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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Spannvorrichtung zum Klemmen eines Werkstücks in einer automatisierten Fertigungsstraße oder dergleichen.
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Stand der Technik
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Bisher wird beispielsweise in einer automatisierten Fertigungsstraße für Fahrzeuge ein Montageprozess durchgeführt, bei dem das Klemmen mit einer Spannvorrichtung in einem Zustand durchgeführt wird, in dem vorgeformte Rahmen übereinander positioniert und dann die Rahmen miteinander verschweißt werden.
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Als eine Spannvorrichtung dieser Art umfasst, wie beispielsweise in dem
japanischen Patent Nr. 4 950 123 beschrieben, die Spannvorrichtung ein Paar von Spannarmen, wobei die Spannarme an linken und rechten Seiten vorgesehen und schwenkbar durch Stifte gehalten werden, und einen Luft- oder Pneumatikzylinder, der eine Antriebskraft zum Drehen der Spannarme generiert. Durch Zuführen eines Druckfluides zu dem Pneumatikzylinder wird die Antriebskraft über eine mit dem Ende einer Kolbenstange verbundene Basis auf die Spannarme übertragen. Durch Rotation der Spannarme durch die Stifte werden die distalen Enden der Spannarme so betätigt, dass sie sich öffnen und schließen, um dadurch ein Werkstück, beispielsweise einen Rahmen oder dergleichen, von dessen linken und rechten Seiten zu ergreifen.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Bei der oben beschriebenen Spannvorrichtung, die durch einen Pneumatikzylinder als ihre Antriebseinheit angetrieben wird, ist es aber in dem Fall, dass eine große Klemmkraft für das Werkstück generiert werden soll, notwendig, einen sehr großen Pneumatikzylinder einzusetzen, was zu einer Vergrößerung der Größe der Vorrichtung führt. Dies führt auch zu einer Erhöhung der Verbrauchsmenge an Druckfluid, das zum Antreiben des Pneumatikzylinders benötigt wird, was mit einer Erhöhung der Betriebskosten der Spannvorrichtung verbunden ist.
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Es ist eine allgemeine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Spannvorrichtung vorzuschlagen, bei der eine gewünschte Klemmkraft erreicht werden kann, ohne die Größe der Spannvorrichtung zu erhöhen, und wobei eine Verringerung der Betriebskosten durch das Erreichen von Energieeinsparungen ermöglicht wird.
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Die vorliegende Erfindung wird gekennzeichnet durch eine Spannvorrichtung zum Drehen eines Paares von Spannarmen und dadurch Klemmen eines Werkstücks zwischen den Spannarmen, mit:
einem Grundkörper;
einer Antriebseinheit, die an dem Grundkörper vorgesehen ist, um verschiebbare Elemente durch die Zufuhr eines Druckfluides entlang einer Axialrichtung zu verschieben;
dem Paar von Spannarmen, die relativ zu dem Grundkörper drehbar gehalten werden, wobei die Spannarme einander gegenüberliegend angeordnet sind; und
einem Antriebskraftübertragungsmechanismus, welcher Enden der verschiebbaren Elemente mit Enden der Spannarme verbindet und welcher eine Antriebskraft in der axialen Richtung der Antriebseinheit auf die Spannarme überträgt, um dadurch die Spannarme zu drehen,
wobei der Antriebskraftübertragungsmechanismus einen Kniehebelmechanismus umfasst mit ersten Verbindungsarmen, welche über erste Halteelemente, die an Enden der ersten Verbindungsarme vorgesehen sind, drehbar an den verschiebbaren Elementen gehalten werden, und zweiten Verbindungsarmen, welche zweite Halteelemente, die an anderen Enden der ersten Verbindungsarme vorgesehen sind, mit Enden der Spannarme verbinden und die jeweils relativ zu den zweiten Halteelementen und den Enden der Spannarme drehbar gehalten werden, und wobei die ersten Halteelemente zur Verschiebung in der axialen Richtung vorgesehen sind und wobei die zweiten Halteelemente zur Verschiebung in einer senkrechten Richtung, die senkrecht zu der Verschiebungsrichtung der ersten Halteelemente angeordnet ist, vorgesehen sind.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst der Antriebskraftübertragungsmechanismus der Spannvorrichtung einen Kniehebelmechanismus, welcher die ersten Verbindungsarme, die über erste Halteelemente drehbar an den verschiebbaren Elementen gehalten werden, und die zweiten Verbindungsarme, welche zweite Halteelemente, die an anderen Enden der ersten Verbindungsarme gehalten werden, mit Enden der Spannarme verbindet und welche relativ zu den zweiten Halteelementen und den Enden der Spannarme drehbar gehalten werden, aufweist. Außerdem sind die ersten Halteelemente dazu vorgesehen, zusammen mit den verschiebbaren Elementen in der axialen Richtung verschoben zu werden, während die zweiten Halteelemente zur Verschiebung in einer Richtung senkrecht zu der Verschiebungsrichtung der ersten Halteelemente vorgesehen sind.
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Durch Verschiebung der verschiebbaren Elemente durch den Antrieb der Antriebseinheit wird außerdem die Antriebskraft über die ersten und zweiten Verbindungsarme auf Enden der Spannarme übertragen. Wenn das Werkstück bei einer Drehung der Spannarme geklemmt wird, wird durch die Operation der ersten und zweiten Verbindungsarme, die als ein Kniehebelmechanismus wirken, die Antriebskraft verstärkt und dann auf die Spannarme übertragen.
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Auch wenn die Antriebskraft, die von der Antriebseinheit ausgegeben wird, gering ist, kann dementsprechend durch Verstärken und Übertragen der Antriebskraft durch Betätigen des Antriebskraftübertragungsmechanismus, der als ein Kniehebelmechanismus dient, welcher durch die ersten und zweiten Verbindungsarme gebildet wird, eine gewünschte Klemmkraft erreicht werden, ohne die Größe und den Maßstab der Antriebseinheit zu erhöhen. Da die Menge des Druckfluides, das in der Antriebseinheit verbraucht wird, verringert werden kann, lassen sich außerdem Energieeinsparungen und eine Reduzierung der Betriebskosten realisieren.
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Die obigen und weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich noch deutlicher aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit dem beigefügten Zeichnungen, in welchen bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beispielhaft dargestellt sind.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1 ist ein Schnitt durch eine Spannvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
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2 ist ein vergrößerter Schnitt, der die Umgebung eines Antriebskraftübertragungsmechanismus bei der Spannvorrichtung gemäß 1 zeigt;
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3 ist ein Schnitt entlang der Linie III-III in 2;
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4 ist ein Schnitt durch die Spannvorrichtung gemäß 1 in einem nicht geklemmten Zustand; und
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5 ist ein vergrößerter Schnitt, der die Umgebung des Antriebskraftübertragungsmechanismus bei der Spannvorrichtung gemäß 4 zeigt.
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Beschreibung von Ausführungsformen
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Wie in den 1 bis 5 gezeigt ist, umfasst eine Spannvorrichtung 10 einen Grundkörper 12, ein Paar erster und zweiter Spannarme 14, 16, die relativ zu dem Grundkörper 12 drehbar und schwenkbar gehalten werden, eine Antriebseinheit 18, die an dem Grundkörper 12 befestigt ist, und einen Antriebskraftübertragungsmechanismus 20, welcher eine Antriebskraft der Antriebseinheit 18 auf die ersten und zweiten Spannarme 14, 16 überträgt.
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Der Grundkörper 12 wird durch eine plattenförmige Basis 22 gebildet, die horizontal angeordnet ist, und durch ein Paar von Plattenelementen 24a, 24b (vgl. 3), die voneinander einen festgelegten Abstand aufweisen und die jeweils mit den gegenüberliegenden Seitenflächen der Basis 22 verbunden sind. Die Plattenelemente 24a, 24b sind senkrecht zu der Basis 22 vorgesehen und weisen eine festgelegte Höhe in einer Aufwärtsrichtung (der Richtung des Pfeils A) auf. Außerdem ist die Basis 22 beispielsweise auf einer Bodenfläche oder dergleichen angeordnet, und die Spannvorrichtung 10 ist an ihrer Position fixiert, indem die Basis 22 mit Hilfe von nicht dargestellten Bolzen oder dergleichen befestigt wird.
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An einem oberen Teil des Grundkörpers 12 ist außerdem ein Deckenabschnitt 26 vorgesehen, der mit Enden des Paares von Plattenelementen 24a, 24b verbunden ist. Der Deckenabschnitt 26 ist senkrecht zu der Erstreckungsrichtung (der Richtung der Pfeile A und B) der Plattenelemente 24a, 24b angeordnet und ist im Wesentlichen zentral in der Breitenrichtung (der Richtung der Pfeile C und D) in dem Grundkörper 12 angeordnet. Im Einzelnen ist der Deckenabschnitt 26 im Wesentlichen parallel zu der Basis 22 vorgesehen. An dem Deckenabschnitt 26 sind auf Aufnahmenuten 28 jeweils an Seitenflächen gegenüber den später beschriebenen ersten und zweiten Spannarmen 14, 16 ausgebildet. Wenn ein Werkstück W durch die Spannvorrichtung 10 gegriffen wird, wird das Werkstück W auf der oberen Oberfläche des Deckenabschnitts 26 angeordnet.
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Die ersten und zweiten Spannarme 14, 16 weisen im Wesentlichen die gleiche Form auf und sind symmetrisch zueinander um die Antriebseinheit 18 angeordnet. Sie sind außerdem zwischen einem der Plattenelemente 24a und dem anderen der Plattenelemente 24b vorgesehen. Zusätzlich werden die ersten und zweiten Spannarme 14, 16 über Armstifte (Haltewellen) 30, die durch die ersten und zweiten Spannarme 14, 16 im Wesentlichen zentral in deren Längsrichtung eingesetzt sind und durch das Paar von Plattenelementen 24a, 24b gehalten werden, drehbar an dem Grundkörper 12 gehalten.
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Die ersten und zweiten Spannarme 14, 16 haben einen L-förmigen Querschnitt mit gabelförmigen Jochabschnitten 32, die an ihren Enden, das heißt einer Endseite, die auf der Seite der Basis 22 (in der Richtung des Pfeils B) angeordnet sind, und Greifabschnitten 34 zum Klemmen des Werkstücks W, die jeweils an anderen Enden, welche im Wesentlichen senkrecht zu der einen Endseite gebogen sind, ausgebildet sind.
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Enden von später beschriebenen zweiten Verbindungsarmen 76a, 76b werden über Verbindungsstifte 36 an Enden der Jochabschnitte 32 schwenkbar gehalten.
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Die Greifabschnitte 34 weisen beispielsweise einen im Wesentlichen rechteckigen Querschnitt auf, und einander gegenüberliegende Greifflächen der Greifabschnitte 34 sind als vertikale Oberflächen im Wesentlichen parallel zu der Längsrichtung der ersten und zweiten Spannarme 14, 16 ausgebildet.
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Außerdem sind die Armstifte 30 durch Löcher in den ersten und zweiten Spannarmen 14 bzw. 16 an Positionen eingesetzt, an welchen die anderen Endseiten relativ zu den einen Endseiten gebogen sind. Unterhalb der Greifabschnitte 34 sind außerdem Positionierungsabschnitte 38 ausgebildet, welche relativ zu den Greifflächen der Greifabschnitte 34 vorstehen. Zu dem Zeitpunkt des Klemmens, wenn die ersten und zweiten Spannarme 14, 16 einander angenähert werden und das Werkstück W greifen, werden die Positionierungsabschnitte 38 jeweils in Eingriff mit Aufnahmenuten 28 des Deckenabschnitts 26 gebracht.
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In den ersten und zweiten Spannarmen 14, 16 sind, wie in 1 gezeigt ist, ein erster Abstand L1 von dem Armstift 30 bis zu der Mitte des Greifbereiches des Werkstücks W auf dem Greifabschnitt 34 und ein zweiter Abstand L2 von dem Armstift 30 zu dem Verbindungsstift 36 so gewählt, dass das Verhältnis zwischen L1 und L2 gleich einem festgelegten Verhältnis (Längenverhältnis) ist, und der zweite Abstand L2 ist so gewählt, dass er größer ist als der erste Abstand L1 (L1 < L2).
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Die Antriebseinheit 18 ist zwischen dem Paar von Plattenelementen 24a, 24b angeordnet und in horizontaler Richtung vorgesehen und weist einen festgelegten Abstand von der Basis 22 auf. Die Antriebseinheit 18 umfasst einen Fluiddruckzylinder mit einem zylindrischen Zylinderrohr (Zylindergrundkörper) 40, einem Paar erster und zweiter Kolben (verschiebbare Elemente) 42, 44, die verschiebbar im Inneren des Zylinderrohres 40 vorgesehen sind, erste und zweite Kolbenstangen (verschiebbare Elemente) 46, 48, die mit dem ersten bzw. zweiten Kolben 42, 44 verbunden sind, und erste und zweite Stangenabdeckungen 50, 52, die an jeweiligen gegenüberliegenden Enden des Zylinderrohres 40 vorgesehen sind und welche die erste bzw. zweite Kolbenstange 46, 48 verschiebbar halten.
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Beide Endabschnitte des Zylinderrohres 40 werden an dem Plattenelement 24b durch Befestigungsbolzen 46 über Montageklammern 45 fixiert. Außerdem sind erste bis dritte Anschlussöffnungen 58, 60, 62, welche in Richtungen (den Richtungen der Pfeile A und B) senkrecht zu der axialen Richtung des Zylinderrohres 40 durchtreten, an einer Seitenfläche des Zylinderrohres 40 ausgebildet. Eine Verbindung zwischen der Umgebung und dem Inneren des Zylinderrohres 40 wird durch die ersten bis dritten Anschlüsse 58, 60, 62 ermöglicht.
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Die erste Anschlussöffnung (erster Anschluss) 58 ist zentral in der axialen Richtung (der Richtung der Pfeile C und D) des Zylinderrohres 40 angeordnet, die zweite Anschlussöffnung (zweiter Anschluss) 60 ist in der Nähe des einen Endes des Zylinderrohres 40 an der Seite (in der Richtung des Pfeils C) des ersten Spannarmes 14 angeordnet, und die dritte Anschlussöffnung (dritter Anschluss) 62 ist in der Nähe des anderen Endes des Zylinderrohres 40 an der Seite (in der Richtung des Pfeils D) des zweiten Spannarms 16 angeordnet. Im Einzelnen sind die ersten bis dritten Anschlüsse 58, 60, 62 voneinander jeweils in der axialen Richtung (der Richtung der Pfeile C und D) des Zylinderrohres 40 beabstandet.
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Außerdem sind Rohre oder Schläuche 66, welche mit einer nicht dargestellten Druckfluidzufuhrquelle verbunden sind, über entsprechende Kupplungen 64 mit den ersten bis dritten Anschlüssen 58, 60, 62, verbunden. Druckfluid wird durch Schalten einer nicht dargestellten Schaltvorrichtung wahlweise entweder dem zweiten und dritten Anschluss 60, 62 oder dem ersten Anschluss 58 zugeführt. Die Rohre oder Schläuche 66 sind so mit den zweiten und dritten Anschlüssen 60, 62 verbunden, dass sie diesen Druckfluid gleichzeitig zuführen können.
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Die ersten und zweiten Kolben 42, 44 sind beispielsweise scheibenförmig, wobei Kolbendichtungen 68 in Ringnuten an ihren äußeren Umfangsflächen angebracht sind. Durch Gleitkontakt der Kolbendichtungen 68 mit der inneren Wandfläche des Zylinderrohres 40 wird eine Leckage von Druckfluid zwischen dem Zylinderrohr 40 und den ersten und zweiten Kolben 42, 44 verhindert.
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Außerdem ist der erste Kolben 42 von dem Zentrum entlang der axialen Richtung des Zylinderrohres 40 gesehen an einer Endseite (in der Richtung des Pfeils C) angeordnet, und der zweite Kolben 44 ist von dem Zentrum des Zylinderrohres 40 gesehen an der anderen Endseite (in der Richtung des Pfeils D) angeordnet. Im Einzelnen sind der erste Kolben 42 und der zweite Kolben 44 parallel im Inneren des Zylinderrohres 40 angeordnet und an Positionen vorgesehen, die jeweils um den gleichen Abstand von dem einen Ende bzw. dem anderen Ende des Zylinderrohres 40 beabstandet sind.
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Enden der ersten und zweiten Kolbenstangen 46, 48 sind durch die Mitten der ersten bzw. zweiten Kolben 42, 44 eingesetzt und durch Verstemmen integral oder einstückig mit den ersten und zweiten Kolben 42, 44 verbunden. Andere Enden der ersten und zweiten Kolbenstangen 46, 48 sind durch die ersten bzw. zweiten Stangenabdeckungen 50, 52 eingesetzt und stehen von dem einen Ende bzw. dem anderen Ende des Zylinderrohres 40 nach außen vor. Anders ausgedrückt erstrecken sich die erste Kolbenstange 46 und die zweite Kolbenstange 48 jeweils in Richtungen weg voneinander.
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Nach Einsetzen der ersten und zweiten Stangenabdeckungen 50, 52 in das Zylinderrohr 40 werden die ersten und zweiten Stangenabdeckungen 50, 52 durch Verriegelungsringe 70 verriegelt, die in Eingriff mit der inneren Umfangsfläche des Zylinderrohres 40 versetzt werden. Durch Gleitkontakt der Stangendichtungen 72, die an inneren Umfangsflächen der ersten und zweiten Stangenabdeckungen 50, 52 angebracht sind, mit äußeren Umfangsflächen der ersten und zweiten Kolbenstangen 46, 48 wird die Leckage von Druckfluid zwischen den ersten und zweiten Kolbenstangen 46, 48 und den ersten und zweiten Stangenabdeckungen 50, 52 verhindert.
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Der Antriebskraftübertragungsmechanismus 20 umfasst erste Verbindungsarme 74a, 74b, die schwenkbar an anderen Endabschnitten der ersten und zweiten Kolbenstangen 46, 48 gehalten werden, zweite Verbindungsarme 76a, 76b, welche die ersten Verbindungsarme 74a, 74b mit Enden an einer Endseite der ersten und zweiten Spannarme 14, 16 verbinden, erste Walzen (drehende Walzen) 78, welche schwenkbar an einem Endabschnitt der ersten Verbindungsarme 74a, 74b gehalten werden, und zweite Walzen (drehende Walzen) 80, die schwenkbar an anderen Endabschnitten der ersten Verbindungsarme 74a, 74b und anderen Endabschnitten der zweiten Verbindungsarme 76a, 76b gehalten werden.
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Die ersten Verbindungsarme 74a, 74b sind als plattenförmige Elemente mit einer festgelegten Länge in ihrer Längsrichtung ausgebildet. Wie in 3 gezeigt ist, ist ein Paar der ersten Verbindungsarme 74a an der Seite der ersten Kolbenstange 46 vorgesehen, während ein Paar der ersten Verbindungsarme 74b an der Seite der zweiten Kolbenstange 48 vorgesehen ist. Die einen Endabschnitte der ersten Verbindungsarme 74a, 74b sind parallel angeordnet, wobei sie die anderen Endabschnitte der ersten und zweiten Kolbenstange 46, 48 sandwichartig zwischen sich aufnehmen, und werden durch die ersten Walzenstifte (erste Haltelemente) 82 drehbar gehalten.
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Außerdem ist ein Paar der ersten Walzen 78 über den ersten Walzenstift 82 an Außenseiten jedes Paares der ersten Verbindungsarme 74a, 74b drehbar vorgesehen. Die ersten Walzen 78 sind in Führungsnuten (Nuten) 84a eines Paares erster Führungselemente (Führungsmittel) 84 eingesetzt, die jeweils an inneren Wandflächen des Paares von Plattenelementen 24a bzw. 24b vorgesehen sind. Durch Bewegen der ersten Walzen 78 entlang der Führungsnuten 84a, die sich parallel zu der Basis 22 erstrecken, werden die ersten Walzen 78 in im Wesentlichen horizontalen Richtungen (den Richtungen der Pfeile C und D) geführt. Im Einzelnen werden die einen Endabschnitte der ersten Verbindungsarme 74a, 74b, an welchen die ersten Walzen 78 schwenkbar gehalten sind, lediglich in im Wesentlichen horizontalen Richtungen verschoben, wobei sie durch die ersten Führungselemente 84 geführt werden.
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Andererseits ist ein zweiter Walzenstift (zweites Halteelement) 86 an den anderen Endabschnitten jedes Paares der ersten Verbindungsarme 74a, 74b vorgesehen, und ein Paar der zweiten Walzen 80 ist an Außenseiten der anderen Endabschnitte jedes Paares der ersten Verbindungsarme 74a, 74b vorgesehen. Jedes Paar der zweiten Walzen 80 wird durch den zweiten Walzenstift 86 drehbar gehalten, und der andere Endabschnitt jedes der zweiten Verbindungsarme 76a, 76b wird durch den zweiten Walzenstift 86 schwenkbar zwischen dem Paar der ersten Verbindungsarme 74a, 74b gehalten.
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Die zweiten Walzen 80 sind in Führungsnuten (Nuten) 88a eines Paares zweiter Führungselemente (Führungsmittel) 88 eingesetzt, die jeweils an inneren Wandflächen des Paares von Plattenelementen 24a bzw. 24b vorgesehen sind. Durch Bewegung der zweiten Walzen 80 entlang der Führungsnuten 88a, die sich in vertikalen Richtungen senkrecht zu der Basis 22 erstrecken, werden die zweiten Walzen 80 in im Wesentlichen vertikalen Richtungen geführt. Im Einzelnen werden die anderen Endabschnitte der ersten Verbindungsarme 74a, 74b und der zweiten Verbindungsarme 76a, 76b, an welchen die zweiten Walzen 80 schwenkbar gehalten werden, lediglich in im Wesentlichen vertikalen Richtungen (den Richtungen der Pfeile A und B) verschoben, wobei sie durch die zweiten Führungselemente 88 geführt werden.
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Auf diese Weise verbinden die ersten Verbindungsarme 74a, 74b die anderen Enden der ersten und zweiten Kolbenstangen 46, 48 der Antriebseinheit 18 mit den anderen Enden der zweiten Verbindungsarme 76a, 76b. Die ersten Verbindungsarme 74a, 74b werden relativ zu den ersten und zweiten Kolbenstangen 46, 48 und den zweiten Verbindungsarmen 76a, 76b drehbar gehalten und übertragen die Antriebskraft der Antriebseinheit 18 auf die zweiten Verbindungsarme 76a, 76b.
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Die zweiten Verbindungsarme 76a, 76b sind in der gleichen Weise wie die ersten Verbindungsarme 74a, 74b als plattenförmige Elemente mit einer festgelegten Länge in ihrer Längsrichtung ausgebildet. Die zweiten Verbindungsarme 76a, 76b sind drehbar in einem Zustand vorgesehen, in welchem sie über die zweiten Walzenstifte 86, die schwenkbar an ihren anderen Endabschnitten gehalten werden, drehbar mit den ersten Verbindungsarmen 74a, 74b verbunden sind, und sind über die Verbindungsstifte 36, die schwenkbar an den einen Endabschnitten gehalten werden, jeweils mit den ersten bzw. zweiten Spannarmen 14, 16 verbunden. Außerdem übertragen die zweiten Verbindungsarme 76a, 76b die Antriebskraft, die auf die ersten Verbindungsarme 74a, 74b übertragen wurde, auf die ersten und zweiten Spannarme 14, 16, um dadurch die ersten und zweiten Spannarme 14, 16 zu drehen.
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Die Spannvorrichtung 10 gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist im Wesentlichen wie oben beschrieben aufgebaut. Als nächstes werden die Betriebsweisen und Vorteile der Spannvorrichtung 10 beschrieben. In der nachfolgenden Beschreibung wird der in 4 gezeigte ungeklemmte Zustand, in welchem die Greifabschnitte 34 der ersten und zweiten Spannarme 14, 16 voneinander beabstandet sind, als eine Ursprungsposition bezeichnet.
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In der Ursprungsposition wird dem Inneren des Zylinderrohres 40 durch die zweiten und dritten Anschlüsse 60, 62 ein Druckfluid zugeführt, wodurch der erste Kolben 42 und der zweite Kolben 44 durch das Druckfluid in Richtungen verschoben werden, in denen sie sich zu einem zentralen Bereich des Zylinderrohres 40 hin einander annähern.
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Nun wird eine kurze Beschreibung des Werkstückes W gegeben, das mit der oben beschriebenen Spannvorrichtung 10 gegriffen wird.
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Wie in den 1 und 4 gezeigt ist, besteht das Werkstück W beispielsweise aus einem ersten Rahmen W1, der einen U-förmigen Querschnitt aufweist, und einem zweiten Rahmen W2, der einen U-förmigen Querschnitt aufweist und mit dem ersten Rahmen W1 zusammengebaut wird, um dadurch einen Fahrzeugrahmen oder ein Fahrzeuggestell zu bilden.
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Der erste Rahmen W1 wird zwischen den Greifabschnitten 34 der ersten und zweiten Spannarme 14, 16 platziert, wobei seine Öffnung nach unten (in der Richtung des Pfeils B) orientiert ist, während der zweite Rahmen W2 auf dem Deckenabschnitt 26 angebracht wird, wobei seine Öffnung nach oben (in der Richtung des Pfeils A) orientiert ist und wobei seine Seitenwände derart geneigt sind, dass der Abstand zwischen den Seitenwänden sich zu der Seite der Öffnung hin allmählich erweitert, und wobei der erste Rahmen W1 in das Innere des zweiten Rahmens W2 eingesetzt wird.
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Anders ausgedrückt ist der zweite Rahmen W2 auf der Außenseite des ersten Rahmens W1 angeordnet, und die Seitenwände des zweiten Rahmens W2 sind so geneigt, dass sie sich zu den ersten und zweiten Spannarmen 14, 16 hin aufweiten.
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In diesem Zustand, in dem das Werkstück W in einer festgelegten Position auf der Spannvorrichtung 10 abgesetzt wird, wird zunächst durch einen Schaltvorgang der nicht dargestellten Schaltvorrichtung das Druckfluid, welches den zweiten und dritten Anschlüssen 60, 62 zugeführt wurde, stattdessen dem ersten Anschluss 58 zugeführt. In diesem Fall werden die zweiten und dritten Anschlüsse 60, 62 in einen Zustand gebracht, in dem sie zur Umgebung offen sind.
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Wie in 1 gezeigt ist, werden dementsprechend die ersten und zweiten Kolben 42, 44 durch das Druckfluid, das in das Zylinderrohr 40 eingeführt wird, in Richtungen gepresst, in denen sie sich voneinander entfernen, wodurch die ersten und zweiten Kolbenstangen 46, 48 und die ersten Walzen 78 jeweils zusammen mit den ersten und zweiten Kolben 42, 44 zu den ersten und zweiten Spannarmen 14, 16 verschoben werden.
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Verbunden hiermit werden die einen Endabschnitte der ersten Verbindungsarme 74a, 74b in Richtungen gepresst, in denen sie sich von der Antriebseinheit 18 entfernen, wobei sie durch die ersten Walzen 78 geführt werden, die entlang der Führungsnuten 84a der ersten Führungselemente 84 geführt werden. Die ersten Verbindungsarme 74a, 74b drehen sich um die ersten Walzenstifte 82, wodurch die zweiten Walzen 80, die schwenkbar an ihren anderen Endseiten gehalten werden, sich entlang der Führungsnuten 88a der zweiten Führungselemente 88 nach unten (in der Richtung des Pfeils B) bewegen.
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Verbunden mit der Abwärtsbewegung der zweiten Walzen 80 bewegen sich außerdem die anderen Endabschnitte der zweiten Verbindungsarme 76a, 76b ebenfalls nach unten (in der Richtung des Pfeils B), wodurch die zweiten Verbindungsarme 76a, 76b die einen Endabschnitte der ersten und zweiten Spannarme 14, 16 über die Verbindungsstifte 36 in Richtungen pressen, in denen sie sich voneinander entfernen.
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Dementsprechend werden die ersten und zweiten Spannarme 14, 16 jeweils um die Armstifte 30 in Richtungen gedreht, in welchen sich die Greifabschnitte 34 einander annähern, und die Seitenwände des zweiten Rahmens W2 werden durch die Greifabschnitte 34 so gepresst und deformiert, dass sie sich einander annähern. Hierdurch legen sich die Seitenwände des zweiten Rahmens W2 an die Seitenwände des ersten Rahmens W1 an und die Seitenwände der ersten und zweiten Rahmen W1, W2 werden im Wesentlichen parallel zueinander angeordnet. Hierdurch wird ein geklemmter Zustand erreicht, in welchem das Spannen abgeschlossen ist (vgl. 1).
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Zu dieser Zeit stehen die Positionierungsabschnitte 38 jeweils in Eingriff mit den Aufnahmenuten 28 des Grundkörpers 12, sodass während des Klemmens die ersten und zweiten Spannarme 14, 16 an festgelegten Stopppositionen positioniert sind und eine weitere Rotation der ersten und zweiten Spannarme 14, 16 verhindert wird.
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Zu dieser Zeit ist außerdem der erste Verbindungsarm 74a (74b) in einem ersten Kniehebelwinkel θ1 zu dem ersten Spannarm 14 (zweiten Spannarm 16) relativ zu einer vertikalen Linie S1, welche durch das Zentrum des ersten Walzenstiftes 82 hindurchtritt, geneigt (vgl. 2).
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Hierdurch wird die Antriebskraft, die von der Antriebseinheit 18 ausgegeben wird, verstärkt, und als eine Schubkraft T1 auf den zweiten Verbindungsarm 76a (76b) übertragen. Da der zweite Verbindungsarm 76a (76b) mit einem zweiten Kniehebelwinkel θ2 zu der Basis 22 (in der Richtung des Pfeils B) relativ zu einer horizontalen Linie S2, welche durch das Zentrum des zweiten Walzenstiftes 86 hindurchtritt, geneigt ist, wird die Schubkraft T1 weiter verstärkt und als eine Schubkraft T2 auf das eine Ende des ersten Spannarms 14 (zweiten Spannarms 16) übertragen.
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Im Einzelnen dienen die ersten Verbindungsarme 74a, 74b und die zweiten Verbindungsarme 76a, 76b als ein Kniehebelmechanismus, welcher die Antriebskraft der Antriebseinheit 18 verstärken und die verstärkte Antriebskraft auf die ersten und zweiten Spannarme 14, 16 übertragen kann. Außerdem kann die Antriebskraft, welche von der Antriebseinheit 18 ausgegeben wird, durch die ersten Verbindungsarme 74a, 74b und die zweiten Verbindungsarme 76a, 76b, welche den Antriebskraftübertragungsmechanismus 20 bilden, verstärkt werden.
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Wie in 1 gezeigt ist, ist außerdem jeder der ersten und zweiten Spannarme 14, 16 derart ausgebildet, das die Länge (zweiter Abstand L2) von dem Armstift 30 zu seiner einen Endseite länger ist als die Länge (erster Abstand L1) von dem Armstift 30 zu seiner anderen Endseite. Wenn das Werkstücke W durch die ersten und zweiten Spannarme 14, 16 geklemmt wird, wird daher die Antriebskraft, welche von dem Antriebskraftübertragungsmechanismus 20 übertragen wird, durch das Längenverhältnis (L2/L1) zwischen dem ersten Abstand L1 und dem zweiten Abstand L2 verstärkt, wodurch das Werkstück W mit einer so verstärkten Klemmkraft gegriffen werden kann.
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Da die Antriebskraft, die von der Antriebseinheit 18 ausgegeben wird, durch die ersten Verbindungsarme 74a, 74b und die zweiten Verbindungsarme 76a, 76b des Antriebskraftübertragungsmechanismus 20 verstärkt wird, wobei gleichzeitig das Werkstück W geklemmt werden kann, indem die Kraft weiter verstärkt wird und durch die Rotation der ersten und zweiten Spannarme 14, 16, ist es im Einzelnen nicht notwendig, eine sehr große Antriebseinheit 18 vorzusehen, um eine festgelegte Klemmkraft zu erreichen. Es kann im Wesentlichen die gleiche Klemmkraft mit einer kleinen Antriebseinheit 18 erhalten werden.
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In einem Zustand, in welchem die ersten und zweiten Rahmen W1, W2 durch die ersten und zweiten Spannarme 14, 16 geklemmt werden, werden außerdem die Seitenwände der ersten und zweiten Rahmen W1, W2 miteinander beispielsweise durch eine nicht dargestellte Schweißvorrichtung verschweißt.
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Wenn andererseits der in 1 gezeigte geklemmte Zustand, in welchem das Werkstück W durch die ersten und zweiten Spannarme 14, 16 geklemmt wird, freigegeben werden soll, so wird das Druckfluid, welches dem ersten Anschluss 58 der Antriebseinheit 18 zugeführt wurde, durch einen Schaltvorgang der nicht dargestellten Schaltvorrichtung erneut den zweiten und dritten Anschlüssen 60, 62 zugeführt. In diesem Fall wird außerdem das Druckfluid so zugeführt, dass die Menge des den zweiten und dritten Anschlüssen 60, 62 zugeführten Druckfluides gleich ist. Der erste Anschluss 58 wird in einen Zustand versetzt, indem er zur Umgebung offen ist.
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Durch einen Pressvorgang des Druckfluides werden dementsprechend die ersten und zweiten Kolben 42, 44 in Richtungen verschoben, in denen sie sich einander annähern, woraufhin die ersten und zweiten Kolbenstangen 46, 48 und die ersten Walzen 78 integral hiermit verschoben werden. Verbunden mit der Verschiebung der ersten Walzen 78 werden außerdem die einen Endabschnitte der ersten Verbindungsarme 74a, 74b zu der Antriebseinheit 18 verschoben, während die an ihren anderen Endabschnitten vorgesehenen zweiten Walzen 80 unter der Führung der zweiten Führungselemente 88 nach oben bewegt werden. Verbunden hiermit werden die zweiten Verbindungsarme 76a, 76b gedreht, und dann werden die einen Endabschnitte der ersten und zweiten Spannarme 14, 16 so gezogen, dass sie sich einander annähern, wodurch die ersten und zweiten Spannarme 14, 16 um die Armstifte 30 in Richtungen gedreht werden, in welchen sie dafür sorgen, dass sich die Greifabschnitte 34 voneinander entfernen. Wie in 4 gezeigt ist, wird so ein nicht geklemmter Zustand hergestellt, in welchem das Klemmen des Werkstücks W freigegeben ist.
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Gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird in der oben beschriebenen Weise bei der Spannvorrichtung 10, welche die Antriebseinheit 18 mit dem Paar erster und zweiter Kolben 42, 44 aufweist, die Antriebskraft, die bei einer Verschiebung der ersten und zweiten Kolben 42, 44 ausgegeben wird, durch den Antriebskraftübertragungsmechanismus 20 auf die ersten und zweiten Spannarme 14, 16 übertragen. Wenn das Werkstück W geklemmt wird, wird somit aufgrund der Tatsache, dass die ersten Verbindungsarme 74a, 74b zu den ersten und zweiten Spannarmen 14, 16 um den ersten Kniehebelwinkel θ1 relativ zu vertikalen Linien S1, welche durch das Zentrum der ersten Walzenstifte 82 treten, geneigt sind und aufgrund der Tatsache, dass die zweiten Verbindungsarme 76a, 76b zu der Basis 22 um den zweiten Kniehebelwinkel θ2 relativ zu horizontalen Linien S2, welche durch das Zentrum der zweiten Walzenstifte 86 treten, geneigt sind, die Antriebskraft jeweils durch die ersten Verbindungsarme 47a, 47b und die zweiten Verbindungsarme 76a, 76b verstärkt, wodurch die so erhöhte Antriebskraft auf die einen Endabschnitte der ersten und zweiten Spannarme 14, 16 übertragen werden kann.
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Auch wenn die von der Antriebseinheit 18 ausgegebene Antriebskraft klein sein kann, so kann als Folge hiervon doch die Antriebskraft durch Verwendung der beiden Kniehebelmechanismen, welche durch die ersten Verbindungsarme 74a, 74b und die zweiten Verbindungsarme 76a, 76b, gebildet werden, verstärkt werden. Hierdurch kann das Werkstück W durch die ersten und zweiten Spannarme 14, 16 mit einer gewünschten Klemmkraft gespannt werden und wenn beispielsweise eine große Klemmkraft erforderlich ist, so kann eine solche große Klemmkraft durch eine Antriebseinheit 18 (Fluiddruckzylinder), die einen geringen Output erzeugt, zur Verfügung gestellt werden. Daher ist es nicht notwendig, die Größe der Spannvorrichtung zu erhöhen. Da die Menge des Druckfluides, das in der Antriebseinheit 18 verbraucht wird, verringert werden kann, lassen sich Energieeinsparungen und eine Reduzierung der Betriebskosten realisieren.
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Im Hinblick auf die ersten und zweiten Spannarme 14, 16 ist außerdem die Länge (zweiter Abstand L2) von dem Armstift 30 zu seiner einen Endseite, die mit dem Verbindungsstift 36 verbunden ist, länger gewählt als die Länge (erster Abstand L1) von dem Armstift 30 zu dem Greifabschnitt 34 an seiner anderen Endseite. Daher wird die Antriebskraft durch das Längenverhältnis (L2/L1) weiter verstärkt, und das Werkstück W kann mit der so erhöhten Klemmkraft bei einer Drehung der ersten und zweiten Spannarme 14, 16 geklemmt werden. Im Vergleich zu einem Fall der Kraftverstärkung lediglich mit dem Antriebskraftübertragungsmechanismus 20 (Kniehebelmechanismus), der aus den oben beschriebenen ersten Verbindungsarmen 74a, 74b und den zweiten Verbindungsarmen 76a, 76b gebildet wird, kann als Folge hiervon eine gewünschte Klemmkraft mit Hilfe einer noch kleineren Antriebseinheit 18 erhalten werden. Verbunden hiermit kann die Spannvorrichtung 10 noch kleiner ausgebildet werden, wodurch noch größere Energieeinsparungen und eine weitere Reduktion der Betriebskosten realisiert werden können.
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Indem beispielsweise Geschwindigkeitssteuerventile mit den Rohren oder Schläuchen 66 verbunden werden, welche an die zweiten und dritten Anschlüsse 60, 62 des Zylinderrohres 40 der Antriebseinheit 18 angeschlossen sind, kann außerdem dann, wenn das Werkstück W durch die Zufuhr von Druckfluid zu dem ersten Anschluss 58 geklemmt wird, die Abgabemenge des von dem zweiten Anschluss 60 abgeführten Druckfluides auf einen anderen Wert eingestellt werden als die Abgabemenge des Druckfluides, das von dem dritten Anschluss 62 abgeführt wird. Dadurch können die Rotationsgeschwindigkeit des ersten Spannarms 14 und die Rotationsgeschwindigkeit des zweiten Spannarms 16 geändert werden.
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Wenn beispielsweise die Menge des Druckfluides, das von dem zweiten Anschluss 60 abgeführt wird, groß ist, während die Menge des Druckfluides, das von dem dritten Anschluss 62 abgeführt wird, klein ist, so kann die Rotationsgeschwindigkeit des ersten Spannarmes 14 schneller gemacht werden und die Rotationsgeschwindigkeit des zweiten Spannarmes 16 kann verzögert oder kleiner als die Rotationsgeschwindigkeit des ersten Spannarmes 14 gemacht werden. Hierdurch wird der Greifabschnitt 34 lediglich des ersten Spannarms 14 in Anlage zunächst gegen das Werkstück W gebracht, um das Werkstück W zu positionieren. Anschließend wird der Greifabschnitt 34 des zweiten Spannarmes 16 später in Anlage gegen das Werkstück W gebracht, um das Werkstück W zwischen den ersten und zweiten Spannarmen 14, 16 zu klemmen. Dementsprechend kann das Werkstück W in der Spannvorrichtung 10 zuverlässig an einer festgelegten Position geklemmt werden, ohne dass es notwendig ist, eine Positionierung des Werkstücks W separat durchzuführen. Dadurch kann die Effizienz des Klemmvorgangs verbessert werden.
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Die Spannvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist nicht auf die oben beschriebene Ausführungsform beschränkt. Verschiedene Änderungen und Modifikationen können an der Ausführungsform vorgenommen werden, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen, wie er in den beigefügten Ansprüchen definiert ist.
