操作环锭纺纱机的维修机器人的方法和用于执行该方法的环锭纺纱机
技术领域
本发明涉及操作环锭纺纱机的维修机器人的方法，其中维修机器人可沿着纺纱机的一排纺纱单元移位，每个纺纱单元包括锭子，其中维修机器人可停在特定纺纱单元处以在该纺纱单元处执行维修操作。
本发明还涉及环锭纺纱机，其包括一排彼此相邻布置的纺纱单元，每个纺纱单元包括锭子，以及可沿着一排纺纱单元移位的维修机器人，其具有在选择的纺纱单元处停止以在该纺纱单元处执行维修操作的选项。
背景技术
环锭纺纱机包括一排彼此相邻布置的相同纺纱单元，每个纺纱单元包括粗纱牵伸装置，加工后的纤维粗纱从该粗纱牵伸装置进给到加捻装置，从该加捻装置中取出所生产的纱线并将其缠绕在由锭子承载的管上的缠绕装置，从而形成管纱，即具有纱线卷装的管。
如果纱线制造过程中断，例如由于纱线断裂，则必须重新开始在相应纺纱单元处的纱线生产，这由机器操作者手动或自动维修机器人执行。
出于若干原因，目前的环锭纺纱机主要为手动操作。一个原因是用于维修机器人的维修机构的工作空间有限，因为在纺纱单元之间仅存在短距离（70和75mm）。另一个原因是在有限的工作空间中在空间和时间方面无维修机构相互限制的情况下解决维修机构的功能活动的困难。最后但并非最不重要的是，也是由于价格原因，手动维修在世界许多地方都是有利的。鉴于对纱线生产中生产成本节约的需求不断增加，生产具有更多数量的纺纱单元的环锭纺纱机。因此，机器的长度被延长（50米或更长），这使得能够经济地使用自动维修机器人来维修纺纱单元，其中从发生故障的时刻起，必须在最短的时间内在沿着机器的长度的所有纺纱单元处进行维修操作。这增加对维修机器人速度和移动精度以及在纺纱单元处停止的精度的要求，这就是为什么有必要知道维修机器人沿着一排纺纱单元的初始参考位置和移动方向。
在具有越来越多数量的纺纱单元和延伸长度的机器的环锭纺纱机上，牵伸装置的驱动装置的所需功率输出也增加，并且因此由于在机器起点处驱动装置的较高扭矩，中间驱动器通常布置在机器长度的中心部分中，以避免由于扭转载荷引起的弹性变形而在机器起点处和机器端部处的长通轴旋转的差异。
在纺纱单元外部的环锭纺纱机的长度的此中心部分上，通常布置维修机器人的停放位置，其中维修机器人在其不进行任何维修操作期间移动，例如，在从纺纱单元处的纺纱锭子上联合移除管纱的操作期间或将空管放置在锭子上期间以及在联合旋入纺纱单元期间。
在包括一排彼此相邻布置的纺纱单元的环锭纺纱机上，其中可移位的维修机器人相对于其他机器部分定位，有必要将维修机器人相对于机器的相应部分设定到期望位置，以便执行控制装置的控制活动。无论何时启动机器或维修机器人，例如在电源故障之后或在修理之后或当机器第一次投入操作时等，维修机器人必须相对于各个纺纱点正确定位。当前状态的缺点在于，当机器在机器启动之前由于某种原因位于机器的相对侧时的情况下，例如在机器停止之后或者维修机器人已经由操作员移动时，维修机器人必须在机器启动前或机器启动后立即手动或由机器在机器的整个长度上移动，这非常耗时，特别是对于数量较多纺纱单元的机器，并且也导致生产效率低。
维修机器人在纺纱单元上执行各个维修操作的准确性和精度取决于在环锭纺纱机上快速且准确地确定维修机器人的位置，因为它们的执行通常取决于维修机器人的各个操作机构相对于特定纺纱单元的各个部分的足够精确调整。
已知用于定位自动维修机器人以在环锭纺纱机上的纺纱单元处提供维修操作的各种布置，以及执行此定位的方法。
例如，从DE3909746A1中已知，在环锭纺纱机上所生产纱线断裂之后，在纺纱过程恢复期间用于操作纺纱单元的维修机器人的位置通过位于维修机器人上的感应传感器确定，该传感器感测在维修机器人的行进轮的导轨中形成的不同布置和不同形状的开口的位置，由此这些开口的位置对应于纺纱单元的位置以及机器的两端。然后，控制和通信器件在环锭纺纱机、纺纱单元和维修机器人之间传输信息。此解决方案的缺点在于，在具有多个纺纱单元和因此具有较长长度的维修机器人的机器的情况下，为了确保维修机器人的位置与机器的正确协调，维修机器人必须首先移动到机器上的维修机器人的端部位置中的一个，这延长协调位置所需的时间，并且还延长维修机器人不执行任何维修操作的时间段。此布置的另一个缺点在于以下事实：维修机器人的操作需要更多的传感器。
EP2305864A1公开实施例，其中在机器的两端附近和机器的中间创建的参考点由位于维修组件上的传感器感测。在维修组件沿着一排纺纱单元行进的过程中，该维修组件通过测量维修组件的驱动器的旋转部分的旋转角度来测量该组件行进的距离，该旋转角度与维修组件沿着一排纺纱单元的直线向前移动相关联，并且维修组件朝向请求维修操作的相应纺纱单元行进的整体路径通过维修组件的此测量的可旋转部分的旋转角度和旋转方向来计算，通过该路径，机器的控制器件根据维修组件的移动速度确定维修单元与请求维修操作的纺纱单元的距离，并确定其中维修组件的制动程序被触发以便停在相应的纺纱单元处的位置。此解决方案的另一个缺点是在机器上创建由中心参考点分开的四个工作区域3A、3B或4A、4B的事实，其中这些区域彼此紧邻，而没有为维修组件提供任何停放区域，并且因此在组落纱过程中不允许在机器长度的中间停放维修组件，以防止用于组落纱的机器人器件和维修组件的碰撞。在组落纱操作期间，必须将维修组件移动到机器的端部，这在长度大的环锭纺纱机的情况下延长在组落纱结束和纺纱过程开始之后维修组件不能操作的时间。
发明内容
本发明的目的是移除或至少减少背景技术的缺点。
本发明的目的还在于创建方法，其中环锭纺纱机的维修机器人可在维修机器人沿着纺纱机的长度的初始移位期间容易地找到参考位置。
本发明的目的是通过操作环锭纺纱机的维修机器人的方法来实现的，该方法的原理在于其包括以下步骤：
•维修机器人沿着一排纺纱单元初始移位，以检测参考位置；和
•在维修机器人的移位期间，由一排纺纱单元的两端之间的传感器检测至少一个参考元件，其中参考元件指示参考位置；和
•如果出现在相应的纺纱单元执行维修操作的需要，则在维修机器人的操作期间使用参考位置将维修机器人定位在一排纺纱单元的特定纺纱单元之前。
有利地，维修机器人通过作为一排纺纱单元的两端之间的参考元件的涡电流传感器检测锭子。
有利地，维修机器人对从限定位置到该机器人在纺纱单元之前执行维修操作的位置计数锭子。
有利地，参考元件布置在其中参考元件距离在右侧和左侧的最近纺纱锭子的距离b相同的位置，并且同时此距离b大于两个相邻纺纱锭子之间的距离a，其中在维修机器人的初始移位期间检测纺纱锭子和参考元件，并且根据时间间隔和/或两个相邻纺纱锭子之间以及所述最近的纺纱锭子和参考元件之间的距离的差异来检测参考元件。
有利地，在纺纱机的中间驱动器处检测参考元件。
有利地，如果在检测参考元件之前维修机器人到达纺纱机的一排纺纱单元的端部，则维修机器人改变方向并继续检测参考元件。
有利地，该方法在启动维修机器人的操作之前执行，例如在接通之前或在断电之后执行。
用于执行该方法的环锭纺纱机包括
•一排彼此相邻布置的纺纱单元，每个纺纱单元包括锭子，
•可沿着一排纺纱单元移位的维修机器人，其具有在选择的纺纱单元处停止的选项，以便在纺纱单元处执行维修操作；由此
•维修机器人具有传感器，用于感测维修机器人沿着一排纺纱单元的位置，
•至少一个参考元件布置在一排纺纱单元的两端之间，作为维修机器人沿着一排纺纱单元的参考位置，其中在维修机器人的操作期间使用参考位置来将维修机器人定位在需要维修操作的一排纺纱单元的特定纺纱单元之前；和
•控制器，其适于使维修机器人沿着一排纺纱单元初始地移位，以便检测限定的位置。
有利地，维修机器人包括作为传感器的涡电流传感器，并且参考元件的外部几何构造与纺纱锭子的检测部分的外部几何构造相同或接近。
有利地，参考元件布置在其中该参考元件与在右侧和左侧的最近的纺纱锭子的距离相同的位置，并且同时此距离大于两个相邻纺纱锭子之间的距离。
有利地，维修机器人的位置的传感器与锭子台的下表面下方的区域相关联。
有利地，参考元件由与纺纱锭子的被检测部分相同或大致相同的材料制成。
有利地，参考元件相对于环锭纺纱机的纵向轴线和环锭纺纱机的高度位于与被感测的纺纱锭子的部分所位于的相同的位置。
有利地，维修机器人还设置有用于检测一排纺纱单元的端部的传感器。
有利地，参考元件布置在布置在一排纺纱单元的两端之间的中间驱动器的结构上，其中维修机器人的停放区域位于该处。
有利地，维修机器人和控制装置通过通信线路互连，以便传输关于纺纱单元的数量、机器上的纺纱单元的总数、辅助驱动器与维修机器人中的参考元件的位置的信息，其中维修机器人设置有用于存储和处理此信息的器件。
此解决方案的优点在于以下事实：在具有多个纺纱单元的非常长的环锭纺纱机的情况下，在该纺纱单元的中心部分布置有中间驱动器，在该中间驱动器附近布置维修机器人的停放位置，当执行经缠绕管纱的组落纱时该维修机器人移动到该停放位置，由此在此中间驱动器附近还布置控制装置的参考位置，该参考位置在示例性实施例中通过在位于中间驱动机构上同步“假”锭子来形成。从此停放位置（其同时是参考位置）起，维修机器人朝向请求维修操作的纺纱单元移动到右侧或向侧，从而缩短距离以及将维修机器人移动到请求维修操作的纺纱单元的时间，因此与背景技术相比提高维修机器人利用的效率，其中参考位置在机器的起点和/或端部处创建，这也在机器第一次启动时或维修机器人在维修后，功率切断后，由机器操作员手动换档后等重新启动时的维修机器人的初始化期间表现出来。确定维修机器人相对于整排纺纱点以及参考点的位置是通过布置在维修机器人上的传感器来执行的，该传感器感测相邻锭子之间的间隙和纺纱锭子与参考点之间的间隙，并且还能够确定维修机器人的移动方向。根据本发明的解决方案的另一个优点在于以下事实：纺纱锭子在锭子台下方的纺纱单元处的安装部的下部被感测为机器结构的现有位置。另一个优点在于以下事实：参考点以“假”锭子的形式被感测，该锭子在几何形状和材料方面与纺纱单元处的功能性纺纱锭子相同或非常相似，这意指所有操作锭子以及同步“假”锭子的检测可由一个共同的传感器进行，由此由于“假”锭子与生产纺纱锭子的距离，可识别“假”锭子，该距离不同于各个生产纺纱锭子之间的距离。本发明的优点还在于以下事实：本发明允许相对于整排纺纱单元而大大加速维修机器人的初始化，或者更具体地，允许控制装置相对于参考点和整排纺纱单元的位置的快速同步。
附图说明
附图中示意性地表示本发明，其中
图1示出根据本发明的具有一排纺纱单元的环锭纺纱机的示意性布置。
图2示出在具有参考元件“假锭子”的环锭纺纱机上的停放位置与其上布置具有感测传感器的停放维修机器人的布置。
图3示出具有被感测的端部机器标记并且具有维修机器人的环锭纺纱机的端部部分的布置，并且最后；和
图4是根据图3中虚线IV-IV的具有自动维修机器人和传感器的环锭纺纱机的截面图。
具体实施方式
将参考如图1中所示的包括至少一排彼此相邻布置的纺纱单元A的环锭纺纱机的示例性实施例描述本发明。主驱动器B布置在该机器的一端，其中机器的端件C布置在机器的相对端处。至少一个中间驱动器D或中间驱动机构位于一排纺纱单元的两端之间。在所示出的示例性实施例中，存在一个中间驱动器D并且位于机器的中心部分中。
沿着一排纺纱单元A，沿箭头E的方向以双向可移位的方式布置维修机器人4，该维修机器人4设置有用于在纺纱单元A处执行维修操作的未示出的器件。在图2和3中实施例中，维护机器人4沿着在环锭纺纱机的整个长度上布置的运行轨道3移动，并且可停止在请求维修操作的所选择的纺纱单元A处。图4是根据图3中的虚线IV-IV的环锭纺纱机的截面。
为了在纺纱单元A处由维修机器人4提供适当的维修操作，必需在启动在纺纱单元A处的实际维修操作之前初始化维修机器人4的位置，即相对于机器上的初始参考位置，与一排纺纱单元A协调或同步，使得，换句话说，维修机器人4可将其自身定向在机器上。
在此初始化之后，控制单元或相应的控制器可开始控制维修机器人4沿着一排纺纱单元A的活动的过程，例如，维修机器人4沿着一排纺纱单元A移动的方向、移动速度，停止或确定待执行维修操作的特定纺纱单元A的位置的过程，安排在各个纺纱单元A处的操作顺序等。维修机器人4的位置的此初始化必须在机器的每次启动之后或者在维修机器人4已经沿其运行轨道手动移动之后或者在重新启动已经在机器外部执行维修活动的维修机器人4之后完成。
这样的纺纱单元原则上是众所周知的，并且因此仅以简化的方式进行描述。将更详细地描述对于本发明重要的纺纱单元的那些部分、元件和节点。
环锭纺纱机的每个纺纱单元A包括未示出的粗纱牵伸装置，在该牵伸装置下方布置纱线加捻和缠绕装置。从未示出的供应卷装中，将粗纱进给到牵伸装置，由此形成的纱线穿过导向孔眼、气囊限制器，并且然后穿过围绕钢领的圆周循环的钢丝圈，该钢领安装在钢领板5上安装的支架中，在通过钢丝圈后，生产的纱线缠绕在放置在纺纱锭子1上的管上，从而形成管纱。管上的纱线卷装通过钢领板5在垂直方向F上的逐步可逆垂直移动形成。锭子1通常在其下部由来自驱动轴的平带驱动并且可旋转地安装在闭合轴承主体G中，该轴承主体G安装在固定的锭子台9上。在机器的中心部分布置中间驱动器D，在该中间驱动器D附近设置维修机器人4的停放位置8。维修机器人4的位置的参考元件H布置在中间驱动器D上，例如由“假”锭子2形成，该锭子处于机器的中间驱动器D的区域中，或者在维修机器人4的停放位置8的区域中，该维修机器人4布置在相对于机器的纵向轴线和机器的高度与生产纺纱锭子1的位置相同的限定位置中。维修机器人4例如在缠绕的管纱的组落纱的过程期间移动到停放位置8，将空管放到锭子1上，旋入等，从而维修机器人4从停放位置8朝向请求维修操作的纺纱单元A移动到右侧或左侧。
在维修机器人4上布置维修机器人4沿着一排纺纱单元A的位置的第一传感器A1和第二传感器A2。第一传感器A1适于在维修机器人4沿着一排纺纱单元A移动期间感测一排纺纱单元A的各个纺纱锭子1的存在，以及参考元件H（这里例如是“假”锭子2）的存在。第二传感器A2适于感测维修机器人4的运行轨道3的导轨的垂直表面30。为了改善维修机器人4沿着机器的工作移动范围的检测，运行轨道3的导轨的垂直表面30设置有端部标记，例如具有在一排纺纱单元A的起点和端部处的开口7，例如在一排纺纱单元A的相应侧上的最后（端部）纺纱锭子1之前的纺纱锭子1之间的3至4个间距。
运行轨道3还在其初始和端部部分处设置有机械安全止动件6，其限制维修机器人4从机器的中心部分到端部的移动的范围。在运行轨道3的两端处的端部标记（开口7）构成维修机器人4的端部参考位置，并且同时在相应一排纺纱单元A的第一或最后的纺纱单元A处停止之前确定用于开始制动维修机器人4或用于将维修机器人4的移动方向改变为相反方向的点。
以“假”锭子2形式的参考元件H在停放位置的区域中并且在纺纱单元A处的生产锭子1的高度水平上安装在中间驱动器D的主体上的支架中。
维修机器人4的位置的参考元件H（即所示出示例性实施例中的“假”锭子2），即“假”锭子2，与传感器A1的有源部分的距离与生产锭子1与传感器A1的有源部分的距离相同，参见图2。在环锭纺纱机的纵向轴线方向上，参考元件H（即在所示出示例性实施例中的“假”锭子2）和来自一排纺纱单元A的左右两侧的最接近的生产锭子1之间的距离b大于两个相邻生产锭子1之间的距离a。在所示的实施例中，距离b至少是距离a的两倍。因此，参考元件H（即，在所示出的示例性实施例中“假”锭子2）在材料和结构方面与生产锭子1相同或非常接近，这意指传感器A1的相同的检测特性保持在生产锭子1中以及参考元件H中。在未示出的实施例中，参考元件H由安装在机器的中间驱动器D的主体上的相应位置的金属销或辊形成。
根据本发明的装置以如下方式操作：在先前关闭之后或在沿着运行轨道3手动移动维修机器人4之后或者在安装在其上维修活动已经在机器外部被执行的维修机器人4之后等将环锭纺纱机投入运行期间，维修机器人4自动地开始从其随机且未精确限定的位置沿着一排纺纱单元A的方向上朝向该一排纺纱单元A的一个端部初始地移动。在此移动中，维修机器人4通过传感器A1检测生产锭子1的存在，根据维修机器人的移动速度通过两个相邻生产锭子1的设定距离a来确定该存在。如果在维修机器人4的此移动期间，由传感器A1检测到参考元件H，因为由传感器检测到相邻锭子1和2之间的距离b大于相邻生产锭子1之间的相应距离a，或者，换句话说，与参考元件H（“假”锭子2）距离最接近的生产锭子1的设定距离b相对应的距离，如此检测到的锭子被记录为在中间驱动器D的区域和停放位置8中的参考元件（“假”锭子2），并且控制系统或相应的控制器现在确切地知道维修机器人4位于何处以及维修机器人已经行进经过多少个纺纱单元A，因为该维修机器人计数其所行进经过的纺纱单元A，并且因此该维修机器人确定从参考元件H的右侧和左侧起，一排纺纱单元A中的纺纱单元A的数量。关于纺纱单元的总数和中间驱动器D与参考元件H的位置的信息在接通对机器人和/或机器的电力供应后通过通信线路、诸如CAN总线从机器的控制单元发送到维修机器人4。结果，维修机器人4知道机器一侧上的纺纱单元A的数量，在参考元件H之前和参考元件H之后的纺纱单元A的数量，并且还知道在端部标记处的纺纱单元的数量，其中维修机器人4设置有用于存储和处理此信息的器件，以用于维修机器人的操作和因此用于使机器与维修机器人4同步，不必等到参考元件H已经由维修机器人4发现。
如果在维修机器人4的上述移动期间，机器的运行轨道3的端部（或者换句话说，一排纺纱单元A的端部）中的端部标记（开口7）首先由传感器A2检测到，则维修机器人4行进到在最后的纺纱单元处的位置（检测最后的生产锭子1），或者更具体地，行进到一排纺纱单元A的端部，其中维修机器人的移动的方向被改变，于是维修机器人继续在其移动的相反方向上检测参考元件H。在此基础上，控制单元或相应的控制器发现维修机器人4在一排纺纱单元A的特定端部处，从而通过维修机器人4已经沿其行进到一排纺纱单元A的特定端部的移动方向，确定它是一排纺纱单元A的哪一端（右侧、左侧）。
在任何情况下，在维修机器人4确定地找到维修机器人4沿着一排纺纱单元当前所在何处之前，维修机器人4从其先前未限定的位置到限定位置行进基本上较短距离。关于维修机器人4的限定位置的此信息被传输到控制单元（控制器），并且因此根据参考元件H或根据机器端部（通过端部标记或开口7）确定地知道、即同步维修机器人4沿着一排纺纱单元A的位置。这使得控制单元或控制器可比现有技术的情况早得多地使维修机器人4沿着一排纺纱单元A开始活动。另外，每当维修机器人4经过参考元件H时，这被记录，并且因此限定的位置确定（即，维修机器人4和一排纺纱单元A的同步）被持续保持。
同时，在维修机器人4沿着一排纺纱单元A移动期间，生产锭子1也被连续检测和计数，即相对于维修机器人4在两个相邻生产锭子1之间行进的路径，或者，换句话说，相对于两个相邻生产锭子1的存在的记录之间的时间间隔。
参考元件H和来自左右两侧的两个最靠近的生产锭子1之间的距离b大于两个相邻生产锭子1之间的距离a，并且因此在维修机器人4以恒定速度沿机器移动时在参考元件H和最靠近它的生产锭子1的检测之间的时间间隔比彼此相邻布置的两个生产锭子1的检测之间的时间间隔长。优选地，根据CZ专利申请第PV 2018-49号的传感器用作参考元件H和生产锭子1的传感器A1，此外，当检测维修机器人4沿其移动的连续纺纱单元A时，该传感器还能够确定维修机器人4从其信号进程的移动方向。必要时，维修机器人的移动方向由控制单元或控制器确定，例如，通过维修机器人4的驱动器的变频器的数据，其用作用于控制维修机器人4沿着一排纺纱单元A移动的附加输入信息。此信息和来自传感器A1和A2的信息使得控制单元可以执行快速和准确的定位，包括在启动机器后，在维修机器人4启动之后，在电源故障后等的初始化过程。在该定位过程中，首先检测参考位置和参考元件H，以协调维修机器人4相对于在机器上的一排纺纱单元A的位置，这能够控制维修机器人4相对于请求维修操作的一排纺纱单元A的移动并执行维修机器人4相对于纺纱单元A的定位。维修机器人4沿其行进的纺纱单元A的上述计数例如有利于控制维修机器人4，因为维修机器人4或控制装置或控制器等从参考元件H开始计数纺纱单元A或生产锭子1，换言之，从限定的位置开始，直至维修机器人4在请求维修操作的特定纺纱单元A之前的期望位置，并且因此不必要测量维修装置4行进的距离或测量维修机器人的行进持续时间，以便快速和精确地沿着纺纱单元A的整个长度上相对于一排纺纱单元A的特定纺纱单元A定位维修机器人4。
在所示出的示例性实施例中，仅一个参考元件H布置在一排纺纱单元A中。在未示出的实施例中，两个参考元件H（或甚至更多）布置在一排纺纱单元A中，这在非常长的环锭纺纱机的情况下是特别有利的，该环锭纺纱机在一排纺纱单元A中包括多达1 000个以上的单元A。在这种情况下，一排纺纱单元A中更多数量的参考元件H有助于快速初始化机器上的维修机器人4，或者更具体地说，相对于一排纺纱单元A。自然，通过多个彼此相邻布置的纺纱单元A，中间驱动器D的数量，并且必要时，维修机器人的停放位置8的数量也充分增加。
参考标记
1 纺纱锭子
2 假锭子
3 维修机器人的运行轨道
30维修机器人的运行轨道的垂直表面
4 维修机器人
5 钢领板
6 止动件
7 开口
8 维修机器人的停放位置
9 锭子台
A 纺纱单元
A1第一传感器
A2第二传感器
B 主驱动器
C 端件
D 中间驱动器
E 维修机器人4移动的方向
F 钢领板5的垂直方向
G 轴承主体
H 参考元件
