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Hintergrund der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Spannvorrichtung, mit
welcher ein Werkstück durch Öffnen und Schließen
eines Greifelementes gegriffen werden kann. Insbesondere betrifft
die Erfindung eine Spannvorrichtung mit einem Detektor, der einen Öffnungs/Schließweg
des Greifelementes erfassen kann.
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Es
sind Spannvorrichtungen bekannt, die beispielsweise an dem Ende
einer Welle oder dergleichen einer Werkzeugmaschine angebracht sind. Durch Öffnen
und Schließen eines Paares von Greifelementen durch Zufuhr
eines Druckfluides oder eines elektrischen Signals werden Werkstücke,
die aus verschiedenen Teilen bestehen, oder dergleichen durch die
Spannvorrichtung ergriffen.
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Bei
dieser Art von Spannvorrichtung, wie sie beispielsweise in der
japanischen Patentoffenlegungsschrift
JP 11-114869 A beschrieben ist, erfolgt das Greifen des
Werkstücks durch Steuern eines Öffnungs/Schließweges
der Greifelemente entsprechend der Größe des zu
greifenden Werkstücks. Zu diesem Zweck ist es bekannt,
einen Detektor vorzusehen, der den Öffnungs/Schließweg
der Greifelemente erfassen kann. Bei einem solchen Detektor ist das
Paar von Greifelementen an der oberen Fläche einer verschiebbaren
Führungsschiene angeordnet und der Detektor umfasst eine
Vielzahl von Spulen, die entlang der Führungsschiene angeordnet
sind. Außerdem ist in ähnlicher Weise eine Vielzahl
anderer Spulen auch an der oberen Fläche einer gegenüberliegenden
Seite vorgesehen, so dass die Führungsschiene sandwichartig
dazwischen aufgenommen ist. Durch Verschiebung der Greifelemente
zwischen zwei Spulen, die gegenüberliegend angeordnet sind
und die Führungsschiene zwischen sich auf nehmen, wird der Öffnungs/Schließweg
der Greifelemente auf der Basis eines induzierten Ausgangssignals
erfasst, das ausgegeben wird.
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Da
bei dem oben beschriebenen Stand der Technik der Detektor aus mehreren
Spulen aufgebaut ist, die entlang der Verschiebungsrichtung der Greifelemente
angeordnet sind, erhöht sich die Zahl der Teile und die
Herstellungskosten der Spannvorrichtung steigen. Außerdem
wird die Vorrichtung durch die Spulen, die mehrfach vorgesehen sind, sehr
groß.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Es
ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Spannvorrichtung vorzuschlagen,
bei der eine Zunahme der Größe als Folge der Erfassungseinrichtung
vermieden wird, wobei der Öffnungs/Schließweg
eines Greifelementes mit Hilfe eines einfachen und effizienten Aufbaus
mit hoher Genauigkeit erfasst werden kann.
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Diese
Aufgabe wird mit der Erfindung im Wesentlichen durch die Merkmale
des Anspruchs 1 gelöst.
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Vorteilhafte
Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Weiterbildungen,
Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung ergeben
sich auch aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen
und der Zeichnung. Dabei bilden alle beschriebenen und/oder bildlich
dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger Kombination
den Gegenstand der Erfindung, unabhängig von ihrer Zusammenfassung
in den Ansprüchen oder deren Rückbeziehungen.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1 ist
ein Schnitt durch eine Spannvorrichtung gemäß einer
ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
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2 ist
ein vergrößerter Schnitt, der die Umgebung des
Greifelementes der in 1 gezeigten Spannvorrichtung
darstellt,
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3 ist
eine vergrößerte Seitenansicht, die die Umgebung
des Greifelementes der in 1 gezeigten
Spannvorrichtung darstellt,
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4 ist
eine perspektivische Ansicht einer Spule und eines Spulenkörpers,
die einen Erfassungsmechanismus bilden,
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5 ist
ein vergrößerter Schnitt, der die Umgebung des
Greifelementes einer Spannvorrichtung gemäß einer
zweiten Ausführungsform darstellt,
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6 ist
ein vergrößerter Schnitt, der die Umgebung des
Greifelementes einer Spannvorrichtung gemäß einer
dritten Ausführungsform darstellt,
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7 ist
ein vergrößerter Schnitt, der die Umgebung des
Greifelementes einer Spannvorrichtung gemäß einer
vierten Ausführungsform darstellt,
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8 ist
eine vergrößerte Seitenansicht, die die Umgebung
des Greifelementes der in 7 gezeigten
Spannvorrichtung darstellt,
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9 ist
eine vergrößerte perspektivische Ansicht, die
die Umgebung des Greifelementes einer Spannvorrichtung gemäß einer
fünften Ausführungsform darstellt,
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10 ist
ein vergrößerter Schnitt, der die Umgebung des
Greifelementes der in 9 gezeigten Spannvorrichtung
darstellt, und
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11 ist
eine vergrößerte Seitenansicht, die die Umgebung
des Greifelementes der in 9 gezeigten
Spannvorrichtung darstellt.
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Beschreibung der bevorzugten
Ausführungsformen
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In 1 bezeichnet
das Bezugszeichen 10 eine Spannvorrichtung gemäß einer
ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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Die
Spannvorrichtung 10, wie sie in den 1 bis 3 dargestellt
ist, umfasst einen zylindrisch geformten Spannkörper 12,
einen Kolben 14, der verschiebbar in dem Spannkörper 12 angeordnet ist,
ein Greifelement 22, das ein Paar erster und zweiter Finger
(Spanner) 20a, 20b aufweist, die über
Hebel 18a, 18b, welche mit einer Stange 16 des
Kolbens 14 in Eingriff stehen, so betätigt werden,
dass sie sich öffnen und schließen, und einen
Erfassungsmechanismus (Detektor) 24, der an einem Ende
des Spannkörpers 12 vorgesehen ist, um einen Öffnungs/Schließweg
des Greifelementes 22 zu erfassen.
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Der
Spannkörper 12 hat eine im Querschnitt im Wesentlichen
rechteckige Form mit einer Durchgangsöffnung 26,
die in der axialen Richtung durchtritt. Erste und zweite Anschlussöffnungen 28a, 28b, durch
welche ein Druckfluid in das Innere der Durchgangsöffnung 26 eingeführt
wird, öffnen sich zu einer Seitenfläche des Spannkörpers 12.
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In
die Durchgangsöffnung 26 ist an einer ihrer offenen
Endseiten eine Kappe 30 eingesetzt, so dass die Durchgangsöffnung 26 durch
die Kappe 30 verschlossen wird. Außerdem ist an
einer äußeren Umfangsfläche der Kappe 30 ein
ringförmiges Dichtelement 32 angebracht, so dass
das Innere der Durchgangsöffnung 26 durch Anlage
des Dichtelementes an der inneren Umfangsfläche der Durchgangsöffnung 26 in
einem luftdichten Zustand gehalten wird. Die Kappe 30 wird
durch einen Eingriffsring 34, der an einer inneren Seitenfläche
der Durchgangsöffnung 26 angebracht ist, in der
Durchgangsöffnung 26 gehalten.
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Die
ersten und zweiten Anschlüsse 28a, 28b weisen
voneinander einen festgelegten Abstand in der axialen Richtung (der
Richtung der Pfeile X1 und X2) des Spannkörpers 12 auf.
Der erste Anschluss 28a steht mit einer Endfläche
(in Richtung des Pfeils X1) des Kolbens 14 in Verbindung,
während der zweite Anschluss 28b zwischen der
anderen Endfläche des Kolbens 14 und der Kappe 30 mündet.
Außerdem sind die ersten und zweiten Anschlüsse 28a, 28b mit
einer nicht dargestellten Druckfluidzufuhrquelle verbunden.
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Mit
dem anderen Ende des Spannkörpers 12 ist ein Basiskörper 36 in
Form einer Platte verbunden. Eine Schienennut 38, durch
welche ein Paar erster und zweiter Finger 20a, 20b,
die das Greifelement 22 bilden, geführt wird,
ist in dem Basiskörper 36 ausgebildet. Die Schienennut 38 ist
entlang einer geraden Linie an einer Seitenfläche des Basiskörpers 36 an
einer dem Spannkörper 12 gegenüberliegenden
Seite ausgebildet und erstreckt sich in der Längsrichtung
des Basiskörpers 36 im Wesentlichen senkrecht
zu der Achse des Spannkörpers 12. Außerdem
ist ein Paar von Endblöcken 40a, 40b über Bolzen 42 an
beiden Enden des Basiskörpers 36 befestigt.
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An
einem oberen Abschnitt des Basiskörpers 36 ist
eine Abdeckung 44 angebracht, um Bereiche des Basiskörpers 36 und
des Greifelements 22 abzudecken. Die Abdeckung 44 ist
beispielsweise aus einem gebogenen Plattenmate rial geformt und deckt den
Basiskörper 36 ab. Ein Ende der Abdeckung 44 ist über
Bolzen 46 an dem Basiskörper 36 befestigt (vgl. 3).
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Die
Abdeckung 44 umfasst eine Fingeröffnung 48,
durch welche die ersten und zweiten Finger 20a, 20b des
Greifelements 22 eingesetzt sind. Die Fingeröffnung 48 hat
eine Öffnungsgröße, die dem Verschiebungsbereich
der ersten und zweiten Finger 20a, 20b entspricht.
Bei ihren Öffnungs- und Schließbewegungen kommen
daher die ersten und zweiten Finger 20a, 20b nicht
in Kontakt mit der Abdeckung 44.
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Ein
Dämpfer 50, der aus einem elastischen Material,
wie Gummi oder dergleichen, hergestellt ist, ist an einer Endfläche
des Kolbens 14 angebracht, so dass Stöße
absorbiert werden, wenn der Kolben 14 zu dem Greifelement 22 (in
der Richtung des Pfeils X1) verschoben wird und an der inneren Wandfläche der
Durchgangsöffnung 26 anschlägt.
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Andererseits
steht die äußere Umfangsfläche des Kolbens 14 in
Gleitkontakt mit der inneren Umfangsfläche der Durchgangsöffnung 26.
Eine Kolbendichtung 52, die in einer Ringnut an der äußeren Umfangsfläche
angebracht ist, liegt an der inneren Umfangsfläche der
Durchgangsöffnung 26 an. Auf diese Weise wird
die Luftdichtigkeit im Inneren der Durchgangsöffnung 26 an
beiden Endflächenseiten des Kolbens 14 gewährleistet.
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Außerdem
ist angrenzend an die Kolbendichtung 52 ein Magnet an der äußeren
Umfangfläche des Kolbens 14 angeordnet. Die Verschiebungsposition
des Kolbens 14 wird durch einen nicht dargestellten Positionserfassungssensor,
der das Magnetfeld des Magneten 54 erfasst, überprüft.
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Eine
Stange 16, deren Durchmesser in Radialrichtung verringert
ist und die sich zu der Seite des Greifelements 22 (in
der Richtung des Pfeils X1) erstreckt, ist an einer Endflächenseite
des Kolbens 14 ausgebildet. Die andere Endfläche
des Kolbens 14 ist so angeordnet, dass sie der Kappe 30 gegenüberliegt.
Die Stange 16 ist durch eine Stangenöffnung 56,
deren Durchmesser gegenüber der Durchgangsöffnung 26 verringert
ist, eingesetzt. Eine Kolbendichtung 58, die an der inneren
Umfangsfläche der Stangenöffnung 56 vorgesehen
ist, liegt an der äußeren Umfangsfläche
der Stange 16 an.
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Ein
Paar von Hebeln 18a, 18b steht über einen
Stift 60 drehend in Eingriff mit der Stange 16.
Die Hebel 18a, 18b haben jeweils einen L-förmigen Querschnitt,
wobei im Wesentlichen zentrale gebogene Abschnitte jeweils über
ein Paar von Verbindungsstiften 62, die in dem Spannkörper 12 vorgesehen
sind, drehbar axial gehalten werden.
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Außerdem
sind in den Enden der Hebel 18a, 18b jeweils Ausschnitte 64 ausgebildet,
die jeweils halbkreisförmig ausgeschnitten sind und mit
dem Stift 60 in Eingriff treten, der in dem Endbereich
der Stange 16 angebracht ist. Andererseits haben die Hebel 18a, 18b eine
sich allmählich verjüngende Form, die sich ausgehend
von den durch die Verbindungsstifte 62 gehaltenen Bereichen
zu ihren anderen Endseiten verjüngt, und werden axial jeweils
in inneren Bereichen der ersten und zweiten Finger 20a, 20b,
die das Greifelement 22 bilden, gehalten.
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Im
einzelnen ist das Paar von Hebeln 18a, 18b bei
Verschiebung der Stange 16 in der axialen Richtung (in
der Richtung der Pfeile X1 und X2) über die Verbindungsstifte 62 drehbar
verschiebbar, so dass sich ihre anderen Endabschnitte einander annähern
und voneinander trennen.
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Wie
in 2 dargestellt ist, umfasst das Greifelement 22 ein
Paar erster und zweiter Finger 20a, 20b, die entlang
der Schienennut 38 des Basiskörpers 36 verschiebbar
angeordnet sind. Die ersten und zweiten Finger 20a, 20b umfas sen
blockförmige Grundkörper 66, die in der
Schienennut 38 geführt werden, und Klauenabschnitte 68,
die von den Grundkörpern 66 vorstehen und das
Werkstück ergreifen.
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Nuten 70 (vgl. 3)
sind jeweils in der axialen Richtung an beiden Seitenabschnitten
der Grundkörper 66 ausgebildet. Eine Vielzahl
von Kugeln (nicht dargestellt) ist linear in den Nuten 70 angebracht.
Außerdem werden die Kugeln in den Nuten 70 über
Abdeckplatten 72 gehalten, die an beiden Endflächen
des Basiskörpers 36 angebracht sind. Die Kugeln
werden in Anlage an inneren Wandflächen der Schienennut 38,
die den Nuten 70 gegenüberliegt, gehalten. Aus
diesem Grunde wird der Verschiebungswiderstand verringert, wenn
die ersten und zweiten Finger 20a, 20b, die das
Greifelement 22 bilden, entlang der Schienennut 38 verschoben werden.
Die ersten und zweiten Finger 20a, 20b können
gleichmäßig entlang der Schienennut 38 verschoben
werden.
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Außerdem
sind erste Spulenkörperöffnungen 74a, 74b,
die sich im Wesentlichen senkrecht zu den Klauenabschnitten 68 erstrecken
und im Wesentlichen parallel zu der Verschiebungsrichtung der ersten
und zweiten Finger 20a, 20b durchtreten, jeweils
innerhalb der Grundkörper 66 ausgebildet. Die jeweiligen
ersten Spulenkörperöffnungen 74a, 74b sind
entlang einer geraden Linie angeordnet, wobei die ersten und zweiten
Finger 20a, 20b in der Schienennut 38 angebracht
sind (vgl. 1).
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Außerdem
sind zweite Spulenkörperöffnungen 76a, 76b in
den Endblöcken 40a, 40b an Positionen
ausgebildet, die den ersten Spulenkörperöffnungen 74a, 74b zugewandt
sind, wobei Abschnitte 80a, 80b mit großem
Durchmesser eines Spulenkörpers 78 in die zweiten
Spulenkörperöffnungen 76a, 76b eingesetzt
sind. Da die ersten Spulenkörperöffnungen 74a, 74b und
die zweiten Spulenkörperöffnungen 76a, 76b auf
der selben Achse angeordnet sind, werden au ßerdem beide
Enden des Spulenkörpers 78 durch die zweiten Spulenkörperöffnungen 76a, 76b gehalten.
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Gewindeöffnungen 82,
die sich nach oben öffnen und mit den zweiten Spulenkörperöffnungen 76a, 76b in
Verbindung stehen, sind in den Endblöcken 40a, 40b ausgebildet,
wobei Befestigungsbolzen 84 in die Gewindeöffnungen 82 eingeschraubt sind.
Da die Gewindeöffnungen 82 senkrecht zu den zweiten
Spulenkörperöffnungen 76a, 76b durchtreten,
sind die Befestigungsbolzen 84 durch Ein- bzw. Ausschrauben
in Richtungen (den Richtungen der Pfeile X1 und X2) verschiebbar,
in denen sie sich den zweiten Spulenkörperöffnungen 76a, 76b,
annähern bzw. von diesen entfernen.
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Da
die äußere Umfangsfläche des Spulenkörpers 78,
der durch die zweiten Spulenkörperöffnungen 76a, 76b eingesetzt
wird, durch Verschieben der Befestigungsbolzen 84 zu dem
Spulenkörper 78 (in der Richtung des Pfeils X2
in 1) durch die Enden der Befestigungsbolzen 84 gepresst
wird, wird der Spulenkörper 78 sicher innerhalb
der zweiten Spulenkörperöffnungen 76a, 76b befestigt.
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Dementsprechend
wird der Spulenkörper 78 an einer Verschiebung
in der axialen Richtung (der Richtung der Pfeile A1, A2) gehindert
und in einem Zustand gehalten, in dem der Spulenkörper 78 durch die
ersten Spulenkörperöffnungen 74a, 74b des Greifelementes 22 eingesetzt
ist.
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Anders
ausgedrückt dienen die in den Endblöcken 40a, 40b angeordneten
Befestigungsbolzen 84 als Stopper, die die Axialverschiebung
des Spulenkörpers 78 begrenzen.
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Der
Erfassungsmechanismus 24, wie er in den 2 und 4 dargestellt
ist, besteht aus dem Spulenkörper 78, der durch
das Innere der ersten und zweiten Finger 20a, 20b eingesetzt
ist, einer Spule 86, die um die äußere
Umfangsfläche des Spulenkörpers 78 gewickelt
ist, und einem Substrat 88 (vgl. 1), das
mit der Spule 86 verbunden ist.
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Der
Spulenkörper 78 besteht aus einer länglichen
Welle mit Abschnitten 80a, 80b, die einen großen
Durchmesser aufweisen und durch die ersten und zweiten Spulenkörperöffnungen 76a, 76b der ersten
und zweiten Finger 20a, 20b eingesetzt sind, und
einem Abschnitt 90, der einen kleinen Durchmesser aufweist
und im Wesentlichen zentral in der axialen Richtung angeordnet ist,
wobei sein Durchmesser gegenüber den Abschnitten 80a, 80b mit
großem Durchmesser verringert ist. Die Spule 86 ist
um den Abschnitt 90 mit kleinem Durchmesser gewickelt.
Im Einzelnen ist bei dem Spulenkörper 78 der Abschnitt 90 mit
kleinem Durchmesser so angeordnet, dass er zwischen den Abschnitten 80a, 80b mit großem
Durchmesser, die an den beiden Enden des Spulenkörpers 78 angeordnet
ist, aufgenommen wird.
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Der
Durchmesser der Abschnitte 80a, 80b mit großem
Durchmesser ist so gewählt, dass er etwa gleich dem Innendurchmesser
der ersten und zweiten Spulenkörperöffnungen 74a, 74b, 76a, 76b ist,
so dass der Spulenkörper 78 durch Einsetzen durch
die zweiten Spulenkörperöffnungen 76a, 76b und
durch die Befestigungsbolzen 84 gehalten werden kann.
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Außerdem
ist in dem geöffneten Zustand (vgl. 2), in welchem
der erste Finger 20a maximal von dem zweiten Finger 20b entfernt
ist, der Abschnitt 90 mit kleinem Durchmesser zwischen
dem ersten Finger 20a und dem zweiten Finger 20b angeordnet,
so dass der Abschnitt 90 mit kleinem Durchmesser aus den
ersten Spulenkörperöffnungen 74a, 74b heraussteht
und nach außen frei liegt. Beide Enden des Abschnitts 90 mit
kleinem Durchmesser sind so angeordnet, dass die Enden etwas in
die jeweiligen ersten Spulenkörperöffnungen 74a, 74b eingesetzt
sind, wenn das Greifelement 22 geöffnet ist. Im einzelnen
wird ein Zustand geschaffen, in dem beide Enden der Spule 86,
die um den Abschnitt 90 mit kleinem Durchmesser gewickelt
ist, ebenfalls etwas in die ersten Spulenkörperöffnungen 74a, 74b eingesetzt
sind.
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Die
Spule 86 ist spiralförmig auf den Abschnitt 90 mit
kleinem Durchmesser gewickelt, so dass dessen Außendurchmesser
so eingestellt wird, dass er etwa gleich oder nur etwas kleiner
ist als der der Abschnitte 80a, 80b mit großem
Durchmesser.
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Außerdem
ist eine Spulennut (Nut) 92 linear in der axialen Richtung
an der äußeren Umfangsfläche des Abschnitts 80b mit
großem Durchmesser und des Abschnitts 90 mit kleinem
Durchmesser, die durch den zweiten Finger 20b eingesetzt
sind, ausgebildet. Die Spule 86 ist entlang der Spulennut 92 angebracht.
Außerdem ist an dem Ende des Abschnitt 90 mit
kleinem Durchmesser an der Seite des Abschnitts 80a mit
großem Durchmesser eine Spulenöffnung (Öffnung) 94 ausgebildet
(vgl. 4), so dass die Spulenöffnung 94 mit
der Spulennut 92 verbunden ist.
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Nachdem
die Spule 86 durch und entlang der Spulennut 92 des
Abschnitts 80b mit großem Durchmesser und des
Abschnitts 90 mit kleinem Durchmesser an der Seite des
zweiten Fingers 20b eingesetzt wurde, wird die Spule 86 auf
die äußere Umfangsfläche des Abschnitts 90b mit
kleinem Durchmesser gewickelt, so dass die Spule 86, die
durch die Spulenöffnung 94 eingesetzt wurde, von
der Seite des Abschnitts 80a mit großem Durchmesser,
der durch den ersten Finger 20a eingesetzt ist, zu der Seite
des zweiten Fingers 20b zurückkehrt.
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Dementsprechend
ist die Spulennut 92 so angeordnet, dass die Spule 86 in
sie eingeführt werden kann bis sie die Seite des Abschnitts 80a mit
großem Durchmesser erreicht, an dem die Wicklung des Endabschnitts
der Spule 86 beginnt. Die Spule 86, die durch
die Spulennut 92 eingesetzt wurde, wird durch die ge wickelte
Spule 86, die über den Abschnitt 90 gewickelt
wurde, abgedeckt. Als Folge hiervon fällt die Spule 86 nicht
aus der Spulennut 92 heraus und wird in der Spulennut 92 gehalten.
Außerdem wird die Position, an welcher die Wicklung beginnt, durch
Einsetzen durch die Spulenöffnung 94 festgelegt.
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Beide
Enden der Spule 86 sind mit dem Substrat 88 verbunden.
In dem Substrat 88 wird eine Änderung der Impedanz,
die durch die Spule 86 erzeugt wird, erfasst und der Öffnungs/Schließweg
des Greifelements 22 wird auf der Basis der Impedanzänderung
berechnet.
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Die
Spannvorrichtung 10 gemäß der ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist im Wesentlichen wie oben beschrieben
aufgebaut. Nachfolgend werden ihre Betriebs- und Wirkungsweise erläutert.
Wie in 1 gezeigt ist, wird ein Zustand, in dem das Werkstück
nicht gegriffen wird, als Ursprungszustand angenommen. Hierbei ist
der Kolben 14 zu der Seite des Greifelements 22 (in
der Richtung des Pfeils X1) angehoben und das Paar erster und zweiter
Finger 20a, 20b ist geöffnet.
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Zunächst
wird dem ersten Anschluss 28a von einer nicht dargestellten
Druckfluidzufuhrquelle ein Druckfluid zugeführt, wodurch
der Kolben 14 in eine Richtung verschoben wird, in welcher
er sich von dem Greifelement 22 entfernt (in der Richtung des
Pfeils X2), und die Enden des Paares von Hebeln 18a, 18b,
die mit der Stange 16 des Kolbens 14 in Eingriff
stehen, werden nach unten gezogen. In diesem Fall ist der zweite
Anschluss 28b zur Umgebung offen.
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Aus
diesem Grunde wird das Paar von Hebeln 18a, 18b in
solchen Richtungen gedreht, dass sich ihre anderen Enden um Drehpunkte,
die durch die Verbindungsstifte 62 gebildet werden, einander annähern.
Das Paar erster und zweiter Finger 20a, 20b, die
mit den anderen Enden in Eingriff stehen, wird jeweils horizontal
in Richtungen entlang der Schienennut 38 des Basiskörpers 86 verscho ben,
in denen sie sich einander annähern (die Richtungen der
Pfeile A1). Als Folge hiervon wird das Werkstück zwischen
den ersten und zweiten Fingern 20a, 20b, die das
Greifelement 22 bilden, gehalten und mit einem festgelegten
Druck ergriffen.
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Durch
Verschiebung der ersten und zweiten Finger 20a, 20b in
Richtungen, in denen sie sich einander annähern (in den
Richtungen der Pfeile A1) wird in diesem Fall die Spule 86 mit
ihren beiden Endseiten in die ersten Spulenkörperöffnungen 74a, 74b eingesetzt
und die äußere Umfangsseite der Spule 86 wird
abgedeckt. Zusammen mit einer Änderung der Relativpositionen
des Greifelements 22 und der Spule 86 ändert
sich außerdem die Impedanz der Spule 86. Durch
Erfassen einer Spannungsänderung der Spule 86 auf
der Basis der Impedanzänderung wird der Verschiebungsweg
der ersten und zweiten Finger 20a, 20b in dem
Substrat 88 berechnet.
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Zu
dieser Zeit sind außerdem die Verschiebungswege der ersten
und zweiten Finger 20a, 20b gegenüber
der Spule 86 im Wesentlichen gleich.
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Wenn
der Zustand, in dem das Werkstück durch das Spannelement
gegriffen wird, freigegeben wird, wird andererseits das Druckfluid,
das dem ersten Anschluss 28a zugeführt wurde,
durch Umschalten eines nicht dargestellten Schaltventils nun dem zweiten
Anschluss 28b zugeführt. In diesem Fall wird der
erste Anschluss 28a zur Umgebung geöffnet.
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Dementsprechend
wird der Kolben 14 zu der Seite des Greifelements 22 (in
der Richtung des Pfeils X1) durch den Druck des Druckfluids, der
von dem zweiten Anschluss 28b zu der Durchgangsöffnung 26 gerichtet
ist, verschoben. Gleichzeitig wird das Paar von Hebeln 18a, 18b,
die mit der Stange 16 in Eingriff stehen, um die durch
den Verbindungsstift 62 definierten Drehpunkte in solche
Richtungen gedreht, dass sie sich voneinander entfernen. Aus diesem
Grunde wird das Paar erster und zweiter Finger 20a, 20b,
die mit den Hebeln 18a, 18b in Eingriff stehen,
im Wesentlichen horizontal entlang der Schienennut 38 des
Basiskörpers 36 in Richtungen verschoben, in denen
sie sich voneinander entfernen (die Richtungen der Pfeile A2). Dementsprechend werden
die ersten und zweiten Finger 20a, 20b, die das
Werkstück greifen, in Richtungen verschoben, in denen sie
sich voneinander entfernen. Als Folge hiervon wird der Zustand,
in dem das Werkstück gegriffen wird, durch die ersten und
zweiten Finger 20a, 20b freigegeben.
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Auch
in diesem Fall werden durch Verschiebung der ersten und zweiten
Finger 20a, 20b in Richtungen, in denen sie sich
voneinander entfernen (in den Richtungen der Pfeile A2), Abschnitte
der Spule 86, die in den ersten Spulenkörperöffnungen 74a, 74b aufgenommen
sind, jeweils nach außen verschoben, so dass der Außenumfang
der Spule 86 allmählich zur Umgebung der ersten
und zweiten Finger 20a, 20b exponiert wird. Zusammen
mit der Änderung der Relativpositionen des Greifelements 22 und
der Spule 86 ändert sich außerdem die
Impedanz der Spule 86. Durch Erfassen einer Spannungsänderung
der Spule 86 auf der Basis der Impedanzänderung
wird der Verschiebungsweg der ersten und zweiten Finger 20a, 20b berechnet.
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In
der oben beschriebenen Weise besteht bei der ersten Ausführungsform
ein Erfassungsmechanismus 24, der einen Öffnungs/Schließweg
des Greifelements 22 erfassen kann, aus dem Spulenkörper 78,
welcher durch das Innere der ersten und zweiten Finger 20a, 20b eingesetzt
ist, und einer einzelnen Spule 86, die so um einen zentralen
Abschnitt des Spulenkörpers 78 gewickelt ist,
dass die Spule 86 spiralförmig relativ zu dem
Abschnitt 90 mit kleinem Durchmesser des Spulenkörpers 78 gewickelt ist.
Durch Verschiebung der ersten und zweiten Finger 20a, 20b entlang
des Außenumfangs der Spule 86 durch die ersten
Spulenkörperöffnungen 74a kann außerdem
auf der Basis der Impedanzänderung der Spule 86 der
Verschiebungsweg der ersten und zweiten Finger 20a, 20b kontinuierlich
erfasst werden. Da der Öffnungs/Schließweg des
Greifelements 22 direkt durch den Erfassungsmechanismus 24 erfasst werden
kann, kann somit eine Detektion mit minimalen Erfassungsfehlern
und hoher Genauigkeit durchgeführt werden. Durch das Greifelement 22 können Werkstücke
zuverlässig gegriffen werden. Außerdem hat der
Erfassungsmechanismus 24 einen einfachen Aufbau mit der
Spule 86 und dem Spulenkörper 78.
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Da
die Spule 86 und der Spulenkörper 78 des
Erfassungsmechanismus 24 so aufgebaut sind, dass sie jeweils
in dem Greifelement 22 aufgenommen werden können,
kann außerdem eine Vergrößerung der Spannvorrichtung 10 mit
dem darin angeordneten Erfassungsmechanismus 24 vermieden werden.
Das bedeutet, dass der Erfassungsmechanismus 24 vorgesehen
werden kann, ohne dass die Spannvorrichtung 10 sehr groß wird.
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Da
der Erfassungsmechanismus 24 den Öffnungs/Schließweg
des Greifelements 22, welches das Werkstück ergreift,
sehr genau erfassen kann, kann der Öffnungs/Schließweg
des Greifelements 22 mit hoher Genauigkeit entsprechend
der Größe des Werkstücks gesteuert werden.
Beispielsweise im Vergleich zu einem Fall, bei welchem ein Verschiebungsweg
des Kolbens 14 erfasst wird, der die Öffnungs-
und Schließbewegungen des Greifelements 22 bewirkt,
und bei dem der Öffnungs/Schließweg des Greifelements 22 auf
der Basis der Kolbenverschiebung erfasst wird, sind bei der vorliegenden
Erfindung Fehler bei dem Öffnungs/Schließweg gering, da
der Öffnungs/Schließweg des Greifelements 22 direkt
erfasst wird. Somit kann die Erfassung mit größerer
Genauigkeit durchgeführt werden.
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Da
die Spule 86 durch die Spulennut 92 des Spulenkörpers 78 eingesetzt
ist und beide Enden der Spule 86 zusammengelegt werden
können, kann außerdem das Substrat 88,
mit dem beide Enden verbunden sind, nur an einer Seite der Spule 86 angeordnet
werden. Das Substrat 88 kann hiermit zusammenge fasst werden,
was zu einer weiteren Verkleinerung der Spannvorrichtung 10 führt.
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Als
nächstes wird mit Bezug auf 5 eine Spannvorrichtung 100 gemäß einer
zweiten Ausführungsform beschrieben. Bei den nachfolgend
beschriebenen Spannvorrichtungen 100, 120, 140, 150 gemäß den
zweiten bis fünften Ausführungsformen werden diejenigen
Elemente, die die gleichen sind wie bei der Spannvorrichtung 10 gemäß der
ersten Ausführungsform mit gleichen Bezugszeichen versehen.
Insoweit wird auf die obige Beschreibung verwiesen.
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Die
Spannvorrichtung 100 gemäß der zweiten
Ausführungsform unterscheidet sich von der Spannvorrichtung 10 gemäß der
ersten Ausführungsform dahingehend, dass ein Paar von Spulen 106a, 106b an
beiden Endseiten des Spulenkörpers 104, der den
Erfassungsmechanismus (Detektor) 102 bildet, angeordnet
sind. In einem Zustand, in welchem das Greifelement 22 geöffnet
ist, sind die Spulen 106a, 106b so angeordnet,
dass sie in dem Inneren der ersten Spulenkörperöffnungen 74a, 74b aufgenommen
werden können.
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Bei
der Spannvorrichtung 100 ist ein Abschnitt 108 mit
großem Durchmesser an einem im Wesentlichen zentralen Bereich
des Spulenkörpers 104 des Erfassungsmechanismus 102 ausgebildet. Ein
Paar von Abschnitten 110a, 110b mit kleinem Durchmesser,
um welche die Spulen 106a, 106b gewickelt sind,
ist an beiden Enden des mittleren Abschnitts 108 mit großem
Durchmesser ausgebildet. Die Länge der Abschnitte 110a, 110b mit
kleinem Durchmesser ist so gewählt, dass sie etwas größer ist
als die Länge der ersten Spulenkörperöffnungen 74a, 74b.
In einem offenen Zustand, in welchem die ersten und zweiten Finger 20a, 20b des
Greifelements 22 voneinander entfernt sind, liegen Teile
der Abschnitte 110a, 110b mit kleinem Durchmesser nach
außen frei. Das bedeutet, dass Teile der Spulen 106a, 106b,
die um die Abschnitte 110a, 110b mit kleinem Durchmesser
gewickelt sind, nach außen exponiert sind.
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Außerdem
ist eine erste Spulennut (Nut) 112 in der axialen Richtung
an einer äußeren Umfangsfläche des Abschnitts 110a mit
kleinem Durchmesser, der durch den ersten Finger 20a eingesetzt
ist, ausgebildet, wobei die Spule 106a, die um den Abschnitt 110a mit
kleinem Durchmesser gewickelt ist, durch die erste Spulennut 112 eingesetzt
ist. Die erste Spulennut 112 erstreckt sich von dem Abschnitt 110a mit kleinem
Durchmesser und über den Abschnitt 108 mit großem
Durchmesser bis sie die äußere Umfangsfläche
des Abschnitts 110b mit kleinem Durchmesser erreicht, der
durch den zweiten Finger 20b eingesetzt ist.
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Zusätzlich
zu der Spulennut 112, durch welche die Spule 106a eingesetzt
ist, ist außerdem eine zweite Spulennut (Nut) 114,
durch welche die Spule 106b eingesetzt ist, an dem Abschnitt 110b mit
kleinem Durchmesser, der durch den zweiten Finger 20b eingesetzt
ist, vorgesehen. Die Spulen 106a, 106b, die durch
die ersten und zweiten Spulennuten 112, 114 eingesetzt
sind, werden durch den Endblock 40b jeweils nach außen
geleitet.
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Auf
diese Weise ist bei der zweiten Ausführungsform ein Paar
von Spulen 106a, 106b jeweils entsprechend den
ersten und zweiten Fingern 20a, 20b vorgesehen.
Durch Verschiebung der ersten und zweiten Finger 20a, 20b kann
der Verschiebungsweg der ersten und zweiten Finger 20a, 20b kontinuierlich auf
der Basis einer Impedanzänderung der Spulen 106a, 106b,
die in den ersten Spulenkörperöffnungen 74a, 74b aufgenommen
sind, erfasst werden.
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Als
nächstes wird eine Spannvorrichtung 120 gemäß einer
dritten Ausführungsform mit Bezug auf 6 beschrieben.
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Die
Spannvorrichtung 120 gemäß der dritten Ausführungsform
unterscheidet sich von den Spannvorrichtungen 10, 100 gemäß den
ersten und zweiten Aus führungsformen dahingehend, dass
in einem offenen Zustand, in welchem die ersten und zweiten Finger 20a, 20b voneinander
entfernt sind, die erste Spule 124, die den Erfassungsmechanismus
(Detektor) 122 bildet, in der ersten Spulenkörperöffnung 74a des
ersten Fingers 20a angeordnet ist, während eine separate
zweite Spule 126 an einem im Wesentlichen zentralen Abschnitt
des Spulenkörpers 128 zwischen den ersten und
zweiten Fingern 20a, 20b angeordnet ist.
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Bei
der Spannvorrichtung 120 sind Abschnitte 130a, 130b mit
kleinem Durchmesser jeweils an einem Ende und im Wesentlichen in
der Mitte des Spulenkörpers 128, der den Erfassungsmechanismus 122 bildet,
ausgebildet. Ein Abschnitt 132 mit großem Durchmesser
ist an dem anderen Ende des Spulenkörpers 128 ausgebildet,
der in dem zweiten Finger 20b aufgenommen ist. Außerdem
sind erste und zweite Spulen 124, 126 um die Abschnitte 130a bzw. 130b mit
kleinem Durchmesser so gewickelt, dass die erste Spule 124 in
der ersten Spulenkörperöffnung 74a des
ersten Fingers 20a aufgenommen ist.
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Außerdem
ist die andere, zweite Spule 126 zwischen dem ersten Finger 20a und
dem zweiten Finger 20b angeordnet und nach außen
exponiert. Während das Greifelement 22 in einem
geschlossenen Zustand ist, ist die zweite Spule 126 in
der ersten Spulenkörperöffnung 74b des
zweiten Fingers 20b aufgenommen.
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Auf
diese Weise wird bei der dritten Ausführungsform dann,
wenn die ersten und zweiten Finger 20a, 20b ihre Öffnungs-
und Schließbewegungen durchführen, die erste Spule 124 allmählich
nach außen exponiert, während die andere, zweite
Spule 126 allmählich abgedeckt wird, und umgekehrt.
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Da
die Änderungen der Impedanz durch die ersten und zweiten
Spulen 124, 126 umgekehrte Eigenschaften haben,
kann eine große Abweichung zwischen ihnen erreicht werden
und die Detektionsgenauigkeit der Verschiebungswege der ersten und zweiten
Finger 20a, 20b kann weiter verbessert werden,
wenn die Verschiebungswege durch die Impedanzänderungen
erfasst werden.
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Als
nächstes wird mit Bezug auf die 7 und 8 eine
Spannvorrichtung 140 gemäß einer vierten
Ausführungsform erläutert.
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Die
Spannvorrichtung 140 gemäß der vierten Ausführungsform
unterscheidet sich von den Spannvorrichtungen 10, 100, 120 gemäß den
ersten bis dritten Ausführungsformen dahingehend, dass
rohrförmige Körper 142a, 142b jeweils
in die ersten Spulenkörperöffnungen 74a, 74b der
ersten und zweiten Finger 20a, 20b eingesetzt
sind, wobei ein Spulenkörper 146, der den Erfassungsmechanismus
(Detektor) 144 bildet, durch die rohrförmigen
Körper 142a, 142b eingesetzt ist. Außerdem
sind gepaarte Spulen 148a, 148b jeweils an den
Enden des Spulenkörpers 146 vorgesehen.
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Bei
der Spannvorrichtung 140 sind die rohrförmigen
Körper 142a, 142b, die aus einem Metallmaterial,
wie Aluminium, Messing oder dergleichen, hergestellt sind, im Inneren
der ersten und zweiten Finger 20a, 20b angeordnet.
Außerdem ist der Spulenkörper 146 durch
das Innere der rohrförmigen Körper 142a, 142b eingesetzt.
Das Paar von Spulen 148a, 148b ist jeweils auf
die Abschnitte 110a, 110b mit kleinem Durchmesser
des Spulenkörpers 146 gewickelt. Im einzelnen
sind in einem offenen Zustand des Greifelements 22 die
gepaarten Spulen 148a, 148b jeweils in den ersten
Spulenkörperöffnungen 74a, 74b der
ersten und zweiten Finger 20a, 20b aufgenommen.
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Auf
diese Weise können bei der vierten Ausführungsform
durch die rohrförmigen Körper 142a, 142b,
die jeweils an dem Außenumfang der Spulen 148a, 148b vorgesehen
sind, die Outputcharakteristiken, die durch die Spulen 148a, 148b erzeugt
werden, entsprechend den Materialeigenschaften der rohrförmigen
Kör per 142a, 142b geändert werden. Im
einzelnen können gewünschte Outputcharakteristiken
erreicht werden, indem die Materialeigenschaften der rohrförmigen
Körper 142a, 142b entsprechend ausgewählt
werden.
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Als
nächstes wird mit Bezug auf die 9 bis 11 eine
Spannvorrichtung 150 gemäß einer fünften
Ausführungsform beschrieben.
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Die
Spannvorrichtung 150 gemäß der fünften
Ausführungsform unterscheidet sich von den Spannvorrichtungen 10, 100, 120, 140 gemäß den ersten
bis vierten Ausführungsformen dahingehen, dass der Erfassungsmechanismus
(Detektor) 152 im Wesentlichen parallel zu und außerhalb
des Greifelements 22 angeordnet ist.
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Bei
der Spannvorrichtung 150 ist ein Paar von Führungskörpern 154a, 154b an
einem oberen Abschnitt des Basiskörpers 36 im
Wesentlichen parallel zu dem Greifelement 22 angeordnet.
Abschnitte 158a, 158b mit großem Durchmesser
des Spulenkörpers 156 sind durch das Innere der
Führungskörper 154a, 154b eingesetzt.
Die Führungskörper 154a, 154b sind
zylindrisch geformt und werden durch Abdeckplatten 160,
die an Enden der ersten und zweiten Finger 20a, 20b angebracht
sind, gehalten.
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Im
einzelnen sind vorgewölbte Abschnitte 162, die
sich nach außen zu Seiten der Führungskörper 154a, 154b auswölben,
an den Abdeckplatten 160 vorgesehen, wobei die Führungskörper 154a, 154b,
zwischen den vorgewölbten Abschnitten 162 der
Abdeckplatten 160, die an beiden Enden der ersten und zweiten
Finger 20a, 20b angebracht sind, gehalten werden.
Auf diese Weise wird der Spulenkörper 156 durch
das Innere der vorgewölbten Abschnitte 162 eingesetzt.
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Außerdem
sind Abschnitte 158a, 158b mit großem
Durchmesser, die an beiden Enden des Spulenkörpers 156 ausgebildet
sind, in den Führungskörpern 154a, 154b,
die an Seiten der Endblöcke 163a, 163b angeordnet
sind, aufgenommen und werden in den zweiten Spulenkörperöffnungen 76a, 76b der Endblöcke 163a, 163b gehalten.
Außerdem ist eine Spule 166 um den Abschnitt 164 mit
kleinem Durchmesser, der an einem im Wesentlichen zentralen Abschnitt
des Spulenkörpers 156 ausgebildet ist, gewickelt.
Die Spule 166 ist zwischen dem Paar von Führungskörpern 154a, 154b angeordnet,
wobei sie nach außen exponiert ist.
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Außerdem
ist eine Abdeckung 168 an einem oberen Abschnitt des Basiskörpers 36 so
angebracht, dass sie Bereiche der Führungskörper 154a, 154b und
des Greifelements 22 abdeckt.
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Durch
Bewirken eines Schließvorganges der ersten und zweiten
Finger 20a, 20b werden außerdem die Führungskörper 154a, 154b jeweils
zusammen mit den ersten und zweiten Fingern 20a, 20b in Richtungen
verschoben, in denen sie sich einander annähern (den Richtungen
der Pfeile A1), so dass die Führungskörper 154a, 154b die
Spule 166 abdecken. Der Verschiebungsweg der ersten und
zweiten Finger 20a, 20b wird kontinuierlich auf
der Basis der Impedanzänderung der Spule 166 erfasst,
wenn die Spule 166 durch die Führungskörper 154a, 154b abgedeckt
wird.
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Auf
diese Weise ist es bei der fünften Ausführungsform
nicht notwendig, dass die ersten und zweiten Spulenkörperöffnungen 74a, 74b in
den Fingern 20a, 20b vorgesehen werden, weil der
Erfassungsmechanismus 152 auf der Außenseite im
Wesentlichen parallel zu den ersten und zweiten Fingern 20a, 20b vorgesehen
ist. Daher können die ersten und zweiten Finger 20a, 20b einer
herkömmlichen Spannvorrichtung auch hierbei verwendet werden. Aus
diesem Grund kann der Erfassungsmechanismus 152 einfach
und preiswert an der Spannvorrichtung 150 vorgesehen werden,
so dass die Herstellungskosten verringert werden.
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Die
Spannvorrichtungen gemäß den ersten bis fünften
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind nicht
auf die oben beschriebenen Ausführungsformen beschränkt.
Sie können auch in mancherlei Hinsicht einen anderen Aufbau
aufweisen, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
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Außerdem
wurde hinsichtlich der Spannvorrichtungen 10, 100, 120, 140, 150 gemäß den
oben beschriebenen ersten bis fünften Ausführungsformen eine
Erläuterung mit Bezug auf einen Pneumatikantrieb gegeben,
durch welchen das Greifelement 22 mit Hilfe von zugeführter
Druckluft geöffnet und geschlossen wird. Die Erfindung
ist jedoch nicht auf diese Ausführungsform beschränkt.
Beispielsweise ist es möglich, dass der oben beschriebenen
Erfassungsmechanismus auch bei einer elektrisch angetriebenen Spannvorrichtung
eingesetzt wird, bei welcher der Öffnungs/Schließvorgang
durch eine Drehantriebskraft einer Drehantriebsquelle, beispielsweise
eines Motors oder dergleichen, erreicht wird.
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Auch
in diesem Fall können nachteilige Effekte, wie Spiel oder
ein Rattern des Übertragungsmechanismus, der die Drehantriebskraft
auf das Greifelement 22 überträgt, nicht
aufgenommen, so dass der Öffnungs/Schließweg des
Greifelements 22 sehr genau erfasst werden kann.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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