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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Vereinzeln von Nadeln, insbesondere für die Bestückung eines Nadelbrettes einer Nadelmaschine zur Vliesstoff- oder Nadelfilzherstellung, mit einer Aufnahme für die Nadeln und mit einer Vereinzelungseinrichtung.
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Nadelbretter sind Bestandteile von Nadelmaschinen zur Vliesstoff- oder Nadelfilzherstellung und sind mit speziellen Nadeln bestückt. Die Nadelmaschinen dienen der Verfestigung/Verdichtung von Fasermaterialien, Fasern, Endlosfasern. Es werden Produkte wie Spinnvlies, Kunstleder, künstliches Wildleder, Nadelfilz, das Vlies enthalten kann, hergestellt. Die Nadeln weisen durch ihren Befestigungshaken, die sogenannte Krücke, eine L-Form auf und sind durch Bohrlöcher im Nadelbrett hindurchgeführt und fixiert. Die Nadeln unterliegen größter Beanspruchung und werden über die Zeit beschädigt.
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Neben Nadeln mit Krücken gibt es auch Nadeln mit Befestigungsbereichen, die durch die Verdickung eines Endes gebildet werden, wie bspw. aus
JP 11350328 A oder
DE 10 2011 016 755 B3 bekannt. Die Erfindung kann sich sowohl auf die Vereinzelung von Nadeln beziehen, die der Nadelbrettbestückung dienen, als auch auf Nadeln, wie Näh- oder Stick- oder Stricknadeln, Nägel oder nagelähnliche Stifte in anderen Anwendungsbereichen.
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Damit nun das Nadelbrett mit den Nadeln bestückt werden kann, müssen diese von einer Entnahmestelle entnommen werden. Die Entnahmestelle ist aus dem Stand der Technik in sehr unterschiedlichen Ausführungen bekannt.
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Aus
DE 3941159 C1 ergibt sich beispielsweise ein Schwingförderer, der an einer Schlitteneinheit einer Be- und Entnadelungsvorrichtung angeordnet ist und eine Aufnahme für einen Vorrat zunächst ungeordneter Nadeln aufweist. Der Schwingförderer weist einen Auslauf auf, in dem die Nadeln vereinzelt und mit ihren Krücken gleichsinnig orientiert werden. Die gleichsinnig orientierten vereinzelten Nadeln werden dann quer auf einem bandförmigen Linearförderer abgelegt, der durch einen Schrittantrieb jedes Mal um einen Schritt vorrückt, wenn eine neue Nadel in das Nadelbrett eingetrieben werden soll. Ein Greifer ergreift die jeweils letzte Nadel der mit dem Bandförderer zugeführten Nadeln und schwenkt dann zum Nadelbrett, um die Bestückung vorzunehmen. Die Vereinzelung der bereitzustellenden Nadeln erfordert zwei Förderaggregate – einen Schwingförderer und einen Bandförderer und ist somit relativ teuer. Zudem benötigt die bekannte Vereinzelungsvorrichtung viel Platz innerhalb der Gesamtvorrichtung.
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Eine weitere Vorrichtung zum Vereinzeln bzw. Zuführen von Nadeln, mit denen ein Nadelbrett bestückt werden soll, ist aus
EP 1953287 A1 bekannt. Die Nadelzuführung umfasst eine Aufnahme für die Nadeln in Form eines Fülltrichters mit Vibrationseinrichtung und eine Füllvorrichtung in Form von zwei parallelen, gleichsinnig drehenden Gewindespindeln, in deren Gängen die Nadeln in gewünschter Beabstandung vereinzelt und gruppenweise abgelegt werden, so dass sie von einer Spannzange/Mehrfachspannzange ergriffen und abgenommen werden können. Zur Drehung der Spindeln werden Schrittmotoren eingesetzt. Die in Rede stehende Vereinzelungsvorrichtung erfordert einen hohen konstruktiven Aufwand und ist platzintensiv.
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Die
DE 10 2011 016 755 B3 zeigt eine Vorrichtung, die neben anderen Funktionen auch dem Bestücken eines Nadelbrettes mit Nadeln dient, wobei ein Roboter mit einem Werkzeugarm frische Nadeln von einer Entnahmestelle aufnimmt. Da der Roboter mit einem gelenkigen Werkzeugarm und Werkzeug ausgestattet ist, kann er Nadeln selbst aus einer Entnahmestelle entnehmen, weshalb der Personalaufwand äußerst gering ist. Der Roboter hat eine große Bewegungsfreiheit, was die freie Nadelaufnahme punktuell, bezogen auf eine ausgewählte Nadel in der Entnahmestelle erlaubt. Durch den gelenkigen Werkzeugarm am Roboter wird der konstruktive Aufwand einer herkömmlichen Nadelzuführung vermieden. Die Entnahmestelle ist bspw. auf einer Grundplatte des Roboters angeordnet. Bei dieser Nadelentnahme ist der Entnahme ein Detektionsvorgang mittels Kamera oder Laserscanner oder weiteren Detektionseinrichtungen vorgeschaltet. In einem separaten Computer werden die Daten so elektronisch erfasst und verarbeitet, dass die Position der aufzunehmenden Nadel ermittelt wird und dann die Ausrichtung des Werkzeugarmes mit dem Greifer erfolgt.
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Bei dieser mit Hilfe der Bilderkennung arbeitenden Roboterlösung handelt es sich um den „Griff in die Kiste”, auch als „Binpicking” bezeichnet. Diese Art von Nadelentnahme ist sehr aufwendig, da der Roboter ein hochauflösendes Bild von der Nadel zu erkennen hat. Eine hochauflösende Bilderkennung ist sehr teuer und erfordert eine aufwendige Software. Viele Programmierstunden und Tests sind erforderlich, um die undefinierte Greifposition und den Greifort der zu ergreifenden Nadel an der Entnahmestelle zu berechnen. Die Greifposition beschreibt, wo die Krücke/der Haken angeordnet sein muss. Der Greifort richtet sich auf die Lage der Nadel in der Entnahmestelle. Die Nadelerkennung und die Nadelergreifung erfolgt bei dem in Rede stehenden Stand der Technik relativ langsam. Vom Erkennen des Bildes bis zur Aufnahme der Nadel vergehen ca. 5 Sekunden. Die rechnerische Auswahl von einer Nadel, das Hinfahren und das Ergreifen haben außerdem eine verbesserungswürdige Trefferquote von ca. 85%. Bei dem Ziel, ein Nadelbrett mit beispielsweise ca. 50.000 Nadeln zu bestücken, spielen die Sekunden der Nadelergreifung eine sehr große Rolle.
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Ausgehend vom Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine kostengünstige Vorrichtung zum Vereinzeln von Nadeln bereitzustellen, die eine Nadel schnell in eine definierte Position bringt, so dass ein reproduzierbares, treffsicheres Ergreifen der Nadel durch eine Nadelbestückungsvorrichtung ermöglicht wird. Darüber hinaus soll die Vorrichtung in schlanker Baugröße realisierbar sein.
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Die voranstehende Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst. Danach ist eine Vorrichtung der in Rede stehenden Art derart ausgestaltet, dass die Aufnahme zumindest eine Durchtrittsöffnung aufweist, dass die Vereinzelungseinrichtung ein Austreibungsmittel umfasst, welches durch die Durchtrittsöffnung der Aufnahme hindurchführbar ist und welches einen Kontaktbereich aufweist, der zumindest mit einer Nadel korrespondiert.
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Zunächst ist erkannt worden, dass der Stand der Technik zwei grundsätzliche Arten von Vorrichtungen zum Vereinzeln bereithält. Zum einen ist die separate Vereinzelungsvorrichtung bekannt, die aus zwei Bestandteilen aufgebaut ist, nämlich einer Nadelaufnahme mit einem kinematischen Schwing- oder Rüttelmechanismus und einer Vereinzelungseinrichtung in Form eines Förderers. Aus der Aufnahme gelangen die Nadeln zum Förderer, von wo aus die Bestückungsvorrichtung die Nadeln aufnimmt. Hierbei wird wegen der Baugröße sehr viel Platz beansprucht. Zum anderen ist eine Vereinzelungsvorrichtung bekannt, die in die Nadelbestückungsvorrichtung in Form eines Roboters integriert ist, welche dann eine aufwendige, langsame und zudem teure und im Hinblick auf die Trefferquote suboptimale Bildverarbeitungssoftware zur Detektion der Nadel vor dem Ergreifen benötigt.
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Bezüglich der einen bekannten Bauform ist erkannt worden, dass die Baugröße einer herkömmlichen Vereinzelungsvorrichtung verringert werden kann, wenn der Vereinzelungsvorgang nicht erst bei Austritt der Nadel aus der Aufnahme stattfindet, sondern quasi in der Aufnahme selbst stattfindet.
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Bezüglich der anderen bekannten Bauform ist erkannt worden, dass Bildverarbeitungssoftware, bspw. bei einer Bestückungsvorrichtung in Form eines Roboters, dann für den Zweck der Nadelentnahme nicht erforderlich ist, wenn die Vereinzelungseinrichtung die Nadel reproduzierbar positioniert.
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Erfindungsgemäß ist erkannt worden, dass die Positionierung einer Nadel mittels einer gattungsgemäßen Vorrichtung auch bei geringer Baugröße erreicht werden kann; wenn der Vereinzelungsvorgang und die Darbietung der vereinzelten Nadel nicht räumliche getrennt vom Füllort bzw. von der Aufnahme erfolgt, sondern die Aufnahme für die Nadeln Wirkort der Vereinzelungseinrichtung ist. Die Vereinzelungseinrichtung dringt in den Bereich der Aufnahme ein, und vereinzelt die Nadel durch sie hindurch. Die erfinderische Qualität liegt somit bereits darin, dass die Aufnahme während des Vereinzelungsvorgangs Bestandteil der Vereinzelungseinrichtung ist.
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Weiter ist erfindungsgemäß erkannt worden, dass die Aufnahme die Vereinzelung der Nadel ermöglicht, wenn sie zumindest eine Durchtrittsöffnung aufweist, durch die hindurch ein Austreibungsmittel der Vereinzelungseinrichtung geführt werden kann. Weiter ist erfindungsgemäß erkannt worden, dass eine definierte Position der Nadel erreicht werden kann, wenn das Austreibungsmittel über einen Kontaktbereich verfügt, der auf die zumindest eine Nadel abgestimmt ist und mit dieser korrespondiert.
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Das Austreibungsmittel der erfindungsgemäßen Vorrichtung könnte als Schwert, Stempel oder Stößel ausgebildet sein. Das Austreibungsmittel könnte zur Austreibung der Nadel oder auch einer gewünschten Anzahl an Nadeln in verschiedenen Richtungen durch die Aufnahme und die dortigen Nadeln geführt sein. Wenn das Austreibungsmittel die Nadel vereinzelt, durchstößt es den übrigen Nadelhaufen und verdrängt dabei die nicht vom Kontaktbereich erfassten Nadeln. Im Hinblick auf eine schlanke Bauform ist es bevorzugt, das Austreibungsmittel unterhalb der Aufnahme anzuordnen. Eine Ausführung mit einem Schwert, Stempel oder Stößel ermöglicht sehr kleine Bauformen, so dass auch mehrere Vereinzelungseinrichtungen nebeneinander – bspw. auf derselben Grundplatte, auf der sich ein Roboter als Bestückungsvorrichtung befindet – für unterschiedliche Nadeln vorgesehen sein könnten. Auf diese Weise kann mit mehreren Nadeltypen in verschiedenen Aufnahmen und verschiedenen Austreibungsmitteln parallel gearbeitet werden. Am Austreibungsmittel könnten Anschläge zur Höheneinstellung bzw. zur Einstellung des Ausfahrweges vorgesehen sein.
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Zur Realisierung einer definierten Position der Nadel könnte der Kontaktbereich des Austreibungsmittels mindestens eine Nut für eine Nadel umfassen. Für gruppenweises Ergreifen von mehreren Nadeln durch die Bestückungsvorrichtung könnte der Kontaktbereich auch mehrere Nuten oder Rinnen oder Vertiefungen oder dgl. aufweisen. Diese könnten bspw. parallel zueinander angeordnet sein. Des weiteren könnten die Nuten des Mehrfach-Kontaktbereiches auch auf die Formgebung verschiedener Nadeln mit unterschiedlichen Krücken und/oder unterschiedlichen Nadelabmessungen und/oder auf die Formgebung von Nadeln ohne Krücken angepasst sein. Korrespondierend dazu könnte die Aufnahme verschiedene Kammern für verschiedene Nadeltypen und jeweils Durchtrittsöffnungen für die einzelnen Kammern und Austreibungsmitteln mit den entsprechenden Kontaktbereichen umfassen.
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Nach der bevorzugten Ausführungsform, wobei das Austreibungsmittel unterhalb der Aufnahme angeordnet ist, wäre dann nur eine einzige Durchtrittsöffnung in der Grundplatte der Aufnahme erforderlich, wenn die Aufnahme nach oben öffnet. Die nach oben offene Aufnahme ist unter dem Aspekt der Verdrängung der Nadeln vorteilhaft, die nicht vom Kontaktbereich des Austreibungsmittels erfasst sind. Die Aufnahme könnte auch in anderen Bauformen ausgeführt sein. Zum Beispiel ist auch eine Aufnahme mit zusätzlicher Deckplatte als Schutz vor Verschmutzung möglich. Dann wäre die Ausbildung zweier gegenüberliegender Durchtrittsöffnungen denkbar, die in die Grundplatte und in die Deckplatte der Aufnahme gegenüberliegend eingearbeitet sein könnten. Es wäre aber auch möglich, zwei gegenüberliegende Durchtrittsöffnungen an den Seitenwänden der Aufnahme vorzusehen. Dies könnte dann der Fall sein, wenn die Greifmittel der Bestückungsvorrichtung die selektierte Nadel in einer seitlichen Ausgabeposition besser ergreifen können. Das Halten der Nadel im Kontaktbereich könnte – gerade in der Ausgabeposition, das heißt, wenn der Kontaktbereich der Vereinzelungseinrichtung die Aufnahme verlässt – durch ein temporäres magnetisches Feld erzeugt werden, das natürlich ohne Einfluss auf die anderen Nadeln bleiben muss. Unter diesem Aspekt wäre auch die Nadelentnahme unterhalb der Aufnahme denkbar.
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Von erfindungswesentlicher Bedeutung ist die Formgestaltung der Aufnahme für die Nadeln. Hierüber wird eingestellt, wo die Nadeln liegen, wo das Austreibungsmittel der Vereinzelungseinrichtung angreift und wo schließlich die Greifmittel der Bestückungsvorrichtung zur Aufnahme der Nadel ansetzen. Alles erfolgt in einem vorher festgelegten Bereich, so dass – in Abgrenzung gegen
DE 10 2011 016 755 B3 – keine Positionssuche stattfindet. Die Formgestaltung der Aufnahme ist entscheidend, Fertigungstoleranzen sollten gering sein. Werden Nadeln mit Krücken eingesetzt, könnte eine nach oben offene Aufnahme mit einer trapezförmig ausgestalteten Vertiefung vorgesehen sein, wobei die Nadelspitzen zum konvergierenden Ende und die Krücken zum divergierenden Ende der Vertiefung weisen.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung könnte die Aufnahme zumindest innen trichterförmig ausgebildet sein. Zweckmäßigerweise könnte die Durchtrittsöffnung im tiefsten Punkt der Aufnahme angeordnet sein und hinsichtlich ihrer Abmessungen mit denen des Kontaktbereichs des Austreibungsmittels korrespondieren. Bei dieser vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung wäre das Austreibungsmittel unterhalb der Aufnahme bzw. unterhalb der Trichteröffnung/Durchtrittsöffnung anzuordnen.
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Zur Bewegung des Austreibungsmittel der Vereinzelungseinrichtung könnte eine Hubeinrichtung vorgesehen sein. Die Hubeinrichtung könnte einen Antrieb, Kraftübertragungsmittel, eine Führung und einen an der Führung verfahrbaren Träger für das Austreibungsmittel aufweisen, wobei der verfahrbare Träger mit den Kraftübertragungsmitteln zusammenwirkt. Zur Realisierung der Kraftübertragungsmittel könnten Zahnstange und Zahnrad zum Einsatz kommen, die einen geringen Reibungsverlust aufweisen. Aber auch ein Riemen- oder Kettentrieb ist als Kraftübertragungsmittel für die Hubeinrichtung möglich. Die Bewegung der Vereinzelungseinrichtung könnte durch einen elektrisch, pneumatisch, magnetisch oder hydraulisch arbeitenden Antrieb erfolgen. Zur gesteuerten Bewegung des Austreibungsmittels könnten Magnetkontakte vorgesehen sein und Linearführungsmaßnahmen ergriffen werden. Bei einem unterhalb der Aufnahme angeordneten Austreibungsmittels könnten Steuerbefehle wie „Aufwärts/Abwärts/Stop/Go” ausgeführt werden.
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Damit ein unerwünschter Austritt von Nadeln während der Ruhestellung des Austreibungsmittels außerhalb der Aufnahme vermieden wird, könnte der Kontaktbereich des Austreibungsmittels in Ruhestellung die Durchtrittsöffnung der Aufnahme verschließen. Alternativ oder kumulativ bei gegenüberliegenden Durchtrittsöffnungen könnten Verschlüsse vorgesehen sein, die lamellenartig, blendenartig oder auch magnetisch ausgebildet sind. Beispielsweise könnten in der Durchtrittsöffnung liegende Verschlussteile verdrängt werden und in der Ruheposition bereits eine vorbereitende Vereinzelung der Nadel bewirken, die dann sofort auf dem Kontaktbereich zu liegen kommt. Die vorbereitende Vereinzelung der Nadel könnte dadurch erfolgen, dass der Abstand der Verschlussbauteile geringer als die Dicke der Nadel ist. Per Gravitation erfolgt dann die vorbereitende Nadelselektion.
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Darüber hinaus könnte die Vereinzelungseinrichtung einen Überwachungssensor umfassen. Der Überwachungssensor könnte in dem Bereich angeordnet sein, in dem das Austreibungsmittel mit der vereinzelten Nadel aus der Aufnahme austritt, so dass Greifmittel der Bestückungsvorrichtung die Nadel aufnehmen können. Für den Fall, dass keine Nadel auf dem Kontaktbereich der Vereinzelungseinrichtung aufliegt, geht ein vom Überwachungssensor bspw. ausgesendeter Lichtstrahl ins Leere und ein Steuersignal des Überwachungssensors veranlasst, dass der Vorgang der Hubbewegung der Vereinzelungseinrichtung automatisch wiederholt wird. Der Überwachungssensor könnte als separates Bauteil vorliegen und mit jeder Bewegungseinrichtung, die die Bewegung des Austreibungsmittels bewirkt, zusammenarbeiten. Der Überwachungssensor könnte aber auch integraler Bestandteil der Vereinzelungseinrichtung sein oder als Zusatzbauteil mitgeliefert werden. Eine eventuelle Wiederholung der Hubbewegung würde ohne Zeitverlust für die Bestückungsvorrichtung bzw. den Nadelwechsler erfolgen. In der Nadelbestückungszeit der Bestückungsvorrichtung kann die Positionierung der Nadel durch das Austreibungsmittel der Vereinzelungseinrichtung auf jeden Fall realisiert werden, selbst wenn einmal eine Nadel vom Kontaktbereich herunterfällt. Generell wartet das Austreibungsmittel mit der auf seinem Kontaktbereich liegenden vereinzelten Nadel solange, bis die Greifmittel der Bestückungsvorrichtung diese Nadel zu ergreifen haben.
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Nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung könnte der Aufnahme eine Vibrationseinrichtung zugeordnet sein. Diese könnte dann zum Einsatz kommen, wenn es einmal passiert, dass die Nadel vom Kontaktbereich der Vereinzelungseinrichtung herunterfällt, es quasi eine Leerbewegung gibt. Wenn die Vibrationseinrichtung dann einen Rüttelvorgang realisiert, gibt dies die Garantie, dass der nächste Bewegungsvorgang des Austreibungsmittels mit der Nadel erfolgt. Hier könnten der Überwachungssensor und die Vibrationseinrichtung in vorteilhafter Weise zusammenarbeiten. Die erfindungsgemäße Vorrichtung hat jedenfalls genügend Zeit, um die Nadel in der vorbeschriebenen Position vorzuhalten/vorzubereiten für die vom Bestückungsvorgang zurückkehrenden Greifmittel.
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Zum Antransport der Aufnahme mit den Nadeln und zum Abtransport der geleerten Aufnahme könnten an der Aufnahme Angriffselemente vorgesehen sein, die durch die Greifmittel der Bestückungsvorrichtung ergriffen werden könnten. Auf diese Weise ist ein personeller Aufnahmewechselvorgang kostengünstig eingespart.
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Im Hinblick auf ein perfektes Zusammenspiel zwischen dem Greifmittel der Bestückungseinrichtung und der Nadelposition, könnte die Position der Nadel durch ein zusätzliches Positionierungsbauteil der Vorrichtung weiter präzisiert werden.
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Je nach Ausgestaltung des Kontaktbereiches des Austreibungsmittels könnte der Fall eintreten, dass die Nadel zwar vereinzelt ist und auf oder an dem aus der Aufnahme herausbewegten Austreibungsmittel angeordnet ist, jedoch die Nadelspitze und die Krücke über den Kontaktbereich hinaus abragen Dabei könnte es bei jeder Nadelseparierung dazu kommen, dass die Nadelspitze und die Krücke stets unterschiedlich über den Kontaktbereich des Austreibungsmittels hinausgehen. Dies hat zur Folge, dass das Greifmittel immer an unterschiedlichen Abschnitten der Nadel angreift.
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Um einen reproduzierbaren Angriffsbereich der Nadel zu ermöglichen, könnte als zusätzliches Positionierungsbauteil eine Andrückeinrichtung vorgesehen sein, die im zuvor geschilderten Fall eine Verschiebung der Nadel in Richtung ihrer Längsachse vornimmt und diese dazu mit Kraft beaufschlagt.
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Die Andrückeinrichtung könnte über den Rand der Aufnahme hinweg in den Bereich des aus der Aufnahme herausgetretenen Austreibungsmittels hineinragen und dort bspw. in Kontakt mit der Krücke der Nadel treten und diese auf dem Kontaktbereich so verschieben, dass die definierte Position erreicht wird. Im erläuterten Beispiel sollte der Angriffsbereich möglichst nahe an der Krücke liegen. Zur Kraftbeaufschlagung könnte ein pneumatischer Antrieb benutzt werden und eine rein translatorische Bewegung der Andrückeinrichtung erzeugt werden.
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Möglich sind aber auch mechanische Vorkehrungen zur Realisierung einer Schwenkbewegung in Kombination mit einem elektrischen Antrieb und weitere konstruktive Umsetzungen. Je nach Nadel- und Greiferbeschaffenheit oder je nach weiteren baulichen Gegebenheiten könnten über das Positionierungsbauteil zusätzlich oder alternativ zur Kraftbeaufschlagung der Nadel auch eine Kraftbeaufschlagung des Kontaktbereiches, des Austreibungsmittels, oder der Aufnahme stattfinden. Außerdem können auch andere Kraftrichtungen realisiert werden als die in Längsrichtung der Nadel.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung könnte als mobile Einheit vorliegen oder fest im Bereich der Bestückungsvorrichtung/des Nadelwechslers montiert sein. Es könnten mehrere Vorrichtungen im Bereich der Bestückungsvorrichtung vorgegeben sein. Dies ist dann der Fall, wenn Nadelbretter mit unterschiedlichen Nadeln bestückt werden. Beispielsweise könnten verschieden ausgestaltete Nadelspitzen über das gesamte Nadelbrett erforderlich sein.
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Die Bestückungsvorrichtung könnte eine herkömmliche halbautomatische oder vollautomatische Nadelwechselmaschine oder ein Roboter oder eine von einer Person gehandhabte Spannzange sein.
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Es gibt nun verschiedene Möglichkeiten, die Lehre der vorliegenden Erfindung in vorteilhafter Weise auszugestalten und weiterzubilden. Dazu ist einerseits auf die dem Patentanspruch 1 nachgeordneten Ansprüche, andererseits auf die nachfolgende Erläuterung eines Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung zu verweisen. In Verbindung mit der Erläuterung des angeführten Ausführungsbeispiel der Erfindung werden auch im Allgemeinen bevorzugte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Lehre erläutert. In der Zeichnung zeigen
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1 in schematischer Darstellung, eine Perspektivansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit Vereinzelungseinrichtung und Aufnahme, in Betriebsstellung,
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2 in schematischer verkleinerter Darstellung, ein Ausschnitt des Gegenstandes aus 1 mit Einsatz für die Aufnahme und noch aktivem Überwachungssensor, in Ruhestellung,
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3 in vergrößerter, schematischer Darstellung, eine Draufsicht der Aufnahme aus 2
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4 in schematischer Darstellung, einen Schnitt entlang der Schnittlinie A-A durch den Gegenstand der 3 und
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5 in vergrößerter, schematischer Darstellung, eine Seitenansicht des Kontaktaufnahmebereiches der Vereinzelungseinrichtung aus 1.
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Die 1 zeigt eine Vorrichtung zum Vereinzeln von Nadeln 1 für die Bestückung eines Nadelbrettes einer Nadelmaschine zur Vliesstoff- oder Nadelfilzherstellung, mit einer Aufnahme 2 für die Nadeln 1 und mit einer Vereinzelungseinrichtung 3.
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In den 2 bis 4 ist dargestellt, dass die Aufnahme 2 zumindest eine Durchtrittsöffnung 4 aufweist. In 2 ist die Durchtrittsöffnung 4 gestrichelt dargestellt. Die 1 und 5 zeigen, dass die Vereinzelungseinrichtung 3 erfindungsgemäß ein Austreibungsmittel 5 umfasst, welches durch die Durchtrittsöffnung 4 der Aufnahme 2 hindurchführbar ist und welches einen Kontaktbereich 6 aufweist, der hier mit einer Nadel korrespondiert. Die Aufnahme 2 bildet zumindest während des Vereinzelungsvorganges durch die Aufnahme 2 hindurch gemeinsam mit der Vereinzelungseinrichtung 3 eine integrale Einheit.
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Das Austreibungsmittel arbeitet in vertikaler Richtung V, von unten nach oben, entgegen der Schwerkraft und treibt eine Nadel 1 aus, wobei alle anderen hier nicht gezeigten Nadeln in der Aufnahme 2 verdrängt werden. Der Kontaktbereich 6 hat eine Trag- und Führungsfunktion bezüglich einer Nadel 1.
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Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist das Austreibungsmittel 5 der Vereinzelungseinrichtung 3 als Schwert ausgebildet, dessen Kontaktbereich 6 zwei beabstandete, von der Oberkante 7 nach oben abragende Auflager 8, 9 mit jeweils einer Nut 10 umfasst. Die Beabstandung der Auflager 7, 8 unterschreitet die Gesamtlänge LN der Nadel 1 so, dass die Nadelspitze 11 und die Krücke 12 beidseitig der Auflager 7, 8 abragen. Die Gesamtlänge LA des Austreibungsmittels 5 macht mehr als die Hälfte der Gesamtlänge LN der Nadel 1 aus, so dass die Auflager 7, 8 ein Abkippen der Nadel 1 um eine gedachte Drehachse in Querrichtung Q wirksam ausschließen. Einem Abkippen der Nadel 1 um gedachte Drehachsen in Vertikalrichtung V und Längsrichtung L wird durch die Nut 10 entgegengewirkt. Dadurch, dass die Auflager 8, 9 nach oben abragen, verbleibt ein Freiraum zwischen der Oberkante 7 des Austreibungsmittels 5 und der Nadel 1, in den das Greifmittel 13 einer nicht weiter dargestellten Bestückungsvorrichtung zum Ergreifen der Nadel 1 bequem eingreifen kann. Mit 14 sind Gewindelöcher am Austreibungsmittel 5 bezeichnet, die ein Anschrauben eines anders gestalteten Kontaktbereiches ermöglichen.
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Die 3 und 4 zeigen, dass die Durchtrittsöffnung 4 in einer Grundplatte 15 der Aufnahme 2 vorgesehen ist. Wie aus den 1 und 2 gut zu erkennen, ist die Aufnahme 2 oben offen. 3 zeigt, dass die Grundplatte 15 in der Draufsicht eine Trapezform 16 ausbildet. Die hier nicht dargestellten eingefüllten Nadeln 1 weisen in der Aufnahme 2 mit ihren Nadelspitzen 11 zum sich verjüngenden Ende der Trapezform 16, die Krücken 12 weisen zum divergierenden Ende der Trapezform 16. Aus 4 ist ersichtlich, dass die Grundplatte 15 durch ihre Formgebung auch einen Trichter 17 ausbildet und dass die Durchtrittsöffnung 4 im tiefsten Punkt der Aufnahme 2 bzw. des Trichters 17 angeordnet ist und hinsichtlich ihrer Abmessungen mit denen des Kontaktbereiches 6 des Austreibungsmittels 5 korrespondiert.
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Das hier gezeigte Ausführungsbeispiel sieht – wie aus 1 ersichtlich – vor, dass das Austreibungsmittel 5 unterhalb der Aufnahme 2 angeordnet ist. Außerdem umfasst die Vereinzelungseinrichtung 3 zur Bewegung des Austreibungsmittels 5 eine Hubeinrichtung 18 mit einem Antrieb 19 in Form eines Elektromotors, dessen Antriebswelle 20 als Kraftübertragungsmittel ein Zahnrad 21 trägt, welches mit einem weiteren Kraftübertagungsmittel in Form einer Zahnstange 22 kämmt. Die Zahnstange 22 ist an einem Träger 23 für das Austreibungsmittel 5 angeordnet, der auf einer Führung 24 verfahrbar ist. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist in der Praxis von einem Gehäuse umgeben, von dem nur die Rückwand 25, die Grundplatte 26 und die Deckplatte 27 gezeichnet und mit punktierter Linie beispielhaft eine Seitenwand 28 angedeutet ist, gegen die sich der Antrieb 19 abstützt. Die Deckplatte 27 der Vereinzelungseinrichtung 3 weist ebenfalls eine hier nicht sichtbare Durchtrittsöffnung auf, die vom Austreibungsmittel 5 durchgreifbar ist.
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In 2 ist eine Erweiterung der Vorrichtung gemäß 1 in Form eines Einsatzes 29 gezeigt, in den die Aufnahme 2 eingesetzt ist. Auch der Einsatz 29 weist eine hier nicht dargestellte Durchtrittsöffnung auf, die vom Austreibungsmittel 5 durchgreifbar ist. In 2 entsteht auch der Eindruck des Gehäuses unterhalb der Aufnahme 2, da dort auch die geschlossene Vorderseite 30 angedeutet ist. Im Gehäuse ist die Hubeinrichtung 18 enthalten, der Antrieb ist an einer Seitenwand 28 mit hier nicht dargestellten Befestigungsmitteln festgelegt. Mit 33 sind Kabelanschlüsse des Antriebes 19 bezeichnet.
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Während 1 die erfindungsgemäße Vorrichtung in Betriebsstellung zeigt, wobei das Austreibungsmittel 5 in maximaler Ausfahrposition befindet und der Greifer 13 die Nadel 1 soeben vom Kontaktbereich 6 entfernt hat, ist in 2 eine entleerte Aufnahme 2 gezeigt, aus der die letzte Nadel 1 bereits durch den Greifer 13 ergriffen ist und die Austreibungseinrichtung bereits mit dem Träger 23 nach unten verfahren ist.
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In dem Fall, dass sich noch Nadeln 1 in der Aufnahme befinden, verschließt der Kontaktbereich 6 des Austreibungsmittels 5 in Ruhestellung die Durchtrittsöffnung 4 der Aufnahme 2. Dazu sind hier nicht weiter gezeigte Anschläge vorgesehen, die verschiedene Positionen der Austreibungseinrichtung auf verschiedenen Höhenniveaus ermöglichen.
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In 2 ist dargestellt, dass die Vereinzelungseinrichtung 3 einen Überwachungssensor 31 umfasst. Die punktierte Linie soll rein skizzenhaft die Ausrichtung eines vom Überwachungssensor 31 ausgesendeten Laserstrahls andeuten, der den Bereich erfassen soll, in dem das Greifmittel 13 die Nadel 1 vom Kontaktbereich 6 des Austreibungsmittels 5 abnimmt.
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In den 1 und 2 ist gezeigt, dass an der Aufnahme 2 Angriffselemente 32 nebst der damit verbundenen, nach außen weisenden und nicht näher bezeichneten Stabilisierungsmittel vorgesehen sind, die ein Entfernen einer leeren Aufnahme 2 und ein Neuergreifen einer neuen Aufnahme 2 durch das Greifmittel 13 einer Bestückungsvorrichtung ermöglichen. Der Einfachheit halber wurden die Angriffselemente 32 in den 3 und 4 weggelassen.
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Mit 34 ist eine Ausnehmung in der Grundplatte 26 der erfindungsgemäßen Vorrichtung bezeichnet, die zur Befestigung der Vereinzelungsvorrichtung im Bereich der Bestückungsvorrichtung dient.
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Mittels der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist es für die Bestückungseinrichtung möglich, durch die bekannten Koordinaten des Kontaktbereiches 6 des Austreibungsmittels 5, die Nadel 1 immer in derselben Position aufzufinden. Alles ist so eingestellt, dass das Greifmittel 13 die Nadel zwischen Nadelspitze 11 und Krücke 12. angreifen kann. Alle Abstände sind voreingestellt. Gerade ein Roboter als Bestückungsvorrichtung ist hierdurch von der Bildverarbeitungs- und Nadelerkennungssoftware befreit und muss nur noch das Heranfahren an vorbekannte Positionen und das Ergreifen realisieren bevor es zum Bestückungsvorgang am Nadelbrett kommt. Die erfindungsgemäße Vorrichtbenötigt durch die Realisierung des Vereinzelungsvorgangs innerhalb der Aufnahme eine sehr geringe Baugröße, gerade, wenn das Austreibungsmittel 5 und Bestandteile der Hubeinrichtung 18 unterhalb der Aufnahme 2 angeordnet sind.
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Hinsichtlich weiterer, in den Figuren nicht gezeigter Merkmale wird auf den allgemeinen Teil der Beschreibung verwiesen.
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Abschließend sei darauf hingewiesen, dass die erfindungsgemäße Lehre nicht auf das voranstehend erörterte Ausführungsbeispiele eingeschränkt ist. Vielmehr sind weitere Ausführungen des Austreibungsmittels 5 und dessen Kontaktbereiches 6 sowie der Aufnahme 2 möglich. Zudem können die konstruktiven Mittel zur Realisierung der Bewegung des Austreibungsmittels variieren und sind frei wählbar.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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- JP 11350328 A [0003]
- DE 102011016755 B3 [0003, 0007, 0019]
- DE 3941159 C1 [0005]
- EP 1953287 A1 [0006]
