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Title:
ARRANGEMENT AND METHOD FOR THE UPGRADING AND/OR DOWNGRADING AND MAINTENANCE OF A NEEDLE BOARD, NEEDLE FOR A NEEDLE BOARD
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2012/139761
Kind Code:
A1
Abstract:
Specified is an arrangement for the upgrading and/or downgrading and maintenance of a needle board (1) of a needle machine for nonwoven or needle felt production, in particular for the automatic execution of various operations such as fitting or removal, if appropriate selection, repair, having at least one tool (2) and having a holding device (3) for holding the needle board (1), wherein the tool (2) can be positioned relative to a needle bore (4) and/or a needle (5) of the needle board (1) by means of a control and drive device and at least one detection device, which arrangement increases the flexibility of the positioning of the tool with little manual effort and opens up the option of operations such as selection, repair of the needles by virtue of the tool (2) and the control and drive device being assigned at least one robot (7, 8) and by virtue of the robot (7, 8) being provided with at least one articulatedly mounted tool arm (9, 10) on which the tool (2) which permits the execution of the desired operation is arranged. Also specified is a method which can be executed by means of the arrangement.

Inventors:
HERZOG, Guido (Bufflerschofstrasse 20, Rheineck, CH-9424, CH)
KNAPP, Bernhard (Hauptstrasse 33, Freimersheim, 55243, DE)
RAHN, Roberto (Fliederweg 12, Enkenbach-Alsenborn, 67665, DE)
ROCHEL, Marc (Dumontstrasse 22, Mainz, 55131, DE)
Application Number:
EP2012/001590
Publication Date:
October 18, 2012
Filing Date:
April 12, 2012
Export Citation:
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Assignee:
CU4MOTION GMBH (Kanzleistrasse 6, Widnau, CH-9443, CH)
HERZOG, Guido (Bufflerschofstrasse 20, Rheineck, CH-9424, CH)
KNAPP, Bernhard (Hauptstrasse 33, Freimersheim, 55243, DE)
RAHN, Roberto (Fliederweg 12, Enkenbach-Alsenborn, 67665, DE)
ROCHEL, Marc (Dumontstrasse 22, Mainz, 55131, DE)
International Classes:
D04H18/02
Foreign References:
EP0656436A2
EP0372856A1
US6080343A
DE3941159C2
US6393693B1
EP1953287A1
Attorney, Agent or Firm:
JENDRICKE, Susann (Dirolfstrasse 30, Worms/Rhein, 67549, DE)
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Claims:
P a t e n t a n s p r ü c h e

1. Anordnung zum Auf- und/oder Abrüsten sowie Instandhalten eines Nadelbrettes (1 ) einer Nadelmaschine zur Vliesstoff- oder Nadelfilzherstellung, insbesondere zur automatischen Durchführung von verschiedenen Operationen, wie Bestücken oder Entfernen, ggf. Selektieren, Ausrichten, Reparieren, mit mindestens einem Werkzeug (2) und mit einer Halteeinrichtung (3) zum Halten des Nadelbrettes (1 ), wobei das Werkzeug (2) in Bezug zu einer Nadelbohrung (4) und/oder einer Nadel (5) des Nadelbrettes (1 ) über eine Steuer- und Antriebseinrichtung und mindestens eine Detektionseinrichtung positionierbar ist,

d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t,

dass das Werkzeug (2) und die Steuer- und Antriebseinrichtung zumindest einem Roboter (7, 8) zugeordnet sind und dass der Roboter (7, 8) mit mindestens einem gelenkig gelagerten Werkzeugarm (9, 10) versehen ist, an dem das Werkzeug (2) angeordnet ist, das die Durchführung der gewünschten Operation erlaubt.

2. Anordnung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Roboter (7, 8) in einen Bereich des Nadelbrettes (1 ) verbringbar ist, an dem die Operation ausgeführt werden soll.

3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Roboter (7) auf Rollen (11) oder über ein Magnetfeld schwebend in den Bereich des Nadelbrettes (1) verbringbar ist, an dem die Operation ausgeführt werden soll. 4. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuer- und Antriebseinrichtung zumindest einen separaten Computer (22) umfasst, der die Rechenleistung erbringt, die nötig ist, den Roboter (7, 8) zu positionieren, der Prozessabläufe koordiniert, detektierte Daten verarbeitet und Speicherplatz im Gigabytebereich bis Terra- bytebereich zur Verfügung stellt.

5. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuer- und Antriebseinrichtung zumindest eine SPS-Einheit umfasst.

6. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Werkzeugarm (9, 10) um mehrere, insbesondere um sechs, Achsen (A, B, C, D, E, F) bewegbar ist.

7. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass im Bewegungsbereich des Werkzeugarmes (9) eine Entnahmestelle (13) für neue, zu bestückende Nadeln (5) und / oder mindestens eine Ablagestelle für entfernte Nadeln vorgesehen ist bzw. sind.

8. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Detektionseinrichtung eine Kamera (6) zur Detektion des Nadelbrettes (1), insbesondere der dortigen Nadeln (5) und / oder Nadelbohrungen (4), umfasst, die mit der Steuer- und Antriebseinrichtung, insbesondere mit dem separaten Computer (22), zusammenwirkt.

9. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Detektionseinrichtung mindestens einen Näherungsschalter zur Detektion des Nadelbrettes (1), insbesondere der Spitzen (5b) der Nadeln (5), umfasst.

10. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Nadelbrett (1) drehbar an der Halteeinrichtung (3) gelagert ist.

11. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich zum Roboter (8) ein Portal (16) vorgesehen ist, über das ebenfalls Operationen am Nadelbrett (1) ausführbar sind.

12. Anordnung nach Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, dass das Portal (16) ein Werkzeug (2) umfasst, das in wenigstens drei Bewegungsrichtungen arbeitet.

13. Anordnung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass während der Operation des Nadelentfernens auf der Vorderseite des Nadelbrettes (1) der Roboter (8) und auf der Rückseite des Nadelbrettes (1) das Portal (16) angeordnet sind, die ein koordiniertes Arbeiten ermöglichen.

14. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass dem Werkzeugarm (9, 10) zur Reparatur einer selektierten Nadel (5) ein Ausrichtwerkzeug und/oder ein Bearbeitungswerkzeug zugeordnet ist bzw. sind und dass vorzugsweise ein rotierbarer Werkzeugteller (23) vorgesehen ist, an dem verschiedene Werkzeuge (2) und Detektionseinrichtungen angeordnet sind..

15. Verfahren zum Auf- und/oder Abrüsten sowie Instandhalten eines Nadelbrettes einer Nadelmaschine zur Vliesstoff- oder Nadelfilzherstellung, insbesondere zur automatischen Durchführung von verschiedene Operationen, wie Bestücken oder Entfernen, ggf. Selektieren Ausrichten, Reparieren, wobei Nadeln oder Nadelbohrungen am Nadelbrett detektiert werden und wobei ein Werkzeug entsprechend den detektierten / erfassten Daten in Bezug auf das Nadelbrett positioniert wird und Operationen ausführt,

d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t,

dass die Operationen über einen gelenkigen Werkzeugarm eines Roboters ausgeführt werden, an dem das für die jeweils gewünschte Operation passende Werkzeug angeordnet ist.

16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass vor einer Operation in Abhängigkeit von der Art der Operation entweder die Vorderseite des Nadelbrettes (beim Selektieren, Ausrichten, Reparieren) oder die Rückseite des Nadelbrettes (beim Bestücken, Entfernen) detektiert und daraus die Position der Nadeln oder der Nadelbohrungen ermittelt wird.

17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die detektierten / erfassten Daten zu einer Steuer- und Antriebseinheit des Roboters, insbesondere zu einem separaten Computer der Steuer- und Antriebseinheit mit hoher Rechenleistung und Spei- cherkapazität, gesendet und dort in reale Positionsdaten transformiert werden und schließlich eine Positionierung des Roboters bezogen auf das Nadelbrett erfolgt.

18. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass zur Durchführung der Operation des Bestückens des Nadelbretts mit Nadeln über den Werk- zeugarm bzw. das Werkzeug des Roboters eine Nadel aus einer Entnahmestelle entnommen wird, wobei vor der Entnahme der Nadel aus der Entnahmestelle eine Detektionsein- richtung in den Bereich der Entnahmestelle verbracht wird und eine Nadel detektiert wird, wonach diese detektierten / erfassten Daten derart elektronisch verarbeitet werden, dass Position und Qualität der Nadel bestimmt werden und dann das Werkzeug angesteuert wird, die detektierte Nadel zu entnehmen.

19. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass vor der Einführung der entnommenen Nadel in eine Nadelbohrung, eine Detektion der Nadelbohrung stattfindet, die detektierten / erfassten Daten zur Antriebs- und Steuereinheit gesendet werden und eine Feineinstellung der Position des die entnommene Nadel tragenden Werkzeuges vorgenommen wird.

20. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass vor der Operation des Entfernens einer Nadel das in der Nadelbohrung sitzende Ende der Nadel an der Rückseite des Nadelbretts detektiert wird, wonach diese detektierten / erfassten Da- ten derart elektronisch verarbeitet werden, dass Position und Qualität des Endes der Nadel bestimmt werden und dann das Werkzeug angesteuert wird, das detektierte Ende der Nadel mit Druck zu beaufschlagen.

21. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass vor der Operation des Selektierens einer Nadel diese an der Vorderseite des Nadelbrettes detektiert wird und dass die detektierten / erfassten Daten in der Steuer- und Antriebseinheit einem Vergleich mit Referenzdaten betreffend eine unbeschädigte Nadel unterzogen werden und die Position der ggf. zu selektierenden, beschädigten Nadel ermittelt wird. 22. Verfahren nach Anspruch 21 , dadurch gekennzeichnet, dass nach der Feststellung der Position von Nadeln, die von den Referenzdaten abweichen, eine Positionierung des Roboters bezogen auf den entsprechenden Bereich des Nadelbretts erfolgt.

23. Verfahren nach Anspruch 21 oder 22, dadurch gekennzeichnet, dass in der Steuer- und Antriebseinheit ermittelt wird, ob die selektierte Nadel zu entfernen, zu reparieren, insbesondere auszurichten, ist.

24. Verfahren nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Reparatur der selektierten Nadel entsprechend den in der Steuer- und Antriebseinrichtung hinterlegten Refe- renzdaten erfolgt.

25. Nadel für ein Nadelbrett einer Nadelmaschine zur Vliesstoff- oder Nadelfilzherstellung, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einer Spitze und einem der Spitze gegenüberliegenden Ende,

d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass das der Spitze gegenüberliegende Ende der Nadel im Sinne eines flächigen, insbesondere kreis- oder ellipsenförmigen, Kopfes ausgeführt ist, der geringfügig größer ist als der Querschnitt der Nadel.

Description:
„Anordnung und Verfahren zum Auf- und/oder Abrüsten sowie Instandhalten eines Nadelbrettes, Nadel für ein Nadelbrett"

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Anordnung zum Auf- und/oder Abrüsten sowie Instandhalten eines Nadelbrettes einer Nadelmaschine zur Vliesstoff- oder Nadelfilzherstellung, insbesondere zur automatischen Durchführung von verschiedenen Operationen, wie Bestücken oder Entfernen, ggf. Selektieren, Reparieren, mit mindestens einem Werkzeug und mit einer Halteeinrichtung zum Halten des Nadelbrettes, wobei das Werkzeug in Bezug zu einer Nadelbohrung und/oder einer Nadel des Nadelbrettes über eine Steuer- und Antriebseinrichtung und mindestens eine Detektionseinrichtung positionierbar ist. Außerdem betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Auf- und/oder Abrüsten sowie Instandhalten eines Nadelbrettes einer Nadelmaschine zur Vliesstoff- oder Nadelfilzherstellung, insbesondere zur automatischen Durchführung von verschiedene Operationen, wie Bestücken oder Entfernen, ggf. Selektieren, Reparieren, wobei Nadeln oder Nadelbohrungen am Nadelbrett detektiert werden und wobei ein Werkzeug entsprechend den detektierten / erfassten Daten in Bezug auf das Nadelbrett positioniert wird und Operationen ausführt. Schließlich befasst sich die Erfindung noch mit einer Nadel für ein Nadelbrett einer Nadelmaschine zur Vliesstoff- oder Nadelfilzherstellung, insbesondere für eine Anordnung oder ein Verfahren wie voranstehend beschrieben, mit einer Spitze und einem der Spitze gegenüberliegenden Ende.

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 eine L-Form auf und sind durch Bohrlöcher im Nadelbrett hindurchgeführt und fixiert. Die Nadeln unterliegen größter Beanspruchung und werden über die Zeit beschädigt.

Aus der Praxis sind unterschiedliche Vorrichtungen zum Nadelwechseln bekannt. Fakt ist, dass die manuelle Variante des Nadelwechselns zu schmerzhaften Verletzungen führen kann und deshalb Anordnungen entwickelt worden sind, die das menschliche Eingreifen vermeiden und die Nadelwechselvorgänge automatisieren und rein maschinell gestalten.

BESTÄTIGUNGSKOPIE Aus DE 39 41 159 C2 ergibt sich eine Vorrichtung zum automatischen Be- und Entnadeln von Nadelbrettern, wobei die Operationen des Ein- und Ausdrückens von gegenüberliegenden, an der Vorder- und Rückseite des Nadelbrettes wirkenden Werkzeugen übernommen wird. Diese beidseitig arbeitenden Werkzeuge sind in einem Maschinengestell beweglich gelagert und werden von einer Steuer- und Antriebseinrichtung angesteuert und angetrieben. Das Maschinengestell ist mit Schienen ausgestattet, auf denen die Werkzeuge verschoben werden, um ihre Position gegenüber der Nadel bzw. der Nadelbohrung einzunehmen. Während jeder Operation sind die Werkzeuge gegenüberliegend angeordnet und müssen fluchten. Zur Ausrichtung der Werkzeuge bezogen auf das Nadelbrett kommen op- tische Erfassungssysteme zum Einsatz, die quasi von der Antriebs- und Steuereinrichtung umfasst sind und mit dieser kommunizieren. Die fluchtende Positionierung und die sukzessive Bewegung entsprechend einem Raster erfordern eine mechanisch sehr präzise Konstruktion, die unflexible und in der Praxis weniger tauglich ist. Aus US 6393693 B1 ist ebenfalls eine Vorrichtung bekannt, die dazu dient, Instandhaltungsmaßnahmen, wie Bestücken, Entfernen, am Nadelbrett vorzunehmen. Auch hier ist der grundsätzliche Aufbau gewählt, zwei gegenüberliegende, diesseits und jenseits des Nadelbrettes wirkende Werkzeuge vorzusehen. Die Werkzeuge sind auf Schienen geführt und müssen fluchten. Auch hier sind die Kosten der schweren, aber doch präzisen Maschinen- konstruktion sehr hoch. Hinzu kommen Personalkosten für eine Person, die das Magazin mit Nadeln befüllt.

Beiden vorgenannten Vorrichtungen ist gemeinsam, dass in der Praxis ein sukzessives Anfahren der angestrebten Positionen vorgenommen wird. Auf dem Weg vom ersten zur letz- ten Nadelbohrung am Nadelbrett muss dieses gänzlich überquert werden, wobei die durch die Schienen vorgegebenen Wege einzuhalten sind. Der Bewegungsablauf kann nur rechtwinklig in Höhe und Breite verlaufen. Will man eine bestimmte Nadel erreichen, geht dies nur, indem man die vorgeschriebenen Wege fährt und alle anderen Bereiche passiert. Es liegt auf der Hand, dass der Zeitaufwand relativ hoch ist, wenn die Bewegung des Werkzeu- ges nur über zwei Freiheitsgrade, gebunden an rechtwinklig zu einander verlaufenden Schienen möglich ist.

Das Arbeiten an der Vorder- und Rückseite des Nadelbrettes beim Bestücken kann - wie in EP 1953287 A1 beschrieben - auch sukzessive erfolgen. Zunächst werden die Nadeln ein- geführt, dann wird die Position des Nadelbretts verändert und es erfolgt eine Fixierung / ein Einpressen der Nadeln. Der aus EP 1953287 A1 bekannte Bestückungsautomat arbeitet mit einer Mehrfachspannzange und bestückt das Nadelbrett mit Nadelgruppen, die über die Breite des Nadelbrettes vorpositioniert sind. Der bekannte Bestückungsautomat erfordert durch die gruppenweise Anordnung der zu bestückenden Nadeln einen hohen manuellen und konstruktiven Aufwand, allein schon im Hinblick auf die Nadelzuführung mit Schneckenfördereinrichtung zur Bereitstellung der Nadeln für die Mehrfachspannzange. Es kann nur im vorgegebenen Raster gearbeitet werden. Ein Anfahren einer angestrebten Position ist mit dem in Rede stehenden Bestückungsautomat nicht möglich. Es handelt sich auch nicht um ein vollautomatisches Verfahren, da die Nadeln personalintensiv in die Nadelzuführung eingelegt werden müssen.

Ausgehend vom Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung und ein Verfahren der in Rede stehenden Art anzugeben, die die Flexibilität der Positionierung des Werkzeuges bei geringem personellen Aufwand erhöhen. Es soll außerdem die Option auf Operationen wie Selektion, weiterführend Reparatur der Filznadeln eröffnet werden. Schließlich soll es ermöglicht werden, von der herkömmlichen Ausbildung der Nadel für ein Nadelbrett in vorteilhafter Weise abzuweichen.

Die voranstehende Aufgabe wird im Hinblick auf die Anordnung durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst. Danach ist eine Anordnung der in Rede stehenden Art derart ausgebildet, dass das Werkzeug und die Steuer- und Antriebseinrichtung zumindest einem Roboter zugeordnet sind und dass der Roboter mit mindestens einem gelenkig gelagerten Werkzeugarm versehen ist, an dem das Werkzeug angeordnet ist, das die Durchführung der gewünschten Operation erlaubt.

Die voranstehende Aufgabe wird im Hinblick auf das Verfahren durch die Merkmale des Patentanspruches 15 gelöst. Danach ist ein Verfahren der in Rede stehenden Art derart weitergebildet, dass die Operationen über einen gelenkigen Werkzeugarm eines Roboters ausgeführt werden, an dem das für die jeweils gewünschte Operation passende Werkzeug angeordnet ist.

Die voranstehende Aufgabe wird im Hinblick auf die Nadel durch die Merkmale des Patentanspruches 25 gelöst. Danach ist eine Nadel der in Rede stehenden Art derart ausgestaltet, dass das der Spitze gegenüberliegende Ende der Nadel im Sinne eines flächigen, insbesondere kreis- oder ellipsenförmigen, Kopfes ausgeführt ist, der geringfügig größer ist als der Querschnitt der Nadel. Es ist zunächst erkannt worden, dass aus dem Stand der Technik bekannte Vorrichtungen und Verfahren einen hohen Präzisionsaufwand erfordern und feinmechanisch sehr genau gearbeitet sein müssen, damit die beidseitig am Nadelbrett arbeitenden Werkzeuge unter Einbeziehung der Nadelbohrung im Nadelbrett oder mit der Nadel selbst fluchten. Die Anordnungen sind durch den Präzisionsanspruch sehr teuer. Außerdem ist erkannt worden, dass bei den bekannten Vorrichtungen die Bewegung des Werkzeuges an Schienen und Führungen in Höhen - und Breitendimension gebunden ist, weshalb die Geschwindigkeit der Operation bereits durch den Anfahrtsweg zum Ort der Operation nicht optimal sein kann.

Erfindungsgemäß ist erkannt worden, dass Flexibilität der Positionierbarkeit erhöht wird, wenn die Konstruktion verschlankt wird und wenn eine direkte Positionierbarkeit am Nadelbrett frei von einer vorgegebenen mechanischen Führung grundsätzlich ermöglicht wird. Erfindungsgemäß ist erkannt worden, dass dies erreicht werden kann, wenn mindestens ein Roboter mit mindestens einem gelenkig gelagerten Werkzeugarm eingesetzt wird, wobei der Roboter die Steuer- und Antriebseinrichtung umfasst und mindestens eine Detektionsein- richtung vorgesehen ist. Dabei ist der Werkzeugarm jeweils mit dem richtigen Werkzeug ausgestattet. Vornehmlich handelt es sich bei dem Werkzeug um einen Greifer, Sauger oder Magnet, der die Nadel entweder aufnimmt und in die Nadelbohrung des Nadelbrettes einbringt oder es handelt sich um ein Werkzeug, welches die Nadel aus der Nadelbohrung herausdrückt oder -zieht. Da der Roboter mit gelenkigem Werkzeugarm und Werkzeug ausgestattet ist, kann er Nadeln selbst aus einer Entnahmestelle entnehmen, weshalb der Personalaufwand äußerst gering ist. Alle Operationen am Nadelbrett laufen automatisch ab. Von wesentlicher Bedeutung ist weiter, dass der Roboter eine große Bewegungsfreiheit hat und bspw. die freie Nadelaufnahme erlaubt oder die Einnahme einer Position schräg zum Nadelbrett und nicht ausschließlich frontal, wie bisher.

Im Hinblick auf das erfindungsgemäße Verfahren wird ausgeführt, dass hier dieselben Vorteile gelten wie bezüglich der Anordnung. Es wird hervorgehoben, dass es die Beweglichkeit des gelenkigen Werkzeugarmes am Roboter mit dem entsprechenden Werkzeug ermöglicht, punktuell, bezogen auf eine ausgewählte Nadel oder Nadelbohrung, zu arbeiten.

Im Rahmen der Erfindung wurde eine neue, vorteilhafte Ausgestaltung der Nadel am gegenüberliegenden Ende der Spitze gefunden. Diese erfinderische Weiterbildung steht in direktem technologischen Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Anordnung und mit dem erfindungsgemäßen Verfahren. Der Roboter lässt aufgrund seiner Flexibilität und Moto- rik Arbeiten auf engstem Raum zu. Daher kann von dem herkömmlichen Haken am der Nadelspitze gegenüberliegenden Ende abgewichen und völlig andere Lösungen gefunden werden. Erfindungsgemäß soll das der Spitze gegenüberliegende Ende der Nadel im Sinne eines flächigen, insbesondere kreis- oder ellipsenförmigen, Kopfes ausgeführt sein, der ge- ringfügig größer ist als der Querschnitt der Nadel bzw. des Nadelschaftes. Hierdurch kann die Nadeldichte am Nadelbrett erhöht und die Qualität des herzustellenden Vlieses oder Filzes verändert werden.

Durch die hohe Präzision des Roboters könnten auch subtilere Verdrehsicherungsmecha- nismen realisiert werden. Insbesondere könnte der Nadelschaft einen ellipsenförmigen oder drei- bis vieleckigen Querschnitt aufweisen. Das Zusammenwirken mit der Nadelbohrung könnte rein kraftschlüssig sein. Möglich wäre auch die Realisierung eines Formschlusses.

Im Hinblick auf eine Ausgestaltung des Roboters könnte dieser mit zwei Gelenkarmen aus- gerüstet sein. Dabei könnte der zweite Gelenkarm das Nadelbrett übergreifen und bspw. beim Entfernen der Nadeln an der Rückseite des Nadelbrettes die Nadeln mit Zugkraft beaufschlagen während der erste Gelenkarm an der Vorderseite Druckkraft auf die Spitzen der Nadeln aufbringt. Denkbar wäre auch eine Variante, wobei zwei oder mehr Roboter einseitig am dann drehbar gelagerten Nadelbrett arbeiten. Auch eine Anordnung jeweils eines Robo- ters an Vorder- und Rückseite des Nadelbrettes ist möglich.

Wenn der Werkzeugarm nicht besonders lang ist, könnte der Roboter in den Bereich des Nadelbrettes verbringbar sein, an dem die Operation ausgeführt werden soll. Umgedreht könnte zwar auch das Nadelbrett zum Roboter bewegt werden, dies ist aber aufgrund der Flexibilität eines Roboters nicht nötig. Die Fortbewegung des Roboters zum Nadelbrett könnte herkömmlich über konstruktive Führungselemente, wie Schienen, erfolgen. Die Schienen würden dann nur in einer Bewegungsrichtung betreffend die Breite des Nadelbrettes erforderlich sein. Im Hinblick auf eine hohe Flexibilität und freie Beweglichkeit wird es bevorzugt, wenn der Roboter auf Rollen oder über ein Magnetfeld schwebend in den interessierenden Bereich des Nadelbrettes verbringbar ist. Die Höhenverstellbarkeit wird erfindungsgemäß flexibel über den gelenkig gelagerten Werkzeugarm realisiert.

Im Hinblick auf die vielfältigen Funktionen des Roboters, der nicht nur positioniert werden muss, sondern die unterschiedlichsten Bearbeitungsschritte am Nadelbrett ausführt und darüber hinaus Daten detektiert und diese übermittelt, ist es vorteilhaft, wenn die Steuer- und Antriebseinrichtung zumindest einen separaten Computer umfasst. Dieser Computer könnte die Rechenleistung erbringen, die nötig ist, den Roboter zu positionieren bzw. dessen nächste Zielposition zu berechnen, Prozessabläufe zu koordinieren und detektierte Daten zu verarbeiten. Insbesondere stellt dieser Computer einen Speicherplatz im Gigabytebereich bis Terrabytebereich zur Verfügung, der durch eine herkömmliche Steuerung nicht realisierbar ist.

Besonders bei Anwendungsfällen, wobei durch jeweils einen Roboter an der Vorder- und Rückseite des Nadelbrettes oder durch einen Roboter an der Vorderseite und durch ein Portal an der Rückseite gearbeitet wird, ist es von Vorteil, wenn zusätzlich zum Computer noch mindestens eine SPS-Einheit (Speicherprogrammierbare Steuerungseinheit) vorgesehen ist, die die gesamte Anordnung bzw. Anlage aufeinander abstimmt und die Schnittstelle zwischen Computer und Hardware realisiert.

Um den verschiedenen erforderlichen Bewegungen entsprechend den an das Werkzeug gestellten Anforderungen gerecht zu werden, könnte der Werkzeugarm um mehrere, insbesondere sechs Achsen bewegbar sein. Sechs Achsen sind durch den für sich bekannten Aufbau eines Gelenkarmroboters vorgegeben und sind über den gesamten Roboter verteilt. Durch die Vielzahl an Freiheitsgraden ist nicht nur das Positionieren in Bezug zum Nadelbrett möglich, sondern es ist bspw. die Entnahme einer zu montierenden Nadel aus einer Entnahmestelle oder auch die Ablage einer herausgezogenen Nadel auf einer Ablagestelle möglich. Dazu sind die Entnahmestelle für neue, zu bestückende Nadeln und die Ablagestelle für entfernte Nadeln im Bewegungsbereich des gelenkigen Werkzeugarmes vorgesehen. Bspw. können sie auf einer Grundplatte des Roboters angeordnet sein. Im Hinblick auf die Ablagestelle, kann es natürlich auch in Betracht kommen, dass die beschädigten Nadeln kurzerhand in eine Sammelrinne am Nadelbrett fallen und von dort abgeführt werden in einen Sammelbehälter. Alternativ könnten auch wenigstens zwei Ablagestellen vorgesehen sein, wobei eine Ablagestelle zur Aufnahme unversehrter, widerverwendbarer Nadeln dient und die andere die beschädigten Nadeln aufnimmt.

Festzuhalten ist, dass die selbstständige Entnahme der neuen Nadel durch den Roboter realisiert werden muss, um manuelle Arbeit zu vermeiden und damit Verletzungsgefahr auszuräumen und die Zuverlässigkeit zu erhöhen. Durch den gelenkigen Werkzeugarm am Roboter wird der konstruktive Aufwand einer herkömmlichen Nadelzuführung vermieden. Eine weiterführende Maßnahme zur Vermeidung von personellem Aufwand ist eine automatisierte Nadelzuführung zur Entnahmestelle. Dies könnte bspw. über Transportbänder erfolgen oder die Transportbänder könnten selbst Entnahmestelle sein und für den Roboter aus jeder seiner Positionen zum Nadelbrett erreichbar sein.

Die Detektionseinrichtung könnte optisch arbeiten und hierzu eine Kamera zur Detektion des Nadelbrettes umfassen. Die Kamera könnte bspw. direkt am Werkzeug bzw. Werkzeugarm des Roboters angeordnet sein und in Kommunikation mit der Steuer- und Antriebseinrichtung, insbesondere dem separaten Computer mit der großen Speicherkapazität, stehen. Zusätzlich zur Kamera könnte weiterführend eine der Kamera zugeordnete Beleuchtungseinrichtung zur Verbesserung der Bildqualität vorgesehen sein. Alternativ zu einer Kamera könnte auch ein Laserscanner oder ein induktiver Scanner oder auch ein kapazitiver Scanner eingesetzt werden.

Die erfindungsgemäße Anordnung kann über ihre Detektionseinrichtung die Nadeln und / oder Nadelbohrungen am Nadelbrett frei detektieren und die detektierten / erfassten Daten an die Steuer- und Antriebseinrichtung, bevorzugt an den separaten Computer, senden, in dem ein entsprechendes Bildverarbeitungsprogramm und weiterführende Software, die zur korrekten Operation und Positionierung erforderlich ist, enthalten ist. Dort kann dann die tatsächliche Position der Nadeln oder Nadelbohrungen des Nadelbrettes bestimmt werden. Hierbei kann die Kamera entweder das gesamte Nadelbrett erfassen, was bei einer vollstän- digen Neubestückung oder bei einer vollständigen Nadelentfernung Sinn macht. Es besteht alternativ - besonders dann, wenn selektiv gearbeitet werden soll - aber auch die Möglichkeit, dass der Detektionsvorgang auf Teilbereiche des Nadelbrettes reduziert wird.

Sofern Operationen wie Selektion, Reparatur in Betracht gezogen werden, könnten zur noch genaueren Detektion der Nadel ein Näherungsschalter oder weitere Zusatzdetektoren vorgesehen sein, die bspw. die Spitze der Nadel genauer erfassen und die Daten zur Steuer- und Antriebseinrichtung übertragen. In Betracht käme bspw. ein kapazitiver oder induktiver Näherungsschalter. Gerade an der Nadelspitze kann festgestellt werde, ob diese stumpf ist oder ggf. von der Nadelbohrungsachse abweicht und somit unerwünscht nicht mehr fluchtet.

Die Nadel eines Nadelbrettes weist herkömmlich neben der Nadelspitze auch einen Haken am gegenüberliegenden Ende auf, der sich im montierten Zustand der Nadel gewöhnlich an der Rückseite des Nadelbrettes innerhalb einer dortigen Nut befindet. Die Hakenausbildung hat eine Verdrehsicherungsfunktion. Zudem erleichtert der Haken die manuelle Entfernung der Nadel. Eine wesentliche und bedeutende Weiterbildung der Erfindung betrifft nun die neuartige Ausgestaltung der Nadel, wobei anstelle eines Hakens ein Kopf, eine Verdickung, ein flächiger Bereich, ein geringfügig abragender Nocken oder andere greifbare, vorzugsweise kostengünstige, Konstruktionen möglich sind. Denkbar wäre auch eine greifbare Oberflächenstruktur anstatt eines Hakens an dem in Rede stehenden freien Ende der Nadel.

Wenn nur ein Roboter mit nur einem Werkzeugarm vorgesehen ist und man den Roboter nicht von der Vorder- zur Rückseite des Nadelbrettes bewegen möchte, könnte man alternativ auch eine drehbare Lagerung des Nadelbrettes an der Halteeinrichtung realisieren.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Anordnung könnte zusätzlich zum Roboter ein Portal vorgesehen sein, über das ebenfalls Operationen am Nadelbrett ausführbar sind. Das Portal könnte ebenfalls ein Werkzeug aufweisen und ist deshalb interessant, da ein Portal höhere Kräfte aufbringen kann. Dies ist bspw. beim Fixieren des Hakens einer herkömmlichen der Nadel innerhalb einer Nut an der Rückseite des Nadelbrettes oder auch beim Herausziehen der Nadel aus der Nadelbohrung von Vorteil. Dabei könnte der Roboter an der Vorderseite des Nadelbrettes arbeiten und das Portal an der Rückseite des Nadelbrettes. Selbstverständlich würde auch das Portal eine Steuer- und Antriebseinrichtung, ein Werkzeug, eine Detektionseinrichtung umfassen. Die Detektionsein- richtung könnte ebenfalls zusätzlich zu einer Kamera Näherungsschalter oder weitere Zusatzdetektoren aufweisen.

Das Werkzeug des Portals könnte in wenigstens drei Bewegungsrichtungen arbeiten. Zusätzlich zu den ohnehin bekannten und erforderlichen drei Bewegungsrichtungen - Breite, Höhe, Tiefe - könnte noch eine Drehbewegung um eine vierte Achse realisiert werden. Bei dieser Betrachtung sind die Bewegungen des Werkzeuges selbst - bspw. die Zangenbewegung eines Greifers - außen vorgelassen.

Bei dem Ausführungsbeispiel, wobei an der Vorderseite des Nadelbretts der Roboter und an der Rückseite das Portal arbeitet, könnte ein koordiniertes Arbeiten während der Nadelentfernung stattfinden. Zeitlich versetzt würden die Arbeiten des Roboters und des Portals beim Bestücken erfolgen, wobei das Einführen der Nadel an der Vorderseite des Nadelbrettes über den Roboter erfolgt und die Fixierung durch Einbringen des abgebogenen Hakens der Nadel in eine Nut an der Rückseite über das Portal erfolgt. Bei dem in Rede stehenden Ausführungsbeispiel könnte die Bewegung von Roboter und Portal über die Breite des Nadelbrettes auf konventionellen Schienen erfolgen. Alternativ zur Roboter-Nadelbrett-Portal-Anordnung könnte natürlich auch die Baugröße des Roboters nebst Anzahl der Werkzeugarme angepasst werden. Des weiteren könnte mit zwei oder mehreren Robotern oder auch mit einem Roboter und einem Portal auf derselben Seite des Nadelbrettes gearbeitet werden. Die erfindungsgemäße Anordnung lässt hier großen Spielraum. Für die Erfindung wesentlich ist, dass die Beweglichkeit des Werkzeuges, kurze und direkte Wege zum Ort der Operation ermöglicht.

Für den Fall, dass Reparaturen an selektierten Nadeln ausgeführt werden sollen, könnten dem Werkzeugarm ein Ausrichtwerkzeug für eine verbogene Nadel und/oder ein Schleifwerkzeug für eine stumpfe Nadel zugeordnet sein. Diese könnten vorzugsweise an einem rotierbaren Werkzeugteller angeordnet sein, an dem zusätzlich Greifwerkzeuge und zumindest eine Detektionseinrichtung angeordnet sind.

Bezüglich des Verfahrens werden drei grundsätzliche Ausführungen / Operationen unterschieden, nämlich

- das Bestücken des leeren Nadelbrettes mit Nadeln und deren Fixierung,

- das Entfernen / Herausziehen der Nadeln aus dem Nadelbrett und

- das Selektieren / Kontrollieren, ggf. Reparieren von Nadeln.

Allen Operationen geht voraus, dass der Roboter in Bezug zum Nadelbrett zu positionieren ist. Dazu könnte vor einer Operation in Abhängigkeit von der Art der Operation entweder die Vorderseite des Nadelbrettes (beim Selektieren, Ausrichten, Reparieren) oder die Rückseite des Nadelbrettes (beim Bestücken, Entfernen) detektiert - also berührungslos abgetastet - und daraus die Position der Nadeln oder der Nadelbohrungen ermittelt werden. Wie bereits im Hinblick auf die Vorrichtung beschrieben, könnten mittels Kamera Bilddaten erfasst und übermittelt werden, aber auch Laserscanner könnten ortsdiskret detektieren und die so er- fassten Daten übermitteln. Die detektierten Daten bezüglich der Nadeln (Selektieren) an der Vorderseite oder bezüglich der Nadelbohrungen (Bestücken) oder Haken (Entfernen) an der Rückseite des Nadelbrettes werden von der Detektionseinrichtung an die Steuer- und Antriebseinheit des Roboters, ggf. auch eines Portals, übermittelt. Besonders bevorzugt gelangen die detektierten Daten zu einem separaten Computer, der von der Steuer- und Antriebseinheit umfasst ist und eine besonders hohe Rechenleistung aufweist, damit er die detektierten Daten erfassen, transformieren und die realen Positionen der Nadeln und Nadelbohrungen ermitteln kann. Auf dieser Grundlage kann dann die Positionierung des Roboters bezogen auf das Nadelbrett erfolgen. Bei der Operation des Bestückens könnte auch die maschinelle Entnahme der Nadel durch den Werkzeugarm bzw. das Werkzeug des Roboters aus einer Entnahmestelle Bestandteil des automatisierten Bestückungsvorganges sein. Auch hier könnte man zurückgreifen auf einen vorgeschalteten Detektionsvorgang, unabhängig davon, ob man mit einer Kamera oder einen Laserscanner oder weiteren Detektionseinrichtungen detektiert.

Jedenfalls könnte es sich bspw. um dieselbe Detektionseinrichtung handeln, die auch das Nadelbrett detektiert. Mit der Detektionseinrichtung könnte im Falle einer Kamera bspw. ein Bild von einer Nadel aufgenommen werden, danach könnten die detektierten Daten - hier die Bilddaten - an die Steuer- und Antriebseinrichtung, insbesondere den separaten Computer, übertragen werden. Dort werden die Daten so elektronisch erfasst und verarbeitet, dass die Position und die Qualität der Nadel ermittelt werden und die Qualität ggf. auch durch eine zusätzliche Vergleichsoperation mit Referenzdaten kontrolliert wird. Letztlich geht es bereits hier darum, die Entnahme einer beschädigten Nadel zu vermeiden, so dass dem Zustand der Nadel, besonders der Spitze, bereits vor Entnahme Bedeutung zukommt. Wird eine beschädigte Nadel an der Entnahmestelle erkannt, so wird sie entsorgt.

Nachdem die elektronische Datenverarbeitung stattgefunden hat, wird das Werkzeug angesteuert, die Nadel zu entnehmen. Es kommt zur Initialisierung der Bewegung des Werkzeugarmes und des Greifers. Wenn die Nadel vom Werkzeug / Greifer aufgenommen ist, erreicht das Werkzeug eine Position, von der aus anschließend die Bewegung zum Nadelbrett erfolgt. Die Position kann beabstandet von der Entnahmestelle sein, aber die Bewegung kann auch direkt von der Entnahmeposition / Nadelaufnahmeposition des Werkzeuges zum Nadelbrett ausgeführt werden. Für den Fall, dass die Nadel an der Entnahmestelle fehlerhaft war, wird eine neue Nadel detektiert und aufgenommen.

Bevor nun tatsächlich die Einführung der entnommenen Nadel in eine Nadelbohrung erfolgt, findet eine Detektion der Nadelbohrung statt. Damit sollen bereits im Anfangsstadium Fehler vermieden werden, die bspw. durch Verschmutzung der Nadelbohrung oder Beschädigung des Nadelbretts hervorgerufen werden könnten. In diesem Zusammenhang ist von Bedeutung, dass das Werkzeug auf einem drehbaren Werkzeugteller, gemeinsam mit weiteren Werkzeugen angeordnet ist. Ist eine Nadelbohrung verschmutzt, könnte durch Tellerrotation ein Reinigungswerkzeug positioniert werden. Dies alles und natürlich auch und eine Feineinstellung der Position des die entnommene Nadel tragenden Werkzeuges passiert nach der Übermittlung der detektierten, auf die Nadelbohrung bezogenen Daten zur Antriebs- und Steuereinrichtung / zum separaten Computer. Der Vorgang des Bestückens könnte dann so oft wie nötig wiederholt werden, so lange, bis das Nadelbrett in der gewünschten Quantität und Qualität bestückt ist.

Werden herkömmliche Nadeln mit Spitze und Haken verwendet, so reicht das Einführen der Nadeln in die Nadelbohrungen gewöhnlich nicht aus, um das Nadelbrett einsatzfähig werden zu lassen. Vielmehr muss ein Fixiervorgang folgen, wobei die Haken in speziell dafür vorgesehene Nuten an der Rückseite des Nadelbrettes eingepresst, eingedrückt oder eingedreht werden. Dies könnte durch den Roboter selbst oder einen zweiten Roboter erfolgen. Besonders bevorzugt wird eine Ausführungsform, bei der zum Fixieren ein Portal zum Einsatz kommt, welches aufgrund seiner stabilen Bauform höhere Kräfte aufbringen kann. Dieses Portal könnte auch gegenüberliegend zum Roboter angeordnet sein, so dass vor Einsatz des Portals eine Drehung des bestückten Nadelbrettes um 180° stattfinden muss und dann die bestückte Rückseite zum Portal weist.

Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der auf das Verfahren bezogenen Erfindung könnte der Bestückungsvorgang folgende sichtbare Schritte enthalten: a) Detektieren der freien Nadelbohrungen an Rückseite des Nadelbretts b) Positionieren des Roboters bezogen auf das Nadelbrett

c) Detektieren einer zu entnehmenden Nadel in der Entnahmestelle

d) Aufnehmen der detektierten / erfassten Nadel durch den Roboter

e) Detektieren einer Nadelbohrung

f) Feinjustieren der Position des Roboters bzw. des Werkzeugarms bzw.

des Werkzeuges

g) Einführen der Nadel in eine Nadelbohrung des Nadelbretts

h) Wiederholen der Schritte c) bis g) so oft wie nötig.

Wenn das Nadelbrett mit Nadeln bestückt wurde, die eine Fixierung erforderlich machen, schließen sich an die Bestückung unter Verwendung einer Anordnung mit Roboter auf einer Seite des Nadelbrettes und einem Portal auf der anderen Seite des Nadelbrettes folgende Schritte an: i) Drehen des bestückten Nadelbrettes um 180°

j) Detektieren der Rückseite des Nadelbretts

k) Positionieren eines Portals bezogen auf das Nadelbrett Detektieren des der Spitze gegenüberliegenden, in der Nadelbohrung sitzenden Endes einer Nadel

m) Feinjustieren der Position des Portals bzw. des dortigen Werkzeuges n) Fixieren des in Rede stehenden Endes der Nadel, durch das Werkzeug

des Portals

o) Wiederholen des Schrittes j) bis n) so oft wie nötig.

Das Verfahren gemäß dem voranstehenden Ausführungsbeispiel könnte bezüglich der Schritte e) und f) sowie der Schritte I) und m) verkürzt werden, wenn bei den Schritten a) und j) eine äußerst präzise Erstdetektion stattfindet.

In der Steuer- und Antriebseinrichtung des Roboters einerseits und in der Steuer- und Antriebseinrichtung des Portals andererseits ist jeweils eine entsprechende Software vorgesehen, die die durch die Detektion ermittelten Daten so verarbeitet, dass die erforderlichen Bewegungsabläufe des Roboters, des Portals und des jeweiligen Werkzeuges realisiert werden. Denkbar ist auch eine gemeinsame Antriebs- und Steuereinheit mit einem oder zwei oder mehreren separaten Computern.

Die Nadelbohrungen könnten verschmutzt oder beschädigt sein oder die Enden könnten nicht konzentrisch in der Nadelbohrung sitzen. Dies sind Gründe, warum vor dem Entfernen der Nadel aus dem Nadelbrett - wie auch beim Bestücken - zunächst an der Rückseite des Nadelbrettes das Nadelende detektiert wird. Danach werden diese detektierten / erfassten Daten an die Steuer- und Antriebseinheit, respektive den leistungsfähigen separaten Computer, gesendet und derart elektronisch verarbeitet, dass Position und Qualität des Endes der Nadel bestimmt werden und dann das Werkzeug angesteuert wird, damit dieses das detektierte Ende der Nadel mit Zugkraft beaufschlagt und die Nadel aus der Nadelbohrung herauszieht. Zusätzlich zum Werkzeug, das die Nadel aus der Nadelbohrung herauszieht, könnte am Werkzeugarm oder an einem Werkzeugteller auch ein Werkzeug vorgesehen sein, das speziell zur Entfernung der Haken aus den Nuten geeignet ist.

Nach einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung wird zusätzlich zur Zugkraftbeaufschlagung durch das Portal an der Rückseite des Nadelbrettes an dessen Vorderseite durch das Werkzeug des Roboters an der Spitze der Nadel Druckkraft aufgebracht. Auch bei diesem Ausführungsbeispiel könnte zunächst die Detektion zur Positionierung von Roboter und Portal ausgeführt werden, dann aber nochmals eine Detektion pro Nadel - Spitze oder Ende - durchgeführt werden, um eine Feinjustierung / Feinpositionierung des jeweili- gen Werkzeuges zu realisieren. Vorzugsweise kommunizieren die Steuer- und Antriebseinrichtungen / Detektionseinrichtungen von Roboter und Portal miteinander und wirken über eine Simultan- bzw. Koordinationssoftware koordiniert an derselben Nadel. Vorteilhaft ist es, wenn Portal und Roboter von derselben Antriebs- und Steuereinheit angesteuert bzw. ange- trieben werden.

Sobald die Nadel aus dem Nadelbrett entfernt ist, könnte sie einer Ablegestelle zugeführt werden, wo alle Nadeln gesammelt werden. Eine einfache Lösung besteht darin, dass das Werkzeug kurzerhand geöffnet wird und die Nadel in eine Abführrinne unterhalb des Nadel- brettes fällt. Danach kann das Werkzeug jedenfalls für die nächste zu entnehmende Nadel zur Verfügung stehen. Der Vorgang des Entfernens so oft wie nötig wiederholt. Alternativ könnten auch zwei verschiedene Ablegestellen vorgesehen sein, in die unbeschädigte und beschädigte entfernte Nadeln getrennt voneinander abgelegt werden. Eine weitere vorteilhafte und für die Erfindung wesentliche Operation, die mittels der erfindungsgemäßen Anordnung und durch die Flexibilität und Beweglichkeit des Roboters durchgeführt werden kann, ist das Selektieren einer Nadel oder einer Nadelbohrung im Zusammenhang mit Auswechsel- und Reparaturvorgängen. Diese Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens ermöglicht Einsparungen, da nur beschädigte Nadeln entfernt und ersetzt werden, nicht aber alle Nadeln gewechselt werden müssen.

Zunächst könnten nach einer ersten Detektion der Vorderseite des gesamten Nadelbretts mit den abragenden und teils beschädigten Nadelspitzen die Positionen von Schadstellen ermittelt werden. Dazu erfolgt ein Abgleich der detektierten / erfassten Daten des gesamten Nadelbrettes mit in der Antriebs- und Steuereinheit, insbesondere im separaten Computer, hinterlegten Referenzdaten. So könnten bereits im Vorfeld voraussichtliche Positionsdaten für den Roboter berechnet werden. Der Roboter kann dann die relevanten Bereiche direkt anfahren und es kann die Zeit einer langwierigen Detektion Spalte für Spalte oder Zeile für Zeile gespart werden. Der Vergleich könnte bspw. über eine Bildverarbeitungssoftware durch den Vergleich eines Referenzbildes mit homogener Nadelspitzenoberfläche mit den aktuellen Bilddaten, aufgenommen durch eine Kamera, erfolgen.

Zur Detektion könnte vorzugsweise ein induktiv arbeitender Näherungsschalter eingesetzt werden. Eine Flächenkamera, die auf die Vorderseite des Nadelbrettes und damit auf die Nadelspitzen gerichtet ist könnte hinsichtlich auftretender Verzerrungen im Bild problematisch sein. Unabhängig davon, ob im ersten Schritt jede Nadel des Nadelbrettes detektiert wird oder in einem ersten Schritt die anzufahrenden, von den Referenzdaten abweichenden Bereiche durch Gesamtdetektion des gesamten Nadelbrettes ermittelt werden, und dann in einem zweiten Schritt jede Nadel im anzufahrenden Bereich detektiert wird, werden auf jeden Fall die die einzelne Nadel betreffenden detektierten Daten zur Steuer- und Antriebseinheit / zum separaten Computer geleitet. Dort wird ein Vergleich mit entsprechenden Referenzdaten betreffend eine unbeschädigte Nadel angestellt und es wird die Position der ggf. zu selektierenden, beschädigten Nadel ermittelt, damit dann der Roboter / Werkzeugarm des Roboters genau dort positioniert werden kann.

Die für die Nadelselektion geltenden Ausführungen sind auch auf Nadelbohrungen zu übertragen, bspw. dann, wenn eine Nadelspitze abgebrochen ist und die Nadelbohrung von der abgebrochenen Nadel zu befreien ist oder wenn eine Nadelbohrung beim Abbrechen der Nadel beschädigt wurde oder kurzerhand für eine neue Bestückung frei geworden ist.

Die Referenzdaten könnten im Gutzustand nadelbrettspezifisch und/ oder nadelspezifisch sowie nadelbohrungsspezifisch generiert werden. Bei Verwendung einer Kamera werden Bilddaten erstellt, die die Geometrie der Nadel betreffen. Aufgrund der Flexibilität des Roboters mit seinem beweglichen Werkzeugarm gelingt es, mehrere Bilddaten zu delektieren, auch aus verschiedenen Blickwinkeln, so dass beim Abgleich mit den Referenzdaten Abweichungen zuverlässig festgestellt werden können. Dabei können sich die Abweichungen je nach Präzision des Roboters in einem Bereich von 2/100 mm bis 0,5 mm bewegen. Hier ist maßgebend, dass die Abweichungen nicht größer sein dürfen als 1/3 des Durchmessers der Nadelbohrung, angestrebt werden selbstverständlich möglichst gegen Null gehende Abweichungen.

Nachdem eine Nadel oder eine Gruppe von Nadeln ermittelt wurde, die von den Referenzda- ten abweichen, können deren Positionsdaten verwendet werden, um den Roboter oder auch nur dessen Werkzeugarm in den Bereich dieser selektierten Nadeln zu bewegen.

Dort könnten dann über einen Näherungsschalter mehr Informationen über die von den Referenzdaten abweichende Nadel ermittelt werden, die dann zur Steuer- und Antriebseinrich- tung des Roboters gesendet werden. Außerdem könnten weitere Detektoren vorgesehen sein, die bspw. Dichteeigenschaften, Oberflächenbeschaffenheit (Abnutzung) und weitere Daten ermitteln können. All diese Daten tragen dazu bei, die richtige Operation für die jeweilige Nadel auszusuchen.

In der Steuer- und Antriebseinheit des Roboters, insbesondere in deren separaten Compu- ter, könnte also über eine entsprechende Software ermittelt werden, ob die selektierte Nadel zu entfernen oder zu reparieren ist.

Da die Detektion der Nadeln unter dem Aspekt der Operation der Selektion und weiterführender mechanischer Operationen an der Vorderseite des Nadelbretts in Bezug auf die Na- delspitzen stattfindet, kann ein Entfernen einer nicht zu rettenden, beschädigten, bspw. abgebrochenen Nadel nur dann stattfinden, wenn ein Werkzeug auch die Rückseite des Nadelbrettes erreicht, um eine Zugkraft auf das Nadelende auszuüben. Hier wird auf die Ausführungen zur Nadelentfernung verwiesen. Wenn festgestellt wird, dass die Spitze der Nadel nicht mehr mit der Nadelbohrung fluchtet, könnte dem Werkzeugarm zur Ausrichtung der selektierten Nadel ein Ausrichtwerkzeug zugeordnet werden. Das Ausrichtwerkzeug könnte mechanisch oder thermisch oder magnetisch arbeiten. Die Ausrichtung würde dann entsprechend den in der Steuer- und Antriebseinrichtung vorgegebenen Referenzdaten vorgenommen werden.

Wenn über Abbildungsdaten oder Daten zur Oberflächenbeschaffenheit festgestellt wird, dass die Nadel wegen einer stumpfen Spitze selektiert wurde, könnte dem Werkzeugarm ein Reparaturwerkzeug zur Bearbeitung der Nadel zugeordnet werden. Die Reparatur der Nadel könnte dann entsprechend dem in der Steuer- und Antriebseinrichtung vorgegebenen Stan- dard vorgenommen werden. Anstatt einer Reparatur der Nadel unter mechanischer Einwirkung auf die Oberfläche könnte auch eine Säuberung von Filzrückständen stattfinden oder eine Schutz- oder Gleitschicht auf die Oberfläche der Nadel aufgetragen werden.

Es gibt nun verschiedene Möglichkeiten, die Lehre der vorliegenden Erfindung in vorteilhaf- ter Weise auszugestalten und weiterzubilden. Dazu ist einerseits auf die dem Patentanspruch 1 nachgeordneten Ansprüche, andererseits auf die nachfolgende Erläuterung zweier Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung zu verweisen. In Verbindung mit der Erläuterung der angeführten Ausführungsbeispiele der Erfindung werden auch im Allgemeinen bevorzugte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Lehre erläutert. In der Zeich- nung zeigen Fig. 1 in schematischer Darstellung die erfindungsgemäße Anordnung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel,

Fig. 2 in vergrößerter, perspektivischer Darstellung den Roboter aus der An- Ordnung gemäß Fig. 1 nach dem Aufnehmen einer Nadel aus einer

Entnahmestelle, in vergrößerter, perspektivischer Darstellung die Anordnung aus Fig. 1 kurz vor dem Einführen der Nadel in das Nadelbrett, in perspektivischer Darstellung die erfindungsgemäße Anordnung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel, eine Darstellung der Abbildung eines Ausschnitts der gescannten Vorderseite des Nadelbretts aus Fig. 1 oder 3 betreffend die leeren Nadelbohrungen, eine Darstellung der Nadel, wie sie bei beiden Ausführungsbespie- len zur Verwendung kommt eine Darstellung der Abbildung der Nadel aus Fig. 6 als Zwischenergebnis eines Nadeldetektionsalgorithmus, eine Darstellung der Abbildung eines Ausschnitts der gescannten Rückseite eines Nadelbretts aus Fig. 1 oder 3 aus einem anderen Verfahrensschritt, wobei die Bestückung und Fixierung bereits erfolgt ist und eine Darstellung der Abbildung eines Ausschnitts der gescannten Vorderseite eines Nadelbretts aus Fig. 1 oder 3 aus einem anderen Verfahrensschritt, wobei eine Selektion beschädigter Nadeln bevorsteht.

Die Figuren 1 , 3 und 4 zeigen eine Anordnung zum Auf- und/oder Abrüsten sowie Instandhalten eines Nadelbrettes 1 , das aus einer Nadelmaschine zur Vliesstoff- oder Nadelfilzherstellung ausgebaut ist. Die Anordnung dient zur automatischen Durchführung von verschiedenen Operationen am Nadelbrett 1 , wie Bestücken oder Entfernen, ggf. Selektieren, Reparieren. Bei dem in den Fig. 1 und 3 gezeigten ersten Ausführungsbeispiel sind ein Werkzeug 1 und eine Halteeinrichtung 3 zum Halten des Nadelbrettes 1 vorgesehen. Bei dem in Fig. 4 gezeigten zweiten Ausführungsbeispiel sind zwei Werkzeuge 2 und eine Halteeinrichtung 3 zum Halten des Nadelbrettes 1 vorgesehen ist. Das Werkzeug 2 ist in Bezug zu einer in den Fig. 1 und 5 gezeigten Nadelbohrung 4 und / oder in Bezug zu einer in den Fig. 2, 6, 7 gezeigten Nadel 5 positionierbar. Die Positionierung erfolgt über eine Steuer- und Antriebseinrichtung sowie eine Detektionseinrichtung, die vom Werkzeug 2 umfasst sind. In den Figuren 2, 3 ist eine Kamera 6 als Detektionseinrichtung dargestellt, die dem Werkzeug 2 zugeordnet.

Erfindungsgemäß ist das Werkzeug 2 und die Steuer- und Antriebseinrichtung einem Roboter 7, 8 zugeordnet und der Roboter 7, 8 ist mit einem gelenkig gelagerten Werkzeugarm 9, 10 versehen, an dem das Werkzeug 2 angeordnet ist, das die Durchführung der gewünschten Operation erlaubt. Das Werkzeug 2 und die Kamera 6 sind an einem rotierbaren Werk- zeugteller 23 angeordnet, der in den Figuren 1 bis 3 dargestellt ist. Der Werkzeugteller 23 kann auch noch mit weiteren Werkzeugen oder Sensoren bzw. Detektionseinrichtungen bestückt sein oder werden. Im hier vorliegenden Ausführungsbeispiel sind weitere, nicht dargestellte Werkzeuge am Werkzeugteller 23 montiert, die dann je nach gewünschter Operation am Nadelbrett 1 zum Einsatz kommen.

Ein Teil der sonst nicht weiter dargestellten Steuer- und Antriebseinrichtung ist in Fig. 1 gezeigt und betrifft einen separaten Computer 22. Dieser Computer 22 erbringt die Rechenleistung, die nötig ist, den Roboter 7, 8 zu positionieren, Prozessabläufe zu koordinieren, detek- tierte Daten, die von der Kamera 6 kommen, zu verarbeiten. Der Computer 22 stellt hierzu einen Speicherplatz im Gigabytebereich bis Terrab tebereich zur Verfügung. Neben dem Computer 22 umfasst die Steuer- und Antriebseinrichtung eine hier nicht dargestellte SPS- Einheit, die mit dem Computer 22 kommuniziert und letztlich für die Bewegungsabläufe des Roboters 7, 8 verantwortlich ist. umfasst. Über die gestrichelten Pfeile ist dargestellt, dass vom Werkzeugteller 23, bzw. von der dort angeordneten, in Fig. 2 gezeigten Kamera 6, de- tektierte Daten an den Computer gesendet werden. Schließlich - nach Datenverarbeitung und Positionsbestimmung - wird dann der Roboter 7 steuert. Nicht gezeigt sind die Einzelheiten hinsichtlich einer SPS-Einheit, die mit dem Computer 22 in Verbindung steht und die, wie auch der Computer 22, selber Bestandteile der gesamten Steuer- und Antriebseinrichtung sind. Der Roboter 7, 8 ist in einen Bereich des Nadelbrettes 1 bewegbar, an dem die Operation ausgeführt werden soll. Gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel weist der Roboter 7 dazu Rollen 11 auf. Der ist Roboter 8 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel auf Schienen 12 verfahrbar. Der Werkzeugarm 9 ist um sechs Achsen A, B, C, D, E, F bewegbar. Dies trifft auch auf den Werkzeugarm 10 zu.

Die Anordnung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel umfasst eine Entnahmestelle 3, die im Bewegungsbereich des Werkzeugarmes 9 angeordnet ist und neue, zu bestückende Nadeln 5 enthält. Dargestellt ist hier stellvertretend für weitere Nadeln 5 nur eine davon. Diese ist bereits vom Werkzeug 2 (Greifer) aufgenommen und über den Werkzeugarm 9 nach oben verschwenkt. Die Entnahmestelle 13 ist hier auf einem Sockel 14 angeordnet. Die Kamera 6 wird hier zum Detektieren der neuen, zu bestückenden Nadel 5 der Entnahmestelle 13 verwendet.

Dieselbe Kamera 6 dient auch zur Detektion des Nadelbrettes 1 , nämlich der dortigen Nadeln 5 und / oder der Nadelbohrungen 4. Die Fig. 1 bis 3 zeigen Phasen des Bestückungsvorgangs. Deshalb werden dort die Nadelbohrungen 4 an der Rückseite des Nadelbrettes 1 detektiert. Die beim Detektieren mittels Kamera 6 gewonnenen Bilddaten werden zum Computer 22 der Steuer- und Antriebseinheit des Roboters 7 gesendet und es erfolgt - nach der Datenverarbeitung - eine Positionierung des Roboters 7 bezogen auf das Nadelbrett 1. Dazu werden die Rollen 1 1 von der vom Roboter 7 umfassten Steuer- und Antriebseinrichtung, insbesondere deren SPS-Einheit, aktiviert. In Fig. 3 hat der Roboter bereits eine Position erlangt und die Bestückung des Nadelbrettes 1 mit der Nadel 5 steht kurz bevor.

In Fig. 4, die das zweite Ausführungsbeispiel betrifft, ist gezeigt, dass das Nadelbrett 1 über Drehlager 15 drehbar an der Halteeinrichtung 3 gelagert ist. Dort ist außerdem zusätzlich zum Roboter 8 ein Portal 16 vorgesehen ist, über das ebenfalls Operationen am Nadelbrett 1 ausführbar sind. Das Portal 16 umfasst ein hier nicht im Einzelnen dargestelltes Werkzeug, das in vier Bewegungsrichtungen arbeitet. Während der Operation des Nadelentfernens ist an der Vorderseite des Nadelbrettes 1 der Roboter 8 und an der Rückseite des Nadelbrettes 1 das Portal 16 angeordnet. Bei anderen Operationen wird sukzessive - jeweils nach dem Drehen des Nadelbrettes 1 - gearbeitet.

Die Anordnung gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel umfasst einen rechteckigen Rahmen 17, auf dem mittig, von Querseite 18 zu Querseite 18 des Rahmens 17 die Halteeinrichtung 3 mit dem Nadelbrett 1 angeordnet ist. Beidseitig parallel zur Halteeinrichtung 3 und zum Nadelbrett sind am Rahmen 17, ebenfalls von Querseite 18 zu Querseite 18 Schienen 12 vorgesehen - zum einen zur Positionierung des Portals 12, zum anderen zur Positionierung des Roboters 8. Unterhalb der Schienen 12 erstrecken sich eine Schleppeinrichtung 20 für elektrische Leitungen und eine Linearführung 21 hierfür. In Fig. 4 ist der Rahmen 17 als solcher zusammen mit der Anordnung gezeigt. Im Komplettzustand würde der Rahmen in einem Gehäuse mit Unterbau angeordnet sein, das hier weggelassen wurde.

Die Roboter 7, 8 sind über auf einer Grundplatte 19 fixiert. Die Grundplatte 19 mit dem Roboter 7, 8 wird entweder über daran angeordnete Rollen 1 1 oder über Schienen 12 zum Ort der Operation am Nadelbrett 1 verbracht. Im Falle der Schienen 12 sind dort nicht näher bezeichnete Gleitlager montiert, die auf der Schiene 12 verfahren werden und mit der Unterseite der Grundpatte 19 verbunden sind.

Die Fig. 6 zeigt den grundsätzlichen Aufbau einer Nadel 5 mit Haken 5a und Spitze 5b. Die Nadel 5 steht dem Roboter 7 an der Entnahmestelle 13 zur Verfügung und wird im Vorfeld detektiert, damit das Werkzeug 2 diese ergreifen kann. In Fig. 7 ist die Nadel 5 als Zwischenergebnis eines Nadeldetektionsalgorithmus gezeigt, das durch den Computer 22 erstellt wurde.

Die Figuren 5, 6, 8 und 9 zeigen Bilder, die von der Kamera 6 aufgenommen wurden. Dabei betrifft Fig. 5 die Rückseite des Nadelbrettes 1 im Leerzustand. Es soll die Bestückung vorbereitet werden. Die Nadelbohrungen 4 sind von Relevanz. Diese werden detektiert, um daraus die Position der Nadelbohrungen 4 zu ermitteln und schließlich die Position des Roboters 7, 8, ggf. des Portals 16 zu bestimmen.

Bei Fig. 8 geht es auch um die Rückseite des Nadelbrettes 1 , das hier aber bereits mit Nadeln 5 bestückt ist, deren Haken 5a an der Rückseite verankert sind. Es soll die Entfernung der Nadeln 5 vorbereitet werden. Auch die Haken 5a sind vor dem Entfernen zu detektieren, da sie nach der Benutzung des Nadelbrettes 1 beschädigt sein können und auch in ihrer Position verändert sein können. Insofern sollte präzise Detektion und eine Feinjustierung des Werkzeuges 2 über die bestmögliche Positionierung des Werkzeugarmes 9 des Roboters 7, 8 erfolgen, damit es von der optimalen Position aus angreifen kann. In Fig. 8 wurde anhand einer ausgewählten, sich unter dem dortigen Haken 5a befindlichen Nadelbohrung 4 die Ermittlung der x- und y-Koordinaten veranschaulicht, die zur Positionsbestimmung des Werkzeuges erforderlich sind. In Figur 9 geht es um die Vorderseite des Nadelbrettes 1 , das bereits mit Nadeln 5 bestückt ist, deren Spitzen 5b hier zu sehen sind. Die Operation des Selektierens beschädigter Nadeln 5 soll vorbereitet werden, respektive von möglichen Folgeoperationen wie Reparieren, Ausrichten, Schleifen. Hier sind besonders die Spitzen 5b der Nadeln 5 von Relevanz. Die gewonnenen Bilddaten werden im Computer 22, einem Vergleich mit Referenzdaten betreffend unbeschädigte Nadeln unterzogen und es wird die Position zu selektierender, beschädigter Nadeln 5 ermittelt.

Hinsichtlich weiterer, in den Figuren nicht gezeigter Merkmale wird auf den allgemeinen Teil der Beschreibung verwiesen.

Abschließend sei darauf hingewiesen, dass die erfindungsgemäße Lehre nicht auf die voranstehend erörterten Ausführungsbeispiele eingeschränkt ist. Vielmehr sind weitere Bewegungsmöglichkeiten und Ausbildungen der Werkzeuge zur Realisierung der gewünschten Operationen, zusätzliche Operationen, wie Beschichten, formende oder trennende Bearbeitungsgänge denkbar. Auch im Hinblick auf die Synchronisation des Roboters 8 und des Portals 16 sind die unterschiedlichsten Kopplungen der erforderlichen Kraftübertragungsmittel und/oder eine passende Synchronisationssoftware möglich.