(57)【要約】  本発明は索状の材料をボビンに巻きつける、および／またはボビンから巻き取ることのできる加工装置（４０）へボビンを供給する、および／または加工装置（４０）からボビンを取り出すためのボビン交換装置（１）に関しており、当該ボビン交換装置（１）は例えば二つのコンベヤベルト（３１，３２）を有している少なくとも一つの搬送装置（３０）と、旋回フォーク（１０）とを有している。当該旋回フォーク（１０）に、ボビンが設けられ得る少なくとも一つのボビン受容場所（２１，２２）が形成されている。前記旋回フォーク（１０）を持ち上げること、下降させること、および／または旋回させることを一定の順序と反復で行うことにより、ボビンは前記加工装置（４０）および前記搬送装置（３０）へ供給され得、および／または前記加工装置（４０）および前記搬送装置（３０）から取り出され得、このようにボビン交換が行われ得る。前記搬送装置（３０）と前記旋回フォーク（１０）の移動空間とは互いに少なくとも部分的に貫通し合ってよい。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
索状の材料をボビンに巻きつける、および／またはボビンから巻き取ることのできる加工装置（４０）へボビンを供給する、および／または加工装置（４０）からボビンを取り出すためのボビン交換装置（１）であって、当該ボビン交換装置（１）は少なくとも一つの搬送装置（３０）、特にコンベヤベルト（３１，３２）を有しているボビン交換装置において、当該ボビン交換装置（１）は旋回フォーク（１０）を有しており、当該旋回フォークはこのような加工装置（４０）へボビンを供給する、および／またはこのような加工装置（４０）からボビンを取り出すことと、前記搬送装置（３０）へボビンを供給する、および／または前記搬送装置（３０）からボビンを取り出すこととに適していることを特徴とするボビン交換装置（１）。
【請求項２】
前記旋回フォーク（１０）は、垂直に設けられている旋回軸の周りに旋回可能であることを特徴とする請求項１に記載のボビン交換装置（１）。
【請求項３】
前記旋回フォーク（１０）に少なくとも一つのボビン受容場所（２１，２２）が形成されており、当該ボビン受容場所においてボビンは、当該ボビンが、旋回軸の周りに前記旋回フォーク（１０）が行う回動に従うように設けられ得ることを特徴とする請求項１または２に記載のボビン交換装置（１）。
【請求項４】
前記旋回フォーク（１０）に少なくとも二つのボビン受容場所（２１，２２）が形成されていることを特徴とする請求項３に記載のボビン交換装置（１）。
【請求項５】
前記少なくとも一つのボビン受容場所（２１，２２）は、前記旋回フォーク（１０）の互いに離間している二つの要素（１４，１６；１５，１７）から形成されていることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載のボビン交換装置（１）。
【請求項６】
前記旋回フォーク（１０）は前記加工装置（４０）であって、ボビンが設けられ得るスプール箇所（４１）をさらに有している前記加工装置に対して、前記少なくとも一つのボビン受容場所（２１，２２）が前記旋回フォーク（１０）の旋回によって、垂直方向の投影において前記加工装置（４０）の前記スプール箇所（４１）と一致させられ得るように配置され得ることを特徴とする請求項３に記載のボビン交換装置（１）。
【請求項７】
前記搬送装置（３０）の領域内に、ボビンが設けられ得る少なくとも一つのボビン貯蔵場所（３３，３４）が形成されており、前記搬送装置（３０）はボビンを前記ボビン貯蔵場所（３３，３４）へと移動させ、および／またはボビンを前記ボビン貯蔵場所（３３，３４）から離れるように移動させることができることを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載のボビン交換装置（１）。
【請求項８】
前記旋回フォーク（１０）の前記少なくとも一つのボビン受容場所（２１，２２）は、前記旋回フォーク（１０）の旋回によって、前記搬送装置（３０）の少なくとも一つのボビン貯蔵場所（３３，３４）と、垂直方向の投影において一致させられ得ることを特徴とする請求項７に記載のボビン交換装置（１）。
【請求項９】
前記旋回フォーク（１０）の垂直方向の位置は変更可能であり、特に前記旋回フォーク（１０）は少なくとも下方高さ位置、中央高さ位置、および上方高さ位置（ＵＮＴＥＮ，ＭＩＴＴＥ，ＯＢＥＮ）に移動され得ることを特徴とする請求項１から８のいずれか一項に記載のボビン交換装置（１）。
【請求項１０】
前記旋回フォーク（１０）の少なくとも最下方の高さ位置（ＵＮＴＥＮ）において、前記旋回フォーク（１０）の前記少なくとも一つのボビン受容場所（２１，２２）の表面は、前記搬送装置（３０）の表面と同じ高さか、あるいは前記搬送装置の表面の下方にあることを特徴とする請求項９に記載のボビン交換装置（１）。
【請求項１１】
前記搬送装置（３０）と前記旋回フォーク（１０）の移動空間とは互いに少なくとも部分的に貫通し合っていることを特徴とする請求項１から１０のいずれか一項に記載のボビン交換装置（１）。
【請求項１２】
索状材料を加工するための加工設備であって、前記索状の材料をボビンに巻きつける、および／またはボビンから巻き取ることのできる加工装置（４０）と、請求項１から１１のいずれか一項に記載のボビン交換装置（１）とを有している加工設備。
【請求項１３】
前記加工装置（４０）へボビンを供給する、および／または前記加工装置（４０）からボビンを取り出すための請求項１２に記載の加工設備において実施するためのボビン交換方法であって、以下のステップ、すなわち、
前記搬送装置（３０）を一定の移動距離の分だけ前記搬送装置（３０）のボビン貯蔵場所（３３，３４）へと移動させるステップ、
前記搬送装置（３０）を一定の移動距離の分だけ前記搬送装置（３０）のボビン貯蔵場所（３３，３４）から離れるように移動させるステップ、
前記旋回フォーク（１０）を旋回軸の周りに一定の角度分だけ一定の方向に旋回させる、
前記旋回フォーク（１０）を一定の移動距離の分だけ持ち上げるステップ、及び
前記旋回フォーク（１０）を一定の移動距離の分だけ下降させるステップ、
の一つまたは複数を任意の順序および／または任意の反復回数で有していることを特徴とするボビン交換方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
優先出願である特許文献１の全ての内容は、ここにおいて言及することにより、本願を構成する部分となる。
【背景技術】
【０００２】
本発明は索状の材料をボビンに巻きつける、および／またはボビンから巻き取ることのできる加工装置へボビンを供給する、および／または当該加工装置からボビンを取り出すためのボビン交換装置に関する。
【０００３】
このとき索状の材料とは例えば繊維、糸、ロープ、ワイヤ、コード、あるいは単心ケーブルもしくは多心ケーブルであってよい。
【０００４】
第一の応用事例において加工装置は、このような索状材料のための製造装置、例えば伸線機または紡績機である。この場合、加工装置には空のボビンが供給され、当該加工装置は当該空のボビンに製造された索状材料、例えば紡がれた糸、または引き伸ばされたワイヤを巻きつける。その後、満杯のボビンは加工装置から取り出され、新しい空のボビンと交換される。
【０００５】
第二の応用事例において加工装置は、このような索状材料のためのさらなる加工を行う機械、例えば撚線機、または、個々のコードから多心ケーブルを製造するための機械である。この場合、加工装置には満杯のボビンが供給され、当該ボビンには索状材料、例えば糸またはコードが巻き付けられており、当該ボビンから加工装置によって巻き取りが行われるとともに加工がなされる。その後、空のボビンは加工装置から取り出され、新しい満杯のボビンと交換される。
【０００６】
第二の応用事例においてさらなる加工を行う機械は、同時に第一の応用事例におけるような製造機械としても機能しているので、第二の応用事例において二つのボビン交換装置（第一の応用事例に関して説明されたボビン交換機能を有するボビン交換装置と、第二の応用事例に関して説明されたボビン交換機能を有するボビン交換装置）が同時に用いられてもよい。
【０００７】
ここでボビンとは、好ましくは回転対称体であると理解され、当該回転対称体は好ましくはシリンダ状または円錐状のボビン本体と、当該ボビン本体の両端部に設けられた、好ましくはディスク状のフランジを有しており、二つのフランジの直径は一般的に、ボビン本体の最大直径よりも明らかに大きい。本発明の文脈では、ボビン交換装置と共に用いられるボビンは全て同一のフランジ直径、好ましくは４００ｍｍの標準直径を有していることが前提となっている。これに対してボビンの高さは、加工機械によって操作可能なボビンの大きさの範囲内で、任意の大きさであってよい。
【０００８】
このときボビン本体は、索状材料を巻きつける、および索状材料を巻き取るための巻き芯として用いられ、二つのフランジは、ボビン本体の両端部において索状材料を巻きつけたものが滑り落ちることを防いでいる。本特許出願においてボビンという概念は、満杯に巻かれたボビン、部分的に巻かれたボビンのみならず、空のボビンも表している。
【０００９】
加工装置はいわゆるスプール箇所を有している。スプール箇所とは加工装置上または加工装置内の固定的に定められた位置と理解され、当該位置にボビンが設置され得るとともに、当該位置において加工装置により、索状材料をボビンに巻きつけること、および／またはボビンから巻き取ることが可能である。このときボビンは一般的に、ボビンの回転軸が概ね垂直に設けられるようにスプール箇所に設置される。加工装置上または加工装置内の当該位置と向きにおいてボビンは、加工装置の好適な機構であって、例えばボビンをセンタリングするために、ボビンの中空軸内に係合するボルトを上方と下方においてそれぞれ有している機構に把持されるとともに回転させられ、それによって索状材料はボビンに巻き付けられるか、もしくはボビンから巻き取られる。当然ながらスプール箇所におけるボビンの他の向き、例えば水平な回転軸を有する向き、あるいは斜めの回転軸を有する向きも可能である。
【００１０】
加工装置へボビンを供給すること、および／または加工装置からボビンを取り出すことは、ボビン交換装置によって行われる。本発明の意味においてボビン交換装置とは、機械的装置であって、加工装置へボビンを供給する、および／または加工装置からボビンを取り出すことに適している機械的装置と理解される。ボビン交換装置は搬送装置と引き渡し装置を有している。
【００１１】
本発明の意味において搬送装置とは、任意の充填状態のボビン、すなわち満杯のボビン、空のボビン、あるいは索状材料によって部分的に充填されたボビンを、加工装置へと移動させる、および／または加工装置から離れるように移動させることに適している装置と理解される。搬送装置は好ましくは少なくとも一つのコンベヤベルトを有している。搬送装置は特に好ましくは二つのコンベヤベルトを有しており、当該コンベヤベルトのうちの一つは好適に満杯のボビンまたは空のボビンを搬入するために実装されており、もう一つは空のボビンもしくは満杯のボビンを搬出するために実装されている。
【００１２】
コンベヤベルトはまた、例えば産業ロボットのような自動的な操作装置によって、あるいはまたは人間の作業員によって装填され、当該作業員は例えば満杯のボビンを倉庫またはパレットから取り出して、一方のコンベヤベルトに置く、および／またはもう一方のコンベヤベルトから空のボビンを取り出して、当該空のボビンをパレットに置くか、倉庫に搬入する。
【００１３】
本発明の意味において引き渡し装置とは機械的装置であって、加工装置と搬送装置との間でボビンを引き渡す機械的装置、すなわち、加工装置にボビンを供給する、および／または加工装置からボビンを取り出すことにも、搬送装置にボビンを供給する、および／または搬送装置からボビンを取り出すことにも適している装置と理解される。引き渡し装置はこのように、搬送装置と加工装置との間の「インターフェース」としての役割を果たす。
【００１４】
引き渡し装置および／または搬送装置は例えば電気式、水圧式、および／または空気圧式に駆動され得る。
【００１５】
様々な種類のボビン交換装置が知られている。
【００１６】
ボビン交換装置の搬送装置は例えば、二つの平行なローラーコンベヤベルトから成っていてよく、当該ローラーコンベヤベルト上でボビンは当該ボビンのフランジの一方に立った状態で搬入もしくは搬出される。二つのコンベヤベルトはこのとき互いに、ボビンのフランジの直径よりもやや大きい距離を有している。二つのコンベヤベルトは加工装置に対向している当該コンベヤベルトの端部において、二つの循環するチェーンを有する横送りチェーンコンベヤによって、互いに連結されている。このとき横送りチェーンコンベヤの二つのチェーンは、コンベヤベルトの走行方向に対して直角に設けられており、それによって二つのコンベヤベルトと横送りチェーンコンベヤは共同でＵ字形状の構造体を形成している。横送りチェーンコンベヤのチェーンはコンベヤベルトのローラーに対して平行に向けられており、コンベヤベルトの隣接する二つのローラーの間にそれぞれ設けられている。
【００１７】
ボビンが第一のコンベヤベルトの端部にあるとき、横送りチェーンコンベヤが持ち上げられ、それによってボビンを受容し、コンベヤベルトに対して直角に、二つのコンベヤベルトの間の位置であって、加工装置のスプール箇所に直接的に対向する位置に搬送する。当該位置は搬送装置の引き渡し位置と称される。
【００１８】
引き渡し位置と加工装置のスプール箇所との間の中心に、ボビン交換装置の引き渡し装置としてこの場合、４つのアームの把持ユニットが設けられている。当該把持ユニットにおいて、回転可能に支承された二つの把持アームがそれぞれ共同で舌部を形成しており、当該舌部は加工装置のスプール箇所もしくは搬送装置の引き渡し位置にあるボビンを把持し得、４つの把持アームは歯車伝動装置によって互いに結合されており、それによって当該把持アームの運動において同期されている。
【００１９】
把持ユニットは全体として垂直軸周りに回転可能であるとともに、持ち上げ可能かつ下降可能である。二つのボビンが加工装置のスプール箇所および搬送装置の引き渡し位置において把持されるやいなや、把持ユニットは全体として持ち上げられ、１８０°回転され、再び下降され、それによって二つのボビンはその位置を交換する。その後、把持アームが開き、それによりその時点で加工装置のスプール箇所にあるボビンは加工プロセスにおいて用いられ、その時点で搬送装置の引き渡し位置にあるボビンは横送りチェーンコンベヤによって第二のコンベヤベルトに搬送され得る。最終的に横送りチェーンコンベヤは再び下降され、それによって第二のコンベヤベルト上のボビンは搬出され得る。
【００２０】
従来技術、例えば特許文献２による他のボビン交換装置は、ボビン交換装置の引き渡し装置としてターンテーブルを備えており、当該ターンテーブルはボビンのための複数の設置場所を提供している。
【００２１】
上記の既知の解決は機械的に非常に手間がかかる一方、ボビン交換の際にボビンの大きな移動距離を必要とし、それにより、加工装置のスプール箇所にボビンがない時間間隔が比較的長く生じ、それは全体として加工機械の比較的長い停止時間とそれに付随する生産性の損失を生じさせる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２２】
【特許文献１】独国特許出願公開第１０２０１２００５３７４号明細書
【特許文献２】独国特許出願公開第４１２５３８３号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２３】
従って本発明は、機械的に簡易に構成されており、それにより経済的なボビン交換装置と、このようなボビン交換装置を有する加工設備と、このようなボビン交換装置を駆動するための方法とを記載することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００２４】
ここで加工設備とは、本発明の意味における加工装置とボビン交換装置とを有している設備であると理解され、ボビン交換装置は加工装置にボビンを供給する、および／または当該加工装置からボビンを取り出す。
【００２５】
上記の課題は請求項１に記載のボビン交換装置、請求項１２に記載の加工設備、および請求項１３に記載のボビン交換方法によって解決される。本発明の好適なさらなる構成は従属請求項に含まれている。
【００２６】
索状の材料をボビンに巻きつける、および／またはボビンから巻き取ることのできる加工装置へボビンを供給する、および／または当該加工装置からボビンを取り出すための本発明に係るボビン交換装置は少なくとも一つの搬送装置、特にコンベヤベルトと、旋回フォークとを有しており、当該旋回フォークは加工装置へボビンを供給する、および／または当該加工装置からボビンを取り出すことと、搬送装置へボビンを供給する、および／または当該搬送装置からボビンを取り出すこととに適している。本発明に係る旋回フォークは従って上記の引き渡し装置を実現している。
【００２７】
本発明の意味における旋回フォークとは、少なくとも二つの棒状の要素であって当該要素の端部が開放されているもの（フォークの「分岐部」）を有する剛体の構成部材であると理解され、当該構成部材は少なくとも一つの軸周りに旋回され得る、すなわち制限された角度あるいは無制限の角度の分だけ、一つあるいは二つの方向に回動され得る。
【００２８】
旋回フォークは、従来技術において用いられる、横送りチェーンコンベヤと組み合わせた把持ユニットに対して、多数の協働する可動部材を有さない、ボビン交換装置の特に簡易な構成を可能にし、それに対応して低い製造コストを可能にする。
【００２９】
好適に旋回フォークはこのとき、概ね垂直に設けられている旋回軸周りに旋回可能である。これはボビン交換装置を概ね水平方向に向けて構成することを可能にし、旋回フォークは、当該旋回フォークが旋回軸に対して直角に延在する限り、常に地面に対して平行に向けられている。
【００３０】
特に好適な実施において、旋回フォークに少なくとも一つのボビン受容場所が形成されており、当該ボビン受容場所においてボビンは、当該ボビンが、旋回軸周りに旋回フォークが行う回動に従うように設けられ得る。
【００３１】
ボビンがさらなる把持装置なしに旋回フォークに設けられ、このように旋回され得る当該構成は、例えば従来技術において用いられる把持アームのような保持装置であって、手間のかかる機械システムと、それに関連して正しくかつ常に等しく保たれる押圧力を調整するための調整の手間とを有する保持装置を放棄することを可能にする。
【００３２】
好適な実施において、旋回フォークに少なくとも二つのボビン受容場所が形成されている。当該二つのボビン受容場所が旋回フォークの周方向で互いにすぐ近くに設けられている限り、これにより特に短い移動距離、およびそれとともに短いボビン交換時間とが成立するが、これは第一のボビンが加工装置のスプール箇所から旋回フォークの第一のボビン受容場所に受容され、その直後、第二のボビンが旋回フォークの第二のボビン受容場所から加工装置のスプール箇所に下降されるべき場合である。
【００３３】
さらなる特に好適な実施において、少なくとも一つのボビン受容場所は、旋回フォークの互いに離間している二つの要素から形成されている。
【００３４】
このとき、互いに離間している二つの要素は旋回フォークの「分岐部」であってよい。当該構成により、ボビン受容場所を形成するために必要とされる要素は当該要素の形が、例えばターンテーブル上の平坦なボビン受容場所に比べて大幅に縮小される。これは材料の節約と、ボビン交換装置の加速される質量の縮小とにつながり、それにより旋回フォークの旋回速度をより大きくし、それとともにボビン交換時間をより短くすることができる。さらにこれによりボビン受容場所は「開放された」構成形式で実現され、それによりボビン交換装置および／または加工装置の他の部材との衝突が回避され得る。
【００３５】
さらなる好適な実施において、旋回フォークは加工装置に対して、以下のように配置され得る。すなわち、少なくとも一つのボビン受容場所が旋回フォークの旋回によって、垂直方向の投影において加工装置のスプール箇所と概ね一致させられ得るように配置されていてよい。
【００３６】
さらなる好適な実施において、搬送装置の領域内に、ボビンが設けられ得る少なくとも一つのボビン貯蔵場所が形成されており、搬送装置はボビンを当該ボビン貯蔵場所へと移動させ、および／またはボビンを当該ボビン貯蔵場所から離れるように移動させることができる。
【００３７】
さらなる好適な実施において、旋回フォークの少なくとも一つのボビン受容場所は、旋回フォークの旋回によって、搬送装置の少なくとも一つのボビン貯蔵場所と、垂直方向の投影において概ね一致させられ得る。
【００３８】
加工装置のスプール箇所と、旋回フォークの少なくとも一つのボビン受容場所と、搬送装置の少なくとも一つのボビン貯蔵場所とを互いにこのように構成することにより、これらの位置間でボビンを効率的に引き渡すための全ての機能的な前提が得られる。これにより従来技術において用いられる横送りチェーンコンベヤのような、さらなる機械的構成部材は放棄され得、それによりさらに、好ましくは互いにすぐ近くに設けられているコンベヤベルトを有する搬送装置のよりコンパクトな構成が生まれる。
【００３９】
さらに、旋回フォークの少なくとも一つのボビン受容場所に対する、加工装置のスプール箇所と、搬送装置の少なくとも一つのボビン貯蔵場所との構成は、これらが旋回フォークの旋回軸から径方向における同一の距離にある限り、自由に選択可能である。特に加工装置のスプール箇所と、搬送装置の引き渡し箇所とが直接的に対向するように構成されることはもはや必要ではない。
【００４０】
さらなる好適な実施において、旋回フォークの垂直方向の位置は変えられ得る。特に好適に旋回フォークは、少なくとも一つの下方の高さ位置、中央の高さ位置、および上方の高さ位置に移動され得る。さらに好適に旋回フォークを一定の高さ領域にわたって、連続的に垂直方向において移動させることも可能である。
【００４１】
旋回フォークを持ち上げることは、ボビンを搬送装置のボビン貯蔵場所から、および／または加工装置のスプール箇所から、旋回フォークのボビン受容場所に受容することを簡単な方法で可能にする。ただし、旋回フォークがボビン貯蔵場所もしくはスプール箇所の下方にあって、かつ、当該ボビン貯蔵場所もしくはスプール箇所と概ね一致させられている場合に限る。
【００４２】
これに対応して旋回フォークを下降させることは、ボビンを旋回フォークのボビン受容場所から、搬送装置のボビン貯蔵場所および／または加工装置のスプール箇所に下降させることを簡単な方法で可能にする。ただし、旋回フォークがボビン貯蔵場所もしくはスプール箇所の上方にあって、かつ、当該ボビン貯蔵場所もしくはスプール箇所と概ね一致させられている場合に限る。
【００４３】
特に好適な実施において、旋回フォークの少なくとも最下方の高さ位置において、旋回フォークの少なくとも一つのボビン受容場所の表面は、搬送装置の表面と同じ高さか、あるいは搬送装置の表面の下方にある。
【００４４】
これにより、以下のことが可能となる。すなわち、旋回フォークが搬送装置のボビン貯蔵場所の下方で当該ボビン貯蔵場所へと旋回され得、それによって当該ボビン貯蔵場所で旋回フォークを上昇させることによってボビンを受容すること、および／または当該ボビン貯蔵場所で旋回フォークを下降させることによってボビンが下降され得、旋回フォークが搬送装置のボビン貯蔵場所の下方で当該ボビン貯蔵場所から離れるように旋回されることとが可能となる。
【００４５】
特に好適な実施において、搬送装置と旋回フォークの移動空間とは互いに少なくとも部分的に貫通し合っている。このとき旋回フォークの移動空間とは、あらゆる高さ位置と関連した旋回フォークのあらゆる旋回位置において、旋回フォークの一の点が存在し得る容積であると理解される。
【００４６】
このような貫通は好ましくは、搬送装置における相応の凹所によって可能とされ、旋回フォークの上記の「開放型」構成型式が特に有利であると判明している。それによって凹所の容積が著しく最小化され得るためである。
【００４７】
搬送装置と旋回フォークの移動空間とが互いに貫通していることにより、旋回フォークを上記のように搬送装置のボビン貯蔵場所の下方へと旋回させることが簡単な方法で実現され、同時に確実にボビンをボビン貯蔵場所から受容する、および／または当該ボビン貯蔵場所に下降させることが保証されている。
【００４８】
本発明の対象はさらに、索状材料を加工するための加工設備であって、当該加工設備は上記の種類の加工装置と、本発明に係るボビン交換装置とを有している。このような加工設備は加工装置においてボビンを全自動的に操作すること、特にボビンの供給と取り出し、すなわちボビン交換を全自動的に操作することを可能にする。
【００４９】
本発明の対象はまた、上記の種類の加工装置へボビンを供給する、および／または当該加工装置からボビンを取り出すための本発明に係る加工設備において実施するためのボビン交換方法である。当該ボビン交換方法は一連の基本操作を有しており、当該基本操作は、ボビン交換装置の構成要素を機械的に駆動することにより提供され、加工設備の構成を考慮するとともに、当該加工設備の駆動に関する個々の要求に合わせてプログラム可能な制御を介して、任意の順序および／または任意の反復回数で組み合わせられ得る。
【００５０】
当該基本操作の量は以下の操作を含んでいるが、必ずしもこれらに限定されるものではない。すなわち、搬送装置を一定の移動距離分だけ当該搬送装置のボビン貯蔵場所へと移動させる、搬送装置を一定の移動距離分だけ当該搬送装置のボビン貯蔵場所から離れるように移動させる、旋回フォークを旋回軸周りに一定の角度分だけ一定の方向に旋回させる、旋回フォークを一定の移動距離分だけ持ち上げる、旋回フォークを一定の移動距離分だけ下降させる、という操作である。
【００５１】
その後これらの基本操作から、場合によってはさらなる情報、例えばセンサによるボビンの位置または充填状態に関する情報、あるいは加工装置の状態に関する情報を用いて、加工設備を駆動するための駆動プログラムが組み立てられ得、当該駆動プログラムはプログラム可能な制御によって制御されながら、加工設備において経過し得る。
【００５２】
本発明のさらなる有利点、特徴、および応用可能性は、図面に関連して以下の詳細な説明に記載されている。図面に示すのは以下の通りである。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明に係るボビン交換装置の平面図である。
【図２】本発明に係る旋回フォークの平面図である。
【図３】本発明に係る搬送装置の平面図である。
【図４】本発明に係るボビン交換装置を斜視的に表示した図である。
【００５４】
図１における本発明に係るボビン交換装置の平面図では、左に搬送装置３０、中央に旋回フォーク１０、右に加工装置４０が見られる。本発明に係るボビン交換装置の部分は図４において再び斜視的な表示として描写されている。
【００５５】
加工装置４０は例えばケーブルのための製造機械であり、当該ケーブルは加工装置４０において製造され、ボビンＳに巻き付けられ、当該ボビンはスプール箇所４１に設けられ、当該スプール箇所で回転可能に支承されている。従ってボビン交換装置１の課題は、加工装置４０に空のボビンＬ１，Ｌ２を供給し、当該加工装置から満杯のボビンＶ１，Ｖ２を取り出すことにある。
【００５６】
搬送装置３０は二つのコンベヤベルト、すなわち空のボビンＬ１，Ｌ２を搬入するための空ボビン用ベルト３１と、満杯のボビンＶ１，Ｖ２を搬出するための満杯ボビン用ベルト３２とを有している。
【００５７】
二つのコンベヤベルト３１，３２は、搬送方向に対して垂直に設けられたローラー３７を有するローラーコンベヤベルトである。ローラー３７の一部は電気モータによって駆動される一方、ローラー３７の他の部分は動力を供給されない。さらにいくつかのローラー３８はゴム引きされており、それによってローラー３８上でボビンを搬送する際、当該ボビンの静止摩擦が高められることを保証する。特にローラー３８であって、当該ローラー上でボビンが大きく加速および／または減速されるローラーはゴム引きされている。ボビンは二つのコンベヤベルト３１，３２上で、当該ボビンのフランジに垂直に立った状態で搬送される。
【００５８】
空ボビン用ベルト３１の右端部に、空ボビン貯蔵場所３３があり、図１において当該空ボビン貯蔵場所には空のボビンＬ１が設けられている。満杯ボビン用ベルト３２の右端部に、満杯ボビン貯蔵場所３４があり、図１において当該満杯ボビン貯蔵場所には満杯のボビンＶ１が設けられている。空ボビン用ベルト３１は搬送装置３０の当該構成においては、右に向かってのみ移動し、満杯ボビン用ベルト３２はこれに対応して左に向かってのみ移動する。
【００５９】
旋回フォーク１０は、回転中心Ｍを通過して設けられている垂直方向の旋回軸周りに、両方向に自由に旋回可能である。旋回フォークは高精度、例えば±０．０４度の分解能で配置され得、実際の角度位置は絶対位置検出器を介して検出される。旋回フォークの回動は歯車モータを介して行われる。
【００６０】
旋回フォーク１０はさらに、二つの押上シリンダからなる結合体を介して、下方ＵＮＴＥＮ、中央ＭＩＴＴＥ、および上方ＯＢＥＮという、三つの規定された高さ位置に移動され得る。このとき下方位置ＵＮＴＥＮはコンベヤベルト３１，３２の表面の下方にあり、上方位置ＯＢＥＮはスプール箇所４１の上方にあり、中央位置ＭＩＴＴＥは上方位置ＯＢＥＮと下方位置ＵＮＴＥＮとのほぼ中央にある。
【００６１】
旋回フォーク１０は概ね以下の構成要素を有している。
−例えば円形の断面を有する管の形のフォークシャフト１１であって、当該管は水平またはほとんど水平に設けられているとともに、回転中心Ｍに関して概ね一方の側で径方向に延在している、フォークシャフトと、
−例えば矩形の断面を有するとともに、一定の曲率と平坦な上面とを有する、湾曲した管の形の外部フォーク湾曲部１２および内部フォーク湾曲部１３であって、二つの水平に設けられた円上に、回転中心Ｍを中心として同一の中心角にわたって延在しており、当該二つの円は同一の平面に設けられてはいるが、フォークシャフト１１の下方にあり、外部フォーク湾曲部１２の半径は内部フォーク湾曲部１３の半径よりも大きい、外部フォーク湾曲部および内部フォーク湾曲部と、
−水平に設けられたフォーク固定プレート１８であって、当該フォーク固定プレートとフォークシャフト１１は結合、好ましくは溶接されている、フォーク固定プレートと、
−二つの外部フォーク湾曲部固定支柱１９であって、当該外部フォーク湾曲部固定支柱のフォークシャフト１１に対向する端部において、当該フォークシャフト１１と結合、好ましくは溶接されており、当該外部フォーク湾曲部固定支柱のフォークシャフト１１に背向する端部において、外部フォーク湾曲部１２と結合、好ましくは溶接されている、外部フォーク湾曲部固定支柱と、
−二つの内部フォーク湾曲部固定支柱２０であって、当該内部フォーク湾曲部固定支柱の径方向内側の端部においてフォーク固定プレート１８と、当該内部フォーク湾曲部固定支柱の径方向外側の端部において内部フォーク湾曲部１３と結合、好ましくは溶接されている、内部フォーク湾曲部固定支柱と、である。当該内部フォーク湾曲部固定支柱２０は代替的にフォークシャフト１１と結合、好ましくは溶接されていてもよい。
【００６２】
フォーク固定プレート１８と、外部フォーク湾曲部１２と、内部フォーク湾曲部１３とはこうして水平に設けられており、外部フォーク湾曲部１２と、内部フォーク湾曲部１３とはフォークシャフト１１よりも低いところにある。このとき内部フォーク湾曲部固定支柱および外部フォーク湾曲部固定支柱１９，２０は二つの高さ位置を結合するものとなっている。
【００６３】
フォーク固定プレート１８は多数のネジ２３を用いて、当該フォーク固定プレートの下方に設けられているピボット軸受け（図示せず）に、好ましくは玉軸受、針軸受、またはコロ軸受けに、あるいは滑り軸受けにネジ留めされており、当該軸受けは回転中心Ｍ周りの回転を可能にする。旋回フォーク１０の旋回駆動は電気式の歯車モータ（図示せず）を介して行われる。旋回フォーク１０は円柱状のベースフレーム（図示せず）に取り付けられている。
【００６４】
フォークシャフト１１は旋回フォークの垂直方向の投影において、図１に示されているように、外部フォーク湾曲部１２と内部フォーク湾曲部１３とをそれぞれ、径方向外側に向かって見た場合、フォークシャフト１１の左にある外部左フォーク部分１４もしくは内部左フォーク部分１６と、フォークシャフト１１の右にある外部右フォーク部分１５もしくは内部右フォーク部分１７とに分けており、外部左フォーク部分と外部右フォーク部分１４および１５とはほぼ同じ長さであり、内部左フォーク部分と内部右フォーク部分１６および１７とはほぼ同じ長さである。
【００６５】
外部左フォーク部分と内部左フォーク部分１４および１６は共同で旋回フォーク上の左のボビン受容場所２１を形成しており、外部右フォーク部分と内部右フォーク部分１５および１７は共同で旋回フォーク上の右のボビン受容場所２２を形成している。二つのボビン受容場所２１，２２にそれぞれボビンが設けられており、それによって当該ボビンは旋回フォーク１０が旋回軸周りに行う回動に従う。このときボビンの下方のフランジは、当該フランジの向かい合う部分において、個々のボビン受容場所２１，２２を形成している二つの左フォーク部分１４および１６もしくは二つの右フォーク部分１５および１７によって把持される。
【００６６】
左のボビン受容場所２１と右のボビン受容場所２２の正確な位置は、図２において平面図として旋回フォークを独立して表示したものから明らかである。
【００６７】
ボビン受容場所からボビンが滑り落ちることを避けるために、フォーク部分１４，１６もしくは１５，１７の表面には滑り止めコーティングが設けられていてよい。付加的に、あるいは代替的に、図１に示されるように、フォーク部分１４，１６もしくは１５，１７には、より低く設けられている凹所１４ａ，１６ａもしくは１５ａ，１７ａであって、当該凹所にボビンのフランジが載置される凹所が備えられていてよく、フォーク部分１４，１６もしくは１５，１７のより高く設けられている部分はボビンのフランジに対して径方向内側もしくは径方向外側へのストッパを形成する。
【００６８】
二つのコンベヤベルト３１，３２は空ボビン貯蔵場所３３と満杯ボビン貯蔵場所３４の領域において貫通されている。貫通部に弓形形状の溝３５が設けられており、当該溝は旋回フォーク１０の回転中心Ｍに対して同心的に設けられており、当該溝の径方向伸展は旋回フォーク１０の外部フォーク湾曲部１２の径方向伸展よりもやや大きい。溝３５の底部はまた、旋回フォーク１０が下方の高さ位置ＵＮＴＥＮにあるとき、外部フォーク湾曲部１２の下面よりもやや低く設けられている。それにより外部フォーク湾曲部１２は旋回フォーク１０が旋回する際、溝３５に接触することなく、あるいは他の構成部材と衝突することなく、当該溝を通過し得る。
【００６９】
さらに二つのコンベヤベルト３１，３２は、空ボビン貯蔵場所３３と満杯ボビン貯蔵場所３４の領域において凹所を有している。当該凹所内に、旋回フォーク１０の内部フォーク湾曲部１３に対する弓形形状のシールドプレート３６が取り付けられている。シールドプレート３６も旋回フォーク１０の回転中心Ｍに対して同心的に設けられている。シールドプレート３６の半径は、内部フォーク湾曲部１３の外径よりもやや大きい。それにより内部フォーク湾曲部１３は旋回フォーク１０が旋回する際、シールドプレート３６に接触することなく、あるいは他の構成部材と衝突することなく、当該シールドプレート３６内部で通過し得る。
【００７０】
溝３５とシールドプレート３６とはまた、旋回フォーク１０の移動空間に異物が侵入することを概ね防止する。
【００７１】
二つのコンベヤベルト３１，３２のローラー３９は溝３５とシールドプレート３６の領域で、図３において搬送装置３０の平面図で示されているように、相応に短縮されており、旋回フォーク１０は当該旋回フォークの個々の部材の移動半径によってのみ暗示されている。ローラー３９がこのように短縮されていることはしかしながら、空のボビンＬ１，Ｌ２を空ボビン貯蔵場所３３へと確実に搬入すること、もしくは満杯のボビンＶ１，Ｖ２を満杯ボビン貯蔵場所３４から確実に搬出することを損なわない。個々のコンベヤベルト上のボビンフランジのための載置面は依然として十分な大きさであるためである。
【００７２】
二つのコンベヤベルト３１，３２はこのように旋回フォーク１０の移動空間と貫通し合っている。これにより旋回フォーク１０はコンベヤベルト３１，３２に「進入」し、当該コンベヤベルトにおいて旋回フォーク１０を持ち上げることにより、ボビンを空ボビン貯蔵場所３３から、あるいは満杯ボビン貯蔵場所３４から受容し、もしくは旋回フォーク１０を下降させることにより、空ボビン貯蔵場所、あるいは満杯ボビン貯蔵場所に下降させる。
【００７３】
加工装置４０に対して旋回フォーク１０が自由に旋回可能であることにより、旋回フォーク１０は今や、左のボビン受容場所または右のボビン受容場所２１，２２がそれぞれ、垂直方向の投影において、スプール箇所４１と、または空ボビン貯蔵場所３３と、または満杯ボビン貯蔵場所３４と概ね一致させられるように旋回され得る。
【００７４】
以下のボビン交換の経過の典型的な説明に関しては、満杯ボビンＳが加工装置４０のスプール箇所４１に設けられており、旋回フォーク１０が（例えば図１に示されているように）空ボビンベルト３１と加工装置４０との間の旋回位置にあることが想定される。
【００７５】
その場合、加工設備の本願による構成では、満杯ボビンＳを空ボビンＬ１と交換することであるボビン交換の経過は、以下の順序のステップを含んでいる。
【００７６】
１．搬送装置３０によって空ボビンＬ１を空ボビン貯蔵場所３３へと移動させ、それによって空ボビンＬ１が空ボビン貯蔵場所３３にあるステップ。
２．旋回フォーク１０を下方の高さ位置ＵＮＴＥＮに下降させるステップ。
３．旋回フォーク１０を反時計回りに、空ボビン用ベルト３１の下方に旋回させ、それにより左のボビン受容場所２１が空ボビン貯蔵場所３３と一致するステップ。
４．旋回フォークを中央の高さ位置ＭＩＴＴＥに持ち上げ、それにより空ボビンＬ１を左のボビン受容場所２１に受容するステップ。
５．旋回フォーク１０を時計回りに旋回させ、それにより旋回フォーク１０の右のボビン受容場所２２がスプール箇所４１と一致するステップ。
６．旋回フォーク１０を上方の高さ位置ＯＢＥＮに持ち上げ、それにより満杯ボビンＳを右のボビン受容場所２２に受容するステップ。
７．旋回フォーク１０を時計回りに旋回させ、それにより旋回フォーク１０の左のボビン受容場所２１がスプール箇所４１と一致するステップ。
８．旋回フォーク１０を中央の高さ位置ＭＩＴＴＥに下降させ、それにより空ボビンＬ１をスプール箇所４１において下ろすステップ。
９．旋回フォーク１０を時計回りに旋回させ、それにより旋回フォーク１０の右のボビン受容場所２２が満杯ボビン貯蔵場所３４と一致するステップ。
１０．旋回フォーク１０を下方の高さ位置ＵＮＴＥＮに下降させ、それにより満杯ボビンＳを満杯ボビン貯蔵場所３４に下ろすステップ。
１１．搬送装置３０によってボビンＳを満杯ボビン貯蔵場所３４から離れるように移動させるステップ。
【００７７】
上記の経過から分かるように旋回フォーク１０は、満杯ボビンＳをスプール箇所４１から受容することと、空ボビンＬ１をスプール箇所４１において下ろすこととの間で、わずかな角度分だけ、すなわち右のボビン受容場所２２と左のボビン受容場所２１との間の角度分だけ旋回されなければならない。これにより、スプール箇所４１にボビンがない時間間隔であって、加工装置の機械停止時間と同一である時間間隔は非常に短くなる。
【符号の説明】
【００７８】
１  ボビン交換装置
１０  旋回フォーク
１１  フォークシャフト
１２  外部フォーク湾曲部
１３  内部フォーク湾曲部
１４  外部左フォーク部分
１５  外部右フォーク部分
１６  内部左フォーク部分
１７  内部右フォーク部分
１４ａ−１７ａ  フォーク部分における凹所
１８  フォーク固定プレート
１９  外部フォーク湾曲部固定支柱
２０  内部フォーク湾曲部固定支柱
２１  左のボビン受容場所
２２  右のボビン受容場所
２３  ネジ
３０  搬送装置
３１  空ボビン用ベルト
３２  満杯ボビン用ベルト
３３  空ボビン貯蔵場所
３４  満杯ボビン貯蔵場所
３５  外部フォーク湾曲部のための溝
３６  内部フォーク湾曲部のためのシールドプレート
３７  ローラー
３８  ゴム引きされたローラー
３９  短縮されたローラー
４０  加工装置
４１  スプール箇所
Ｍ  旋回フォークの回転中心
Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３  空のボビン
Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３  満杯のボビン
Ｓ  ボビン
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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