EP0433775B1

EP0433775B1 - Bedienroboter zur Bedienung einer Spinnmaschine sowie Betriebsverfahren hierfür

Info

Publication number: EP0433775B1
Application number: EP90123362A
Authority: EP
Inventors: Walter Slavik; Giorgio Citterio; Guido Brunecker
Original assignee: Maschinenfabrik Rieter AG
Current assignee: Maschinenfabrik Rieter AG
Priority date: 1989-12-21
Filing date: 1990-12-06
Publication date: 1997-04-23
Anticipated expiration: 2010-12-06
Also published as: JPH03193943A; DE3942406A1; CS601890A2; EP0433775A1; DE59010708D1

Description

Die Erfindung betrifft einen Bedienroboter sowie ein Betriebsverfahren hierfür zur Bedienung einer Spinnmaschine, insbesondere einer Ringspinnmaschine, welche eine Vielzahl von nebeneinander angeordneten Spinnstellen aufweist, entlang denen der Bedienroboter verfahrbar ist, mit einem relativ zum Robotergestell vertikal auf- und abbewegbaren Bedienautomat, insbesondere Fadenansetzautomat, an dem wiederum zumindest ein bewegliches Bedienelement gelagert ist, mit Antriebseinrichtungen für den Bedienautomat und das Bedienelement sowie mit einer den Antriebseinrichtungen zugeordneten elektronischen Steuereinheit (z.B. DE-A-2 612 660).
Mittels derartiger Bedienroboter können unterschiedliche Bedienungsarbeiten an den jeweiligen Spinnstellen einer betreffenden Spinnmaschine automatisch durchgeführt werden. Ein solcher Bedienroboter ist im allgemeinen entlang den jeweils eine antreibbare Spindel zur Aufnahme einer Spinnhülse aufweisenden Spinnstellen verfahrbar und beispielsweise zur Behebung eines Fadenbruches an einer betreffenden Spinnstelle einsetzbar. In diesem Falle kann durch einen jeweiligen Bedienroboter beispielsweise sichergestellt sein, daß das von einem Streckwerk gelieferte zu spinnende Material wieder auf die der Spinnstelle zugeordnete Spinnhülse aufgewickelt wird, wobei insbesondere ein Hilfsfaden mit einem Ende auf der Spinnhülse angewickelt und mit dem anderen Ende zu dessen Verbindung mit dem zu spinnenden Material an dieses angesetzt werden kann. Beispielsweise zur automatischen Durchführung des Anwickelvorgangs ist es erforderlich, daß der bezüglich des Robotergestells vertikal auf- und abbewegbare Bedienautomat bzw. Fadenansetzautomat zumindest zeitweise mit der Ringbank der betreffenden Spinnmaschine auf- bzw. abbewegt wird.
Bei beispielsweise aus der DE-AS 25 01 338 und der US 3 628 320 bekannten Automaten stützt sich der vertikal bewegbare Bedienautomat während der mit der Ringbank erfolgenden Bewegung auf der Ringbank ab. Die jeweilige Lage des Bedienungsautomaten relativ zur Ringbank ist hierbei zwar genau definiert. Von Nachteil ist jedoch, daß der Ringbankantrieb sowie die Ringbank selbst zusätzlich belastet werden.
Gemäß der US 3 445 997 ist der betreffende Automat mit einem mechanischen Fühler ausgestattet, der die Endstellungen bzw. Umkehrpunkte der Ringbankbewegungen erfaßt und für eine entsprechende Ansteuerung des betreffenden Antriebsmotors des Bedienungsautomaten sorgt. Demnach muß der Antriebsmotor den Bedienungsautomaten zumindest zeitweise mit einer Geschwindigkeit bewegen, die größer als die der Ringbank ist. In diesem Falle läßt insbesondere die Genauigkeit der Nachführung des Bedienautomaten zu wünschen übrig.
Das Ziel der Erfindung besteht darin, einen Bedienroboter und ein Betriebsverfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, dessen zumindest zeitweise zusammen mit einem bewegbaren Spinnmaschinenteil zu bewegender Bedienautomat mit einfachsten Mitteln zuverlässig und äußerst genau nachführbar ist, ohne daß das betreffende bewegbare Spinnmaschinenteil in irgendeiner Weise zusätzlich belastet wird. Ferner soll eine jeweilige Sollposition des Bedienelements problemlos und genau ansteuerbar sein.
Die Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale der Ansprüche 1 bzw. 7 gelöst.
Die Erfindung besteht somit darin, daß dem Bedienautomat Mittel zur kontinuierlichen berührungslosen Abtastung der momentanen relativen Position des Bedienautomaten bezüglich eines in gleicher Richtung bewegbaren Spinnmaschinenteils und/oder der momentanen relativen Position des Bedienelements bezüglich des Bedienautomaten zugeordnet sind, daß die Abtastmittel jeweils wenigstens einen Sender zur Erzeugung eines begrenzten, insbesondere optischen, elektrischen, magnetischen oder akustischen Abtastfeldes sowie wenigstens einen, mit der Steuereinheit verbundenen Detektor umfassen, und daß die jeweilige Antriebseinrichtung durch die Steuereinheit in Abhängigkeit vom Detektorsignal derart ansteuerbar bzw. regelbar ist, daß eine vorgegebene relative Sollposition beibehalten wird, bei der das Abtastfeld durch das abgetastete Objekt in insbesondere zwei unterschiedlich beeinflußte Feldbereiche mit definierter Lage der zwischen den Bereichen liegenden Grenze aufgeteilt ist.
Aufgrund dieser Ausbildung wird erreicht, daß selbst bei bewegtem Spinnmaschinenteil, beispielsweise der Ringbank einer Ringspinnmaschine, der in der gleichen Richtung wie dieses Spinnmaschinenteil bewegbare Bedienautomat berührungslos exakt relativ zum Spinnmaschinenteil positionierbar ist. Irgendeine zusätzliche Belastung des beweglichen Spinnmaschinenteils, z.B. der Ringbank, tritt hierbei nicht auf. So kann beispielsweise während des Anwickelvorgangs der Bedienautomat bzw. Ansetzautomat exakt der Ringbank nachgeführt werden. Ferner kann aufgrund der erfindungsgemäßen Ausbildung beispielsweise das relativ zum Bedienautomat bewegliche Bedienelement problemlos in die jeweilige Sollage verbracht werden, ohne daß dazu, wie bisher üblich, aufwendige Schrittmotoren oder dergleichen erforderlich sind. Die jeweilige relative Sollposition ist dann erreicht, wenn das betreffende Abtastfeld in definierter Weise in zwei unterschiedlich beeinflußte Feldbereiche aufgeteilt ist.
Hierbei liefern die Detektoren der betreffenden Abtasteinrichtung Meßsignale, welche von der Lage der zwischen den beiden unterschiedlich beeinflußten Feldbereichen liegenden Grenze abhängen. Liegt eine vorgegebene Aufteilung des Abtastfeldes vor bzw. tritt die Grenze an einer ganz bestimmten Stelle des Abtastfeldes auf, so ist die gewünschte relative Sollposition erreicht.
Mittels der elektronischen Steuerung wird der vertikal bewegliche Bedienautomat bzw. das bezüglich des Bedienautomaten bewegliche Bedienelement derart angetrieben, daß die Sollposition eingenommen und eingehalten wird.
Mit dem erfindungsgemäßen Bedienroboter ist nicht nur die Abtastung der Ringbankposition während der Bedienungsarbeiten an einer bestimmten Spinnstelle, sondern auch die Abtastung der Ringbankhöhe während der Fahrt des Bedienroboters entlang der Maschine möglich. Auf diese Weise kann der vertikal bewegbare Bedienautomat bereits vor Erreichen der betreffenden Spinnstelle in die betreffende Arbeitsstellung relativ zur Ringbank gebracht bzw. in dieser gehalten werden, so daß bei Erreichen der jeweiligen Spinnstelle sofort mit dem betreffenden Arbeitsvorgang begonnen werden kann und hierzu chergestellt ist, daß der Bedienautomat exakt mit dem betreffenden Spinnmaschinenteil mitbewegt wird.
Vorzugsweise wird mittels der elektronischen Steuerung die vorgegebene relative Sollposition bei einer Aufteilung des Abtastfeldes in zwei gleich große, unterschiedlich beeinflußte Teilbereiche erfaßt. Im einfachsten Fall, d.h. beispielsweise bei Verwendung lediglich eines Detektors, ist dies beispielsweise dadurch erreichbar, daß ein entsprechendes Meßsignal dann abgegeben wird, wenn der Pegel des Detektorsignals gleich der Hälfte des maximalen Werts ist.
Gemäß einer bevorzugten, besonders vorteilhaften Ausführungsvariante ist vorgesehen, daß ein jeweiliges Abtastmittel zwei Detektoren aufweist und daß die vorgegebene relative Sollposition dann erreicht ist, wenn die zwischen den unterschiedlich beeinflußten Feldbereichen liegende Grenze zumindest im wesentlichen mit der Grenze zwischen den von den beiden Detektoren erfaßten Abtastbereichen übereinstimmt. Bei Erreichen der Sollposition kann beispielsweise der eine Detektor ein Signal mit maximalem Pegel und der andere Detektor ein Signal mit dem Wert Null abgeben.
Bei einem optischen Abtastmittel können die unterschiedlich beeinflußten Feldbereiche durch Oberflächen unterschiedlichen Reflexionsvermögens des jeweils abzutastenden Objekts bzw. der relativ zueinander bewegbaren Objekte bzw. ein unterschiedliches Reflexionsvermögen des betreffenden Objekts und dessen Umgebung erzeugt werden.
Ist das in gleicher Richtung wie der Bedienautomat bewegbare Spinnmaschinenteil beispielsweise eine Ringbank, so kann die Grenze zwischen den zwei unterschiedlichen Feldbereichen des Abtastfeldes vorzugsweise durch eine in das Abtastfeld eintretende Längskante, insbesondere die untere Kante der Ringbank bestimmt sein. Hierbei kann beispielsweise die Ringbank selbst eine reflektierende Oberfläche aufweisen, während der an die Ringbank angrenzende Bereich den betreffenden Anteil des Abtastfeldes nicht reflektiert bzw. durchläßt. Irgendeine besondere Behandlung der Ringbank wie z.B. die Anbringung von Reflexionsstreifen oder dergleichen ist hierbei nicht erforderlich. Grundsätzlich ist jedoch auch eine derartige Beeinflussung des Abtastfeldes mittels Streifen, Marken oder dergleichen, welche auf dem betreffenden Objekt angebracht sind, möglich.
Insbesondere zur Abtastung des beweglich am Bedienautomaten angeordneten Bedienelements sind zweckmäßigerweise wenigstens zwei in Bewegungsrichtung des Bedienelements derart gegeneinander versetzte und auf Kanten bzw. Marken am beweglichen Bedienelement ansprechende Abtastmittel vorgesehen, das bei mehreren vorgegebenen relativen Sollpositionen jeweils eines der erzeugten Abtastfelder die definierte Aufteilung in zwei unterschiedlich beeinflußte Feldbereiche aufweist, während das jeweils andere Abtastfeld insgesamt entweder verändert oder unverändert ist bzw. insgesamt entweder den einen oder anderen zweier definierter Zustände annimmt, wobei die elektrische Steuereinheit die verschiedenen vorgebbaren Sollpositionen anhand der jeweiligen Kombination der Zustände der beiden Abtastfelder bzw. der entsprechenden Detektorsignale voneinander unterscheidet.
Hierbei wird weiterhin die exakte Sollposition dadurch eingehalten, daß die Grenze zwischen unterschiedlich beeinflußten Feldbereichen des Abtastfeldes einen vorgegebenen Verlauf aufweist. Durch die zusätzlichen Abtastmittel wird erreicht, daß mehrere relative Sollpositionen vorgebbar und eindeutig voneinander unterscheidbar sind. Die einzelnen Sollpositionen erkennt die elektronische Steuereinheit anhand der jeweiligen Kombination der betreffenden Detektorsignale. Diese Kombinationen können in einem Speicher der elektronischen Steuereinheit abgespeichert und nach Bedarf abgerufen und zur Herstellung bzw. zum Einhalten der betreffenden Sollposition mit den gelieferten Meßsignalen verglichen werden.
Hierbei können die Abtastmittel auf die Außenkanten sowie auf die Rändern von Schlitzen einer mit dem Bedienelement bewegbaren Steuerscheibe ansprechen. Die Kanten dienen hierbei ebenso wie die Ränder der Schlitze als Steuerkanten, welche nach Eintritt in das betreffende Abtastfeld die Grenze zwischen den unterschiedlich beeinflußten Feldbereichen bestimmen. Hierbei können die Steuerscheibe sowie der in Senderichtung des Abtastfeldes betrachtet vor der Steuerscheibe liegende Bereich wiederum z.B. unterschiedliches Reflexionsvermögen aufweisen.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsvariante ist das Bedienelement ein um eine am Bedienautomat gelagerte Achse schwenkbarer Bedienarm, der im Achsbereich mit einer mit vorzugsweise radialen Kanten und mit wenigstens einem Steuerschlitz mit vorzugsweise radialen Rändern versehenen Sektorscheibe verbunden ist, wobei die von den Abtastfeldern beaufschlagbaren Oberflächen der Sektorscheibe sowie des Bedienautomaten aus verschiedenen Materialien bestehen und/oder verschiedene Farben aufweisen, und wobei die Detektoren der Abtastmittel in Abhängigkeit von der jeweiligen Stellung der Steuer- bzw. Sektorscheibe und damit der Steuerkanten bzw. Schlitze entsprechende Detektorsignale an die elektronische Steuereinheit liefern. Ein jeweiliges Abtastfeld kann demnach beispielsweise durch die Steuerscheibe ganz oder teilweise abgedeckt sein oder von dieser Steuerscheibe nicht beeinflußt sein.
Vorzugsweise sind wenigstens zwei Abtastmittel vorgesehen, die einen unterschiedlichen radialen Abstand zur Schwenkachse des Bedienarms aufweisen und in Umfangsrichtung gegeneinander versetzt sind, wobei die Steuerscheibe in den durch die beiden radialen Abstände definierten Ringbereichen jeweils das betreffende Abtastfeld beaufschlagende Steuerkanten und/oder wenigstens einen Steuerschlitz aufweist. Es ergeben sich somit zwei gesondert abgetastete Ringbereiche, wobei die diesen Ringbereichen zugeordneten Abtastfelder sowie die Steuerkanten bzw. Steuerschlitze derart angeordnet sind, daß sich eine Reihe verschiedener Sollpositionen mit unterschiedlichen Kombinationen von Detektorsignalen ergeben.
Gemäß einer zweckmäßigen Weiterbildung eines erfindungsgemäßen Bedienroboters ist vorgesehen, daß die Abtastmittel bezüglich des Bedienautomaten ortsfest und auf der dem Bedienautomat abgewandten Seite der Sektor- bzw. Steuerscheibe angeordnet sind und daß die auf die Sektorscheibe und den dienautomat gerichteten Abtastfelder infolge des unterschiedlichen Materials bzw. der unterschiedlichen Farben von Sektorscheibe und Bedienautomat unterschiedlich beeinflußbar sind. Je nach Stellung des Bedienarms und somit der mit diesem verbundenen Sektor- bzw. Steuerscheibe trifft ein Abtastfeld bzw. Abtaststrahl voll oder teilweise auf die Sektorscheibe oder auf die betreffende, das Abtastfeld anders als die Scheibe beeinflussende Oberfläche des Bedienautomaten.
Als Abtastmittel ist vorteilhafterweise jeweils eine Lichtschranke, vorzugsweise eine Reflexionslichtschranke vorgesehen.
Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert; in dieser zeigt:

Fig. 1: eine schematische Seitenansicht einer spinnmaschine mit zugeordnetem Bedienroboter,
Fig. 2: eine Seiten-Teilansicht des Bedienautomaten sowie der Ringbank in Richtung des Pfeils F in Fig. 1,
Fig. 3: eine Vorderansicht eines Teils der Ringbank mit schematisch angedeutetem Abtastfeld bei Erreichen der Sollage,
Fig. 4: den Spannungsverlauf eines Detektorsignals in Abhängigkeit von der Position des Bedienautomaten relativ zur Ringbank,
Fig. 5: eine schematische Darstellung der Beschaltung des Antriebsmotors für den Bedienautomaten,
Fig. 6: eine Seitenansicht des Bedienautomaten mit nach unten verschwenktem Bedienarm,
Fig. 7: eine Seitenansicht des Bedienautomaten mit im wesentlichen in eine horizontale Lage verschwenktem Bedienarm, und
Fig. 8: eine Seitenansicht des Bedienautomaten mit nach oben verschwenktem Bedienarm.

In Fig. 1 ist in schematischer Seitenansicht eine Ringspinnmaschine 10 mit einem Kopfteil 12 und einem Fußteil 14 gezeigt.
Zwischen Kopfteil 12 und Fußteil 14 ist auf beiden Maschinenseiten, von denen nur eine zu sehen ist, jeweils eine Reihe von Spinnstellen 16 vorgesehen. Auf jeder Maschinenseite können beispielsweise 500 bis 600 derartige Spinnstellen 16 vorgesehen sein. Im vorliegenden Fall sind der einfacheren Darstellung halber lediglich sieben dieser Spinnstellen 16 gezeigt. Demnach ist der Abstand zwischen Kopfteil 12 und Fußteil 14 tatsächlich wesentlich größer als dargestellt.
An jeder der Spinnstellen 16 wird von einer Vorgarnspule 18 kommendes Vorgarn 20 in einem Streckwerk 38 verstreckt und das verstreckte Garn mittels eines Ringläufers 22 auf eine Spinnhülse 26 gewickelt. Der entstehende Garnkörper 24 wird in bekannter Weise von unten auf der Spinnhülse 26 aufgebaut und ergibt den sogenannten Spinnkops. Zu diesem Zweck wird die Spinnhülse 26 von einer Spindel 28 angetrieben, auf die sie aufgesteckt ist. Das verstreckte Vorgarn läuft durch einen Garnfühler 30 und einen sogenannten Antiballonring 32 zum betreffenden Ringläufer 22, welcher aufgrund der Drehbewegung des Spinnkopses zu einer Drehbewegung auf einer Ringbahn 34 veranlaßt wird, wodurch das gestreckte Vorgarn eine Drehung erfährt.
Die Ringbahnen 34 sind auf einer sogenannten Ringbank 36 angeordnet, welche in an sich bekannter Weise zur Bildung eines jeweiligen Spinnkopses eine stetige Hubbewegung nach oben und dieser Hubbewegung überlagert eine changierende Bewegung ausführt.
Unterhalb jedes Streckwerks 38 ist eine Saugdüse 94 angeordnet, welche im Falle eines Fadenbruches das vom Streckwerk 38 gelieferte Garn absaugt. Bei der ersten der auf der rechten Seite in Fig. 1 gezeigten drei Spinnstellen 16 liegt ein derartiger Fadenbruch vor, so daß dort das Garn durch die Saugdüse 94 abgesaugt wird.
Der Ringspinnmaschine 10 ist ein Bedienroboter 40 zugeordnet, welcher entlang einer oberen Führungsschiene 42 sowie einer unteren Führungs- und Positionierschiene 44 geführt ist. Dieser Bedienroboter 40 ist in Richtung des Doppelpfeiles 46 entlang der Spinnstellen 16 mittels eines an den Rahmen des Roboters angeflanschten, nicht gezeigten Motors verfahrbar, welcher auf der unteren Führungsschiene 44 rollbare Räder (nicht gezeigt) antreibt. Der Bedienroboter 40 weist weitere, auf der Führungsschiene 42 laufende, ebenfalls nicht gezeigte Räder auf.
Am Gestell des Bedienroboters 40 ist ferner ein Fadenansetzautomat 48 vorgesehen, welcher entsprechend dem Doppelpfeil 50 bezüglich dem Robotergestell auf- und abbewegbar ist. Der Bedien- bzw. Fadenansetzautomat 48 ist demnach in derselben, d.h. vertikalen Richtung bewegbar wie die Ringbank 36.
Der Bedienroboter 40 kann einen Fadenbruchwächter aufweisen, durch den die jeweiligen Spinnstellen 16 daraufhin überprüfbar sind, ob ein Fadenbruch vorliegt oder nicht.
Der vertikal auf- und abwärts bewegbare Fadenansetzautomat 48 wird mittels eines elektrischen Motors M (vgl. Fig. 5) angetrieben, der durch eine elektronische Steuereinheit 54 ansteuerbar ist. Diese elektronische Steuereinheit 54 kann gleichzeitig dem horizontalen Antrieb des Bedienroboters 40 zugeordnet sein und zumindest einen Mikroprozessor umfassen.
Wie anhand der Fig. 6 bis 8 zu erkennen ist, weist der bezüglich des Robotergestells vertikal auf- und abbewegbare Fadenansetzautomat 48 einen um eine am Bedienautomat 48 gelagerte, zur Maschinenlängsachse parallele Achse 84 schwenkbaren Bedienarm 52 auf.
Im Bereich der Schwenkachse 84 ist dieser von einer leicht nach unten geneigten Lage (vgl. Fig. 6) bis in eine nach oben gerichtete Lage (vgl. Fig. 8) verschwenkbare Bedienarm 52 mit einer sektorförmigen Steuerscheibe 82 verbunden, welche zur Abtastung der Lage des Bedienarms 52 relativ zum Bedienautomaten 48 in der weiter unten beschriebenen Art und Weise dient.
Auf der der Steuerscheibe 82 gegenüberliegenden Seite der betreffenden Wand 88 des Bedienautomaten 48 ist der Bedienarm 52 bzw. dessen Schwenkachse 84 mit einer weiteren Sektorscheibe 92 verbunden, mit dessen äußerem verzahnten Rand 96 ein Antriebszahnrad 90 kämmt.
Gemäß der Ausführungsvariante nach Fig. 2 sind dem vertikal auf- und abbewegbaren Fadenansetzautomat 48 Mittel 56 zur kontinuierlichen berührungslosen Abtastung der momentanen relativen Position der die Ringbahn 34 tragenden Ringbank 36 relativ zum Fadenansetzautomat 48 bzw. umgekehrt zugeordnet.
Diese Abtastmittel 56 umfassen einen Lichtsender 58 sowie einen optischen Detektor 60.
Der Sender 58 erzeugt ein zur Ringbank 36 hin gerichtetes begrenztes Abtastfeld 62 mit kreisförmigem Querschnitt (vgl. auch Fig. 3). Der Detektor 60 ist mit der in Fig. 5 gezeigten elektronischen Steuereinheit 54 verbunden. Die Ringbank 36 besteht aus einem solchen Material bzw. weist dem Abtastmittel 56 zugewandt eine solche Oberfläche auf, daß der zur Ringbank 36 hin gerichtete Anteil des Abtastfeldes 62 zum Detektor 60 hin reflektiert wird. Tritt ein jeweiliger Anteil des Abtastfeldes 62 in den Bereich unterhalb der unteren Kante 72 der Ringbank 36 ein, so trägt dieser Anteil des Abtastfeldes praktisch nichts zum reflektierten und vom Detektor 60 erfaßten Anteil bei.
Die die Vertikalbewegung des Bedienautomaten 48 bewirkende Antriebseinrichtung M (vgl. Fig. 5) ist durch die Steuereinheit 54 in Abhängigkeit vom Detektorsignal U_D (vgl. Fig. 4) in der folgenden Weise ansteuerbar bzw. regelbar:
Die Abtasteinrichtung 56 bzw. die elektronische Steuereinheit 54 erfaßt eine vorgegebene relative Sollposition des Bedienautomaten 48 relativ zur Ringbank 36 dann, wenn das durch den Sender 58 erzeugte Abtastfeld in der in Fig. 3 gezeigten Weise in zwei gleich große, unterschiedlich beeinflußte Feldbereiche 64, 66 aufgeteilt ist.
Hierbei wird die durch das Abtastfeld 62 verlaufende und die beiden unterschiedlich beeinflußten Bereiche 64, 66 voneinander trennende Grenze 68 durch die untere Kante 72 der Ringbank bestimmt. Beim beschriebenen Ausführungsbeispiel wird die betreffende relative Sollage dann festgestellt, wenn die beiden Bereiche gleich groß sind bzw. bei der Sollage x_soll des Fadenansetzautomaten 48 der Detektor 60 ein Detektorsignal U_D mit dem Wert U_soll liefert, der im wesentlichen halb so groß wie der Maximalwert U_max ist (vgl. auch Fig. 4).
Wie anhand der Fig. 2 und 3 ersichtlich ist, wird im vorliegenden Fall bei der gegebenen relativen Sollposition die obere Hälfte des optischen Abtastfeldes 62 an der Ringbank zum Detektor 60 hin reflektiert, während die untere Hälfte des Abtastfeldes unbeeinflußt bleibt, d.h. nicht reflektiert wird.
Anders ausgedrückt liefert der Detektor 60 ein Ausgangssignal U_D, welches vom Verlauf der Grenze 68 im Abtastfeld 62 abhängt, wobei die Sollposition dann erfaßt wird, wenn diese Grenze 68 genau in der Mitte des Abtastfeldes liegt.
Die auf die untere Kante 72 der Ringbank 36 ansprechenden Abtastmittel 56 können andererseits auch zwei Detektoren 60 aufweisen. In diesem Falle wird mittels der elektronischen Steuereinheit 54 die vorgegebene relative Sollposition von Bedienautomat 48 und Ringbank 36 dann erfaßt, wenn die zwischen den unterschiedlich beeinflußten Feldbereichen 64, 66 liegende Grenze 68 zumindest im wesentlichen mit der Grenze zwischen den von den beiden Detektoren 60 erfaßten Abtastbereichen übereinstimmt. Sobald die Sollage erreicht ist, liefert der eine Detektor demnach beispielsweise eine maximale Ausgangsspannung, während am Ausgang des anderen Detektors eine Spannung Null anliegt.
Durch die elektronische Steuerung 54 wird nun der Antriebsmotor M des Fadenansetzautomaten 48 derart angesteuert bzw. derart geregelt, daß der Bedienautomat 48 stets exakt unter Einhaltung der vorgegebenen relativen Position der Ringbank 36 nachgeführt wird.
Hierzu umfaßt der in Fig. 5 gezeigte geschlossene Regelkreis R die elektronische Steuereinheit 54 sowie den Antriebsmotor M, wobei die zu regelnde Größe die Position x des Bedienautomaten 48 bzw. die Detektorspannung U_D bzw. U'_D ist. Diese Regelgröße wird über den Detektor 60 fortlaufend erfaßt und mit einer Führungsgröße w verglichen, welche beispielsweise von einem der elektronischen Steuereinheit 54 zugeordneten Speicher abrufbar ist. Der Antriebsmotor M wird nun im Sinne einer Angleichung der Regelgröße an die vorgegebene Führungsgröße geregelt. Dadurch wird erreicht, daß die untere Kante 72 der Ringbank 36 praktisch stets soweit in das Abtastfeld 66 eintritt, daß dieses in zwei Hälften aufgeteilt wird (vgl. Fig. 3).
Im vorliegenden Fall werden die unterschiedlich beeinflußten Feldbereiche 64, 66 des Abtastfeldes 66 durch das unterschiedliche Reflexionsvermögen von Ringbank 36 und sich daran nach unten anschließendem Bereich erzeugt. Grundsätzlich ist jedoch auch eine andere Beeinflussung des Abtastfeldes denkbar. Wesentlich ist, daß in jedem Falle der Verlauf der Grenze zwischen unterschiedlich beeinflußten Teilbereichen dieses Abtastfeldes mittels der Abtasteinrichtung 56 und der elektronischen Steuereinheit 54 erfaßbar ist.
Nach einem Einschalten der Spinnmaschine kann beispielsweise vorgesehen sein, daß der Bedienautomat 48 zunächst in eine untere Stellung verfahren wird, von der aus er bis in den Bereich der unteren Kante 72 der Ringbank 36 hochfährt. Das erstmalige Vorliegen der beschriebenen definierten Detektorsignale bzw. das erstmalige Auftreten zweier definierter, terschiedlich beeinflußter Feldbereiche im Abtastfeld signalisiert dann, daß der Fadenansetzautomat 48 die gewünschte Sollposition erreicht hat.
Während bei der anhand der Fig. 2 bis 5 beschriebenen Ausführungsvariante zur Nachführung des Fadenansetzautomaten 48 lediglich eine Abtastvorrichtung 56 vorgesehen war, sind zur Festlegung der jeweiligen Sollpositionen des verschwenkbaren Bedienarms gemäß den Fig. 6 bis 8 zwei Abtastvorrichtungen 56, 56' und damit zwei optische Abtastfelder 62, 62' vorhanden. Die beiden nicht im einzelnen gezeigten Abtastvorrichtungen 56, 56' sind auf der der Wand 88 des Fadenansetzautomaten 48 abgewandten Seite der im Bereich der Schwenkachse 84 mit dem Bedienarm 52 verbundenen Steuer- bzw. Sektorscheibe 82 angeordnet. Das Abtastfeld 62 bzw. 62' dieser beiden bezüglich des Fadenansetzautomaten 48 ortsfesten Abtastvorrichtungen ist jeweils zur Sektorscheibe 82 bzw. zur Wand 88 des Fadenansetzautomaten 48 hin gerichtet.
In Radialrichtung sind die beiden Abtastvorrichtungen 56, 56' bzw. Abtastfelder 62, 62' derart versetzt, daß gerade keine Überlappung auftritt. Die Abtastvorrichtungen bzw. Abtastfelder sind auch in Umfangsrichtung gegeneinander setzt.
Mit dem oberen bzw. radial äußeren Abtastfeld 62 wird der radial äußere Ringbereich der Sektorscheibe 82 erfaßt, während mit dem radial weiter innen liegenden Abtastfeld 62' ein daran angrenzender, weiter innen liegender Ringbereich der Sektorscheibe 82 überstrichen wird.
Der radial äußere Ringbereich der Sektorscheibe 82 umfaßt zwei in Umfangsrichtung betrachtet äußere, radiale Steuerkanten 74 und 76, auf die die radial äußere Abtastvorrichtung 56 anspricht.
Der radial nach innen anschließende Ringbereich der Sektorscheibe 82 umfaßt einen Steuerschlitz 80 mit im wesentlichen radialen Rändern sowie eine bezüglich der radialen Steuerkante 74 weiter links außen liegende, ebenfalls radiale Steuerkante 78. Hierbei spricht die weiter innen liegende Abtastvorrichtung 56 auf den Steuerschlitz 80 bzw. dessen radiale Ränder sowie die radiale Steuerkante 78 an.
In Fig. 6 nimmt der Bedienarm 52 eine leicht nach unten geneigte Stellung ein, in der das radial weiter innen liegende Abtastfeld 62' voll auf die Sektorscheibe 82 trifft und somit reflektiert wird, während die radiale Steuerkante 76 im äußeren Ringbereich der Sektorscheibe 82 das Abtastfeld 62 in zwei genau gleich große, unterschiedlich beeinflußte Bereiche 64 und 66 aufteilt. Der linke Bereich 64 des Abtastfeldes 62 wird demnach zum betreffenden Detektor reflektiert, während der rechte Bereich von der Wand 88 des ansetzautomaten 48 im wesentlichen absorbiert wird. Grundsätzlich ist hierbei jedoch wiederum auch eine andere Aufteilung des jeweiligen Absorptionsvermögens denkbar. Wesentlich ist, daß bei Eintritt der Kante 76 in das Abtastfeld 62 in definierter Weise unterschiedlich beeinflußte Feldbereiche 64 und 66 erzeugt werden.
Gemäß Fig. 7 nimmt der Bedienarm 52 eine geringfügig nach oben gerichtete Schwenklage ein, bei der das obere bzw. radial äußere Abtastfeld 62 voll auf die Sektorscheibe 82 auftrifft und demnach reflektiert wird, während das untere bzw. radial weiter innen liegende Abtastfeld 62' mit der rechten Hälfte auf die Sektorscheibe 82 und infolge des Steuerschlitzes 80 mit der linken Hälfte auf die Wand 88 des denansetzautomaten 48 auftrifft. Der rechte radiale Rand des Steuerschlitzes bestimmt somit die Grenze zwischen den beiden unterschiedlich beeinflußten Feldbereichen 64 und 66 des radial weiter innen liegenden Abtastfeldes 62'. Im Vergleich zur Schwenkstellung gemäß Fig. 6 ergibt sich demnach im vorliegenden Fall eine andere Kombination von Detektorsignalen, wodurch die in Fig. 7 gezeigte Schwenkstellung von der in Fig. 6 gezeigten Schwenkstellung unterscheidbar ist. Diese Unterscheidung erfolgt mittels der elektronischen Steuereinheit 54, durch die ein dem Antriebszahnrad 90 zugeordneter Motor wiederum derart ansteuerbar ist, daß die genannten Sollpositionen erreicht und beibehalten werden.
Gemäß Fig. 8 nimmt der verschwenkbare Bedienarm 52 eine deutlich nach oben gerichtete Schwenklage ein, in der das obere bzw. radial weiter außen liegende Abtastfeld 62 mit der rechten Hälfte auf die Sektorscheibe 82 und aufgrund der Steuerkante 74 mit der linken Hälfte auf die Wand 88 des setzautomaten 48 auftrifft. Die Steuerkante 74 bestimmt demnach die Grenze zwischen den beiden unterschiedlich beeinflußten Feldbereichen 64, 66 des radial weiter außen liegenden Abtastfeldes 62. Die betreffende Sollposition wird wiederum dann erfaßt, wenn die beiden Bereiche 64, 66 gleich groß sind.
Ferner liegt bei der Stellung gemäß Fig. 8 das untere, bzw. radial weiter innen liegende Abtastfeld 62' links von der radialen Steuerkante 78 des radial innenliegenden Ringbereichs der Sektorscheibe 82, so daß dieses Abtastfeld 62' voll auf die Wand 88 des Fadenansetzautomaten 48 auftrifft. Dadurch ergibt sich wiederum eine andere Kombination der beiden Detektorsignale, so daß die in Fig. 8 gezeigte Schwenkposition eindeutig von den Schwenkpositionen gemäß den Fig. 7 und 6 unterscheidbar ist.
Grundsätzlich sind je nach Anzahl und Lage der Steuerkanten und Steuerschlitze auch weitere Positionen möglich. Grundsätzlich ist auch denkbar, mehr als zwei Abtasteinrichtungen vorzusehen, so daß die Anzahl möglicher, voneinander unterscheidbarer Schwenkstellungen weiter erhöht wird.

Claims

Betriebsverfahren eines Bedienroboters zur Bedienung einer Spinnmaschine, insbesondere einer Ringspinnmaschine (10), welche eine Vielzahl von nebeneinander angeordneten Spinnstellen (16) aufweist, entlang denen der Bedienroboter (40) verfahrbar ist, mit einem relativ zum Robotergestell vertikal auf- und abbewegbaren Bedienautomat, insbesondere Fadenansetzautomat (48), an dem wiederum zumindest ein bewegliches Bedienelement (52) gelagert ist, mit Antriebseinrichtungen (M) für den Bedienautomat (48) und das Bedienelement (52) sowie mit einer den Antriebseinrichtungen (M) zugeordneten elektronischen Steuereinheit (54),
dadurch gekennzeichnet, dass der Bedienautomat (48) mit Abtastmitteln (56,56') momentane relative Positionen (48) bezüglich eines in gleicher Richtung bewegbaren Spinnmaschinenteils (36) und/oder die momentane relative Position des Bedienelements (52) bezüglich des Bedienautomaten (48) kontinuierlich berührungslos abtastet, wobei die Abtastmittel (56,56') jeweils wenigstens einen Sender (58) zur Erzeugung eines begrenzten, insbesondere optischen, elektrischen, magnetischen oder akustischen Abtastfeldes (62,62') sowie wenigstens einen, mit der Steuereinheit (54) verbundenen Detektor (60) umfassen, und dass die jeweilige Antriebseinrichtung (M) durch die Steuereinheit (54) in Abhängigkeit vom Detektorsignal (U_D' U'_D) derart angesteuert bzw. geregelt wird, so dass eine vorgegebene relative Sollposition beibehalten wird, bei der das Abtastfeld (62,62') durch das Spinnmaschinenteil (36) bzw. das Bedienelement (52) in insbesondere zwei unterschiedlich beeinflusste Feldbereiche (64,66) mit definierter Lage der zwischen den Bereichen liegenden Grenze (68) aufgeteilt ist.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erreichung der vorgegebenen relativen Sollposition das Abtastfeld (62,62') in zwei gleich grosse, unterschiedlich beeinflusste Feldbereiche (64,66) aufgeteilt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in gleicher Richtung wie der Bedienautomat (48) als Spinnmaschinenteil eine Ringbank (36) bewegt wird, und dass die Grenze zwischen den zwei unterschiedlichen Feldbereichen (64,66) des Abtastfeldes (62) vorzugsweise durch eine in das Abtastfeld (62) eintretende Längskante, insbesondere die untere Kante (72) der Ringbank (36) bestimmt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass insbesondere zur Abtastung des beweglich am Bedienautomat (48) angeordneten Bedienelements (52) wenigstens zwei in Bewegungsrichtung des Bedienelements derart gegeneinander versetzte und auf Kanten (74,76,78) bzw. Marken (80) am beweglichen Bedienelement (52) ansprechende Abtastmittel (56,56') zusammenarbeiten, so dass bei mehreren vorgegebenen relativen Sollpositionen jeweils eines der erzeugten Abtastfelder (62,62') die definierte Aufteilung in zwei unterschiedlich beeinflusste Feldbereiche (64,66) aufweist, während das jeweils andere Abtastfeld (62,62') insgesamt entweder verändert oder unverändert ist, bzw. insgesamt entweder den einen oder anderen zweier definierter Zustände annimmt, wobei die elektrische Steuereinheit (54) die verschiedenen vorgegebenen Sollpositionen anhand der jeweiligen Kombination der Zustände der beiden Abtastfelder (62,62') bzw. der entsprechenden Detektorsignale (U_D, U'_D) voneinander unterscheidet.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Abtastmittel (56,56') auf die Aussenkanten (74,76,78) sowie auf die Ränder von Steuerschlitzen (80) einer mit dem Bedienelement (52) bewegbaren Steuerscheibe (82) ansprechen.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Detektoren (60) der Abtastmittel 56,56') in Abhängigkeit von der jeweiligen Stellung der Steuer- bzw. Sektorscheibe (82) und damit der Steuerkanten (74,76,78) bzw. Schlitze (80) Detektorsignale (U_D' U'_D) an die elektronische Steuereinheit liefern, wobei das Bedienelement ein um eine am Bedienautomat (48) gelagerte Achse (84) schwenkbarer Bedienarm (52) ist, der im Achsbereich mit einer mit vorzugsweise radialen Kanten (74,76,78) und wenigstens einem Steuerschlitz (80) mit vorzugsweise radialen Rändern versehenen Sektorscheibe (82) verbunden ist, und wobei die von den Abtastfeldern (62,62') beaufschlagbaren Oberflächen (86,88) der Sektorscheibe (82) sowie des Bedienautomaten (48) aus verschiedenem Material bestehen und/oder verschiedene Farben aufweisen.
Bedienroboter für eine Spinnmaschine, insbesondere eine Ringspinnmaschine (10), welche eine Vielzahl von nebeneinander angeordneten Spinnstellen (16) aufweist, entlang denen der Bedienroboter (40) verfahrbar ist, mit einem relativ zum Robotergestell vertikal auf- und abbewegbaren Bedienautomat, insbesondere Fadenansetzautomat (48), an dem wiederum zumindest ein bewegliches Bedienelement (52) gelagert ist, mit Antriebseinrichtungen (M) für den Bedienautomat (48) und das Bedienelement (52) sowie mit einer den Antriebseinrichtungen (M) zugeordneten elektronischen Steuereinheit (54),
dadurch gekennzeichnet, dass dem Bedienautomat (48) Abtastmittel (56,56') zur kontinuierlichen berührungslosen Abtastung der momentanen relativen Position des Bedienautomaten (48) bezüglich eines in gleicher Richtung bewegbaren Spinnmaschinenteils (36) und/oder der momentanen relativen Position des Bedienelements (52) bezüglich des Bedienautomaten (48) zugeordnet sind, dass die Abtastmittel (56,56') jeweils wenigstens einen Sender (58) zur Erzeugung eines begrenzten, insbesondere optischen, elektrischen, magnetischen oder akustischen Abtastfeldes (62,62') sowie wenigstens einen, mit der Steuereinheit (54) verbundenen neben dem Sender (58) angeordneten Detektor (60) umfassen, und dass die jeweilige Antriebseinrichtung (M) durch die elektronische Steuereinheit (54) so ausgelegt ist, dass eine vorgegebene relative Sollposition des Bedienautomaten (48) relativ zu dem bewegbaren Spinnmaschinenteil (36) beibehalten wird, wenn ein durch den Sender (58) erzeugtes Abtastfeld in zwei gleich grosse, unterschiedlich beeinflusste Feldbereiche (64,66) mit definierter Lage der zwischen den Bereichen liegenden Grenze (68) aufgeteilt ist, und der Detektor (60) in der relativen Sollposition ein Detektorsignal (U_D) mit einem dem Sollwert (U_soll) entsprechenden Wert liefert, der im wesentlichen halb so gross wie der Maximalwert (U_max) ist.
Bedienroboter nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein jeweiliges Abtastmittel (56,56') zwei Detektoren (60) aufweist.
Bedienroboter nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass das in gleicher Richtung wie der Bedienautomat (48) bewegbare Spinnmaschinenteil eine Ringbank (36) ist, und dass die Grenze zwischen den zwei Feldbereichen (64,66) des Abtastfeldes (62) vorzugsweise durch eine in das Abtastfeld (62) eintretende Längskante, insbesondere die untere Kante (72) der Ringbank (36) bestimmt ist.
Bedienroboter nach einem der vorhergehenden Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass insbesondere zur Abtastung des beweglich am Bedienautomat (48) angeordneten Bedienelementes (52) wenigstens zwei in Bewegungsrichtung des Bedienelements derart gegeneinander versetzte und auf Kanten (74,76,78) bzw. Marken (80) am beweglichen Bedienelement (52) ansprechende Abtastmittel (56,56') vorgesehen sind.
Bedienroboter nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Abtastmittel (56,56') Aussenkanten (74,76,78) sowie Rändern von Steuerschlitzen (80) einer mit dem Bedienelement (52) bewegbaren Steuerscheibe (82) zugeordnet sind.
Bedienroboter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Bedienelement ein um eine am Bedienautomat (48) gelagerte Achse (84) schwenkbarer Bedienarm (52) ist, dass dieser Arm im Achsbereich mit einer mit vorzugsweise radialen Kanten (74,76,78) und wenigstens einem Steuerschlitz (80) mit vorzugsweise radialen Rändern versehenen Sektorscheibe (82) verbunden ist, dass die von den Abtastfeldern (62,62') beaufschlagbaren Oberflächen (86,88) der Sektorscheibe (82) sowie des Bedienautomaten (48) aus verschiedenem Material bestehen und/oder verschiedene Farben aufweisen.
Bedienroboter nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens zwei Abtastmittel (56,56') vorgesehen sind, die einen unterschiedlichen radialen Abstand zur Schwenkachse (84) des Bedienarms (52) aufweisen und in Umfangsrichtung gegeneinander versetzt sind, und dass die Sektorscheibe (82) in den durch die beiden radialen Abstände definierten Ringbereichen jeweils das betreffende Abtastfeld (62,62') beeinflussende Steuerkanten (74,76;78) und/oder wenigstens einen Steuerschlitz (80) aufweist.
Bedienroboter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Abtastmittel (56,56') jeweils eine Lichtschranke, vorzugsweise Reflexionslichtschranke vorgesehen ist.