WO2013135329A1 - Spulenwechselvorrichtung - Google Patents

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WO2013135329A1
WO2013135329A1 PCT/EP2013/000060 EP2013000060W WO2013135329A1 WO 2013135329 A1 WO2013135329 A1 WO 2013135329A1 EP 2013000060 W EP2013000060 W EP 2013000060W WO 2013135329 A1 WO2013135329 A1 WO 2013135329A1
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bobbin
fork
coil
pivoting
conveyor
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PCT/EP2013/000060
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Inventor
Steffen TROITZSCH
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Maschinenfabrik Niehoff Gmbh & Co. Kg
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    • B65H2701/00—Handled material; Storage means
    • B65H2701/30—Handled filamentary material
    • B65H2701/35—Ropes, lines

Definitions

  • the present invention relates to a bobbin changing device for feeding and / or removing bobbins to or from a processing device, which can wind a strand-shaped material on a bobbin and / or unwind from a bobbin.
  • the strand-like material may in this case be, for example, a fiber, a thread, a rope, a wire, a stranded wire or a single-core or multi-core cable.
  • the processing device is a production machine for such a strand-like material, such as a wire drawing machine or a spinning machine.
  • the processor is supplied with an empty bobbin on which the processor winds up the manufactured strand material such as the spun yarn or the drawn wire. Thereafter, the full bobbin is removed from the processor and replaced with a new empty bobbin.
  • the processing device is a further processing machine for such a strand-shaped material, such as a stranding machine or a machine for producing multi-core cables from individual strands.
  • the processing device is fed a full bobbin on which the strand-like material, for example a thread or a strand, is wound up and from which it is unwound and processed by the processing device. Thereafter, the empty spool of the processing device is removed and replaced with a new full spool.
  • the further processing machine also acts as a production machine as in the first application
  • two bobbin change devices (one with the for the first application and one described for the second application bobbin change function) can be used simultaneously.
  • a coil is understood to mean a preferably rotationally symmetrical body, which preferably has a cylindrical or even conical bobbin and preferably disk-shaped flanges arranged at the two ends of the bobbin, the diameter of the two flanges generally being significantly larger than the largest diameter of the bobbin ,
  • all coils used with the bobbin changing device have the same flange diameter, preferably a standard diameter of 400 mm.
  • the coil height can be as large as desired within the scope of the coil sizes that can be handled by the processing device.
  • the bobbin serves as a winding core for the winding and unwinding of the strand-like material, wherein the two flanges prevent the slippage of the turns of the strand-like material at the two ends of the bobbin.
  • the term coil designates in the present Patent application both a fully wound, a partially wound and an empty coil.
  • the processing device has a so-called winding unit.
  • This is understood to mean a fixed position on or in the processing device on which a coil can be placed and in which the winding and / or unwinding of the strand-like material onto or from the coil by the processing device is possible.
  • the coil is generally placed on the winding unit in such a way that the axis of rotation of the coil extends substantially vertically.
  • the coil is gripped by a suitable mechanism of the processing device, which has, for example, each one up and down in a hollow axis of the coil engaging mandrel for Spulenzentri für, and set in rotation to the strand-like material on the Wind up coil or unwind from the bobbin.
  • a bobbin changing device in the sense of the present invention is understood to be a mechanical device which is suitable for feeding and / or removing bobbins to or from a processing device.
  • the bobbin changing device has a conveying device and a transfer device.
  • a conveying device in the sense of the present invention is understood to mean a device which is suitable for moving and / or moving coils in any filling state, ie full, empty or partially filled with the strand-shaped material coils, to or from the processing device.
  • a conveyor has preferably at least one conveyor belt. Particularly preferably, the conveyor on two conveyor belts, one of which is preferably arranged for the transport of full or empty bobbins and the other for the removal of the empty or full bobbins.
  • the conveyor belts in turn are loaded, for example, by automatic handling devices such as industrial robots or by human operators, for example, takes full bobbins from a warehouse or from a pallet and puts them on the one conveyor belt and / or the other conveyor belt takes empty bobbins and they on a pallet puts or puts in a warehouse.
  • automatic handling devices such as industrial robots or by human operators
  • a transfer device is understood to be a mechanical device which transfers the bobbins between the processing device and the delivery device, ie. H. which is suitable for feeding and / or removing the spools both to and from the processing device and to or from the conveyor.
  • the transfer device thus serves as an "interface" between the conveyor and the processing device.
  • the transfer device and / or the conveyor can be driven, for example, electrically, hydraulically and / or pneumatically.
  • the conveying device of the bobbin changing device can consist of two parallel roller conveyor belts, on which the bobbins are transported on or off one of their flanges.
  • the two conveyor belts have a distance from each other, which is slightly more than the diameter of a Spulenflansches.
  • the two conveyor belts are connected to each other at their ends facing the processing device by a cross chain conveyor with two circulating chains.
  • the two chains of the transverse chain conveyor thereby run at right angles to the direction of the conveyor belts, so that the two conveyor belts and the transverse chain conveyor together form a U-shaped arrangement.
  • the chains of the cross chain conveyor are aligned parallel to the rollers of the conveyor belts and each extend between two adjacent rollers of a conveyor belt.
  • the cross chain conveyor When a bobbin is at the end of the first conveyor belt, the cross chain conveyor is lifted to receive the bobbin and to transport it at right angles to the conveyor belts to a position between the two conveyor belts directly opposite the winding unit of the processor. This position is referred to as the transfer position of the conveyor.
  • a transfer device of the bobbin changing device In the middle between the transfer position and the winding unit of the processing device is arranged as a transfer device of the bobbin changing device in this case, a four-armed gripper unit.
  • two rotatably mounted gripping arms together form a pair of pliers, which can engage a spool on the winding unit of the processing device or on the transfer position of the conveyor, wherein the four gripping arms are interconnected by a gear transmission and thereby synchronized in their movements.
  • the gripper unit as a whole is rotatable about a vertical axis and can be raised and lowered.
  • the gripper unit is lifted as a whole, rotated by 180 degrees and lowered again, whereby the two coils exchange their places.
  • the gripper arms open, so that now standing on the winding unit of the processing device coil used in the processing and the now standing on the transfer position of the conveyor coil can be transported by the cross chain conveyor on the second conveyor belt.
  • the cross chain conveyor will be back lowered, so that the coil can be removed on the second conveyor belt.
  • bobbin changing devices of the prior art for example from DE 41 25 383 A1, provide as a transfer device of the bobbin changing device before a turntable, which provides several locations for the coils available.
  • a processing installation is understood as meaning a system which has a processing device and a bobbin changing device in the sense of the present invention, wherein the bobbin changing device feeds reels to the processing device and / or removes reels from the processing device.
  • a bobbin changing device for feeding and / or removing bobbins to or from a processing device, which can wind a strand-like material on a bobbin and / or unwind from a bobbin, has at least one conveying device, in particular a conveyor belt, and a pivoting fork, which is suitable for feeding and / or removing bobbins to and from the processing device and for feeding and / or removing bobbins to and from the conveyor.
  • the pivoting fork according to the invention thus realizes the transfer device described above.
  • a pivoting fork is understood to mean a rigid component having at least two rod-shaped elements open at its ends (the "fork” of the fork), which is pivoted about at least one axis, ie. H. can be rotated by a limited or unlimited angle in one or both directions.
  • a pivoting fork allows - in contrast to the gripper unit used in the prior art in conjunction with a cross chain conveyor - a particularly simple construction of the bobbin changing device without a large number of interacting moving parts and thus correspondingly low production costs.
  • the pivoting fork is pivotable about a substantially vertically extending pivot axis. This allows a largely horizontally oriented construction of the bobbin changing device, wherein the pivot fork, if it extends at right angles to the pivot axis, is always aligned parallel to the ground.
  • At least one coil receiving location is formed on the pivoting fork, on which a coil can be positioned so that the coil follows a pivotal movement of the pivoting fork about the pivot axis.
  • At least two coil receiving locations are formed on the pivoting fork. If these two coil receiving locations are close to each other in the circumferential direction of the pivoting fork, this results in particularly short travel paths and thus short coil change times when a first coil is received by the winding unit of the processing device on a first coil receiving location of the pivoting fork and directly thereafter a second coil from a second coil receiving station the pivoting fork should be placed on the winding unit of the processing device.
  • the at least one coil receiving station is formed from two spaced-apart elements of the pivoting fork.
  • the two spaced-apart elements can represent the "forks" of the pivoting fork.
  • the elements required for the formation of the coil receiving space are largely reduced in shape, for example, in comparison to a flat coil receiving space on a turntable. This leads to a saving of material as well as to the reduction of the accelerated mass of the bobbin changing device and thereby enables higher pivoting speeds of the pivoting fork and thus shorter bobbin changing times.
  • the coil receiving space can be realized in an "open" design, which Collisions with other parts of the bobbin changing device and / or the processing device can be avoided.
  • the pivoting fork can be positioned relative to the processing device in such a way that the at least one coil receiving position can be substantially aligned with the winding unit of the processing device by pivoting the pivoting fork in a vertical projection.
  • at least one bobbin storage space is formed in the region of the conveyor on which a bobbin can rest, wherein the conveyor can move a bobbin to the bobbin storage space and / or move a bobbin away from the bobbin storage space.
  • the at least one coil receiving location of the pivoting fork can be brought into coincidence with at least one coil storage space of the conveyor by pivoting the pivoting fork in a vertical projection substantially.
  • the at least one coil receiving station of the pivoting fork and the at least one coil storage space of the conveyor relative to each other all functional requirements for efficient transfer of the coils between these positions are created.
  • the arrangement of the winding unit of the processing device and the at least one coil storage location of the conveyor are relative to the at least one coil receiving position of the pivoting fork freely selectable, provided that they are located at the same radial distance from the pivot axis of the pivoting fork.
  • a directly opposite arrangement of the winding unit of the processing device and a transfer position of the conveyor is no longer required.
  • the vertical position of the pivoting fork can be changed.
  • the pivoting fork can be moved into at least one of a lower, a middle and an upper height position. Further preferably, a continuous vertical movement of the pivoting fork over a certain height range is possible.
  • Lifting the pivoting fork makes it possible in a simple manner to receive a bobbin from a bobbin storage space of the conveying device and / or from the winding unit of the processing device to a bobbin receiving location of the pivoting fork, provided that the pivoting fork is located below the bobbin storage space or the winding unit and largely with this or this is brought into cover.
  • the lowering of the pivoting fork makes it possible in a simple manner to set down a bobbin from a bobbin receiving space of the pivoting fork onto a bobbin storage space of the conveying device and / or onto the winding unit of the processing device, provided that the pivoting fork is located above the bobbin storage space or the winding unit and with this or this is largely covered.
  • the surface of the at least one coil receiving station of the pivoting fork is at the same height as or below the surface of the conveyor.
  • the conveying device and the movement space of the pivoting fork penetrate each other at least partially.
  • volume in which a point of the pivoting fork can be located in all possible pivot positions in conjunction with all possible height positions of the pivoting fork is preferably made possible.
  • Such a penetration is preferably made possible by corresponding recesses in the conveyor, wherein the said "open" design of the pivoting fork proves to be particularly advantageous, since in this way the volume of the recesses can be largely minimized.
  • the invention further relates to a processing plant for processing a strand-like material, which has a processing device of the type mentioned and a bobbin changing device according to the invention.
  • a processing plant allows the fully automatic handling of the coils on the processing device, in particular the feeding and the removal of the coils, ie the bobbin change.
  • the invention also relates to a bobbin changing method for execution on a processing system according to the invention for feeding and / or removing bobbins to or from a processing device of the type mentioned.
  • the bobbin changing method has a series of basic operations, which are caused by the mechanical drives of the components of the bobbin changing device Can be provided and combined by programmable controls taking into account the configuration of the processing plant and in coordination with the respective requirements for their operation in any order and / or in any number of repetitions.
  • the set of these basic operations includes, but is not necessarily limited to, the operations of moving the conveyor to a coil storage location of the conveyor by a particular distance, moving the conveyor away from a coil storage location of the conveyor by a particular distance, pivoting the pivot fork about the pivot axis about one certain angle in a certain direction, raising the pivoting fork by a certain distance, lowering the pivoting fork by a certain distance.
  • FIG. 1 shows a plan view of a bobbin changing device according to the invention
  • Fig. 2 is a plan view of a pivoting fork according to the invention
  • FIG. 3 is a plan view of a conveyor according to the invention.
  • Fig. 4 is a perspective view of an inventive
  • FIG. 1 In the top view in FIG. 1 on a bobbin changing device 1 according to the invention, the conveying device 30 can be seen on the left, the pivoting fork 10 in the middle and the processing device 40 on the right.
  • a section of the bobbin changing device according to the invention is shown again in FIG. 4 as a perspective view.
  • the processing device 40 is, for example, a production machine for a cable, which is produced in the processing device 40 and wound on a spool S which is located on the winding unit 41 and is rotatably mounted there. Accordingly, the object of the bobbin changing device 1 is to supply the processing device 40 empty coils L1, L2 and to remove these full coils V1, V2.
  • the conveyor 30 has two conveyor belts, namely the empty spool conveyor 31 for the transport of empty coils L1, L2 and the full spool conveyor 32 for the removal of full spools V1, V2.
  • the two conveyor belts 31, 32 are roller conveyor belts with rollers 37 arranged perpendicular to the conveying direction. Some of the rollers 37 are driven by electric motors, while another part of the rollers 37 are not driven. Furthermore, some rollers 38 are rubberized to increase the static friction of the To ensure coils during their transport on the rollers 38. In particular, those rollers 38 are rubberized, on which the coils are greatly accelerated and / or decelerated. The coils are transported on both conveyor belts 31, 32 perpendicular to their flanges standing.
  • the empty spool band 31 At the right end of the empty spool band 31 is the empty spool storage space 33, on which the empty spool L1 is located in FIG.
  • the full reel storage 34 At the right end of the full reel tape 32 is the full reel storage 34, on which in Fig. 1, the full reel V1 is.
  • the empty spool belt 31 only moves to the right in this configuration of the conveyor 30, and the full spool belt 32 accordingly moves only to the left.
  • the pivoting fork 10 is freely pivotable about a vertical pivot axis which passes through the pivot point M in both directions. It can be positioned with high precision, for example with a resolution of ⁇ 0.04 degrees, whereby the current angular position is detected via an absolute encoder.
  • the rotary movement of the pivoting fork via a geared motor.
  • the pivoting fork 10 can be moved over a combination of two lifting cylinders in three defined height positions BOTTOM, CENTER and TOP. The position below is below the surface of the conveyor belts 31, 32, the position UP above the winding unit 41 and the position CENTER approximately in the middle between the positions UP and DOWN.
  • the pivoting fork 10 essentially has the following components:
  • a steerer tube 1 in the form of a tube, for example with a round cross-section, which is arranged horizontally or nearly horizontally and which, with respect to the point of rotation M, is substantially on one side in FIG extends in the radial direction,
  • the inner fork arch attachment struts 20 may alternatively be connected to the steerer tube 1 1, preferably welded.
  • the fork mounting plate 18, the outer fork bow 12 and the inner fork bow 13 are arranged horizontally, the outer fork bow 12 and the inner fork bow 13 are lower than the steerer 11.
  • the inner and outer Gabelbogenbefest Trentsstreben 19, 20 make the connection between the two Altitudes ago.
  • the fork mounting plate 18 is screwed with a plurality of screws 23 with an underlying pivot bearing (not shown), preferably a ball, needle or roller bearing or a plain bearing, which allows the rotation about the pivot point M.
  • the pivot drive of the pivoting fork 10 via an electric geared motor (not shown).
  • the pivoting fork 10 is mounted on a columnar base (not shown).
  • the steerer tube 1 1 divides - in a vertical projection of the pivoting fork, as shown in Fig. 1 - the outer fork arch 12 and the inner fork arch 13 each in a - seen radially outward - left of the steerer 1 1 outer left fork section 14 and inner left fork portion 16 and an outer right fork portion 15 and inner right fork portion 17 located to the right of the steerer 11, wherein the outer left and outer right fork portions 14 and 15 are approximately equal in length and the inner left and inner right fork portions 16 and 17 are about the same length.
  • the outer left and inner left fork portions 14 and 16 together form a left spool receiving space 21 on the pivoting fork
  • the outer right and inner right fork portions 15 and 17 together form a right spool receiving space 22 on the pivoting fork.
  • On both Spulenability tantn 21, 22 may each be a coil such that it follows a pivoting movement of the pivoting fork 10 about the pivot axis.
  • the lower flange of the coil at two opposite parts of its circumference by the two left fork sections 14 and 16 and of the two right fork sections 15 and 17, which form the respective Spulenabilityplatz 21, 22, detected.
  • the exact position of the left coil receiving space 21 and the right coil receiving space 22 can be seen from the isolated representation of the pivoting fork as a plan view in Fig. 2.
  • the surface of the fork sections 14, 16 or 15, 17 can be provided with a non-slip coating.
  • the fork portions 14, 16 and 15, 17 may be provided with deeper recesses 14a, 16a and 15a, 17a, respectively, on which the coil flange rests, with the remaining, higher ones Parts of the fork sections 14, 16 and 15, 17 form a stop for the coil flange radially inward or radially outward.
  • the two conveyor belts 31, 32 are broken in the area of the empty-coil storage space 33 and the full-coil storage space 34.
  • an arcuate groove 35 is arranged, which runs concentrically to the pivot point M of the pivoting fork 10 and whose radial extent is slightly larger than the radial extent of the outer fork bend 12 of the pivoting fork 10.
  • the bottom of the groove 35 is slightly lower than the bottom of the outer fork bow 12 when the pivoting fork 10 is in the DOWN height position.
  • the outer yoke 12 can pass through the channel 35 during pivoting of the pivoting fork 10, without touching or colliding with another component.
  • an arcuate shield plate 36 is attached to the inner fork arch 13 of the pivoting fork 10.
  • the shielding plate 36 extends concentrically to the pivot point M of the pivoting fork 10.
  • the radius of the shielding plate 36 is slightly larger than the outer radius of the inner fork arch 13.
  • rollers 39 of the two conveyor belts 31, 32 in the region of the channel 35 and the shielding plate 36 are correspondingly shortened, as shown in Fig. 3 in the plan view of the conveyor 30, wherein the pivoting fork 10 is indicated only by the radii of movement of their individual parts.
  • this shortening of the rollers 39 does not affect the safe transport of the empty bobbins L1, L2 to the empty bobbin storage space 33 or the safe removal of the full bobbins V1, V2 from the full bobbin storage space 34, since the support surface for the bobbin flanges on the respective conveyor belt is still sufficiently large.
  • the two conveyor belts 31, 32 penetrate with the movement space of the pivoting fork 10.
  • the pivoting fork 10 can thus "drive” into the conveyor belts 31, 32 and pick up a coil from the empty coil storage space 33 or the full coil storage space 34 by lifting the pivoting fork 10 Lowering the pivoting fork 10 a spool settle there. Due to the free pivoting of the pivoting fork 10 relative to the processing device 40, the pivoting fork 10 can now be pivoted such that the left or the right coil receiving space 21, 22 respectively - in a vertical projection - with the winding unit 41 or with the empty coil storage space 33 or with the full coil storage space 34 is brought to cover substantially.
  • Full coil memory 34 comes into coverage; 10. Lowering the pivoting fork 10 in the height position DOWN and thus settling the full bobbin S on the full coil storage 34;

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Spulenwechselvorrichtung (1) zum Zuführen und/oder Entnehmen von Spulen zu bzw. von einer Verarbeitungseinrichtung (40), welche ein strangförmiges Material auf eine Spule aufwickeln und/oder von einer Spule abwickeln kann, wobei die Spulenwechselvorrichtung (1) wenigstens eine Fördereinrichtung (30), welche beispielsweise zwei Förderbänder (31, 32) aufweist, und eine Schwenkgabel (10) aufweist. Auf der Schwenkgabel (10) ist wenigstens ein Spulenaufnahmeplatz (21, 22) gebildet, auf welchen eine Spule gestellt werden kann. Durch Anheben, Absenken und/oder Verschwenken der Schwenkgabel (10) in einer bestimmten Abfolge und Wiederholung können Spulen der Verarbeitungseinrichtung (40) und der Fördereinrichtung (30) zugeführt und/oder diesen entnommen und auf diese Weise ein Spulenwechsel durchgeführt werden. Die Fördereinrichtung (30) und der Bewegungsraum der Schwenkgabel (10) können einander zumindest teilweise durchdringen.

Description

Spulenwechselvorrichtung
B e s c h r e i b u n g
Hiermit wird der gesamte Inhalt der Prioritätsanmeldung DE 10 2012 005 374 durch Bezugnahme Bestandteil der vorliegenden Anmeldung.
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Spulenwechselvorrichtung zum Zuführen und/oder Entnehmen von Spulen zu bzw. von einer Verarbeitungseinrichtung, welche ein strangförmiges Material auf eine Spule aufwickeln und/oder von einer Spule abwickeln kann.
Das strangförmige Material kann hierbei beispielsweise eine Faser, ein Faden, ein Seil, ein Draht, eine Litze oder ein einadriges oder mehradriges Kabel sein. In einem ersten Anwendungsfall ist die Verarbeitungseinrichtung eine Herstellungsmaschine für ein derartiges strangförmiges Material, wie beispielsweise eine Drahtziehmaschine oder eine Spinnmaschine. In diesem Fall wird der Verarbeitungseinrichtung eine leere Spule zugeführt, auf welche die Verarbeitungseinrichtung das hergestellte strangförmige Material, beispielsweise den gesponnenen Faden oder den gezogenen Draht, aufwickelt. Danach wird die volle Spule der Verarbeitungseinrichtung entnommen und gegen eine neue leere Spule ausgetauscht. In einem zweiten Anwendungsfall ist die Verarbeitungseinrichtung eine Weiterverarbeitungsmaschine für ein derartiges strangförmiges Material, wie beispielsweise eine Verseilmaschine oder eine Maschine zur Herstellung von mehradrigen Kabeln aus einzelnen Litzen. In diesem Fall wird der Verarbeitungseinrichtung eine volle Spule zugeführt, auf welcher das strangförmige Material, beispielsweise ein Faden oder eine Litze, aufgewickelt ist und von welcher es durch die Verarbeitungseinrichtung abgewickelt und verarbeitet wird. Danach wird die leere Spule der Verarbeitungseinrichtung entnommen und gegen eine neue volle Spule ausgetauscht.
Da im zweiten Anwendungsfall die Weiterverarbeitungsmaschine gleichzeitig auch als Herstellungsmaschine wie im ersten Anwendungsfall fungiert, können im zweiten Anwendungsfall auch zwei Spulenwechselvorrichtungen (eine mit der für den ersten und eine mit der für den zweiten Anwendungsfall beschriebenen Spulenwechselfunktion) gleichzeitig eingesetzt werden.
Unter einer Spule wird hierbei ein vorzugsweise rotationssymmetrischer Körper verstanden, welcher vorzugsweise einen zylindrischen oder auch konischen Spulenkörper sowie an den beiden Enden des Spulenkörpers angeordnete, vorzugsweise scheibenförmige Flansche aufweist, wobei der Durchmesser der beiden Flansche im Allgemeinen deutlich größer ist als der größte Durchmesser des Spulenkörpers. Im Kontext der vorliegenden Erfindung wird davon ausgegangen, dass alle mit der Spulenwechselvorrichtung verwendeten Spulen denselben Flanschdurchmesser haben, vorzugsweise einen Standarddurchmesser von 400 mm. Die Spulenhöhe kann dagegen - im Rahmen der von der Verarbeitungseinrichtung handhabbaren Spulengrößen - beliebig groß sein.
Der Spulenkörper dient dabei als Wickelkern für das Auf- und Abwickeln des strangförmigen Materials, wobei die beiden Flansche das Abrutschen der Windungen des strangförmigen Materials an den beiden Enden des Spulenkörpers verhindern. Der Begriff Spule bezeichnet in der vorliegenden Patentanmeldung sowohl eine voll bewickelte, eine teilweise bewickelte als auch eine leere Spule.
Die Verarbeitungseinrichtung weist eine sogenannte Spulstelle auf. Darunter wird eine fest vorgegebene Position an oder in der Verarbeitungseinrichtung verstanden, auf die eine Spule gestellt werden kann und in welcher das Auf- und/oder Abwickeln des strangförmigen Materials auf die bzw. von der Spule durch die Verarbeitungseinrichtung möglich ist. Dabei wird die Spule im Allgemeinen derart auf die Spulstelle gestellt, dass die Rotationsachse der Spule im Wesentlichen vertikal verläuft. In dieser Position und Orientierung an oder in der Verarbeitungseinrichtung wird die Spule von einer geeigneten Mechanik der Verarbeitungseinrichtung, welche beispielsweise je einen oben und unten in eine Hohlachse der Spule eingreifenden Dorn zur Spulenzentrierung aufweist, ergriffen und in Rotation versetzt, um das strangförmige Material auf die Spule aufzuwickeln bzw. von der Spule abzuwickeln. Selbstverständlich sind auch andere Orientierungen der Spule auf der Spulstelle, beispielsweise mit einer horizontalen oder auch schrägen Rotationsachse, möglich. Das Zuführen und/oder Entnehmen der Spulen zu der bzw. von der Verarbeitungseinrichtung erfolgt durch eine Spulenwechselvorrichtung. Unter einer Spulenwechselvorrichtung im Sinne der vorliegenden Erfindung wird eine mechanische Einrichtung verstanden, welche zum Zuführen und/oder Entnehmen von Spulen zu bzw. von einer Verarbeitungseinrichtung geeignet ist. Die Spulenwechselvorrichtung weist eine Fördereinrichtung und eine Übergabeeinrichtung auf.
Unter einer Fördereinrichtung im Sinne der vorliegenden Erfindung wird eine Einrichtung verstanden, welche zum Hinbewegen und/oder Wegbewegen von Spulen in beliebigem Füllzustand, d. h. von vollen, leeren oder teilweise mit dem strangförmigen Material gefüllten Spulen, zu der bzw. von der Verarbeitungseinrichtung geeignet ist. Eine Fördereinrichtung weist vorzugsweise wenigstens ein Förderband auf. Besonders vorzugsweise weist die Fördereinrichtung zwei Förderbänder auf, von denen eines vorzugsweise zum Antransport von vollen oder leeren Spulen und das andere zum Abtransport der leeren bzw. vollen Spulen eingerichtet ist.
Die Förderbänder wiederum werden beispielsweise von automatischen Handhabungseinrichtungen wie Industrierobotern oder auch durch menschliches Bedienpersonal beschickt, welches beispielsweise volle Spulen aus einem Lager oder von einer Palette entnimmt und sie auf das eine Förderband stellt und/oder dem anderen Förderband leere Spulen entnimmt und sie auf eine Palette stellt oder in ein Lager bringt.
Unter einer Übergabeeinrichtung im Sinne der vorliegenden Erfindung wird eine mechanische Vorrichtung verstanden, welche die Spulen zwischen der Verarbeitungseinrichtung und der Fördereinrichtung übergibt, d. h. welche zum Zuführen und/oder Entnehmen der Spulen sowohl zu der bzw. von der Verarbeitungseinrichtung als auch zu der bzw. von der Fördereinrichtung geeignet ist. Die Übergabeeinrichtung dient somit als "Schnittstelle" zwischen der Fördereinrichtung und der Verarbeitungseinrichtung.
Die Übergabeeinrichtung und/oder die Fördereinrichtung können beispielsweise elektrisch, hydraulisch und/oder pneumatisch angetrieben werden.
Es sind verschiedene Arten von Spulenwechselvorrichtungen bekannt:
Beispielsweise kann die Fördereinrichtung der Spulenwechselvorrichtung aus zwei parallelen Rollenförderbändern bestehen, auf welchen die Spulen auf einem ihrer Flansche stehend an- bzw. abtransportiert werden. Die beiden Förderbänder haben dabei einen Abstand voneinander, welcher etwas mehr als den Durchmesser eines Spulenflansches beträgt. Die beiden Förderbänder sind an ihren der Bearbeitungseinrichtung zugewandten Enden durch einen Querkettenförderer mit zwei umlaufenden Ketten miteinander verbunden. Die beiden Ketten des Querkettenförderers verlaufen dabei rechtwinklig zur Laufrichtung der Förderbänder, so dass die beiden Förderbänder und der Querkettenförderer zusammen eine U-förmige Anordnung bilden. Die Ketten des Querkettenförderers sind parallel zu den Rollen der Förderbänder ausgerichtet und verlaufen jeweils zwischen zwei benachbarten Rollen eines Förderbandes.
Wenn eine Spule am Ende des ersten Förderbandes steht, wird der Querkettenförderer angehoben, um die Spule aufzunehmen und im rechten Winkel zu den Förderbändern an eine Position zwischen den beiden Förderbändern zu transportieren, welche der Spulstelle der Verarbeitungseinrichtung direkt gegenüberliegt. Diese Position wird als Übergabeposition der Fördereinrichtung bezeichnet.
In der Mitte zwischen der Übergabeposition und der Spulstelle der Verarbeitungseinrichtung ist als Übergabeeinrichtung der Spulenwechselvorrichtung in diesem Fall eine vierarmige Greifereinheit angeordnet. Darin bilden jeweils zwei drehbar gelagerte Greifarme gemeinsam eine Zange, welche eine Spule auf der Spulstelle der Verarbeitungseinrichtung bzw. auf der Übergabeposition der Fördereinrichtung greifen kann, wobei die vier Greifarme untereinander durch ein Zahnradgetriebe verbunden und dadurch in ihren Bewegungen synchronisiert sind.
Die Greifereinheit als Ganzes ist um eine vertikale Achse drehbar sowie anhebbar und absenkbar. Sobald zwei Spulen auf der Spulstelle der Verarbeitungseinrichtung und auf der Übergabeposition der Fördereinrichtung ergriffen sind, wird die Greifereinheit als Ganzes angehoben, um 180 Grad gedreht und wieder abgesenkt, wodurch die beiden Spulen ihre Plätze tauschen. Danach öffnen sich die Greifarme, so dass die jetzt auf der Spulstelle der Verarbeitungseinrichtung stehende Spule in dem Verarbeitungsprozess verwendet und die jetzt auf der Übergabeposition der Fördereinrichtung stehende Spule durch den Querkettenförderer auf das zweite Förderband transportiert werden kann. Schließlich wird der Querkettenförderer wieder abgesenkt, so dass die Spule auf dem zweiten Förderband abtransportiert werden kann.
Andere Spulenwechselvorrichtungen aus dem Stand der Technik, beispielsweise aus der DE 41 25 383 A1 , sehen als Übergabeeinrichtung der Spulenwechselvorrichtung einen Drehtisch vor, der mehrere Stellplätze für die Spulen zur Verfügung stellt.
Die oben beschriebenen bekannten Lösungen sind einerseits mechanisch sehr aufwändig und erfordern andererseits große Verfahrwege der Spulen beim Spulenwechsel, wodurch sich eine relativ lange Zeitspanne ergibt, während der keine Spule auf der Spulstelle der Verarbeitungseinrichtung steht, was insgesamt in einer relativ langen Stillstandszeit der Verarbeitungseinrichtung und einem damit einhergehenden Produktivitätsverlust resultiert.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine mechanisch einfach aufgebaute und damit kostengünstige Spulenwechselvorrichtung sowie eine Verarbeitungsanlage mit einer derartigen Spulenwechselvorrichtung und ein Verfahren zum Betrieb einer derartigen Spulenwechselvorrichtung anzugeben.
Unter einer Verarbeitungsanlage wird hierbei eine Anlage verstanden, welche eine Verarbeitungseinrichtung und eine Spulenwechselvorrichtung im Sinne der vorliegenden Erfindung aufweist, wobei die Spulenwechselvorrichtung der Verarbeitungseinrichtung Spulen zuführt und/oder der Verarbeitungseinrichtung Spulen entnimmt.
Diese Aufgabe wird durch die Spulenwechselvorrichtung gemäß Anspruch 1 , durch die Verarbeitungsanlage gemäß Anspruch 12 und durch das Spulenwechselverfahren gemäß Anspruch 13 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen enthalten. Eine erfindungsgemäße Spulenwechselvorrichtung zum Zuführen und/oder Entnehmen von Spulen zu einer bzw. von einer Verarbeitungseinrichtung, welche ein strangförmiges Material auf eine Spule aufwickeln und/oder von einer Spule abwickeln kann, weist wenigstens eine Fördereinrichtung, insbesondere ein Förderband, und eine Schwenkgabel auf, welche zum Zuführen und/oder Entnehmen von Spulen zu der bzw. von der Verarbeitungseinrichtung und zum Zuführen und/oder Entnehmen von Spulen zu der bzw. von der Fördereinrichtung geeignet ist. Die erfindungsgemäße Schwenkgabel realisiert somit die oben beschriebene Übergabeeinrichtung.
Unter einer Schwenkgabel im Sinne der vorliegenden Erfindung wird ein starres Bauteil mit wenigstens zwei stabförmigen, an ihren Enden offenen Elementen verstanden (den "Forken" der Gabel), welches um wenigstens eine Achse geschwenkt, d. h. um einen begrenzten oder unbegrenzten Winkel in einer oder in beiden Richtungen gedreht werden kann.
Eine Schwenkgabel ermöglicht - im Gegensatz zu der im Stand der Technik verwendeten Greifereinheit in Verbindung mit einem Querkettenförderer - einen besonders einfachen Aufbau der Spulenwechselvorrichtung ohne eine Vielzahl von zusammenwirkenden beweglichen Teilen und damit entsprechend niedrige Herstellungskosten.
Vorzugsweise ist die Schwenkgabel dabei um eine im Wesentlichen vertikal verlaufende Schwenkachse schwenkbar. Dies ermöglicht einen weitgehend horizontal ausgerichteten Aufbau der Spulenwechselvorrichtung, wobei die Schwenkgabel, sofern sie sich rechtwinklig zur Schwenkachse erstreckt, stets parallel zum Boden ausgerichtet ist.
In einer besonders bevorzugten Ausführung ist auf der Schwenkgabel wenigstens ein Spulenaufnahmeplatz gebildet, auf dem eine Spule derart stehen kann, dass die Spule einer Schwenkbewegung der Schwenkgabel um die Schwenkachse folgt. Diese Anordnung, bei der eine Spule ohne weitere Haltevorrichtungen auf der Schwenkgabel stehen und auf diese Weise verschwenkt werden kann, ermöglicht einen Verzicht auf ebensolche Haltevorrichtungen, wie beispielsweise die im Stand der Technik verwendeten Greifarme, mit ihrer aufwändigen Mechanik und dem damit verbundenen Justieraufwand für die Einstellung eines richtigen und stets gleich bleibenden Anpressdrucks.
In einer bevorzugten Ausführung sind auf der Schwenkgabel wenigstens zwei Spulenaufnahmeplätze gebildet. Sofern diese beiden Spulenaufnahmeplätze auf der Umfangsrichtung der Schwenkgabel dicht beieinander liegen, ergeben sich hierdurch besonders kurze Verfahrwege und damit kurze Spulenwechselzeiten, wenn eine erste Spule von der Spulstelle der Verarbeitungseinrichtung auf einen ersten Spulenaufnahmeplatz der Schwenkgabel aufgenommen und direkt danach eine zweite Spule von einem zweiten Spulenaufnahmeplatz der Schwenkgabel auf die Spulstelle der Verarbeitungseinrichtung abgesetzt werden soll.
In einer weiteren besonders bevorzugten Ausführung ist der wenigstens eine Spulenaufnahmeplatz aus zwei voneinander beabstandeten Elementen der Schwenkgabel gebildet.
Die beiden voneinander beabstandeten Elemente können dabei die "Forken" der Schwenkgabel darstellen. Durch diese Konstruktion werden die zur Bildung des Spulenaufnahmeplatzes benötigten Elemente in ihrer Form weitgehend reduziert, beispielsweise im Vergleich zu einem flächigen Spulenaufnahmeplatz auf einem Drehtisch. Dies führt zu einer Materialeinsparung sowie zur Reduzierung der beschleunigten Masse der Spulenwechselvorrichtung und ermöglicht dadurch höhere Schwenkgeschwindigkeiten der Schwenkgabel und somit kürzere Spulenwechselzeiten. Außerdem lässt sich damit der Spulenaufnahmeplatz in einer "offenen" Bauweise realisieren, wodurch Kollisionen mit anderen Teilen der Spulenwechselvorrichtung und/oder der Verarbeitungseinrichtung vermieden werden können.
In einer weiteren bevorzugten Ausführung kann die Schwenkgabel relativ zu der Verarbeitungseinrichtung derart positioniert werden, dass der wenigstens eine Spulenaufnahmeplatz durch eine Schwenkung der Schwenkgabel in einer vertikalen Projektion mit der Spulstelle der Verarbeitungseinrichtung im Wesentlichen in Deckung gebracht werden kann. In einer weiteren bevorzugten Ausführung ist im Bereich der Fördereinrichtung wenigstens ein Spulenspeicherplatz gebildet, auf welchem eine Spule stehen kann, wobei die Fördereinrichtung eine Spule zu dem Spulenspeicherplatz hinbewegen und/oder eine Spule von dem Spulenspeicherplatz wegbewegen kann.
In einer weiteren bevorzugten Ausführung kann der wenigstens eine Spulenaufnahmeplatz der Schwenkgabel mit wenigstens einem Spulenspeicherplatz der Fördereinrichtung durch Schwenken der Schwenkgabel in einer vertikalen Projektion im Wesentlichen in Deckung gebracht werden.
Durch diese Anordnung der Spulstelle der Verarbeitungseinrichtung, des wenigstens einen Spulenaufnahmeplatzes der Schwenkgabel und des wenigstens einen Spulenspeicherplatzes der Fördereinrichtung relativ zueinander sind alle funktionalen Voraussetzungen für eine effiziente Übergabe der Spulen zwischen diesen Positionen geschaffen. Damit kann auf weitere mechanische Bauteile wie den im Stand der Technik verwendeten Querkettenförderer verzichtet werden, wodurch sich außerdem ein kompakterer Aufbau der Fördereinrichtung, vorzugsweise mit dicht beieinanderliegenden Förderbändern, ergibt.
Weiterhin sind die Anordnung der Spulstelle der Verarbeitungseinrichtung und des wenigstens einen Spulenspeicherplatzes der Fördereinrichtung relativ zu dem wenigstens einen Spulenaufnahmeplatz der Schwenkgabel frei wählbar, sofern sie sich im selben radialen Abstand von der Schwenkachse der Schwenkgabel befinden. Insbesondere ist eine direkt gegenüberliegende Anordnung der Spulstelle der Verarbeitungseinrichtung und einer Übergabeposition der Fördereinrichtung nicht mehr erforderlich.
In einer weiteren bevorzugten Ausführung kann die vertikale Position der Schwenkgabel verändert werden. Besonders vorzugsweise kann die Schwenkgabel in wenigstens eine untere, eine mittlere und eine obere Höhenposition verfahren werden. Weiter vorzugsweise ist ein kontinuierliches vertikales Verfahren der Schwenkgabel über einen bestimmten Höhenbereich möglich.
Das Anheben der Schwenkgabel ermöglicht auf einfache Weise, eine Spule von einem Spulenspeicherplatz der Fördereinrichtung und/oder von der Spulstelle der Verarbeitungseinrichtung auf einen Spulenaufnahmeplatz der Schwenkgabel aufzunehmen, sofern sich die Schwenkgabel unterhalb des Spulenspeicherplatzes bzw. der Spulstelle befindet und mit diesem bzw. dieser weitgehend in Deckung gebracht ist.
Entsprechend ermöglicht das Absenken der Schwenkgabel auf einfache Weise, eine Spule von einem Spulenaufnahmeplatz der Schwenkgabel auf einen Spulenspeicherplatz der Fördereinrichtung und/oder auf die Spulstelle der Verarbeitungseinrichtung abzusetzen, sofern sich die Schwenkgabel oberhalb des Spulenspeicherplatzes bzw. der Spulstelle befindet und mit diesem bzw. dieser weitgehend in Deckung gebracht ist.
In einer besonders bevorzugten Ausführung liegt wenigstens in der untersten Höhenposition der Schwenkgabel die Oberfläche des wenigstens einen Spulenaufnahmeplatzes der Schwenkgabel in gleicher Höhe wie oder unterhalb der Oberfläche der Fördereinrichtung. Hierdurch wird ermöglicht, dass die Schwenkgabel unter dem Spulenspeicherplatz der Fördereinrichtung zu diesem hingeschwenkt werden kann, um dort durch Anheben der Schwenkgabel eine Spule aufzunehmen, und/oder dass dort eine Spule durch Absenken der Schwenkgabel abgesetzt werden kann und die Schwenkgabel unter dem Spulenspeicherplatz der Fördereinrichtung von diesem weggeschwenkt werden kann.
In einer besonders bevorzugten Ausführung durchdringen die Fördereinrichtung und der Bewegungsraum der Schwenkgabel einander zumindest teilweise. Unter dem Bewegungsraum der Schwenkgabel wird dabei dasjenige Volumen verstanden, in dem sich bei allen möglichen Schwenkstellungen in Verbindung mit allen möglichen Höhenpositionen der Schwenkgabel ein Punkt der Schwenkgabel befinden kann. Eine solche Durchdringung wird vorzugsweise durch entsprechende Aussparungen in der Fördereinrichtung ermöglicht, wobei sich die genannte "offene" Bauweise der Schwenkgabel als besonders vorteilhaft erweist, da hierdurch das Volumen der Aussparungen weitgehend minimiert werden kann. Durch die gegenseitige Durchdringung der Fördereinrichtung und des Bewegungsraumes der Schwenkgabel wird das oben beschriebene Verschwenken der Schwenkgabel unter den Spulenspeicherplatz der Fördereinrichtung auf einfache Weise realisiert, wobei gleichzeitig ein sicheres Aufnehmen und/oder Absetzen der Spule von dem bzw. auf den Spulenspeicherplatz gewährleistet ist.
Gegenstand der Erfindung ist weiterhin eine Verarbeitungsanlage zur Verarbeitung eines strangförmigen Materials, welche eine Verarbeitungseinrichtung der genannten Art sowie eine erfindungsgemäße Spulenwechselvorrichtung aufweist. Eine derartige Verarbeitungsanlage erlaubt die vollautomatische Handhabung der Spulen an der Verarbeitungseinrichtung, insbesondere des Zuführens und des Entnehmens der Spulen, d. h. des Spulenwechsels.
Ebenfalls Gegenstand der Erfindung ist ein Spulenwechselverfahren zur Ausführung auf einer erfindungsgemäßen Verarbeitungsanlage zum Zuführen und/oder Entnehmen von Spulen zu bzw. von einer Verarbeitungseinrichtung der genannten Art. Das Spulenwechselverfahren weist eine Reihe von Grundoperationen auf, welche durch die mechanischen Antriebe der Komponenten der Spulenwechselvorrichtung zur Verfügung gestellt und durch programmierbare Steuerungen unter Berücksichtigung der Konfiguration der Verarbeitungsanlage und in Abstimmung mit den jeweiligen Anforderungen an deren Betrieb in beliebiger Reihenfolge und/oder in beliebiger Wiederholungsanzahl kombiniert werden können.
Die Menge dieser Grundoperationen enthält, jedoch nicht unbedingt ausschließlich, die Operationen: Bewegen der Fördereinrichtung hin zu einem Spulenspeicherplatz der Fördereinrichtung um einen bestimmten Weg, Bewegen der Fördereinrichtung weg von einem Spulenspeicherplatz der Fördereinrichtung um einen bestimmten Weg, Schwenken der Schwenkgabel um die Schwenkachse um einen bestimmten Winkel in einer bestimmten Richtung, Anheben der Schwenkgabel um einen bestimmten Weg, Absenken der Schwenkgabel um einen bestimmten Weg.
Aus diesen Grundoperationen kann dann, ggf. unter Verwendung von weiteren Informationen, beispielsweise von Sensoren für die Positionen oder Füllstände von Spulen oder über den Zustand der Verarbeitungseinrichtung, ein Betriebsprogramm für den Betrieb der Verarbeitungsanlage zusammengestellt werden, welches gesteuert von der programmierbaren Steuerung auf der Verarbeitungsanlage ablaufen kann. Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Zusammenhang mit den Figuren. Dabei zeigen: Fig.1 eine Draufsicht auf eine erfindungsgemäße Spulenwechselvorrichtung; Fig. 2 eine Draufsicht auf eine erfindungsgemäße Schwenkgabel;
Fig. 3 eine Draufsicht auf eine erfindungsgemäße Fördereinrichtung;
Fig. 4 eine perspektivische Darstellung einer erfindungsgemäßen
Spulenwechselvorrichtung.
In der Draufsicht in Fig. 1 auf eine erfindungsgemäße Spulenwechselvorrichtung 1 ist links die Fördereinrichtung 30, in der Mitte die Schwenkgabel 10 und rechts die Verarbeitungseinrichtung 40 zu sehen. Ein Ausschnitt aus der erfindungsgemäßen Spulenwechselvorrichtung ist in Fig. 4 noch einmal als perspektivische Darstellung abgebildet.
Bei der Verarbeitungseinrichtung 40 handelt es sich beispielsweise um eine Herstellungsmaschine für ein Kabel, welches in der Verarbeitungseinrichtung 40 hergestellt und auf eine Spule S aufgewickelt wird, welche sich auf der Spulstelle 41 befindet und dort drehbar gelagert ist. Dementsprechend besteht die Aufgabe der Spulenwechselvorrichtung 1 darin, der Verarbeitungseinrichtung 40 leere Spulen L1 , L2 zuzuführen und dieser volle Spulen V1 , V2 zu entnehmen. Die Fördereinrichtung 30 weist zwei Förderbänder, nämlich das Leerspulenband 31 zum Antransport von leeren Spulen L1 , L2 und das Vollspulenband 32 zum Abtransport von vollen Spulen V1 , V2 auf.
Die beiden Förderbänder 31 , 32 sind Rollenförderbänder mit senkrecht zur Förderrichtung angeordneten Rollen 37. Ein Teil der Rollen 37 wird durch Elektromotoren angetrieben, während ein anderer Teil der Rollen 37 antriebslos ist. Weiterhin sind einige Rollen 38 gummiert, um eine erhöhte Haftreibung der Spulen bei deren Transport auf den Rollen 38 zu gewährleisten. Insbesondere diejenigen Rollen 38 sind gummiert, auf denen die Spulen stark beschleunigt und/oder abgebremst werden. Die Spulen werden auf beiden Förderbändern 31 , 32 senkrecht auf ihren Flanschen stehend transportiert.
Am rechten Ende des Leerspulenbandes 31 befindet sich der Leerspulenspeicherplatz 33, auf dem in Fig. 1 die Leerspule L1 steht. Am rechten Ende des Vollspulenbandes 32 befindet sich der Vollspulenspeicherplatz 34, auf dem in Fig. 1 die Vollspule V1 steht. Das Leerspulenband 31 bewegt sich in dieser Konfiguration der Fördereinrichtung 30 nur nach rechts, und das Vollspulenband 32 bewegt sich entsprechend nur nach links.
Die Schwenkgabel 10 ist um eine vertikale Schwenkachse, welche durch den Drehpunkt M verläuft, in beiden Richtungen frei schwenkbar. Sie kann mit hoher Präzision, beispielsweise mit einer Auflösung von ± 0,04 Grad, positioniert werden, wobei die aktuelle Winkelposition über einen Absolutwertgeber erfasst wird. Die Drehbewegung der Schwenkgabel erfolgt über einen Getriebemotor. Weiterhin kann die Schwenkgabel 10 über eine Kombination aus zwei Hubzylindern in drei definierte Höhenpositionen UNTEN, MITTE und OBEN verfahren werden. Dabei befindet sich die Position UNTEN unterhalb der Oberfläche der Förderbänder 31 , 32, die Position OBEN oberhalb der Spulstelle 41 und die Position MITTE etwa in der Mitte zwischen den Positionen OBEN und UNTEN.
Die Schwenkgabel 10 weist im Wesentlichen folgende Komponenten auf:
- einen Gabelschaft 1 in Form eines Rohres, beispielsweise mit rundem Querschnitt, welches horizontal oder nahezu horizontal angeordnet ist und sich in Bezug auf den Drehpunkt M im Wesentlichen auf einer Seite in radialer Richtung erstreckt,
- einen äußeren Gabelbogen 12 und einen inneren Gabelbogen 13 in Form von gebogenen Rohren, beispielsweise mit rechteckigem Querschnitt, mit konstanter Krümmung und mit einer ebenen Oberseite, welche sich auf zwei horizontal angeordneten Kreisen mit dem Drehpunkt M als Mittelpunkt über denselben Winkelbogen erstrecken, wobei die beiden Kreise in derselben Ebene, aber unterhalb des Gabelschaftes 11 liegen und wobei der Radius des äußeren Gabelbogens 12 größer ist als der Radius des inneren Gabelbogens 13,
- eine horizontal angeordnete Gabelbefestigungsplatte 18, mit welcher der Gabelschaft 1 verbunden, vorzugsweise verschweißt, ist, - zwei äußeren Gabelbogenbefestigungsstreben 19, welche an ihren dem Gabelschaft 1 1 zugewandten Enden mit dem Gabelschaft 1 1 und an ihren dem Gabelschaft 1 1 abgewandten Enden mit dem äußeren Gabelbogen 12 verbunden, vorzugsweise verschweißt, sind, - zwei inneren Gabelbogenbefestigungsstreben 20, welche an ihren radial inneren Enden mit der Gabelbefestigungsplatte 18 und an ihren radial äußeren Enden mit dem inneren Gabelbogen 13 verbunden, vorzugsweise verschweißt, sind. Die inneren Gabelbogenbefestigungsstreben 20 können alternativ auch mit dem Gabelschaft 1 1 verbunden, vorzugsweise verschweißt, sein.
Somit sind die Gabelbefestigungsplatte 18, der äußere Gabelbogen 12 und der innere Gabelbogen 13 horizontal angeordnet, wobei der äußere Gabelbogen 12 und der innere Gabelbogen 13 tiefer liegen als der Gabelschaft 11. Die inneren und äußeren Gabelbogenbefestigungsstreben 19, 20 stellen dabei die Verbindung zwischen den beiden Höhenlagen her. Die Gabelbefestigungsplatte 18 ist mit einer Vielzahl von Schrauben 23 mit einem darunter liegenden Drehlager (nicht dargestellt), vorzugsweise einem Kugel-, Nadel- oder Rollenlager oder auch einem Gleitlager, verschraubt, welches die Drehung um den Drehpunkt M ermöglicht. Der Schwenkantrieb der Schwenkgabel 10 erfolgt über einen elektrischen Getriebemotor (nicht dargestellt). Die Schwenkgabel 10 ist auf einem säulenartigen Grundgestell (nicht dargestellt) montiert.
Der Gabelschaft 1 1 teilt - in einer vertikalen Projektion der Schwenkgabel, wie in Fig. 1 dargestellt - den äußeren Gabelbogen 12 und den inneren Gabelbogen 13 jeweils in einen - nach radial außen gesehen - links vom Gabelschaft 1 1 liegenden äußeren linken Gabelabschnitt 14 bzw. inneren linken Gabelabschnitt 16 sowie einen rechts vom Gabelschaft 11 liegenden äußeren rechten Gabelabschnitt 15 bzw. inneren rechten Gabelabschnitt 17, wobei der äußere linke und der äußere rechte Gabelabschnitt 14 und 15 etwa gleich lang sind und der innere linke und der innere rechte Gabelabschnitt 16 und 17 etwa gleich lang sind.
Der äußere linke und der innere linke Gabelabschnitt 14 und 16 bilden gemeinsam einen linken Spulenaufnahmeplatz 21 auf der Schwenkgabel, und der äußere rechte und der innere rechte Gabelabschnitt 15 und 17 bilden gemeinsam einen rechten Spulenaufnahmeplatz 22 auf der Schwenkgabel. Auf beiden Spulenaufnahmeplätzen 21 , 22 kann jeweils eine Spule derart stehen, dass sie einer Schwenkbewegung der Schwenkgabel 10 um die Schwenkachse folgt. Dabei wird der untere Flansch der Spule an zwei gegenüberliegenden Teilen seines Umfangs von den beiden linken Gabelabschnitten 14 und 16 bzw. von den beiden rechten Gabelabschnitten 15 und 17, welche den jeweiligen Spulenaufnahmeplatz 21 , 22 bilden, erfasst.
Die genaue Lage des linken Spulenaufnahmeplatzes 21 und des rechten Spulenaufnahmeplatzes 22 ist aus der isolierten Darstellung der Schwenkgabel als Draufsicht in Fig. 2 ersichtlich. Um das Abrutschen der Spule von einem Spulenaufnahmeplatz zu vermeiden, kann die Oberfläche der Gabelabschnitte 14, 16 bzw. 15, 17 mit einer rutschfesten Beschichtung versehen sein. Zusätzlich oder alternativ können auch, wie in Fig. 1 dargestellt, die Gabelabschnitte 14, 16 bzw. 15, 17 mit tiefer gelegenen Aussparungen 14a, 16a bzw. 15a, 17a versehen sein, auf weichen der Spulenflansch aufliegt, wobei die verbleibenden, höher gelegenen Teile der Gabelabschnitte 14, 16 bzw. 15, 17 für den Spulenflansch einen Anschlag nach radial innen bzw. radial außen bilden. Die beiden Förderbänder 31 , 32 sind im Bereich des Leerspulenspeicherplatzes 33 und des Vollspulenspeicherplatzes 34 durchbrochen. In dem Durchbruch ist eine bogenförmige Rinne 35 angeordnet, welche konzentrisch zum Drehpunkt M der Schwenkgabel 10 verläuft und deren radiale Ausdehnung etwas größer ist als die radiale Ausdehnung des äußeren Gabelbogens 12 der Schwenkgabel 10. Auch liegt der Boden der Rinne 35 etwas tiefer als die Unterseite des äußeren Gabelbogens 12, wenn sich die Schwenkgabel 10 in der Höhenposition UNTEN befindet. Somit kann der äußere Gabelbogen 12 beim Verschwenken der Schwenkgabel 10 die Rinne 35 durchlaufen, ohne diese zu berühren oder mit einem anderen Bauteil zu kollidieren.
Weiterhin weisen die beiden Förderbänder 31 , 32 im Bereich des Leerspulenspeicherplatzes 33 und des Vollspulenspeicherplatzes 34 eine Einbuchtung auf. In der Einbuchtung ist ein bogenförmiges Abschirmblech 36 für den inneren Gabelbogen 13 der Schwenkgabel 10 angebracht. Auch das Abschirmblech 36 verläuft konzentrisch zum Drehpunkt M der Schwenkgabel 10. Der Radius des Abschirmblechs 36 ist etwas größer als der äußere Radius des inneren Gabelbogens 13. Somit kann der innere Gabelbogen 13 beim Verschwenken der Schwenkgabel 10 innerhalb des Abschirmblechs 36 vorbeilaufen, ohne das Abschirmblech 36 zu berühren oder mit einem anderen Bauteil zu kollidieren. Die Rinne 35 und das Abschirmblech 36 verhindern auch weitgehend das Eindringen von Fremdkörpern in den Bewegungsraum der Schwenkgabel 10.
Die Rollen 39 der beiden Förderbänder 31 , 32 im Bereich der Rinne 35 und des Abschirmblechs 36 sind entsprechend verkürzt, wie in Fig. 3 in der Draufsicht auf die Fördereinrichtung 30 dargestellt, wobei die Schwenkgabel 10 nur durch die Bewegungsradien ihrer einzelnen Teile angedeutet ist. Diese Verkürzung der Rollen 39 beeinträchtigt jedoch nicht den sicheren Antransport der Leerspulen L1 , L2 zum Leerspulenspeicherplatz 33 bzw. den sicheren Abtransport der Vollspulen V1 , V2 vom Vollspulenspeicherplatz 34, da die Auflagefläche für die Spulenflansche auf dem jeweiligen Förderband immer noch ausreichend groß ist.
Auf diese Weise durchdringen sich die beiden Förderbänder 31 , 32 mit dem Bewegungsraum der Schwenkgabel 10. Die Schwenkgabel 10 kann somit in die Förderbänder 31 , 32 "hineinfahren" und dort durch Anheben der Schwenkgabel 10 eine Spule vom Leerspulenspeicherplatz 33 oder vom Vollspulenspeicherplatz 34 aufnehmen bzw. durch Absenken der Schwenkgabel 10 eine Spule dort absetzen. Durch die freie Schwenkbarkeit der Schwenkgabel 10 relativ zur Verarbeitungseinrichtung 40 kann nun die Schwenkgabel 10 derart verschwenkt werden, dass der linke oder der rechte Spulenaufnahmeplatz 21 , 22 jeweils - in einer vertikalen Projektion - mit der Spulstelle 41 oder mit dem Leerspulenspeicherplatz 33 oder mit dem Vollspulenspeicherplatz 34 im Wesentlichen in Deckung gebracht wird.
Für die folgende exemplarische Beschreibung des Ablaufs eines Spulenwechsels wird angenommen, dass sich eine Vollspule S auf der Spulstelle 41 der Verarbeitungseinrichtung 40 befindet und dass sich die Schwenkgabel 10 in einer Schwenkstellung zwischen dem Leerspulenband 31 und der Verarbeitungseinrichtung 40 befindet (etwa wie in Fig. 1 dargestellt). Der Ablauf eines Spulenwechsels, welcher in der vorliegenden Konfiguration der Verarbeitungsanlage im Austausch der Vollspule S gegen eine Leerspule L1 besteht, umfasst dann die folgende Reihenfolge von Schritten:
1. Hinbewegen der Leerspule L1 zum Leerspulenspeicherplatz 33 durch die Fördereinrichtung 30, so dass die Leerspule L1 auf dem Leerspulenspeicherplatz 33 steht;
2. Absenken der Schwenkgabel 10 in die Höhenposition UNTEN;
3. Verschwenken der Schwenkgabel 10 gegen den Uhrzeigersinn unter das Leerspulenband 31 , so dass der linke Spulenaufnahmeplatz 21 mit dem
Leerspulenspeicherplatz 33 in Deckung kommt; . Anheben der Schwenkgabel auf die Höhenposition MITTE und damit Aufnehmen der Leerspule L1 auf den linken Spulenaufnahmeplatz 21 ;
5. Verschwenken der Schwenkgabel 10 im Uhrzeigersinn, so dass der rechte Spulenaufnahmeplatz 22 der Schwenkgabel 10 mit der Spulstelle 41 in
Deckung kommt; . Anheben der Schwenkgabel 10 auf die Höhenposition OBEN und damit Aufnehmen der Vollspule S auf den rechten Spulenaufnahmeplatz 22; . Verschwenken der Schwenkgabel 10 im Uhrzeigersinn, so dass der linke Spulenaufnahmeplatz 21 der Schwenkgabel 10 mit der Spulstelle 41 in
Deckung kommt; . Absenken der Schwenkgabel 10 in die Höhenposition MITTE und damit Absetzen der Leerspule L1 auf der Spulstelle 41 ; . Verschwenken der Schwenkgabel 10 im Uhrzeigersinn, so dass der rechte Spulenaufnahmeplatz 22 der Schwenkgabel 10 mit dem
Vollspulenspeicherplatz 34 in Deckung kommt; 10. Absenken der Schwenkgabel 10 in die Höhenposition UNTEN und damit Absetzen der Vollspule S auf den Vollspulenspeicherplatz 34;
11. Wegbewegen der Spule S vom Vollspulenspeicherplatz 34 durch die Fördereinrichtung 30.
Wie aus dem beschriebenen Ablauf ersichtlich, muss die Schwenkgabel 10 zwischen dem Aufnehmen der Vollspule S von der Spulstelle 41 und dem Absetzen der Leerspule L1 auf der Spulstelle 41 lediglich um einen geringen Winkel, nämlich dem Winkel zwischen dem rechten Spulenaufnahmeplatz 22 und dem linken Spulenaufnahmeplatz 21 , verschwenkt werden. Dadurch ergibt sich lediglich eine sehr geringe Zeitspanne, in der keine Spule auf der Spulstelle 41 steht, welche mit der Maschinenstillstandszeit der Verarbeitungseinrichtung 40 identisch ist.
Bezugszeichenliste
1 Spulenwechselvorrichtung
10 Schwenkgabel
11 Gabelschaft
12 Äußerer Gabelbogen
13 Innerer Gabelbogen
14 Äußerer linker Gabelabschnitt
15 Äußerer rechter Gabelabschnitt
16 Innerer linker Gabelabschnitt
17 Innerer rechter Gabelabschnitt
14a - 17a Aussparungen in den Gabelabschnitten
18 Gabel befestig u n g s p latte
19 Äußere Gabelbogenbefestigungsstrebe
20 Innere Gabelbogenbefestigungsstrebe
21 Linker Spulenaufnahmeplatz
22 Rechter Spulenaufnahmeplatz
23 Schraube
30 Fördereinrichtung
31 Leerspulenband
32 Vollspulenband
33 Leerspulenspeicherplatz
34 Vollspulenspeicherplatz
35 Rinne für den äußeren Gabelbogen
36 Abschirmblech für den inneren Gabelbogen
37 Rolle
38 Gummierte Rolle
39 Verkürzte Rolle 40 Verarbeitungseinrichtung
41 Spulstelle
M Drehpunkt der Schwenkgabel
L1 , L2, L3 Leerspulen
V1 , V2, V3 Vollspulen
S Spule

Claims

Patentansprüche
Spulenwechselvorrichtung (1 ) zum Zuführen und/oder Entnehmen von Spulen zu bzw. von einer Verarbeitungseinrichtung (40), welche ein strangförmiges Material auf eine Spule aufwickeln und/oder von einer Spule abwickeln kann, wobei die Spulenwechselvorrichtung (1 ) wenigstens eine Fördereinrichtung (30), insbesondere ein Förderband (31 , 32), aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Spulenwechselvorrichtung (1 ) eine Schwenkgabel (10) aufweist, welche zum Zuführen und/oder Entnehmen von Spulen zu einer bzw. von einer derartigen Verarbeitungseinrichtung (40) und zum Zuführen und/oder Entnehmen von Spulen zu der bzw. von der Fördereinrichtung (30) geeignet ist.
Spulenwechselvorrichtung (1) gemäß Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Schwenkgabel (10) um eine im Wesentlichen vertikal verlaufende Schwenkachse schwenkbar ist.
Spulenwechselvorrichtung (1 ) gemäß mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Schwenkgabel (10) wenigstens ein Spulenaufnahmeplatz (21 , 22) gebildet ist, auf dem eine Spule derart stehen kann, dass die Spule einer Schwenkbewegung der Schwenkgabel (10) um die Schwenkachse folgt.
4. Spulenwechselvorrichtung (1 ) gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Schwenkgabel (10) wenigstens zwei Spulenaufnahmeplätze (21 , 22) gebildet sind. Spulenwechselvorrichtung (1) gemäß mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Spulenaufnahmeplatz (21 , 22) aus zwei voneinander beabstandeten Elementen (14, 16; 15, 17) der Schwenkgabel (10) gebildet ist.
Spulenwechselvorrichtung (1) gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwenkgabel (10) relativ zu der Verarbeitungseinrichtung (40), welche weiterhin eine Spulstelle (41) aufweist, auf die eine Spule gestellt werden kann, derart positioniert werden kann, dass der wenigstens eine Spulenaufnahmeplatz (21 , 22) durch eine Schwenkung der Schwenkgabel (10) in einer vertikalen Projektion mit der Spulstelle (41 ) der Verarbeitungseinrichtung (40) im Wesentlichen in Deckung gebracht werden kann.
Spulenwechselvorrichtung (1 ) gemäß mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich der Fördereinrichtung (30) wenigstens ein Spulenspeicherplatz (33, 34) gebildet ist, auf welchem eine Spule stehen kann, wobei die Fördereinrichtung (30) eine Spule zu dem Spulenspeicherplatz (33, 34) hinbewegen und/oder eine Spule von dem Spulenspeicherplatz (33, 34) wegbewegen kann.
Spulenwechselvorrichtung (1) gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Spulenaufnahmeplatz (21 , 22) der Schwenkgabel (10) mit wenigstens einem Spulenspeicherplatz (33, 34) der Fördereinrichtung (30) durch Schwenken der Schwenkgabel (10) in einer vertikalen Projektion im Wesentlichen in Deckung gebracht werden kann.
Spulenwechselvorrichtung (1 ) gemäß mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die vertikale Position der Schwenkgabel (10) veränderbar ist, insbesondere dass die Schwenkgabel (10) in wenigstens eine untere, eine mittlere und eine obere Höhenposition (UNTEN, MITTE, OBEN) verfahren werden kann. 10. Spulenwechselvorrichtung (1 ) gemäß Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens in der untersten Höhenposition (UNTEN) der Schwenkgabel (10) die Oberfläche des wenigstens einen Spulenaufnahmeplatzes (21 , 22) der Schwenkgabel (10) in gleicher Höhe wie oder unterhalb der Oberfläche der Fördereinrichtung (30) liegt. 11. Spulenwechselvorrichtung (1) gemäß mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Fördereinrichtung (30) und der Bewegungsraum der Schwenkgabel (10) einander zumindest teilweise durchdringen.
Verarbeitungsanlage zur Verarbeitung eines strangförmigen Materials, aufweisend eine Verarbeitungseinrichtung (40), welche das strangförmige Material auf eine Spule aufwickeln und/oder von einer Spule abwickeln kann, und eine Spulenwechselvorrichtung (1 ) gemäß mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche.
Spulenwechselverfahren zur Ausführung auf einer Verarbeitungsanlage gemäß Anspruch 12 zum Zuführen und/oder Entnehmen von Spulen zu bzw. von der Verarbeitungseinrichtung (40), dadurch gekennzeichnet, dass es einen oder mehrere der folgenden Operationen in beliebiger Reihenfolge und/oder in beliebiger Wiederholungsanzahl aufweist:
- Bewegen der Fördereinrichtung (30) hin zu einem Spulenspeicherplatz (33, 34) der Fördereinrichtung (30) um einen bestimmten Weg; - Bewegen der Fördereinrichtung (30) weg von einem Spulenspeicherplatz (33, 34) der Fördereinrichtung (30) um einen bestimmten Weg;
- Schwenken der Schwenkgabel (10) um die Schwenkachse um einen bestimmten Winkel in einer bestimmten Richtung;
- Anheben der Schwenkgabel (10) um einen bestimmten Weg;
- Absenken der Schwenkgabel (10) um einen bestimmten Weg.
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