EINWICKELVORRICHTUNG UND DEREN ARBEITSVERFAHREN

Abstract

 Es wird eine Einwickelvorrichtung mit einer Führung eines Abwicklers (1) einer Folienbahn (2) von einer abzuwickelnden Folienrolle (3) entlang einer Umlaufbahn (4) um einen zu umwickelnden Körper (5;6) sowie ein damit durchführbares Arbeitsverfahren zur Verfügung gestellt, die einen erheblich geringeren Bau- und Betriebsaufwand erfordern, aber eine große Variabilität beim Einwickeln von Körpern beliebiger Abmessungen und Größenverhältnisse aufweisen, was dadurch erzielt wird, dass die Führung von mindestens zwei separaten, einen Abwickler (1) jeweils mindestens in zwei Richtungen (x;y) bewegen könnenden Bewegungssystemen (7) gebildet ist, jedes eine ansteuerbare Haltevorrichtung (8) für einen Halteflansch (9) des Abwicklers (1) aufweist, der zwei separate Halteflansche (9) besitzt, die Einwickelvorrichtung einen Prozessrechner aufweist, mit dem die Führung des Abwicklers (1) entlang einer frei bestimmbaren Umlaufbahn (4) erzeugbar ist und er nach einem Teilumlauf von einem Bewegungssystem (7) an das nächste Bewegungssystem (7) übergebbar ist, sodass mit den Bewegungssystemen (7) ein Vollumlauf auf der Umlaufbahn (4) erzeugbar ist.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine Einwickelvorrichtung und deren Arbeitsverfahren gemäß den Oberbegriffen der Ansprüche 1 und 10.

[0002] Um Produkte z.B. aus der Metall-, Kunststoff-, Holz- oder Reifenindustrie vor Beschädigung während des Transports und der Lagerung zu schützen, werden diese am Ende einer Fertigungsstraße mit Verpackungsmaterialen wie Folien, Vliesstoffen, Krepppapier oder korrosionsvorbeugenden Materialien eingewickelt. Um den Einwickelvorgang wirtschaftlich zu gestalten, werden hierzu Einwickelmaschinen eingesetzt. Eine bekannte Einwickelvorrichtung, DE 699 01 667 T2, weist eine ovale Führung eines Abwicklers einer Folienbahn von einer abzuwickelnde Folienrolle auf, wobei es zum Einwickeln von Körpern mit durchgehenden Öffnungen, wie etwa von Reifen oder Rollen von Metallbändern, sogenannten Coils, erforderlich ist, den Abwickler durch die Öffnung hindurch steuern zu können, wozu die bekannte Führung zweigeteilt sein muss, um durch die Öffnung im einzuwickelnden Körper hindurchgeführt werden zu können.

[0003] Nachteilig an dieser bekannten Einwickelvorrichtung ist nicht nur der erhebliche maschinentechnische Aufwand zur Erzeugung einer teilbaren Führung für einen Abwickler, sondern ebenfalls die geringe Flexibilität des damit ausführbaren Einwickelverfahrens, da dies beispielsweise bei sehr flachen Produkten zu einer deutlich kürzeren Strecke führt, die die Rolle pro Umdrehung zurücklegen muss, wodurch dann nicht mehr gewährleistet ist, dass die Zugspannung im Verpackungsmaterial aufrechterhalten werden kann, sodass diese einbrechen kann woraufhin sich das Verpackungsmaterial unkontrolliert und spannungslos unter Bildung von Falten und Taschen an den einzuwickelnden Körper anlegen muss.

[0004] Aufgabe der Erfindung ist es, eine Einwickelvorrichtung und ein damit durchführbares Arbeitsverfahren zur Verfügung zu stellen, die einen erheblich geringeren Bau- und Betriebsaufwand erfordern, aber eine große Variabilität und Flexibilität beim Einwickeln von Körpern beliebiger Abmessungen und unterschiedlichster Größenverhältnisse ermöglichen.

[0005] Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß mit den Merkmalen der Oberbegriffe im Zusammenhang mit den technischen Merkmalen der kennzeichnenden Teile der Patentansprüche 1 und 10.

[0006] Mit der erfinderischen Einwickelvorrichtung lässt sich eine frei wählbare Umlaufbahn eines Abwicklers einer Folienbahn von einer abzuwickelnden Folienrolle um einen einzuwickelnden Körper herum oder durch eine Öffnung in einem solchen zu umwickelnden Körpers hindurch, wie etwa ringförmige Produkte wie Reifen oder Coils, ermöglichen, da die Führung eines Abwicklers über einen angeschlossene Prozessrechner zur Verfügung gestellt wird. Die neue Einwickelvorrichtung ermöglicht es, die Bewegung eines Abwicklers individuell der optimalen Umlaufbahn um einen zu umwickelnden Körper anzupassen, ebenso wie die Möglichkeit besteht, den Abwickler auch direkt durch eine Öffnung im einzuwickelnden Körper hindurchsteuern zu können.

[0007] Dadurch, dass die Führung von mindestens zwei separaten, einen Abwickler jeweils mindestens in zwei Richtungen (x;y) innerhalb einer Ebene bewegen könnenden Bewegungssystemen gebildet ist, jedes Bewegungssystem eine ansteuerbare Haltevorrichtung für einen Halteflansch des Abwicklers aufweist und der Abwickler zwei separate Halteflansche besitzt und die Einwickelvorrichtung einen Prozessrechner aufweist, mit dem die Führung des Abwicklers entlang einer frei bestimmbaren Umlaufbahn erzeugbar ist und der Abwickler nach einem Teilumlauf seiner Umlaufbahn von einem Bewegungssystem an das nächste Bewegungssystem zu einem weiteren Teilumlauf übergebbar ist und mit allen Bewegungssystemen ein Vollumlauf auf der Umlaufbahn erzeugbar ist, lässt sich eine Umlaufbahn wählen, die der Produktkontur optimal angepasst ist, sodass auch sehr breite und sehr dünne Produkte eingewickelt werden können, ohne dass eine Folienrolle unnötig lange Umlaufwege zurücklegen müsste oder die Zugspannung in der Folienbahn einbricht.

[0008] Zudem fällt eine als gegenständliche Laufbahn ausgebildete Führung eines Abwicklers vollständig weg, sodass dieser frei und auch durch Öffnungen in einem einzuwickelnden Körper hindurchgesteuert werden kann.

[0009] Bei der erfinderischen Einwickelvorrichtung bestehen deswegen keine Einschränkungen hinsichtlich der Produktgeometrie, da sich die Umlaufbahn optimal an diese anpassen lässt, ebenso wie insgesamt die baulichen Abmessungen der Einwickelvorrichtung sehr gering sind, ohne dass für besonders breite oder flache Produktgeometrien zusätzliche bauliche Maßnahmen notwendig wären. Weiterhin lässt sich aufgrund der automatischen Haltevorrichtungen auch ein Wechsel der Folienrolle einfach automatisieren. Diese Vorrichtung besitzt also einen optimierten Verfahrweg um die Produktkontur und benötigt dabei nur einen geringen Energieverbrauch bei reduzierten Verarbeitungszeiten unter sichergestellter gleichbleibender Wickelmaterialspannung. Weiterhin ermöglicht die erfinderische Einwickelvorrichtung das Steuern des Abwicklers mit der Folienrolle durch relativ kleine Öffnungen in ein- oder zu umwickelnden Körpern.

[0010] Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des Gegenstandes der Erfindung ergeben sich mit und in Kombination aus den nachfolgenden Unteransprüchen. Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung besteht ein Bewegungssystem aus mindestens zwei sich kreuzenden, relativ zueinander bewegbaren einachsigen Linearsystemen, wobei diese etwa auf einem kreuztischartigen Verbindungsbauteil unter einem rechten Winkel oder auch unter verstellbaren Winkeln angeordnet sind, sodass sich die Haltevorrichtungen an den beiden Linearsystemen in zwei Richtungen innerhalb einer Ebene bewegen können, wodurch die frei wählbare Umlaufbahn ermöglicht wird.

[0011] Vorteilhaft kann ein Bewegungssystem auch aus einem mehrachsigen Roboterarm bestehen und können auch gleichzeitig unterschiedliche Bewegungssysteme bei einer Einwickelvorrichtung zum Einsatz kommen, ebenso wie verschiedenen Einwickelvorrichtungen mit unterschiedlichen Halte-, Greif- oder Kupplungsvorrichtungen mit den angepassten Halte- oder Kupplungsflanschen ausgestattet sein können, sodass insgesamt mehrere Kinematiken und eine wahlfreie Aufteilung der Verfahrwege möglich ist.

[0012] Bei einer vorteilhaften Anordnung von zwei Bewegungssystemen beidseitig eines einzuwickelnden Körpers und einer Ausführungsform eines ersten Linearsystems als vertikale Ständersäulen mit in senkrechter Y-Richtung verstellbaren zweiten, in horizontaler X-Richtung daran verfahrbaren Linearsystems mit endseitiger Haltevorrichtung für einen Abwickler, lässt sich ein Bewegungsablauf eines Arbeitsverfahrens verwirklichen, mit dem ein Abwickler einer Folienbahn abwechselnd von einem Bewegungssystem an das andere Bewegungssystem übergeben werden kann, welche jeweils eine Teilumlaufbahn einer abzuwickelnden Folienrolle um einen zu umwickelnden Körper umlaufen, um nach Übergabe des Abwicklers entgegen der Umlaufrichtung des Abwicklers diesem auf der anderen Seite des zu umwickelnden Körpers wieder entgegenzukommen und wieder daran anzukuppeln, sodass nach dem Lösen des jeweils vorherigen Bewegungssystems dieses ebenfalls den einzuwickelnden Körper in entgegengesetzter Richtung umfährt, um den Abwickler auf der entgegengesetzten Seite wieder zu übernehmen.

[0013] Besonders bevorzugt ist hier eine Ausführungsform, bei der die Haltevorrichtungen, die Halteflansche und der Abwickler nur so große Außenabmessungen aufweisen, dass sie noch durch enge Öffnungen eines einzuwickelnden Körpers hindurchsteuerbar und die Übergabe entlang eines Übergabeweges 'xÜ' in, vor- und/ oder hinter einer Öffnung eines einzuwickelnden Körpers durchführbar ist.

[0014] Die erfinderische Einwickelvorrichtung lässt sich vorteilhafterweise mit weiteren Vorrichtung zur Bewegung des Abwicklers auch in weitere Raumrichtungen erweitern, etwa in jeweils senkrechter Z-Richtung der Y-Säulen zu den beiden Hauptbewegungsrichtungen, wozu dann noch die Drehung der einachsigen Linearsysteme um ihre eigenen Längsachsen hinzukommen kann.

[0015] Bevorzugterweise lässt sich mindestens ein Bewegungssystem in eine Wechselposition des Abwicklers zur Aufnahme einer neuen Folienrolle steuern, wodurch ein Folienwechsel wesentlich schneller und sicherer durchführbar ist.

[0016] Nachfolgend werden die Einwickelvorrichtung und das Arbeitsverfahren anhand von Figuren näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1

eine Skizze einer Einwickelvorrichtung beim Einwickeln eines Coils,

Fig. 2

die Einwickelvorrichtung gemäß Fig. 1 beim Einwickeln eines flachen Körpers in einem zweiten Verfahrenszustand, und

Fig. 3

die Einwickelvorrichtung gemäß Fig. 2 in einem dritten Verfahrenszustand.

[0017] Die beispielhaft dargestellte Einwickelvorrichtung besteht hier aus zwei separaten Bewegungssystemen 7, die jeweils von zwei kreuzweise angeordneten einachsigen Linearsystemen 10;11 gebildet sind, von denen jeweils ein erstes Linearsystem 10 als vertikale Ständersäule in einer senkrechten Y-Richtung fungiert und ein zweites Linearsystem 11 in horizontaler X-Richtung verfahrbar daran angeordnet ist und wobei beide Bewegungssysteme 7 beidseitig eines einzuwickelnden Körpers 5;6 angeordnet sind. Die zueinander gerichteten Stirnseiten der horizontalen Linearsysteme 11 sind mit Haltevorrichtungen 8 ausgestattet, die ihrerseits mit Halteflanschen 9 des Abwicklers 1 korrespondieren, sodass dieser über eine von einem angeschlossenen Prozessrechner erzeugte Führung entlang einer frei wählbaren Umlaufbahn 4 bewegbar ist und für eine Folienbahn 2 einer abzuwickelnden Folienrolle 3 während des gesamten Einwickelvorgangs eine konstante Abzugsspannung gewährleistet werden kann, ohne dass die Gefahr besteht, dass sich ein Teil der Folienbahn nur unkontrolliert und spannungslos an den zu umwickelnden Körper 5;6 anlegen kann.

[0018] Von einem ersten Bewegungssystem 7, in den Figuren links dargestellt, wird ein Abwickler 1 während eines fortgesetzten Abwickelns einer Folienbahn 4 von einer Folienrolle 3 entlang einer ersten Teilumlaufbahn um einen einzuwickelnden Körper 5;6 bewegt und am Ende der ersten Teilumlaufbahn an ein zweites Bewegungssystem 7, in den Figuren rechts dargestellt, übergeben, welches den Abwickler 1 entlang einer zweiten Teilumlaufbahn weiter um den einzuwickelnden Körper 5;6 herum bewegt, während das erste Bewegungssystem 7 um den einzuwickelnden Körper 5,6 zurück verfährt bzw. dem zweiten Bewegungssystem 7 zum Ende seiner zweiten Teilumlaufbahn entgegenkommt und dort den Abwickler 1 wieder übernimmt, woraufhin das zweite Bewegungssystem um den einzuwickelnden Körper 5 zurück und dem ersten Bewegungssystem zum Ende der ersten Teilumlaufbahn wieder entgegenfährt, den Abwickler 1 erneut übernimmt, woraufhin sich das Arbeitsverfahren wiederholt.

[0019] Die Übergabe erfolgt dabei entlang eines Übergabebereichs 'xÜ' durch ein automatisches Ankoppeln der übernehmenden Haltevorrichtung 8 an den jeweiligen Halteflansch 9 des Abwicklers 1 und erst einem daran anschließenden Abkuppeln der jeweils anderen Haltevorrichtung 8 von dem entsprechenden Halteflansch 9 bei kontinuierlich weiterbewegtem Abwickler 1, sodass ein Zugspannungsverlust in der Folienbahn 2 sicher ausgeschlossen werden kann.

[0020] Die Bewegungssysteme 7 können um beliebig gestaltete Körper 6 herum oder auch durch mit Augen bzw. Öffnungen 12 versehene Körper 5 hindurchgesteuert werden, wobei eine Übergabe des Abwicklers 1 auch innerhalb oder auch vor- und/ oder hinter einer Öffnung 12 erfolgen kann.

[0021] Die Bewegungsgeschwindigkeit vR des jeweils freien Bewegungssystems 7 entgegen der Umfangsrichtung des Abwicklers 1 auf der Umlaufbahn 4 oder entlang einem freien Rücklaufweg ist bei nur zwei Bewegungssystemen 7 zumindest bis kurz vor dem gegenseitigen Kontakt der Haltevorrichtungen 8 des Linearsystems 11 mit dem Halteflansch 9 des Abwicklers 1 deutlich höher als die Umfangsgeschwindigkeit vU des Abwicklers 1, wobei sich die Übergabe in einem Übergabebereich xÜ jeweils oberhalb und unterhalb eines Körpers 5 oder innerhalb und unterhalb eines Körpers 6 einstellt. Zur Konstanthaltung der Abzugsspannung der Folienbahn 2 wird vom Abwickler 1 sein Bremsmoment proportional zur Menge des Folienmaterials auf der Folienrolle 3 verändert, da mit einem konstanten Bremsmoment die Zugspannung durch den geringer werdenden Radius der Folienrolle 3 während des Abwickelns unerwünschterweise ansteigen würde. Bei der Verwendung von mehr als zwei Bewegungssystemen (7) kann die Rücklaufgeschwindigkeit vR und auch der Rücklaufweg frei ausgewählt werden.

[0022] Wie in Fig. 1 dargestellt, können die Bewegungssysteme 7 mit zusätzlichen Freiheitsgraden in Z-Richtung jeweils senkrecht zu den X- und Y- Richtungen bzw. senkrecht zur Blattebene ausgestattet sein, ebenso wie die rechtwinkligen Linearsysteme 10;11 manuell oder motorisch über die Drehwinkel α1 und α2 verschwenkbar oder die Linearsysteme 10;11 selber manuell oder motorisch um ihre Hochachsen β1 und β2 drehbar ausgeführt sein können.

[0023] Bei der Verwendung von zwei oder mehr als zwei Bewegungssystemen 7 läuft das Verfahren so ab, dass erstes Bewegungssystem 7 mit einem daran gehaltenen Abwickler 1, diesen während eines fortgesetzten Abwickelns einer Folienbahn 2 von einer abzuwickelnden Folienrolle 3 entlang einer ersten Teilumlaufbahn um einen einzuwickelnden Körper 5;6 bewegt und am Ende der ersten Teilumlaufbahn an ein weiteres Bewegungssystem 7 übergibt, welches den Abwickler 1 entlang einer weiteren Teilumlaufbahn weiter um den einzuwickelnden Körper 5;6 herum führt, während das erste Bewegungssystem 7 um den einzuwickelnden Körper 5;6 zurück verfährt und einem letzten Bewegungssystem 7, bei zwei Bewegungssystemen dem Zweiten, bei vier dem Vierten, zum Ende seiner letzten Teilumlaufbahn entgegen kommt und dann den Abwickler 1 wieder übernimmt, wobei das jeweils vorher in Betrieb gewesene Bewegungssystem 7 nach Abgabe des Abwicklers 1 um seine Teilumlaufbahn oder auf einem anderen Weg um den einzuwickelnden Körper 5;6 zurück fährt und dem jeweils vorherigen Bewegungssystem 7 zum Ende dessen Teilumlaufbahn entgegen kommt und den Abwickler 1 übernimmt, sodass dieser nach Durchlaufen aller Teilumlaufbahnen aller Bewegungssysteme eine geschlossene Umlaufbahn 4 umfährt.

Ansprüche

1. Einwickelvorrichtung mit einer Führung eines Abwicklers (1) einer Folienbahn (2) von einer abzuwickelnden Folienrolle (3) entlang einer Umlaufbahn (4) um einen zu umwickelnden Körper (5;6), dadurch gekennzeichnet, dass die Führung von mindestens zwei separaten, einen Abwickler (1) jeweils mindestens in zwei Richtungen (x;y) innerhalb einer Ebene bewegen könnenden Bewegungssystemen (7) gebildet ist, jedes Bewegungssystem (7) eine ansteuerbare Haltevorrichtung (8) für einen Halteflansch (9) des Abwicklers (1) aufweist und der Abwickler (1) zwei separate Halteflansche (9) besitzt, die Einwickelvorrichtung einen Prozessrechner aufweist, mit dem die Führung des Abwicklers (1) entlang einer frei bestimmbaren Umlaufbahn (4) erzeugbar ist und dass der Abwickler (1) nach einem Teilumlauf seiner Umlaufbahn (4) von einem Bewegungssystem (7) an das nächste Bewegungssystem (7) zu einem weiteren Teilumlauf übergebbar ist und mit allen Bewegungssystemen (7) ein Vollumlauf auf der Umlaufbahn (4) erzeugbar ist.

2. Einwickelvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Bewegungssystem (7) mindestens aus zwei sich kreuzenden, relativ zueinander bewegbaren einachsigen Linearsystemen (10; 11) besteht.

3. Einwickelvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass sich die beiden Linearsysteme (10;11) eines Bewegungssystems (7) unter einem rechten Winkel oder unter verstellbaren Winkeln (α1;α2) kreuzen.

4. Einwickelvorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Bewegungssystem (7) aus einem mehrachsigen Roboterarm besteht.

5. Einwickelvorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Bewegungssysteme (7) beidseitig eines zu umwickelnden Körpers (5;6) angeordnet sind.

6. Einwickelvorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein erstes Linearsystem (10) eines Bewegungssystems (7) als vertikale Ständersäule mit in senkrechter Y-Richtung verstellbarem zweiten Linearsystem (11) mit in horizontaler X-Richtung verfahrbarer Haltevorrichtung (8) für einen Abwickler (1) ausgebildet ist.

7. Einwickelvorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Haltevorrichtungen (8) und der Abwickler (1) mit seinen Halteflanschen (9) durch Öffnungen (12) eines einzuwickelnden Körpers (5) hindurchsteuerbar und die Übergabe entlang eines Übergabeweges (xÜ) in, vor- und/ oder hinter einer Öffnung (12) des einzuwickelnden Körpers (5) durchführbar ist.

8. Einwickelvorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bewegungssysteme (7) mit weiteren Vorrichtungen zur Bewegung des Abwicklers (1) auch in weitere Raumrichtungen ausgestattet sind.

9. Einwickelvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Bewegungssystem (7) in eine Wechselposition des Abwicklers (1) zur Aufnahme einer neuen Folienrolle (3) steuerbar ist.

10. Arbeitsverfahren einer Eiriwickelvorrichtung gemäß einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein erstes Bewegungssystem (7) mit einem daran gehaltenen Abwickler (1), diesen während eines fortgesetzten Abwickelns einer Folienbahn (2) von einer abzuwickelnden Folienrolle (3) entlang einer ersten Teilumlaufbahn um einen einzuwickelnden Körper (5;6) bewegt und am Ende der ersten Teilumlaufbahn an ein weiteres Bewegungssystem (7) übergibt, welches den Abwickler (1) entlang einer weiteren Teilumlaufbahn weiter um den einzuwickelnden Körper (5;6) herum führt, während das erste Bewegungssystem (7) um den einzuwickelnden Körper (5;6) zurück verfährt und einem letzten Bewegungssystem (7) zum Ende seiner letzten Teilumlaufbahn entgegen kommt und den Abwickler (1) wieder übernimmt, woraufhin das jeweils vorherige in Betrieb gewesene Bewegungssystem (7) nach Abgabe des Abwicklers (1) um seine Teilumlaufbahn oder auf einem anderen Weg um den einzuwickelnden Körper (5;6) zurück fährt und dem jeweils vorherigen Bewegungssystem (7) zum Ende dessen Teilumlaufbahn entgegen kommt und den Abwickler (1) erneut übernimmt, sodass dieser nach Durchlaufen aller Teilumlaufbahnen eine geschlossene Umlaufbahn (4) umfährt.

11. Arbeitsverfahren nach Anspruch 10 dadurch gekennzeichnet, dass die Übergabe durch ein automatisches Ankoppeln der Haltevorrichtung (8) an den Halteflansch (9) des Abwicklers (1) und ein nachfolgendes Lösen der jeweils anderen Haltevorrichtung (8) vom zweiten Halteflansch (9) des Abwicklers (1) erfolgt.

12. Arbeitsverfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche 10 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Umlaufgeschwindigkeit des Abwicklers (1) während der Übergabe entlang eines Übergabebereichs xÜ konstant gehalten wird.

13. Arbeitsverfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Umlaufgeschwindigkeit des Abwicklers (1) entlang der Teilumlaufbahnen konstant gehalten oder variiert wird.

14. Arbeitsverfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Haltevorrichtungen (8) der Bewegungssysteme (7) durch ein Auge oder eine Öffnung (12) des zu umwickelnden Körpers (5) hindurchgesteuert werden und eine Übergabe innerhalb, vor und/ oder hinter einer Öffnung (12) erfolgt.

Zeichnung