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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Spannvorrichtung zum Spannen eines Werkstücks mit einem drehbaren Spannarm.
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Stand der Technik
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Herkömmlicherweise wird beispielsweise beim Schweißen von Komponenten, wie Automobilen, eine Spannvorrichtung verwendet, um die Komponenten festzuklemmen. Bei dieser Art von Spannvorrichtung wird der Kolben des Zylinderabschnitts durch die Wirkung des Fluiddrucks in der axialen Richtung verschoben, so dass der Spannarm durch einen Kniehebelmechanismus, der mit der Kolbenstange verbunden ist, um einen festgelegten Winkel gedreht wird, um zwischen einem Spannzustand, in welchem das Werkstück geklemmt werden kann, und einem ungespannten Zustand, in welchem der Spannzustand aufgehoben ist, umzuschalten (vgl. beispielsweise die japanische Patentoffenlegungsschrift Nr.
2001-113468 ).
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Außerdem ist bei der in der japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr.
2001-113468 beschriebenen Spannvorrichtung der Detektionsabschnitt mit dem mit der Kolbenstange verbundenen Gelenkblock verbunden, und der Detektionsabschnitt ist mit dem Gelenkblock über zwei Näherungsschalter (Proximitätssensoren) verbunden, die an dem Seitenabschnitt des Spannkörpers vorgesehen sind. Hierdurch werden der Spannzustand und der ungespannte Zustand erfasst.
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Zusammenfassung der Erfindung
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In jüngerer Zeit besteht bei einer solchen Spannvorrichtung der Bedarf, nicht nur den Spannzustand und den ungespannten Zustand des Werkstücks zu detektieren, sondern auch zu erfassen, ob eine festgelegte Spannkraft auf das Werkstück zuverlässig generiert wird oder nicht.
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Die vorliegende Erfindung wurde im Hinblick auf diese Anforderungen gemacht und es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Spannvorrichtung vorzuschlagen, die bei einfachem Aufbau in der Lage ist, einfach und zuverlässig festzustellen, ob eine bestimmte Spannkraft an dem Werkstück zuverlässig generiert wird.
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Eine Spannvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung zum Spannen eines Werkstücks umfasst einen Spannkörper, ein Antriebselement, welches sich in einer festgelegten Richtung in dem Spannkörper linear bewegen kann, einen Verbindungsmechanismus, der dazu ausgestaltet ist, die lineare Bewegung der Antriebseinheit in eine Drehoperation eines Spannarms umzuwandeln, eine Detektionseinheit, die dazu ausgestaltet ist, einen Drehzustand des Spannarms zu detektieren, und eine Bestimmungs- oder Beurteilungseinheit (Determinierungseinheit), die dazu ausgestaltet ist, den Spannzustand auf der Basis eines Outputs der Detektionseinheit zu bestimmen, wobei die Detektionseinheit ein zu detektierendes Objekt aufweist, das entsprechend der linearen Bewegung der Antriebseinheit in einer festgelegten Richtung verschiebbar ist, und einen ersten Näherungsschalter, der dazu ausgestaltet ist, eine Position des zu detektierenden Objektes zu detektieren, und wobei das zu detektierende Objekt eine erste schräge Fläche an einem dem ersten Näherungsschalter zugewandten Abschnitt aufweist, wobei sich die erste schräge Fläche in einer festgelegten Richtung neigt, wobei die Bestimmungseinheit den Spannzustand auf der Basis eines Vergleichs zwischen einem Ausgangssignal von dem ersten Näherungsschalter und einem vorbestimmten Spannschwellenwert bestimmt und einen Spannkraftgenerierungszustand auf der Basis eines Vergleichs zwischen dem Ausgangssignal des ersten Näherungsschalters und einem festgelegten Spannkraftgenerierungsschwellenwert bestimmt.
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Nachdem der Spannarm in Kontakt mit dem Werkstück getreten ist, wird bei einer solchen Konfiguration die lineare Bewegung des Antriebselements, die ausgegeben wird, um die Spannkraft auf das Werkstück zu generieren, geändert, indem der Abstand zwischen der ersten schrägen Fläche und dem ersten Näherungsschalter geändert wird. Dadurch ist es möglich, einfach und zuverlässig zu bestimmen, ob die Spannkraft in dem gespannten Zustand des Werkstücks (ein Zustand, in dem eine festgelegte Spannkraft auf das Werkstück ausgeübt wird) generiert wird.
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Bei der oben beschriebenen Spannvorrichtung umfasst die Detektionseinheit einen zweiten Näherungsschalter, der entlang der festgelegten Richtung getrennt von dem ersten Näherungsschalter vorgesehen ist, und das zu detektierende Objekt weist eine zweite schräge Fläche an einer dem zweiten Näherungsschalter zugewandten Position auf, wobei sich die zweite schräge Fläche in der festgelegten Richtung neigt. Die Bestimmungseinheit kann auf der Basis eines Vergleichs zwischen einem Ausgangssignal des zweiten Näherungsschalters und einem festgelegten Schwellenwert für den nicht gespannten Zustand bestimmen, dass der ungespannte Zustand hergestellt ist. Da bei einer solchen Konfiguration die lineare Bewegung des Antriebselements als eine Änderung des Abstands zwischen der zweiten schrägen Fläche und dem zweiten Näherungssensor erfasst werden kann, ist es möglich, den nicht gespannten Zustand einfach und zuverlässig zu erkennen.
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Die oben beschriebene Spannvorrichtung kann einen Einstellungsabschnitt aufweisen, der durch einen Nutzer betätigt werden kann, und eine Schwellenwerteinstelleinheit, die dazu ausgestaltet ist, einen Schwellenwert für den gespannten Zustand auf der Basis des Ausgangssignals des ersten Näherungsschalters einzustellen, wenn ein erster Einstellvorgang (Einstelloperation) an der Einstelleinheit vorgenommen wird, und einen Schwellenwert für den ungespannten Zustand auf der Basis des Ausgangssignals des zweiten Näherungsschalters einzustellen, wenn an der Einstelleinheit ein zweiter Vorgang (Operation) vorgenommen wird.
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Bei einer solchen Konfiguration ist es möglich, den Schwellenwert für den gespannten Zustand und den Schwellenwert für den nicht gespannten Zustand entsprechend der Form und Größe des zu spannenden Werkstücks einfach einzustellen. Bei der oben beschriebenen Spannvorrichtung kann die Schwellenwerteinstelleinheit den Schwellenwert für die Spannkraftgenerierung auf der Basis des Ausgangssignals des ersten Näherungsschalters einstellen, wenn an der Einstelleinheit ein dritter Vorgang (Operation) durchgeführt wird.
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Bei einer solchen Konfiguration ist es möglich, den Schwellenwert für die Spannkraftgenerierung einfach einzustellen, ohne die Position des ersten Näherungsschalters zu ändern.
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Die Spannvorrichtung kann eine Spannleuchte aufweisen, die so vorgesehen ist, dass sie von außen sichtbar ist, und eingeschaltet wird, wenn die Bestimmungseinheit den gespannten Zustand feststellt, und eine Leuchte für den ungespannten Zustand, die so vorgesehen ist, dass sie von außen sichtbar ist, und eingeschaltet wird, wenn die Bestimmungseinheit den nicht gespannten Zustand erkennt.
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Bei einer solchen Konfiguration kann der Nutzer einfach den gespannten Zustand und den nicht gespannten Zustand des Werkstücks überprüfen.
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Bei der oben genannten Spannvorrichtung wird vorzugsweise eine Spannkraftgenerierungsleuchte vorgesehen, die so vorgesehen ist, dass sie von außen sichtbar ist, und eingeschaltet wird, wenn die Bestimmungseinheit den Spannkraftgenerierungszustand erkennt.
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Bei einer solchen Konfiguration kann der Nutzer einfach den Klemmkraftgenerierungszustand an dem Werkstück überprüfen.
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Die oben genannte Spannvorrichtung kann außerdem eine Geschwindigkeitsberechnungseinheit aufweisen, die dazu ausgestaltet ist, eine Drehgeschwindigkeit des Spannarms auf der Basis des Ausgangssignals des ersten Näherungsschalters und des Ausgangssignals des zweiten Näherungsschalters zu berechnen, und eine Geschwindigkeitsbestimmungseinheit, die dazu ausgestaltet ist, zu erkennen, ob die von der Geschwindigkeitsberechnungseinheit berechnete Drehgeschwindigkeit gleich oder kleiner ist als ein vorbestimmter Geschwindigkeitsschwellenwert oder nicht.
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Mit einer solchen Konfiguration ist es möglich, eine Beschädigung des Werkstücks und von Komponenten der Spannvorrichtung, beispielsweise einem Verbindungsmechanismus, durch eine übermäßig erhöhte Drehgeschwindigkeit des Spannarms zu verhindern.
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Bei der oben beschriebenen Spannvorrichtung wird vorzugsweise eine Geschwindigkeitsleuchte vorgesehen, die so angeordnet ist, dass sie von außen sichtbar ist, und die eingeschaltet wird, wenn die Geschwindigkeitsbestimmungseinheit erkennt, dass die Drehgeschwindigkeit den Geschwindigkeitsschwellenwert überschreitet.
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Bei einer solchen Konfiguration kann der Nutzer einfach überprüfen, ob die Drehgeschwindigkeit des Spannarms gleich oder kleiner ist als der Geschwindigkeitsschwellenwert.
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Bei der oben beschriebenen Spannvorrichtung kann das zu detektierende Objekt aus einem Metallmaterial hergestellt sein, und der erste Näherungsschalter und der zweite Näherungsschalter können induktive Näherungsschalter sein.
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Bei einer solchen Konfiguration ist die Empfindlichkeit gegenüber einem Gleichstrommagnetfeld, das beim Schweißen generiert wird, im Vergleich zu der Verwendung eines magnetischen Detektionssensors gering. Auch in dem Fall der Verwendung der Spannvorrichtung in einer Schweißumgebung ist es daher möglich, den ersten Näherungsschalter und den zweiten Näherungsschalter stabiler einzusetzen.
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Die Spannvorrichtung kann außerdem ein Zylinderrohr und einen durch die Wirkung von Fluiddruck in einer axialen Richtung in dem Zylinderrohr hin und her bewegten Kolben aufweisen. Das Antriebselement kann eine mit dem Kolben verbundene Kolbenstange sein, und das zu detektierende Objekt kann ein Gelenkverbinder sein, welcher die Kolbenstange mit dem Verbindungsmechanismus verbindet.
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Bei einer solchen Konfiguration ist es nicht notwendig, ein separates Element als das zu detektierende Objekt anzubringen, und die Zahl der Teile und die Zahl der Arbeitsschritte kann verringert werden.
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Bei der oben beschriebenen Spannvorrichtung können der erste Näherungsschalter und der zweite Näherungsschalter in einem Spannkörper vorgesehen sein, der ein Metallmaterial enthält.
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Bei einer solchen Konfiguration kann die Spannvorrichtung im Vergleich zu dem Fall, bei dem der erste Näherungsschalter und der zweiten Näherungsschalter außerhalb des Spannkörpers angeordnet sind, verkleinert werden. Da der Spannkörper als eine magnetische Abschirmung dient, ist es außerdem weniger wahrscheinlich, dass er durch das beim Schweißen generierte Gleichstrommagnetfeld beeinträchtigt wird.
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Nachdem der Spannarm in Kontakt mit dem Werkstück getreten ist, wird gemäß der vorliegenden Erfindung die lineare Bewegung des Antriebselements, die ausgegeben wird, um die Spannkraft auf das Werkstück zu erzeugen, als eine Änderung des Abstandes zwischen der ersten schrägen Fläche und dem ersten Näherungsschalter erfasst. Es ist möglich, einfach und zuverlässig zu erkennen, ob in dem gespannten Zustand des Werkstücks die Spannkraft generiert wird (ein Zustand, in dem auf das Werkstück eine festgelegte Spannkraft ausgeübt wird) oder nicht.
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Die obigen Aufgaben, Merkmale und Vorteile ergeben sich leicht verständlich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen.
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Figurenliste
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- 1 ist eine Vorderansicht einer Spannvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
- 2 ist eine teilweise explodierte perspektivische Ansicht der Spannvorrichtung gemäß 1;
- 3 ist ein Längsschnitt, der den gespannten Zustand der Spannvorrichtung gemäß 1 zeigt;
- 4 ist ein Blockdiagramm der in 1 gezeigten Spannvorrichtung;
- 5 ist ein Längsschnitt, der den ungespannten Zustand der Spannvorrichtung gemäß 1 zeigt;
- 6 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen dem Abstand zwischen einer zweiten schrägen Fläche und einer Detektionsspule und der detektierten Resonanzimpedanz zeigt; und
- 7 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen dem Abstand zwischen einer ersten schrägen Fläche und der Detektionsspule und der detektierten Resonanzimpedanz zeigt.
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Beschreibung von Ausführungsformen
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Bevorzugte Ausführungen der Spannvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
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Wie in den 1 bis 3 gezeigt ist, umfasst eine Spannvorrichtung 10 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung einen Antriebsmechanismus 12, einen mit dem Antriebsmechanismus 12 verbundenen Spannkörper 14, einen innerhalb des Spannkörpers 14 angeordneten Verbindungsmechanismus 16, einen Spannarm 17, welcher sich durch die Wirkung des Antriebsmechanismus 12 über den Verbindungsmechanismus 16 dreht, einen Detektionsmechanismus (Detektionsmittel) 18, welcher eine Drehposition des Spannarms 17 detektiert, und eine Steuereinheit 20.
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Der Antriebsmechanismus 12 ist als ein Fluiddruckzylinder ausgestaltet und umfasst ein Zylinderrohr 22 mit einer flachen, rohrförmigen Gestalt, einen Endblock 24, der eine Öffnung an einer Endseite (Richtung des Pfeils A) des Zylinderrohres 22 verschließt, einen Kolben 26, der in der axialen Richtung in dem Zylinderrohr 22 verschiebbar ist, eine Stangenabdeckung 28 zum Verschließen einer Öffnung in der anderen Endseite (Richtung des Pfeils B) des Zylinderrohres 22, und eine Kolbenstange 30 (Antriebselement), die mit dem Kolben 26 verbunden ist.
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Das Zylinderrohr 22 ist nicht auf die flache, rohrförmige Gestalt eingeschränkt, sondern kann jegliche Form, wie eine rein zylindrische Form oder eine elliptisch zylindrische Form, aufweisen. Das Zylinderrohr 22 weist einen ersten Anschluss 34, der mit einer zwischen dem Endblock 24 und dem Kolben 26 ausgebildeten ersten Zylinderkammer 32 kommuniziert, und einen zweiten Anschluss 38, der mit einer zwischen dem Kolben 26 und der Stangenabdeckung 28 ausgebildeten zweiten Zylinderkammer 36 kommuniziert, auf.
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Ein Rohr (nicht dargestellt) für die Zufuhr und Abfuhr eines Druckfluids (Antriebsfluid) für die hin und her gehende Bewegung des Kolbens 26 ist mit dem ersten Anschluss 34 und dem zweiten Anschluss 38 verbunden. Der Endblock 24, das Zylinderrohr 22 und die Stangenabdeckung 28 sind über mehrere Befestigungsbolzen 40 einstückig miteinander verbunden.
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Ein Dämpfer 44 zur Pufferung des Stoßes des Kolbens 26 und des Kollisionsgeräusches ist an dem im Wesentlichen zentralen Abschnitt des Endblocks 24 angebracht. Eine ringförmige Kolbendichtung 48 ist in einer Nut in der äußeren Umfangsfläche des Kolbens 26 befestigt. Eine Endseite der Kolbenstange 30 ist an dem Zentrum des Kolbens 26 fixiert. Eine Stangenöffnung 50, durch welche die Kolbenstange 30 eingesetzt ist, ist in einem zentralen Abschnitt der Stangenabdeckung 28 ausgebildet. Eine ringförmige Stangendichtung 52 und eine ringförmige Staubdichtung 54 sind jeweils in einer Nut in der Wandfläche der Stangenöffnung 50 angebracht.
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Der Spannkörper 14 ist mit der anderen Endseite der Stangenabdeckung 28 verbunden und so konfiguriert, dass er beispielsweise ein Metallmaterial, wie Eisen, Edelstahl, Aluminium oder dergleichen aufweist. Der Spannkörper 14 weist eine Klammer 56 zum Anbringen der Spannvorrichtung 10 an einem festen Element (nicht dargestellt) auf.
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Wie in 2 gezeigt ist, umfasst der Spannkörper 14 einen Rahmenabschnitt 58 mit Öffnungen an beiden Seiten und ein Paar von Abdeckabschnitten 60, die an dem Rahmenabschnitt 58 über mehrere Gewindeelemente 59 befestigt sind, um die Öffnungen des Rahmenabschnitts 58 zu verschließen. Hierdurch wird in dem Spannkörper 14 eine Kammer ausgebildet, in welcher die andere Endseite der Kolbenstange 30 und der Verbindungsmechanismus 16 angeordnet werden können. Der Verbindungsmechanismus 16 ist mit dem anderen Endabschnitt der Kolbenstange 30 über einen Gelenkverbinder 62 verbunden.
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Wie in 3 gezeigt ist, ist in einem Abschnitt des Gelenkverbinders 62, der zu der Kolbenstange 30 orientiert ist, ein Nutenabschnitt 64 mit einem im Wesentlichen T-förmigen Querschnitt, der sich in einer Richtung senkrecht zu der axialen Richtung der Kolbenstange 30 erstreckt, ausgebildet. Der andere Endabschnitt der Kolbenstange 30 ist in dem Nutenabschnitt 64 angebracht. Außerdem ist in dem Gelenkverbinder 62 ein Öffnungsabschnitt, der sich in einer Richtung senkrecht zu dem Abdeckabschnitt 60 (eine Richtung senkrecht zu der Papierfläche in 3) erstreckt, ausgebildet. Durch den Öffnungsabschnitt ist ein Gelenkstift 66 eingesetzt.
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Der Gelenkverbinder 62 besteht aus einem Metallmaterial, das Wirbelstromverluste generiert, beispielsweise Eisen. Wie in 3 gezeigt ist, sind in dem gespannten Zustand des Werkstücks eine erste schräge Fläche 98 und eine zweite schräge Fläche 100 in einem Abschnitt des Gelenkverbinders 62 ausgebildet, der zu der dem Spannarm 17 abgewandten Seite (die linke Seite in 3) gerichtet ist.
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In 3 sind die erste schräge Fläche 98 und die zweite schräge Fläche 100 als schräge Flächen ausgebildet, die sich von dem Zentrum des Gelenkverbinders allmählich zu der der Kolbenstange 30 abgewandten Seite (der Richtung des Pfeils B) bzw. der Seite der Kolbenstange 30 (der Richtung des Pfeils A) neigen. Die Positionen der ersten schrägen Fläche 98 und der zweiten schrägen Fläche 100 werden durch einen ersten Näherungsschalter (Proximitätssensor) 102a und einen zweiten Näherungsschalter (Proximitätssensor) 102b, die später beschrieben werden, erfasst. Somit dient der Gelenkverbinder 62 als ein Objekt, welches durch den ersten Näherungsschalter 102a und den zweiten Näherungsschalter 102b detektiert wird.
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Der Verbindungsmechanismus 16 wandelt die hin und her gehende Bewegung (lineare Bewegung) des Kolbens 26 in eine Drehbewegung einer Drehwelle 82, die später beschrieben wird, um. Der Verbindungsmechanismus 16 umfasst einen ersten Verbindungsabschnitt 68, der über den Gelenkstift 66 drehbar an dem Gelenkverbinder 62 vorgesehen ist, einen zweiten Verbindungsabschnitt 72, der über einen ersten Stift 70 drehbar an dem ersten Verbindungsabschnitt 68 vorgesehen ist, und einen Stützhebel 76, der über einen zweiten Stift 74 drehbar an dem zweiten Verbindungsabschnitt 72 vorgesehen ist.
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In dem ersten Verbindungsabschnitt 68 sind getrennt voneinander ein Lochabschnitt, durch welchen der Gelenkstift 66 eingesetzt ist, und ein Lochabschnitt, durch welchen der erste Stift 70 eingesetzt ist, ausgebildet. In dem zweiten Verbindungsabschnitt 72 sind getrennt voneinander ein Lochabschnitt, durch welchen der erste Stift 70 eingesetzt wird, und ein Lochabschnitt, durch welchen der zweite Stift 74 eingesetzt wird, ausgebildet.
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Die Drehwelle 82, die durch ein Lager 80 abgestützt wird, das durch einen Lochabschnitt 78 des Abdeckabschnitts 60 eingesetzt ist, ist an dem Stützhebel 76 fixiert. Der erste Stift 70, der zweite Stift 74 und die Drehwelle 82 sind parallel zu dem Gelenkstift 66 angeordnet. Ein Armtragabschnitt 86, an welchem der Spannarm 17 angebracht ist, ist an einem Endabschnitt der Drehwelle 82 befestigt. Somit dreht sich die Drehwelle 82 integral mit dem Spannarm 17.
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Die Linearbewegung der Kolbenstange 30 wird auf den Gelenkverbinder 62, den ersten Verbindungsabschnitt 68, den zweiten Verbindungsabschnitt 72 und den Stützhebel 76 übertragen, und der Stützhebel 76 wird zusammen mit der Drehwelle 82 um einen festgelegten Winkel gedreht und verschoben. Mit der Drehung der Drehwelle 82 rotiert auch der Spannarm 17, der über den Armtragabschnitt 86 mit der Drehwelle 82 verbunden ist.
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Außerdem ist bei der vorliegenden Ausführungsform nahe dem Verbindungsabschnitt 16 eine Führungswalze oder -rolle 88 vorgesehen. Die Führungsrolle 88 ist drehbar an einem Stiftelement 92 vorgesehen, welches durch ein Loch 90 in dem Abdeckabschnitt 60 über mehrere Wälzelemente 94 eingesetzt ist. Dann tritt eine festgelegte Arbeitsfläche 96 des zweiten Verbindungsabschnitts 72 durch den Drehvorgang des zweiten Verbindungsabschnitts 72 des Verbindungsmechanismus 16 in Kontakt, wodurch sich die Führungsrolle 88 dreht.
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Die Arbeitsfläche 96 des zweiten Verbindungsabschnitts 72 ist so geformt, dass ein Kontaktwinkel α zwischen der Arbeitsfläche 96 und der Führungsrolle 88 solange konstant ist, wie sie in Kontakt mit der Führungsrolle 88 steht. Hierbei ist der Kontaktwinkel α ein Winkel, der zwischen einem Liniensegment L1 senkrecht zu der Drehachse der Führungsrolle 88 in einem Zustand parallel zu der Achse der Kolbenstange 30 und einer Tangente L2 zu der Arbeitsfläche 96 der Führungsrolle 88 gebildet wird.
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Während die Arbeitsfläche 96 des zweiten Verbindungsabschnitts 72 in Kontakt mit der Führungsrolle 88 steht, kann hierdurch eine im Wesentlichen konstante Klemmkraft gegen das Werkstück kontinuierlich erzeugt werden. Mit anderen Worten kann der wirksame Bereich (die Breite des Drehwinkels des Spannarms 17), in welchem eine festgelegte Klemmkraft auf das Werkstück aufgebracht werden kann, relativ breit gemacht werden. Dies ermöglicht es, eine festgelegte Klemmkraft auf das Werkstück aufzubringen, ohne den Druck des Druckfluides zum Antreiben des Fluiddruckzylinders unnötig zu erhöhen, auch wenn die Größenabweichung des Werkstücks relativ groß ist.
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Der Detektionsmechanismus 18 besteht aus einem Gelenkverbinder (zu detektierendes Objekt) 62, der in einem Hub zusammen mit der Kolbenstange 30 verschoben wird, und dem ersten Näherungsschalter 102a und dem zweiten Näherungsschalter 102b. Der erste Näherungsschalter 102a und der zweite Näherungsschalter 102b sind in dem Spannkörper 14 in festgelegten Abständen in einer Richtung (Richtung der Pfeile A und B), in welcher die Kolbenstange 30 in dem Hub verschoben wird, angeordnet.
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Der erste Näherungsschalter 102a ist an der anderen Endseite (der Richtung des Pfeils B) der Kolbenstange 30 in dem Spannkörper 14 vorgesehen und erfasst die Position der ersten schrägen Fläche 98 des Gelenkverbinders 62. Der zweite Näherungsschalter 102b ist an der einen Endseite (in der Richtung des Pfeils A) der Kolbenstange 30 in dem Spannkörper 14 angeordnet und detektiert die Position der zweiten schrägen Fläche des Gelenkverbinders 62. Da der zweite Näherungsschalter 102b die gleichen Aufbauelemente aufweist wie der erste Näherungsschalter 102a, werden in der nachfolgenden Beschreibung den gleichen Aufbauelementen die gleichen Bezugszeichen zugewiesen und auf eine detaillierte Beschreibung dieser Elemente wird verzichtet. Man beachte, dass der Index „a“ den Bezugszeichen der Komponenten des ersten Näherungsschalters 102a und der Index „b“ den Bezugszeichen der Aufbauelemente des zweiten Näherungsschalters 102b hinzugefügt wird.
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Wie in 4 gezeigt ist, ist bei der vorliegenden Ausführungsform der erste Näherungsschalter 102a als ein Induktionsnäherungsschalter ausgestaltet und umfasst eine Detektionsspule 104a, einen Oszillationsschaltungsabschnitt 106a, der elektrisch an die Detektionsspule 104a angeschlossen ist, und einen Detektionsschaltungsabschnitt108a, der elektrisch an den Oszillationsschaltungsabschnitt 106a angeschlossen ist.
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Die Detektionsspule 104a ist so vorgesehen, dass ihre Spulenoberfläche in die Nähe einer ersten schrägen Fläche 98 des Gelenkverbinders 62 weist. Der Oszillationsschaltungsabschnitt 106a oszilliert und treibt die Detektionsspule 104a mit einer festgelegten Oszillationsfrequenz an. Der Detektionsschaltungsabschnitt 108a detektiert die Resonanzimpedanz auf der Basis des Ausgangssignals des Oszillationsschaltungsabschnitts 106a. Somit detektiert der erste Näherungsschalter 102a die Änderung des Abstandes Da zwischen der ersten schrägen Fläche 98 und der Detektionsspule 104a entsprechend der hin und her gehenden Bewegung des Kolbens 26 als eine Änderung der Resonanzimpedanz, wodurch die Position der ersten schrägen Fläche 98 detektiert wird.
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Die Steuereinheit 20 ist in einem Gehäuse 110 aufgenommen (vgl. 3), das in dem Spannkörper 14 vorgesehen ist, und der erste Näherungsschalter 102a und der zweite Näherungsschalter 102b sind über einen Leitungsdraht oder dergleichen elektrisch angeschlossen. Das Gehäuse 110 weist einen Kalibrierungsknopf (Einstelloperationsabschnitt) 112 auf, der von außen durch einen Nutzer gedrückt werden kann, einen Verbinder 114, mit dem ein Kabel oder dergleichen, das an eine externe Vorrichtung (Stromzufuhr oder dergleichen) angeschlossen werden kann, verbunden ist, und eine Anzeigeeinheit 116, die von außen sichtbar ist. Die Anzeigeeinheit 116 weist eine Stromleuchte 118, eine Leuchte 120 für den ungeklemmten Zustand, eine Spannleuchte 121 für den geklemmten Zustand, eine Geschwindigkeitsleuchte 122 und eine Spannkraftgenerierungsleuchte 123 auf.
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Die Steuereinheit 20 umfasst eine Bestimmungseinheit 124, eine Geschwindigkeitsberechnungseinheit 126, eine Geschwindigkeitsbestimmungseinheit 128, eine Schwellenwerteinstelleinheit 130 und eine Ausgabeeinheit 132.
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Auf der Basis eines Vergleich zwischen der Resonanzimpedanz (nachfolgend als „detektierte Resonanzimpedanz Za“ bezeichnet), welche durch den Detektionsschaltungsabschnitt 108a des ersten Näherungsschalters 102a detektiert wird, und dem Spannschwellenwert Z1 bestimmt die Bestimmungseinheit 124, ob der gespannte Zustand hergestellt ist oder nicht. Auf der Basis eines Vergleichs zwischen der Resonanzimpedanz (nachfolgend als „detektierte Resonanzimpedanz Zb“ bezeichnet), die durch den Detektionsschaltungsabschnitt 108b des zweiten Näherungsschalters 102b detektiert wird, und dem Schwellenwert Z2 für den ungespannten Zustand bestimmt die Bestimmungseinheit 124, ob der ungespannte Zustand hergestellt ist oder nicht.
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Wenn die Bestimmungseinheit 124 erkennt, dass das Werkstück in dem gespannten Zustand ist, bestimmt die Bestimmungseinheit 124 außerdem, ob eine festgelegte Spannkraft auf das Werkstück generiert wird oder nicht (ob das Werkstück in dem Spannkraftgenerierungszustand ist oder nicht). Auf der Basis eines Vergleichs zwischen der detektierten Resonanzimpedanz Za, die das Ausgangssignal des ersten Näherungsschalters 102a ist, und dem vorbestimmten Spannkraftgenerierungsschwellenwert Z3 bestimmt die Bestimmungseinheit 124 insbesondere, ob die Spannkraft generiert wird.
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Die Geschwindigkeitsberechnungseinheit 126 misst die Zeit, während der sich der Gelenkverbinder 62 zwischen dem ersten Näherungsschalter 102a und dem zweiten Näherungsschalter 102b bewegt, und berechnet die Drehgeschwindigkeit des Spannarms 17 auf der Basis der gemessenen Bewegungszeit.
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Die Geschwindigkeitsbestimmungseinheit 128 bestimmt, ob die Drehgeschwindigkeit des Spannarms 17, die durch die Geschwindigkeitsberechnungseinheit 126 berechnet wurde, gleich oder kleiner ist als der Geschwindigkeitsschwellenwert. Man beachte, dass der Geschwindigkeitsschwellenwert vorab in der Speichereinheit (nicht dargestellt) der Steuereinheit 20 gespeichert wird. Außerdem kann die Geschwindigkeitsbestimmungseinheit 128 bestimmen, ob die Drehgeschwindigkeit des Spannarms 17, die durch die Geschwindigkeitsberechnungseinheit 126 berechnet wird, gleich oder größer ist als der Geschwindigkeitsschwellenwert.
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Die Schwellenwerteinstelleinheit 130 stellt den vorbestimmten Schwellenwert Z1 für den gespannten Zustand, den Schwellenwert Z2 für den ungespannten Zustand und den Spannkraftgenerierungsschwellenwert Z3 ein. Im Einzelnen stellt die Schwellenwerteinstelleinheit 130 den Schwellenwert Z1 für den gespannten Zustand auf der Basis des Ausgangssignals von dem Detektionsschaltungsabschnitt 108a als die detektierte Resonanzimpedanz Za zur Zeit der ersten Betätigung des Kalibrierungsknopfes 112 (beispielsweise die Operation, bei welcher der Knopf über eine festgelegte Zeitdauer gedrückt wird) ein. Außerdem stellt die Schwellenwerteinstelleinheit 130 den Schwellenwert Z2 für den ungeklemmten Zustand auf der Basis des Ausgangssignals von dem Detektionsschaltungsabschnitt 108b als die detektierte Resonanzimpedanz Zb zu der Zeit der zweiten Betätigung des Kalibrierungsknopfes 112 ein (beispielsweise der Operation, bei welcher der Kalibrierungsknopf 112 für weniger als die festgelegte Zeit gedrückt wird).
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Außerdem stellt die Schwellenwerteinstelleinheit 130 den Wert der detektierten Resonanzimpedanz Za des ersten Näherungsschalters 102a als den Spannkraftgenerierungsschwellenwert Z3 zu der Zeit der dritten Betätigung des Kalibrierungsknopfes 112 (beispielsweise eine Operation, bei der der Kalibrierungsknopf 112 zwei Mal hintereinander betätigt wird) in einem Zustand ein, in welchem das Werkstück mit einer festgelegten Spannkraft durch den Spannarm 17 geklemmt wird. Somit können der Schwellenwert Z1 für den gespannten Zustand, der Schwellenwert Z2 für den nicht gespannten Zustand und der Spannkraftgenerierungsschwellenwert Z3 einfach entsprechend der Form und Größe des zu spannenden Werkstücks geändert werden. Der Schwellenwert Z1 für den gespannten Zustand, der Schwellenwert Z2 für den nicht gespannten Zustand und der Spannkraftgenerierungsschwellenwert Z3, die durch die Schwellenwerteinstelleinheit 130 eingestellt werden, werden in einer Speichereinheit (nicht dargestellt) der Steuereinheit 20 gespeichert.
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Die Ausgabeeinheit 132 schaltet die Leuchte 120 für den ungespannten Zustand, die Spannleuchte 121 für den gespannten Zustand, die Geschwindigkeitsleuchte 122 und die Spannkraftgenerierungsleuchte 123 auf der Basis der Bewertungsergebnisse der Bestimmungseinheit 124 ein oder aus.
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Die Spannvorrichtung 10 gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist im Wesentlichen wie oben beschrieben aufgebaut. Nachfolgend werden ihre Betriebs- und Wirkungsweise erläutert. Es sei angenommen, dass der in 5 gezeigte nicht gespannte Zustand der Ursprungszustand ist.
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Zunächst bringt der Nutzer die Klammer 56 der Spannvorrichtung 10 an einem festen Element (nicht dargestellt) an. Durch Anschließen des Kabels an den Verbinder 114 wird außerdem die Spannvorrichtung 10 mit einer externen Vorrichtung (Stromquelle oder dergleichen) verbunden. Hierdurch wird der Steuereinheit 20 Strom zugeführt und die Stromleuchte 118 wird eingeschaltet. In dem Ursprungszustand ist die Leuchte 120 für den ungeklemmten Zustand eingeschaltet, die Spannleuchte 121 für den gespannten Zustand und die Spannkraftgenerierungsleuchte 123 sind ausgeschaltet, und der Kolben 26 ist an der einen Endseite des Zylinderrohres 22 positioniert und steht in Kontakt mit dem Dämpfer 44.
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Wenn das Werkstück geklemmt wird, wird dem ersten Anschluss 34 Druckfluid zugeführt, wobei der zweite Anschluss 38 zur Umgebung offen ist. Wie in 3 gezeigt ist, wird dann der Kolben 26 zu der Stangenabdeckung 28 (in der Richtung des Pfeils B) verschoben. Die lineare Bewegung des Kolbens 26 wird über die Kolbenstange 30 und den Gelenkverbinder 62 auf den Verbindungsmechanismus 16 übertragen, und die Drehwelle 82 und der Spannarm 17 werden durch die Drehwirkung des Stützhebels 76 des Verbindungsmechanismus 16 im Uhrzeigersinn integral gedreht.
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Da der Gelenkverbinder 62 und die Kolbenstange 30 integral verschoben werden, wird hierbei der Abstand Db zwischen der zweiten schrägen Fläche 100 und einer Detektionsspule 104b des zweiten Näherungsschalters 102b allmählich groß und die detektierte Resonanzimpedanz Zb wird groß (vgl. 6).
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Wenn die detektierte Resonanzimpedanz Zb kleiner ist als der Schwellenwert Z2 für den ungeklemmten Zustand, bestimmt die Bestimmungseinheit 124, dass der ungeklemmte Zustand vorliegt. Zu dieser Zeit schaltet die Ausgabeeinheit 132 die Leuchte 120 für den ungeklemmten Zustand weiterhin ein.
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Wenn sich der Kolben 26 weiter zu der Stangenabdeckung 28 verschiebt, verschiebt die zweite schräge Fläche 100 des Gelenkverbinders 62 sich von einer dem zweiten Näherungsschalter 102b zugewandten Position zu dem Verbindungsmechanismus 16 (in der Richtung des Pfeils B in 3), so dass die detektierte Resonanzimpedanz Zb gleich oder größer wird als der Schwellenwert Z2 für den ungeklemmten Zustand. Zu dieser Zeit bestimmt die Bestimmungseinheit 124 einen Zwischenzustand (einen Übergangszustand von dem ungeklemmten Zustand zu dem gespannten Zustand). Wenn die Bestimmungseinheit 124 den Zwischenzustand bestimmt, schaltet die Ausgabeeinheit 132 die Leuchte 120 für den ungeklemmten Zustand aus, während die Spannleuchte 121 für den gespannten Zustand ausgeschaltet bleibt. Hierdurch kann der Nutzer überprüfen, dass das Werkstück sich in dem Zwischenzustand befindet, indem er visuell überprüft, dass die Leuchte 120 für den ungeklemmten Zustand und die Spannleuchte 121 für den gespannten Zustand ausgeschaltet sind.
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Wenn sich anschließend der Kolben 26 weiter zu der Seite der Stangenabdeckung 28 verschiebt, tritt der Spannarm 17 durch die weitere Drehung der Drehwelle 82 in Kontakt mit dem Werkstück und erreicht die Position, an welcher die erste schräge Fläche 98 des Gelenkverbinders 62 dem ersten Näherungsschalter 102a zugewandt ist. Zu dieser Zeit nimmt der Abstand Da zwischen der ersten schrägen Fläche 98 und der Detektionsspule 104a des ersten Näherungsschalters 102a allmählich ab und die detektierte Resonanzimpedanz Za sinkt allmählich (vgl. 7). Wenn anschließend die detektierte Resonanzimpedanz Za kleiner wird als der Schwellenwert Z1 für den gespannten Zustand, bestimmt die Bestimmungseinheit 124, dass der gespannte Zustand vorliegt. Wenn die Bestimmungseinheit 124 bestimmt, dass der gespannte Zustand vorliegt, schaltet die Ausgabeeinheit 132 die Spannleuchte 121 für den gespannten Zustand ein, während die Leuchte 120 für den ungespannten Zustand ausgeschaltet ist. Hierdurch kann der Nutzer überprüfen, dass das Werkstück sich in dem gespannten Zustand befindet, indem er sieht, dass die Spannleuchte 121 für den gespannten Zustand eingeschaltet ist.
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In diesem gespannten Zustand wird der Kolben 26 weiter zu der Stangenabdeckung 28 verschoben und die Arbeitsfläche 96 des zweiten Verbindungsabschnitts 72 berührt die Führungsrolle 88, wodurch auf das Werkstück eine festgelegte Spannkraft ausgeübt wird. Im Wesentlichen wird auf das Werkstück eine konstante Spannkraft ausgegeben, bis die Verschiebung des Kolbens 26 zu der Seite der Stangenabdeckung 28 angehalten wird.
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Zu dieser Zeit wird der Gelenkverbinder 62 weiter gemeinsam mit der Kolbenstange 30 in der axialen Richtung verschoben, der Abstand Da zwischen der ersten schrägen Fläche 98 und der Detektionsspule des ersten Näherungsschrittes 102a wird weiter verkürzt und die detektierte Resonanzimpedanz Za sinkt allmählich ab (vgl. 7).
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Nachdem auf der Basis des Vergleichs zwischen der detektierten Resonanzimpedanz Za des ersten Näherungsschalters 102a und dem Schwellenwert Z1 für den gespannten Zustand festgestellt wurde, dass sich das Werkstück in dem gespannten Zustand befindet, bestimmt die Bestimmungseinheit 124 außerdem auf der Basis des Vergleichs zwischen der detektierten Resonanzimpedanz Za und dem Spannkraftgenerierungsschwellenwert Z3, ob die Spannkraft generiert wird. Wenn die detektierte Resonanzimpedanz Za gleich oder kleiner ist als der Spannkraftgenerierungsschwellenwert Z3, bestimmt die Determinierungseinheit 124 somit, dass der Spannkraftgenerierungszustand vorliegt, in welchem die festgelegte Spannkraft an dem Werkstück generiert wird. Wenn die Bestimmungseinheit 124 den Spannkraftgenerierungszustand erkennt, schaltet die Ausgabeeinheit 132 die Spannkraftgenerierungsleuchte 123 ein. Durch visuelles Überprüfen der Spannkraftgenerierungsleuchte 123 kann der Nutzer einfach den Spannkraftgenerierungszustand überprüfen.
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Währenddessen misst die Geschwindigkeitsberechnungseinheit 126 den Zeitraum, in dem sich der Spannarm 17 von dem ungespannten Zustand zu dem gespannten Zustand ändert, und berechnet die Drehgeschwindigkeit des Spannarms 17 auf der Basis der gemessenen Zeit.
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Im Einzelnen misst die Geschwindigkeitsberechnungseinheit 126 die Zeit, ab wann die detektierte Resonanzimpedanz Zb des zweiten Näherungsschalters 102b größer wird als der Schwellenwert Z2 für den ungespannten Zustand (d. h. der Zeitpunkt, zu dem der Übergangszustand von dem ungespannten Zustand zu dem gespannten Zustand beginnt) bis dann, wenn die detektierte Resonanzimpedanz Za des ersten Näherungsschalter 102a kleiner wird als der Schwellenwert Z1 für den gespannten Zustand (d. h. der Zeitpunkt, zu dem der gespannte Zustand beginnt). Auf der Basis der gemessenen Zeit berechnet die Geschwindigkeitsberechnungseinheit 126 die Drehgeschwindigkeit des Spannarms 17 (Spanngeschwindigkeit) zum Zeitpunkt des Spannens. Dann bestimmt die Geschwindigkeitsbestimmungseinheit 128, ob die Spanngeschwindigkeit gleich oder kleiner ist als der Geschwindigkeitsschwellenwert (ein Spanngeschwindigkeitsschwellenwert).
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Wenn die Geschwindigkeitsbestimmungseinheit 128 erkennt, dass die Spanngeschwindigkeit den Spanngeschwindigkeitsschwellenwert überschreitet, schaltet die Ausgabeeinheit 132 die Geschwindigkeitsleuchte 122 ein. Dies ermöglicht es dem Nutzer, die Zufuhrrate des Druckfluides auf eine passende Spanngeschwindigkeit einzustellen. Dadurch kann verhindert werden, dass die Spanngeschwindigkeit übermäßig groß wird und dass der Spannarm 17 und das Werkstück etc. zerkratzt werden und die Komponenten (beispielsweise der Verbindungsmechanismus 16 usw.) der Spannvorrichtung 10 beschädigt werden.
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Wenn andererseits der gespannte Zustand des Werkstücks aufgehoben wird, wird dem zweiten Anschluss 38 das Druckfluid zugeführt, während der erste Anschluss 34 zur Umgebung offen ist. Wie in 5 gezeigt ist, wird dann der Kolben 26 zu der Seite des Endblocks 24 verschoben. Die lineare Bewegung des Kolbens 26 wird über die Kolbenstange 30 und den Gelenkverbinder 62 auf den Verbindungsmechanismus 16 übertragen, und die Drehwelle 82 und der Spannarm 17 drehen sich durch die Drehwirkung des Stützhebels 76 des Verbindungsmechanismus 16 integral entgegen dem Uhrzeigersinn.
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Da zu dieser Zeit der Gelenkverbinder 62 gemeinsam mit der Kolbenstange 30 verschoben wird, nimmt der Abstand Da zwischen der ersten schrägen Fläche 98 und der Detektionsspule 104a des ersten Näherungsschalters 102a allmählich zu und die detektierte Resonanzimpedanz Za steigt an (vgl. 7).
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Wenn die detektierte Resonanzimpedanz Za gleich oder größer wird als der Spannschwellenwert Z1, bestimmt die Bestimmungseinheit 124, dass der Zwischenzustand vorliegt (der Übergangszustand von dem gespannten Zustand zu dem ungespannten Zustand). Wenn die Bestimmungseinheit 124 den Zwischenzustand erkennt, schaltet die Ausgabeeinheit 132 die Spannleuchte 121 aus. Wenn anschließend die detektierte Resonanzimpedanz Zb durch die weitere Verschiebung des Kolbens 26 zu der Seite des Endblocks 24 kleiner wird als der Schwellenwert Z2 für den ungeklemmten Zustand, bestimmt die Bestimmungseinheit 124, dass der ungeklemmte Zustand vorliegt (vgl. 6). Wenn die Bestimmungseinheit 124 den ungeklemmten Zustand erkennt, schaltet die Ausgabeeinheit 132 die Leuchte 120 für den ungeklemmten Zustand ein, wobei die Spannleuchte 121 für den gespannten Zustand ausgeschaltet ist.
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Der Nutzer kann überprüfen, dass das Werkstück in dem ungeklemmten Zustand ist, indem er sieht, dass die Leuchte 120 für den ungeklemmten Zustand eingeschaltet ist. Anschließend wird die Verschiebung des Kolbens 26 zu der Seite des Endblocks 24 gestoppt, wenn der Kolben 26 in Kontakt mit dem Dämpfer 44 tritt, und die Drehung der Drehwelle 82 und des Spannarms 17 wird angehalten.
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Außerdem misst die Geschwindigkeitsberechnungseinheit 126 die Zeit, die erforderlich ist, um den Spannarm 17 von dem gespannten Zustand zu dem ungespannten Zustand zu ändern, und berechnet die Drehgeschwindigkeit des Spannarms 17 auf der Basis der gemessenen Zeit.
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Im Einzelnen misst die Geschwindigkeitsberechnungseinheit 126 die Zeit ab dann, wenn die detektierte Resonanzimpedanz Za des ersten Näherungsschalters 102a größer wird als der Schwellenwert Z1 für den gespannten Zustand (d. h. dem Zeitpunkt, zu dem der Übergangszustand von dem gespannten Zustand zu dem ungeklemmten Zustand beginnt), bis dann, wenn die detektierte Resonanzimpedanz Zb des zweiten Näherungsschalters 102b kleiner wird als der Schwellenwert Z2 für den ungeklemmten Zustand (d. h. dem Zeitpunkt, zu dem der ungeklemmte Zustand beginnt). Auf der Basis der gemessenen Zeit berechnet die Geschwindigkeitsberechnungseinheit 126 die Drehgeschwindigkeit des Spannarms 17 (Entspanngeschwindigkeit) zum Zeitpunkt des Entspannens. Dann bestimmt die Geschwindigkeitsbestimmungseinheit 128, ob die Entspanngeschwindigkeit gleich oder kleiner ist als der Geschwindigkeitsschwellenwert (Entspanngeschwindigkeitsschwellenwert). Man beachte, dass der Entspanngeschwindigkeitsschwellenwert der gleiche sein kann wie der Spanngeschwindigkeitsschwellenwert, oder sich von diesem unterscheiden kann.
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Wenn die Geschwindigkeitsbestimmungseinheit 128 erkennt, dass die Entspanngeschwindigkeit den Entspanngeschwindigkeitsschwellenwert überschreitet, schaltet die Ausgabeeinheit 132 die Geschwindigkeitsleuchte 122 ein. Dies ermöglicht es dem Nutzer, die Zufuhrrate des Druckfluides anzupassen, um eine geeignete Entspanngeschwindigkeit zu erreichen. Dadurch kann verhindert werden, dass die Entspanngeschwindigkeit übermäßig groß wird und dass Komponenten (beispielsweise der Verbindungsmechanismus 16 usw.) der Spannvorrichtung 10 beschädigt werden.
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Bei der oben beschriebenen Spannvorrichtung 10 wird beispielsweise das Einstellen des Schwellenwertes Z1 für den gespannten Zustand, des Schwellenwerts Z2 für den ungespannten Zustand und des Spannkraftgenerierungsschwellenwertes Z3 entsprechend der Form und Größe des Werkstücks durchgeführt.
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Wenn der Schwellenwert Z1 für den gespannten Zustand geändert wird, wird der Kolben 26 durch die Wirkung des Fluiddrucks zu der Stangenabdeckung 28 verschoben, so dass das Werkstück gespannt wird, indem der Spannarm 17 in Kontakt mit dem Werkstück gebracht wird. In diesem Zustand drückt der Nutzer dann (hält nach unten) den Kalibrierungsknopf 112 für eine festgelegte Zeit (beispielsweise 3 Sekunden) oder mehr (erster Vorgang oder Operation). Hierdurch wird der Wert der detektierten Resonanzimpedanz Za des ersten Näherungsschalters 102a zu diesem Zeitpunkt als der neue Schwellenwert Z1 für den gespannten Zustand eingestellt und in der Speichereinheit der Steuereinheit 20 gespeichert.
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Beim Ändern des Schwellenwertes Z2 für den ungeklemmten Zustand drückt (tippt) der Nutzer den Kalibrierungsknopf 112 für weniger als eine festgelegte Zeit (beispielsweise etwa 1 Sekunde), wobei der Spannarm 17 bei einem festgelegten Drehwinkel (Entspannwinkel) positioniert ist (zweiter Vorgang oder Operation). Hierdurch wird der Wert der detektierten Resonanzimpedanz Zb des zweiten Näherungsschalters 102b zu diesem Zeitpunkt als ein neuer Schwellenwert Z2 für den ungeklemmten Zustand eingestellt und in der Speichereinheit der Steuereinheit 20 gespeichert.
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Im Fall der Änderung des Spannkraftgenerierungsschwellenwertes Z3 presst der Nutzer den Kalibrierungsknopf 112 kontinuierlich zwei Mal (dritter Vorgang oder Operation) in einem Zustand, in welchem das Werkstück durch den Spannarm 17 mit einer festgelegten Spannkraft gespannt wird. Hierdurch wird der Wert der detektierten Resonanzimpedanz Za des ersten Näherungsschalters 102a zu diesem Zeitpunkt als ein neuer Spannkraftgenerierungsschwellenwert Z3 eingestellt und in der Speichereinheit der Steuereinheit 20 gespeichert.
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Auch wenn sich die Form und Größe des Werkstücks ändern, können in der oben beschriebenen Weise durch Drücken des Kalibrierungsknopfes 112, wenn der Spannarm 17 an dem festgelegten Drehwinkel positioniert ist, der Schwellenwert Z1 für den gespannten Zustand, der Schwellenwert Z2 für den ungespannten Zustand und der Spannkraftgenerierungsschwellenwert Z3 einfach zurückgestellt werden (Reset). Durch Ändern der Presszeit des Kalibrierungsknopfes 112 ist es möglich, alle drei Werte des Schwellenwertes Z1 für den gespannten Zustand, des Schwellenwertes Z2 für den ungespannten Zustand und des Spannkraftgenerierungsschwellenwertes Z3 mit einem Kalibrierungsknopf 112 einzustellen.
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Gemäß der vorliegenden Ausführungsform weist der Gelenkverbinder 62, der entsprechend der linearen Bewegung der Kolbenstange 30 in einer festgelegten Richtung verschoben wird, eine erste schräge Fläche 98 auf, die relativ zu der festgelegten Richtung in einem dem ersten Näherungsschalter 102a zugewandten Abschnitt geneigt ist. Die Bestimmungseinheit 124 bestimmt den gespannten Zustand auf der Basis des Vergleichs zwischen dem Ausgangssignal des ersten Näherungsschalters 102a und dem vorbestimmten Spannschwellenwert Z1 und bestimmt den Spannkraftgenerierungszustand auf der Basis des Vergleichs zwischen dem Ausgangssignal des ersten Näherungsschalters 102a und dem vorbestimmten Spannkraftgenerierungsschwellenwert Z3. Nachdem der Spannarm 17 in Kontakt mit dem Werkstück getreten ist, kann die lineare Bewegung (Verschiebung des Kolbens 26) der Kolbenstange 30, die zur Generierung einer Spannkraft auf das Werkstück ausgegeben wird, durch die Änderung des Abstandes Da zwischen der ersten schrägen Fläche 98 und dem ersten Näherungsschalter 102a detektiert werden. Daher kann einfach und zuverlässig erkannt werden, ob die Spannkraft in dem gespannten Zustand des Werkstücks generiert wird.
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Außerdem weist der Gelenkverbinder 62 eine zweite schräge Fläche 100 auf, die in der festgelegten Richtung an einer dem zweiten Näherungsschalter 102b zugewandten Position geneigt ist. Die Bestimmungseinheit 124 bestimmt den ungespannten Zustand auf der Basis des Vergleichs zwischen dem Ausgangssignal des zweiten Näherungsschalters 102b und dem Schwellenwert Z2 für den ungeklemmten Zustand. Da die lineare Bewegung (Verschiebung des Kolbens 26) der Kolbenstange 30 durch die Änderung des Abstandes Db zwischen der zweiten schrägen Fläche 100 und dem zweiten Näherungsschalter 102b erfasst werden kann, kann somit der ungespannte Zustand einfach und zuverlässig erkannt werden.
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Außerdem umfasst die Spannvorrichtung den Kalibrierungsknopf 112, der durch den Nutzer betätigt werden kann, und die Schwellenwerteinstelleinheit 130, welche den Schwellenwert Z1 für den gespannten Zustand auf der Basis des Ausgangssignals des ersten Näherungsschalters 102a zum Zeitpunkt der Durchführung der ersten Operation an dem Kalibrierungsknopf 112 und den Schwellenwert Z2 für den ungeklemmten Zustand auf der Basis des Ausgangssignals von dem zweiten Näherungsschalter 102b zum Zeitpunkt der Durchführung der zweiten Operation an dem Kalibrierungsknopf 112 einstellt. Dadurch ist es möglich, den Schwellenwert Z1 für den gespannten Zustand und den Schwellenwert Z2 für den ungeklemmten Zustand in Abhängigkeit von der Form und Größe des zu klemmenden Werkstücks einfach einzustellen. Außerdem stellt die Schwellenwerteinstelleinheit 130 den Spannkraftgenerierungsschwellenwert Z3 auf der Basis des Ausgangssignals von dem ersten Näherungsschalter 102a zum Zeitpunkt der Durchführung der dritten Operation an dem Kalibrierungsknopf 112 ein. Dadurch kann der Spannkraftgenerierungsschwellenwert Z3 ohne Änderung der Position des ersten Näherungsschalters 102a eingestellt werden.
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Da die Spannleuchte 121 eingeschaltet wird, wenn festgestellt wird, dass der gespannte Zustand vorliegt, und die Leuchte 120 für den ungeklemmten Zustand eingeschaltet wird, wenn festgestellt wird, dass der ungeklemmte Zustand vorliegt, kann der Nutzer außerdem den gespannten Zustand und den ungeklemmten Zustand des Werkstücks einfach überprüfen.
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Da die Spannkraftgenerierungsleuchte 123 eingeschaltet wird, wenn festgestellt wird, dass der Spannkraftgenerierungszustand vorliegt, kann der Nutzer außerdem einfach wissen, dass eine festgelegte Klemmkraft an dem Werkstück generiert wird.
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Außerdem besteht der Gelenkverbinder 62 aus einem Metallmaterial, und der erste Näherungsschalter 102a und der zweite Näherungsschalter 102b sind Induktionsnäherungsschalter. Im Vergleich zu dem Fall, bei dem ein magnetische Detektionssensor verwendet wird, ist daher die Empfindlichkeit gegenüber dem beim Schweißen generierten Gleichstrommagnetfeld gering. Auch wenn die Spannvorrichtung 10 in einer Schweißumgebung eingesetzt wird, können daher der erste Näherungsschalter 102a und der zweite Näherungsschalter 102b stabiler betrieben werden.
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Gemäß der vorliegenden Ausführungsform sind außerdem ein Zylinderrohr 22 und ein Kolben 26, der sich durch die Wirkung von Fluiddruck in der axialen Richtung in dem Zylinderrohr 22 hin und her bewegt, vorgesehen. Das Antriebselement ist die mit dem Kolben 26 verbundene Kolbenstange 30, und das zu detektierende Objekt ist ein Gelenkverbinder 62, welcher die Kolbenstange 30 mit dem Verbindungsmechanismus 16 verbindet. Daher ist es nicht notwendig, ein separates Element als zu detektierendes Objekt anzubringen, und die Zahl der Teile und die Zahl der Arbeitsschritte können verringert werden.
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Außerdem sind der erste Näherungsschalter 102a und der zweite Näherungsschalter 102b in dem Spannkörper 14 angeordnet, der ein Metallmaterial aufweist. Im Vergleich zu dem Fall, bei dem der erste Näherungsschalter 102a und der zweite Näherungsschalter 102g außerhalb des Spannkörpers 14 vorgesehen sind, kann dadurch die Spannvorrichtung 10 verkleinert werden. Da der Spannkörper 14 als eine magnetische Abschirmung dient, ist außerdem eine Beeinträchtigung durch das Gleichstrommagnetfeld, das beim Schweißen generiert wird, weniger wahrscheinlich.
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Bei der Spannvorrichtung 10 gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist der Antriebsmechanismus 12 nicht darauf eingeschränkt, durch einen Fluiddruckzylinder gebildet zu werden. Der Antriebsmechanismus 12 kann auch beispielsweise ein Elektromotor oder dergleichen sein.
