. 第94128188號申請案修正本 置之鋪絲運動的影響。 為了獲得較高速度下的絲束之均速前進,由兩個用於 送絲的從動喂入輥(driven feed rolls)構成該喂入裝置為佳 。然而,其他喂入裝置有可能,如舉例而言,為具有剝離 器(strippers)或者輸送帶的輥。 就接收絲束的絲束筒而言,可能會使用矩形絲束筒亦 或者圓形絲束筒》 本發明之方法,其中用於鋪絲的喂入裝置之運動方向 係任意地選擇及調整’其本身的區別尤其在於絲束可以一 均勻的填充密度被鋪入任何形狀的絲束筒β尤其,其可以 產生絲束筒内的鋪絲方式,從而導致絲束筒内的絲束之一 改善的品質分配。亦防止當鋪絲時在反轉點(reversal point) 處堆積。 形成絲束筒内的鋪絲方式之靈活性可以藉由以作為絲 束筒幾何形狀之一函數的方式來換變及調整供進行鋪絲的 該喂入裝置之運動幅度及/或該喂入裝置之運動速度而加 以改善。由於該喂入裝置的運動在運動方向、運動幅度, 及/或速度上係各自獨立地被變換及調整,所以在這個連接 中可達到最大的靈活性。 本發明之方法,其中該喂入裝置運動的順序由一自動 裝置的控制演算法預先確定,其本身的區別在於其不但在 鋪絲方面獲得一較高的靈活性,而且在填充絲束筒方面獲 得一非常南的重複能力。因為通常複數個單獨絲束在從複 數個絲束筒抽出的同時被結合成一合成絲束,所以單獨絲 1357881 第94128188號申請案修正本 修正日期:100.09.14. 束筒的填充程度之均勻性尤其在進一步的處理中具有一較 有利的效果。由於均勻的填充,亦可以保證絲束之均速移 動。 為了能夠以作為製程、纖維類型及絲束筒類型之一函 5 數的方式來執行將絲束最佳的置放於絲束筒内,存儲複數 個供該自動裝置之用的控制演算法是可能且有利的,該控 制演算法可以由一操作員來選擇,從而確保絲束筒的適當 處理及最佳填充。 本發明之裝置及方法尤其適用於在一兩-步驟短纖維 10 (staple fiber)製程中連續地將被結合成一絲束的合成複絲 纖維束(synthetic multifilament fiber bundles)鋪入絲束筒。 為此,本發明之裝置直接被配屬於一紡絲單元,其可以從 一聚合物溶體(polymer melt)纺出一個或者更多個纖維束。 圖式簡單說明 15 在下文中,本發明之裝置及方法借助於幾個實施例並 參照附加的圖式而被更加詳細地加以說明,其中: 第1圖為一使本發明具體化的熔融紡絲線路(melt spin line)之示意性前視圖; 第2圖為第1圖所示的熔融紡絲線路之鋪絲裝置的示意 20 性側視圖; 第3圖為第1圖及第2圖所示的熔融紡絲線路之鋪絲裝 置的示意性前視圖; 第4圖為第3圖所示的裝置之示意性側視圖。 L實施方式3 9 1357881 第94128188號申請案修正本 修正曰期:100.09.14. 較佳實施例之詳細說明 第1圖及第2圖係示意性地揭示用以實現本發明之方法 的本發明之裝置的一第一實施例之幾個視圖,其中第1圖為 一完整生產線的前視圖而第2圖為一不完整的鋪絲裝置視 5 圖。除非明確的提及該等圖式中之一者,否則以下說明將 適用於所有的圖式。 該第一實施例揭示了用以在一個製程步驟中由熔融紡 成的纖維形成一絲束並將其置放於一絲束筒内的一紡絲單 元1、一抽絲系統7、一舖絲裝置18,以及一絲束筒站(can 10 station)19。為此,該纺絲單元包含複數個喷絲板 (spinnerets)2.1-2.3,其等係在壓力下接收一聚合物炫體。在 本實施例中,熔融製備及熔融供應係傳統的而未被更加詳 細地說明。 複數個合成纖維從各喷絲板2.1-2.3被擠壓並分別結合 15 成一纖維束4.1-4.3。為此,一冷卻裝置3.1-3.3被配置在各 噴絲板2.1-2.3的下游,以冷卻剛紡成的纖維。冷卻裝置 3.1-3.3由空氣擴散器(air diffusers)構成為佳,產生的冷卻氣 流從内部向外流過纖維。位於冷卻裝置3.1-3.3下游的一個 或者更多個潤滑輥(lubrication rolls)5.1-5.3係供用於將纖維 20 結合成纖維束4.1-4.3。 纖維束4.1 -4.3被結合成一絲束6並被柚絲系統7從紡絲 單元1抽出。柚絲系統7包含複數個抽絲輥8,其等部分地被 絲束6環繞。抽絲輥8被驅動,且其等將絲束6送至鋪絲裝置 18 ° 10 修正日期:100.09.14_ 第94128188號申請案修正本 鋪絲裝置18包括-絲束喂入敦置1〇,其係由兩個相互 驅動的喂入輥11.1及U.2構成。喂入輥u」及u 2的上游有 -轉向導親9 ’其引導由抽絲系统7送進的絲束6。轉向導輥 9以懸臂方式被安裝至-支承板13。在支承板13的背面上, 轉向導輻連接至一馬達14。在轉向導輥9的下游,喂入輥 11.1及11.2以懸臂方式被安裝至支承板13。各喂入輥U1及 11.2被一配置在支承板π之背面上的驅動器15所驅動。 在轉向導輥9的側部之上面的區域内,支承板13被剛性 地連接至一多軸自動裝置12的機械臂16。就自動裝置12而 言,可能會使用一在商業上可從Kuka購得之型號為KR500 的工業自動裝置。支承板13可以被機械臂16引導並保持在 複數個運動方向上。 所不之自動裝置12被配列在絲束筒站19的上方。絲束 请站19谷納成並行關係的兩個絲束筒17· 1及ΐ7·2,其等可輪 流用以接收絲束6。絲束筒17.1及17.2可能會被製成矩形。 自動裝置12被配列在絲束筒丨7 · Λ及丨7 2之間為佳。為了 鋪放絲束6 ’附帶著支承板13的機械臂16被選擇性地引導至 絲束筒17·1的上方或者絲束筒17 2的上方。位於絲束筒17 2 上方的機械臂16及支承臂13的位置如第丨圖中的幻像線路 (phantom lines)所顯示。 運行中,由紡絲單元1製造的纖維束4.ι·4.3被結合成一 絲束6。其等被抽絲系統7從紡絲單元丨抽出並被供給鋪絲裝 置18。在鋪絲裝置18中,絲束6在轉向導輥9上轉向後被喂 入輥11.1及11.2送進。為了在送進絲束6的同時填充保存在 第94128188銳申請案修正本 、束筒17·1_~被填滿,機械臂16的一個位置變化就會 喂現如幻像線路所示的位置。自動襄置12被開動至使絲束 裝置ίο位於絲束筒172上方的位置處。絲束喂入裝置 番巧始位置—到達絲束筒17 2的上#,自動裝置^内就 新調整’動_運動。絲束6現在將會被置放至絲束 15 ^ ^ W絲束筒17·2即將被填充絲束6時,絲束筒站19 的整個絲束筒17」被替換為—空的絲束筒。 第圖及第2圖所示的實施例亦允許絲束筒站19内使用 的不同形狀絲束筒。舉例而言,絲束㈣可以被容納於 形絲束筒内。自動裝置12的麟運動由—選擇性存儲 的控制演算法來控制。 20 修正日期:100.09· 14. 束筒站19的絲束筒171,機械臂16在複數個運動方向上 5自1導附帶著轉向導奶的m3與喂入親1 1.1 及 11.2。由 裝置12傳至支承板13的運動可以沿著複數個轴水平地 ^ 也運行,或者隨著樞轉運動而運行。在這個過程 ,、=裝置12的驅動器由_控制演算法開動為佳。然而 '、°會藉由單獨地干涉在運動、幅度,或者速度方向 ,„來適應各自的製程或者各自存在的絲束筒。為此 了此會調整並變換運動方向,運動幅度以及速度。 在第!圖所示的實施例中,喂人裝置供进行送進並鋪放 向6的運動實質上發生在—水平面内。為了防止鋪絲時轉 二輥:與抽絲系統7之間長度的改變—種用於將絲束 顯:束筒17·1之進—步不同的方法在第3圖及第4圖中加以 12 1357881 修正日期:100.09.14. 第94128188號申請案修正本 第3圖為鋪絲裝置18與絲束筒站19的前視圖,而第4圖 為鋪絲裝置18與絲束筒站19的側視圖。除非明確的提及該 等圖式中之-者’㈣以下說明將適用於所有的圖式。 鋪絲裝置18與前述的實施例相同,其具有附帶驅動器 5 14及15而被安裝至-支承板13的—轉向導親9及兩個喂入 輥11.1及11.2。支承板13被機械臂16支撐並?丨導。一絲束筒 17_1被配列在鋪絲裝置18的下游。支承板13與絲束筒l7i 上緣(upper edge)間的距離由大寫字母η表示。 為了使具有矩形橫截面的絲束筒〗7丨均勻地填充絲束 10 6,機械臂16使支承板13執行兩個重疊的樞轉運動。 在第3圖中,一第一樞轉運動的運動幅度由轉動角^ 及01來說明,且絲束筒17.1係越過一不變的距離η而被填充 絲束6。在這種情況下,附帶著兩個喂入裝置1〇的支承板13 在開始填充時以一轉動角αι被引導。機械臂16的運動被控 15制,從而使支承板13繞著樞軸20執行一柩轉運動。樞轴2〇 在與轉向導輥9之軸相同的方向上延伸,且與轉向導觀9的 旋轉轴同軸為佳。隨著絲束筒17.1之填充程度的增加,樞 轉運動的運動幅度增加到最大的轉動角Pi。隨著填充程度 增加而增加的運動幅度被存儲在自動裝置12的控制演算法 2〇中,以使絲束的自動鋪絲成為可能。藉沿著轉向導輥9的轴 定位,第一樞軸20可以使絲束6的喂入保持不受到影響,以 便使前述的抽絲系統7上可能不會受到反作用。 在距離Η與填充程度成正比變化從而獲得絲束之一最 均勻潛在的落差(drop height)之情況下,將可能會以一恒定 13 1357881 修正日期:100.09.14. 第94128188號申請案修正本 的轉動角置放絲束。 第4圖為支承板13的一第二樞轉運動,其中喂入裝置10 繞著一第二樞軸21轉動,其與該轉向導輥在絲束6前進至該 轉向導輥的水平高度處相切,且正交於第一樞軸20為佳。 5 這個在絲束6被送進時可確保一最大的平滑行程。在這種情 況下,運動幅度同樣地係從一第一轉動角%變化成一最大 的轉動角0,,絲束筒17.1的上緣與喂入裝置10間的距離Η保 持不變。同樣地在這種情況下,可能將會適用於一變化的 距離Η,其使得以絲束的一恒定落差及一恒定的樞轉運動之 10 轉動角填充絲束筒。 在第3圖及第4圖的實施例中,喂入裝置的運動被一六 軸自動裝置控制。可能會確保僅由所說明的轉向導輥9而無 需額外的輔助裝置將絲束送至喂入裝置10。 第1圖至第4圖所說明的實施例在構造上係代表性。基 15 本上適合於喂入裝置的輥或者輸送帶均可以與一用於執行 鋪絲運動的工業自動裝置相結合。為了填充一個絲束筒, 商業上購得的工業自動裝置是適合的,其具有至少三個運 動軸,較佳係五個運動軸及一相應的承載能力。 C圖式簡單說明3 20 第1圖為一使本發明具體化的熔融紡絲線路(melt spin line)之示意性前視圖; 第2圖為第1圖所示的炫融纺絲線路之鋪絲裝置的示意 性側視圖; 第3圖為第1圖及第2圖所示的熔融紡絲線路之鋪絲裝 14 1357881 修正日期:100.09.14. 第94128188號申請案修正本 置的示意性前視圖; 第4圖為第3圖所示的裝置之示意性側視圖。 【主要元件符號說明】 1···紡絲單元 12…多軸自動裝置 2.1-2.3…噴絲板 13…支承板 3.1-3.3…冷卻裝置 14…馬達 4.1-4.3…纖維束 15…驅動器 5.1-5.3…潤滑輥 16…機械臂 6…絲束 17.1/17.2···絲束筒 7…抽絲系統 18…鋪絲裝置 8…抽絲軺; 19…絲束筒站 9."轉向導輥 20…第一梅袖 10…絲束喂入裝置 ii.mi.2…喂入輥 21…第二樞轴 15
Claims (1)
1357881 第94128188號專利申請案申請專利範圍修正. ^ 100.9.14. 十、申請專利範圍: 1. -種用於將由㈣紡成之纖維所形成的—前進中的絲束 鋪設至一絲束筒内的裝置,包含: 一絲束喂入裝置,以及 一自動裝置⑽Qt)’其具有紅配成用於多軸運動的 -臂件,且該絲束喂人裝置被安裝在㈣件的自由端。 2. 如申請專利範圍第!項之裝置,其中該自動裝置之臂件係 組配成具有至少三個運動軸,其等執行並控制該喂入裝置 之運動以供鋪設絲束及填充該絲束筒。 3·如申請專利第旧之裝置,進_步包含複數個與該喂 入裝置關聯的絲束筒,且其等可以被輪流填充,且其中該 自動裝置之臂件具有至少五個運動軸,其等執行並控制該 喂入裝置之運動以供鋪設絲束及填充該絲束筒。 4.如申請專利範圍第1項之裝置,進一步包含一轉向導輥以 供引導配列在該絲束喂入裝置上游的絲束,且其中該絲束 喂入裝置及該轉向導親被安裝至一共用的支承板,且該支 承板被剛性地連接至該自動裝置之臂件的端部。 5,如申請專利範圍第4項之裝置,其中在送絲及鋪設絲束時 ,該自動裝置之臂件的運動可以受一自動控制器所控制, 以使該支承板執行一繞著一樞軸的棍輪運動,而該檀轴係 由該轉向導輥的轴所界定。 6.如申請專利範圍第5項之裝置,其中該自動裴置之臂件的 運動可以受該自動控制器所控制,以使該支承板執行一繞 著一第二轴的第二樞轉運動,而該第二轴與該轉向導輥在 16 1357881 第94128188號專利申請案申請專利範圍修正本 100.9.14. 該絲束前進至該轉向導輥的水平高度處相切。 7. 如申請專利範圍第1項之裝置,其中該絲束喂入裝置包含 兩個從動喂入輥。 8. 如申請專利範圍第1項之裝置,其中該絲束筒係製成一矩 形絲束筒或者一圓形絲束筒。 9. 一種用於將由熔融紡成之纖維所形成的一前進中的絲束 鋪設至一絲束筒内的方法,包含的步驟為: 將該前進中的絲束引導至一絲束喂入裝置,同時 在複數個方向上使該絲束喂入裝置發生振動以供鋪 設絲束至該絲束筒内,且其中該絲束喂入裝置的運動方向 係任意地選擇及調整。 10. 如申請專利範圍第9項之方法,其中用於舖設絲束之該絲 束喂入裝置的運動幅度係作為絲束筒的幾何形狀之一函 數而加以變換並調整。 11. 如申請專利範圍第10項之方法,其中用於舖設絲束之該絲 束喂入裝置的運動速度係作為絲束筒的幾何形狀之一函 數而加以變換並調整。 12. 如申請專利範圍第9項之方法,其中該絲束喂入裝置的運 動在運動方向、運動幅度,及/或速度上係各自獨立地被 變換及調整。 13. 如申請專利範圍第9項之方法,其中該絲束喂入裝置的運 動順序係藉一自動裝置之一控制演算法預先確定,而該 自動裝置係借助一機械臂來引導該絲束喂入裝置。 14. 如申請專利範圍第13項之方法,其中複數個預先確定的控 17 第⑽讓號專利申請案申請專利範圍修正本 脈914 制演算法中之-者被選定给該自動裝置以供舖設絲束至 該絲束筒内。 15. 如申請專利範圍第9項之方法,其中該引導步驟包括引導 該前進中的絲束越過-轉向導報,該轉向導報係被安裝至 帶有該絲束喂入裝置之-共用的支承板,且其中該振動步 驟包括使該支承板、且因而亦使該絲束喂入裝置繞著一實 質上與該轉向導輥之軸同軸的第—樞轴樞轉。 16. 如申請專利第15項之方法,其中該振動步驟進一步包括 使該支承板、且因而亦使該絲束喂入裝置繞著一第二樞轴樞 轉’其中該第二樞轴實質上在該絲束前進到該轉向導辕的水 平兩度處與該轉向導輥相切,且正交於該第一樞軸。 Π·如申請專㈣圍第_之方法,包含之額外步驟為,在將 前進中的絲束鋪設至該絲束筒内時,同時提高該支承板, 以使該絲束喂人裝置與絲束在該絲東筒内的水平高度之 間維持-實質上恒定的間距,且其中該支承板、及因^該 絲束喂人裝置之繞著該第-及第二樞細_角在鋪設 操作期間保持不變。 18·如申請專利範圍第16項之方法,其中該絲束喂人裝置斑該 絲束筒頂部間維持—實質上恒定的間矩,且其中該支承 =、及因而該絲束喂入|置之繞著該第—及第的極 角,其幅度在鋪設操作期間會增加。
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