JP3618263B2 - Clamping device - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、駆動部の駆動作用下に所定角度回動するアームを介してワークをクランプすることが可能なクランプ装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来から、例えば、自動車等の構成部品を溶接する際、その構成部品をクランプするためにクランプシリンダが用いられ、この種のクランプシリンダが、例えば、米国特許第4458889号公報等に開示されている。
【0003】
この米国特許第4458889号公報に開示されたクランプシリンダでは、図13および図14に示されるように、分割された一組のボデイ1a、1bの間にピストンロッド2が進退自在に配設され、前記ピストンロッド2の一端部にはカップリング3が連結されている。前記カップリング3の両側部には、第1ピン部材4を介して一組のリンク5a、5bおよび一組のローラ6a、6bがそれぞれ軸着され、さらに、前記一組のリンク5a、5bの間には、第2ピン部材7を介してアーム8が所定角度回動自在に連結される。
【0004】
この場合、前記一組のローラ6a、6bは、孔部に装着された複数のニードル9aを介して摺動自在に設けられ、前記ピストンロッド2は、ボデイ1a、1bにそれぞれ形成されたトラック溝9bに沿って摺動する前記ローラ6a、6bの案内作用下に、該ローラ6a、6bと一体的に変位するように設けられている。
【0005】
ここで、前記従来技術に係るクランプシリンダがアンクランプ状態からクランプ状態に移行するまでの概略動作を図15乃至図17に基づいて説明する。
【0006】
なお、図15乃至図17中に記載された符号中、Oは第2ピン部材7の中心点、Oはローラ6a、6bの中心点(第1ピン部材4の中心点)、A〜Aは前記第2ピン部材7の中心点Oとローラ6a、6bの中心点Oとの略水平方向における離間距離、O−Oは中心点Oと中心点Oとを結んだ直線距離であるリンクピッチ、Wはワークをそれぞれ示している。
【0007】
図15に示されるように、アーム8がワークWに当接しないアンクランプ状態では、リンクピッチO−Oが中心点Oと中心点Oとの略水平方向における離間距離Aよりも小さく、A<O−Oという関係が成り立つ。
【0008】
また、図16に示されるように、アーム8がワークWに当接した状態では、前記と同様に、リンクピッチO−Oが中心点Oと中心点Oとの略水平方向における離間距離Aよりも小さく、A<O−Oという関係が成り立つ。
【0009】
さらに、図17に示されるように、ピストンロッド2が僅かだけ上昇してアーム8がワークWを下方側に向かって押圧するクランプ状態では、リンクピッチO−Oが中心点Oと中心点Oとの略水平方向における離間距離Aと一致し、A=O−Oという関係が成り立つ。この場合、アーム8がワークWを押圧する力の反力によって発生する応力Nと応力Fとが釣り合ってロック状態となる。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記の従来技術に係る米国特許第4458889号公報に開示されたクランプシリンダでは、リンク機構の摩擦力よりも推力fが大きくなり、前記クランプ状態からピストンロッド2が僅かだけ上昇すると、図18に示されるように、アーム8がワークWから僅かだけ上昇してクランプ状態からアンクランプ状態に切り換わる。
【0011】
従って、リンクピッチO−Oが中心点Oと中心点Oとの略水平方向における離間距離Aよりも小さく、A<O−Oという関係が成り立つとともに、水平方向の離間距離Aがクランプ状態の離間距離Aと比較して小さくなり、A>Aという関係となる。
【0012】
この結果、ピストンロッド2が上昇し、リンクピッチが中心点Oと中心点Oとの略水平方向における離間距離と一致するターニングポイントを乗り越えると、アーム8が逆動してワークWから僅かに上昇するため、クランプ状態が解除されるという不具合がある。
【0013】
本発明は、前記の不具合を考慮してなされたものであり、クランプ状態であるターニングポイントを乗り越えてアームが逆動することを防止することが可能なクランプ装置を提供することを目的とする。
【0014】
【課題を解決するための手段】
前記の目的を達成するために、本発明は、直方体状に形成されたボデイと、
前記ボデイの内部に設けられたロッド部材を該ボデイの軸線方向に沿って変位させる駆動手段と、
一端部がナックルピンを介して前記ロッド部材に連結され他端部がリンクピンを介して支持レバーに連結されたリンクプレートを含み、前記ロッド部材の直線運動を回動運動に変換するトグルリンク機構と、
前記トグルリンク機構に連結され、前記駆動手段の駆動作用下に所定角度回動するアームと、
前記ボデイに回動自在に軸支され、前記ナックルピンを介してロッド部材と連結されるリンクプレートの端部側に形成された湾曲面に接触する回動部材と、
を備え、前記リンクプレートの湾曲面は、前記リンクピンの中心点とを結ぶ曲率半径が該リンクプレートの上部側の一端部から該リンクプレートの下部側の他端部に向かって徐々に大きくなるように設定されることを特徴とする。
【0015】
この場合、前記回動部材を、ボデイに固定されたピン部材によって回動自在に軸支されたガイドローラ、または、軸受部材を介して回動自在に設けられたピン部材によって構成するとよい。なお、駆動手段は、少なくともシリンダ等のアクチュエータが含まれる。
【0016】
本発明によれば、回動手段に接触するリンクプレートの湾曲面は、前記リンクピンの中心点とを結ぶ曲率半径が該リンクプレートの上部側の一端部から下部側の他端部に向かって徐々に大きくなるように設定されているため、クランプ状態に到達した後、さらに、曲率半径が大なる湾曲面に沿ってリンクプレートが変位することが阻止される。この結果、アームが逆動することを防止してクランプ状態を解除することが阻止される。
【0017】
【発明の実施の形態】
本発明に係るクランプ装置について好適な実施の形態を挙げ、添付の図面を参照しながら以下詳細に説明する。
【0018】
図1において、参照数字10は、本発明の実施の形態に係るクランプ装置を示す。このクランプ装置10は、扁平状に形成されたボデイ12と、前記ボデイ12の下端部に気密に連結されたシリンダ部(駆動手段)14と、前記ボデイ12に形成された略円形状の一組の開口部16a、16b(図5参照)を介して外部に突出する矩形状の軸受部18に連結されるアーム20とを備える。
【0019】
シリンダ部14は、上面部に楕円形状の図示しない凹部が形成されたエンドブロック24と、断面楕円形状の筒体からなり、その一端部が前記エンドブロック24の凹部に気密に連結され他端部がボデイ12の底面に気密に連結されたシリンダチューブ26とを含む。
【0020】
さらに、シリンダ部14は、図3に示されるように、前記シリンダチューブ26内に収装されシリンダ室28に沿って往復動作するピストン30と、前記ピストン30の中央部に連結されて該ピストン30と一体的に変位するロッド部材32とを有する。
【0021】
前記ピストン30の外周面には、図3に示されるように、ウェアリング34およびシールリング36がそれぞれ装着されている。また、エンドブロック24の四隅角部には図示しない取付用孔部が穿孔され、前記取付用孔部に挿通された4本のシャフト40を介してエンドブロック24およびシリンダチューブ26がボデイ12に気密に組み付けられる(図1および図2参照)。ボデイ12およびエンドブロック24には、それぞれシリンダ室28に圧力流体(例えば、圧縮空気)を導入・導出するための一組の圧力流体出入ポート42a、42b、44a、44bがそれぞれ相互に対向して形成されている(図3参照)。
【0022】
なお、実際に使用する場合には、いずれか一方の圧力流体出入ポート42a、44a(42b、44b)に図示しない盲栓がねじ込まれることにより、前記一方の圧力流体出入ポート42a、44a(42b、44b)が閉塞された状態で使用される。
【0023】
ボデイ12は、図5に示されるように、非対称からなる第1ケーシング46と第2ケーシング48が一体的に組み付けられて構成される。前記第1ケーシング46の下端部には、略水平方向に向かって突出し、ロッドカバーとして機能する突出部50が一体的に形成され、前記第2ケーシング48の長手方向の寸法は、第1ケーシング46と比較して前記突出部50の厚さ分だけ短縮して形成されている。この場合、図5に示されるように、シリンダ部14を分解することなしに、第1ケーシング46から第2ケーシング48を取り外すことにより、簡便にボデイ12を分解することができる。
【0024】
前記ボデイ12内には、図5に示されるように、第1ケーシング46および第2ケーシング48にそれぞれ形成された凹部52a、52b(但し、凹部52bは凹部52aと同一構成のため、図示を省略している)によって室54が形成され、前記室54内にはロッド部材32の自由端が臨むように設けられる。
【0025】
この場合、ロッド部材32は、第1ケーシング46および第2ケーシング48の内壁面にそれぞれ形成され、後述するナックルブロック56が摺動可能に設けられたガイド溝58によって直線状に往復自在に案内される。前記ガイド溝58の上部側には、後述するリンクプレート72の湾曲面81がガイドローラ79と円滑に摺動するために逃げ面59が形成されている(図10乃至図12参照)。なお、突出部50に形成された貫通孔には、ロッド部材32の外周面を囲繞するロッドパッキン60(図3参照)が設けられている。
【0026】
図5に示されるように、ロッド部材32の一端部には、ナックルジョイント62を介して、該ロッド部材32の直線運動をアーム20の回動運動に変換するトグルリンク機構64が設けられる。前記ナックルジョイント62は、所定間隔離間し略平行に分岐する二股部を有するナックルブロック56と、前記二股部に形成された孔部に軸着されるナックルピン70とから構成される。
【0027】
前記ナックルブロック56の底面部には、図5に示されるように、ロッド部材32の円盤状の突起部66に係合する断面T字状の溝部68が略水平方向に延在するように形成される。この場合、ロッド部材32と一体的に形成された突起部66と前記溝部68との間およびナックルブロック56とガイド溝58との間には所定のクリアランスが形成され、前記ナックルブロック56が前記溝部68に沿って略水平方向に摺動自在に設けられることにより、ロッド部材32に対する横方向の荷重の伝達が阻止される。換言すると、ナックルブロック56に自由度を設けることにより、例えば、ワークをクランプする際に、ロッド部材32、ロッドパッキン60等に横荷重が付与されることがなく、ロッド部材32のストロークをトグルリンク機構64に効率良く伝達することができる。
【0028】
トグルリンク機構64は、図5に示されるように、ナックルピン70を介してナックルジョイント62の二股部の間に連結されるリンクプレート(リンク部材)72と、第1ケーシング46および第2ケーシング48に形成された略円形状の一組の開口部16a、16bにそれぞれ回動自在に軸支される支持レバー74とを有する。
【0029】
前記リンクプレート72は、前記ナックルジョイント62と支持レバー74との間に介装され、前記ナックルジョイント62と支持レバー74とをリンクする機能を営む。すなわち、前記リンクプレート72には、所定間隔離間する一組の孔部76a、76bが形成され、一方の孔部76aに軸着されるナックルピン70およびナックルジョイント62を介してロッド部材32の自由端に連結され、他方の孔部76bに軸着されるリンクピン78を介して支持レバー74の二股部に連結される。また、前記一方の孔部76aに近接するリンクプレート72の一端部には、後述するガイドローラ(回動手段)79と接触する湾曲面81が形成されている。
【0030】
前記リンクプレート72の一端部に形成された湾曲面81は、図6に示されるように、リンクピン78の中心点Oと湾曲面81の点O〜点ON+1とを結ぶそれぞれの曲率半径が徐々に大きくなるように設定されている。すなわち、アーム20がワーク側に向かって回動する際、リンクプレート72の上部側に形成された第1曲率半径(O−O)よりもその下部側に形成された第2曲率半径(O−O)が大きく、さらに、前記第2曲率半径(O−O)よりも第3曲率半径(O−O)が大きく形成され、下部側に向かって徐々に曲率半径が大きくなるように設定されている。
【0031】
従って、リンクプレート72の上部側から下部側に向かって湾曲面81は、リンクピン78の中心点Oを基準として、第1曲率半径(O−O)<第2曲率半径(O−O)<第3曲率半径(O−O)<第N曲率半径(O−ON+1)となるように形成されている。
【0032】
支持レバー74は、図5に示されるように、リンクピン78が軸着される孔部が形成された二股部と、ロッド部材32の軸線と略直交する方向に突出形成され、開口部16bを介してボデイ12から外部に露呈する断面矩形状の軸受部18と、前記二股部を間にして隣接して形成されボデイ12の略円形状の開口部16a、16bにそれぞれ嵌合する一組の円周部80a、80bと、前記円周部80a、80bから横方向に僅かだけ突出して形成され開口部16bを介してボデイ12から外部に露呈する一組の円弧状突起部82a、82bとを有する。前記軸受部18には、図示しないワークをクランプするアーム20が着脱自在に装着される。
【0033】
前記支持レバー74はアーム20と一体的に回動動作するように設けられ、該支持レバー74に形成された前記円弧状突起部82a、82bは、ボデイ12に固定されたプレート84a、84bに当接することにより該アーム20の回動動作を停止させるストッパとしての機能を営む。
【0034】
前記ロッド部材32の直線運動は、ナックルジョイント62およびリンクプレート72を介して支持レバー74に伝達され、前記支持レバー74はボデイ12に形成された一組の開口部16a、16bに支持される円周部80a、80bを回動中心として所定角度だけ回動自在に設けられている。
【0035】
図5に示されるように、ボデイ12を構成する第1ケーシング46および第2ケーシング48の側面には長方形状の凹部86がそれぞれ形成され、前記凹部86は一組のカバー部材88a、88bによって閉塞される。前記カバー部材88a、88bは、ねじ部材89によって着脱自在に装着される。この場合、支持レバー74の軸受部18は、カバー部材88bの略中央部に形成された略円形状の開口部90を通じて外部に露呈するように設けられる。
【0036】
また、前記凹部86の壁面には、支持レバー74の円弧状突起部82a、82bが当接することにより、アーム20の回動動作を停止させるプレート84a、84bがねじ部材92を介して固定される。
【0037】
前記プレート84b(84a)は、図5に示されるように、円弧状突起部82b(82a)の一端面94が当接する第1当接面96と、前記円弧状突起部82b(82a)の他端面98が当接する第2当接面100とを有し、前記第1当接面96と第2当接面100との間には、支持レバー74を囲繞する湾曲面102が形成されている。前記支持レバー74の一端面94と他端面98は、約90度の角度だけ離間するように形成されている。なお、前記支持レバー74の一端面94と他端面98の離間角度は90度に限定されるものではないことは勿論である。
【0038】
この場合、ボデイ12から一組のカバー部材88a、88bをそれぞれ取り外し、ねじ部材92を緩めることにより前記一組のプレート84a、84bを他のプレート(後述する)と簡便に交換することができる。なお、ボデイ12から一組のカバー部材88a、88bをそれぞれ取り外した場合、図2に示されるように、前記支持レバー74に形成された円弧状突起部82b(82a)の一端面94および他端面98は、外部に露呈するように設けられている(但し、一端面94は図示していない)。
【0039】
ボデイ12を構成する第1ケーシング46および第2ケーシング48の内壁面の上部側には、図5に示されるように、断面円弧状の凹部106がそれぞれ形成され、前記凹部106には、前記リンクプレート72の湾曲面81に接触することにより所定角度だけ回動するガイドローラ79が設けられる。前記第1ケーシング46および第2ケーシング48に形成された孔部108には、ガイドローラ79を回動自在に軸支するピン部材110が固着され、またガイドローラ79の貫通孔には周方向に沿って複数のニードルベアリング112が装着される。前記ニードルベアリング112の転動作用下にガイドローラ79が円滑に回動するように設けられている。
【0040】
なお、図7および図8に示されるように、リンクプレート72の湾曲面81にピン部材114が直接接触するように設け、前記ピン部材114の両端部をそれぞれキャップ部材116a、116bに装着された短小な複数のニードルベアリング118によって回動自在に軸支するように構成してもよい。
【0041】
第1ケーシング46および第2ケーシング48の内壁面には、角溝からなり上下方向に沿って延在する一組のガイド溝58が相互に対向して設けられる。前記一組のガイド溝58の間にはナックルブロック56が介装され、前記ナックルブロック56は、前記ガイド溝58の案内作用下に上下方向に沿って摺動自在に設けられる。
【0042】
本発明の実施の形態に係るクランプ装置10は基本的には以上のように構成されるものであり、次にその動作並びに作用効果について説明する。
【0043】
先ず、図示しない固定手段を介してクランプ装置10を所定位置に固定するとともに、図示しないチューブ等の管体の一端部を一組の圧力流体出入ポート42a、44a(42b、44b)にそれぞれ接続し、前記管体の他端部を図示しない圧力流体供給源に接続する。なお、図9はアンクランプ状態を、図3はクランプ状態をそれぞれ示すものであり、以下、図9のアンクランプ状態を初期位置として説明する。
【0044】
前記のような準備作業を経た後、図9に示す初期位置において、図示しない圧力流体供給源を付勢して一方の圧力流体出入ポート44aからピストン30の下部側のシリンダ室28に圧力流体(例えば、圧縮空気)を導入する。前記シリンダ室28に導入された圧力流体の作用下にピストン30が押圧され、該ピストン30がシリンダ室28に沿って上昇する。
【0045】
前記ピストン30の直線運動は、ロッド部材32およびナックルジョイント62を介してトグルリンク機構64に伝達され、前記トグルリンク機構64を構成する支持レバー74の回動作用下にアーム20の回転運動に変換される。
【0046】
すなわち、ピストン30の直線運動(上昇)によって、ロッド部材32の自由端に係合するナックルジョイント62およびリンクプレート72を上方に向かって押圧する力が作用する。前記リンクプレート72に対する押圧力は、ナックルピン70を支点として該リンクプレート72を所定角度回動させるとともに、前記リンクプレート72のリンク作用下に支持レバー74を矢印A方向に回動させる。
【0047】
従って、前記支持レバー74の軸受部18を支点としてアーム20が矢印B方向に向かって所定角度回動することにより、該支持レバー74と一体的に円弧状突起部82b(82a)が所定角度回動する。
【0048】
このようにしてアーム20が矢印B方向に向かって回動している際、図10に示されるように、リンクプレート72の湾曲面81がガイドローラ79に接触し、前記湾曲面81と接触した状態を保持しながら該ガイドローラ79がピン部材110を中心として回動する。この場合、ガイドローラ79は、リンクプレート72の上部側に形成された湾曲面81の点Oに接触し、さらに、徐々に曲率半径が大きく設定された湾曲面81の下部側に沿って回動する。
【0049】
さらにアーム20が回動して、円弧状突起部82b(82a)の一端面94がボデイ12に固定されたプレート84b(84a)の第1当接面96に当接することにより、該アーム20が回動動作を停止する(図11参照)。前記アーム20が回動動作を停止し該アーム20がワークに当接した後、ピストン30およびロッド部材32は僅かだけさらに上昇することにより、ワークがアーム20に押圧されて保持されたクランプ状態となる(図3および図13参照)。
【0050】
一方、図3に示す状態において、図示しない切換弁の切換作用下に圧力流体出入ポート42aに圧力流体を供給することによりピストン30が下降する。さらにロッド部材32の下降作用下にリンクプレート72を介して支持レバー74が前記とは逆方向に回動することにより、アーム20がワークから離間する方向に回動する。
【0051】
前記アーム20がワークから離間する方向に回動している際、円弧状突起部82b(82a)の他端面98がボデイ12に固定されたプレート84b(84a)の第2当接面100に当接することにより、該アーム20が回動動作を停止する。この結果、クランプ装置10は、図9に示す初期位置に復帰する。
【0052】
次に、ワークをクランプした後、クランプ状態であるターニングポイントの乗り越えを阻止する点について以下説明する。
【0053】
従来技術に係るクランプシリンダでは、図18に示されるように、ワークをクランプした後、ピストンロッド2がターニングポイントを乗り越えてさらに上昇するため、アーム8が逆動してワークから離間し、クランプ状態が解除されるという不具合がある。
【0054】
これに対して、本実施の形態では、図12に示されるように、クランプ状態において、ガイドローラ79が湾曲面81の点Oに接触し、リンクピン78の中心点Oと前記点Oとを結ぶ曲率半径が略水平状態となる。従って、ガイドローラ79が受容する反力Nと、前記反力Nと反対方向に作用する反力Fとが釣り合いロック状態となる。
【0055】
この場合、トグルリンク機構の摩擦力よりも推力fが大きくなってナックルブロック56がさらに上昇しようとしても、リンクプレート72の湾曲面81が上部側から下部側に向かって曲率半径が徐々に大きくなるように形成されているため、クランプ状態からナックルブロック56が上昇することを確実に阻止することができる。
【0056】
すなわち、ターニングポイントであるクランプ状態では、ガイドローラ79が湾曲面81の点Oに接触しているが、前記点Oよりも下部側の湾曲面81の曲率半径が該点Oの曲率半径よりも大きいため、ナックルブロック56の上昇が規制されターニングポイントを乗り越えることが阻止される。従って、本実施の形態では、ターニングポイントを乗り越えてアーム20が逆動しクランプ状態が解除されることを確実に阻止することができる。
【0057】
なお、本実施の形態では、駆動手段としてシリンダを用いているがこれに限定されるものではなく、図示しないリニアアクチュエータ、電動モータ等を用いてロッド部材32を変位させるように構成してもよい。
【0058】
【発明の効果】
本発明によれば、以下の効果が得られる。
【0059】
すなわち、クランプ状態であるターニングポイントを乗り越えてアームが逆動することを確実に防止することができる。従って、一旦、クランプされたワークを落下させることがなく、クランプ状態を安定して保持することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態に係るクランプ装置の斜視図である。
【図2】前記クランプ装置のボデイからカバー部材を外した状態を示す斜視図である。
【図3】図1のIII−III線に沿った縦断面構成図である。
【図4】図3のIV−IV線に沿った横断面構成図である。
【図5】前記クランプ装置を構成するボデイの分解斜視図である。
【図6】湾曲面の曲率半径を示すリンクプレートの正面図である。
【図7】ガイドローラの変形例を示す一部断面構成図である。
【図8】図7のVIII−VIII線に沿った横断面構成図である。
【図9】アームが初期位置にあるときの動作説明図である。
【図10】初期位置からアームが回動してリンクプレートがガイドローラの湾曲面に当接した状態を示す動作説明図である。
【図11】図10に示す状態において、リンクプレートがガイドローラの湾曲面に沿ってさらに変位した状態を示す動作説明図である。
【図12】ワークをクランプした状態の動作説明図である。
【図13】従来技術に係るクランプシリンダの要部分解斜視図である。
【図14】図13に示すクランプシリンダの一部断面側面図である。
【図15】図13に示すクランプシリンダの動作説明図である。
【図16】図13に示すクランプシリンダの動作説明図である。
【図17】図13に示すクランプシリンダの動作説明図である。
【図18】図13に示すクランプシリンダの動作説明図である。
【符号の説明】
10…クランプ装置 12…ボデイ
14…シリンダ部 16a、16b、90…開口部
18…軸受部 20…アーム
52a、52b、86…凹部 24…エンドブロック
28…シリンダ室 30…ピストン
32…ロッド部材
42a、42b、44a、44b…圧力流体出入ポート
46、48…ケーシング 54…室
56…ナックルブロック 64…トグルリンク機構
66…突起部 70…ナックルピン
72…リンクプレート 74…支持レバー
78…リンクピン 79…ガイドローラ
81…湾曲面 110、114…ピン部材
112、118…ニードルベアリング
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a clamping device capable of clamping a workpiece via an arm that rotates by a predetermined angle under the driving action of a driving unit.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, when a component such as an automobile is welded, a clamp cylinder is used to clamp the component, and this type of clamp cylinder is disclosed in, for example, US Pat. No. 4,458,889. .
[0003]
In the clamp cylinder disclosed in this U.S. Pat. No. 4,458,889, as shown in FIGS. 13 and 14, a piston rod 2 is disposed between a set of divided bodies 1a and 1b so as to freely advance and retract. A coupling 3 is connected to one end of the piston rod 2. A pair of links 5a, 5b and a pair of rollers 6a, 6b are respectively pivotally attached to both sides of the coupling 3 via a first pin member 4, and further, the pair of links 5a, 5b Between them, the arm 8 is connected via a second pin member 7 so as to be rotatable by a predetermined angle.
[0004]
In this case, the pair of rollers 6a and 6b are slidably provided via a plurality of needles 9a mounted in the holes, and the piston rod 2 is formed in track grooves formed in the bodies 1a and 1b, respectively. Under the guiding action of the rollers 6a and 6b sliding along 9b, the rollers 6a and 6b are provided so as to be displaced integrally.
[0005]
Here, a schematic operation until the clamp cylinder according to the related art shifts from the unclamped state to the clamped state will be described with reference to FIGS. 15 to 17.
[0006]
15 to 17, O 1 is the center point of the second pin member 7, O 2 is the center point of the rollers 6 a and 6 b (center point of the first pin member 4), A 1 to a 4 is the second pin member 7 center point O 1 and the roller 6a of the separation distance in a substantially horizontal direction between the center O 2 of 6b, O 1 -O 2 with the center point O 1 and the center point O 2 The link pitch, W, which is the linear distance connecting the two, indicates the workpiece.
[0007]
As shown in FIG. 15, in the unclamped state where the arm 8 does not contact the workpiece W, the link pitch O 1 -O 2 is greater than the separation distance A 1 in the substantially horizontal direction between the center point O 1 and the center point O 2. The relationship of A 1 <O 1 -O 2 is established.
[0008]
Further, as shown in FIG. 16, in the state where the arm 8 is in contact with the workpiece W, the link pitch O 1 -O 2 is substantially in the horizontal direction between the center point O 1 and the center point O 2 as described above. smaller than the distance A 2, relationship A 2 <O 1 -O 2 holds.
[0009]
Further, as shown in FIG. 17, in the clamped state in which the piston rod 2 is slightly raised and the arm 8 presses the workpiece W downward, the link pitch O 1 -O 2 is centered on the center point O 1. It coincides with the distance A 3 in the substantially horizontal direction from the point O 2, and the relationship A 3 = O 1 −O 2 is established. In this case, the stress N generated by the reaction force of the force with which the arm 8 presses the workpiece W is balanced with the stress F, and the arm 8 is locked.
[0010]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the clamp cylinder disclosed in the aforementioned US Pat. No. 4,458,889, the thrust f is larger than the frictional force of the link mechanism, and the piston rod 2 slightly rises from the clamped state. As shown in FIG. 4, the arm 8 slightly rises from the workpiece W and switches from the clamped state to the unclamped state.
[0011]
Accordingly, the link pitch O 1 -O 2 is smaller than the separation distance A 4 between the center point O 1 and the center point O 2 in the substantially horizontal direction, and the relationship of A 4 <O 1 -O 2 is established, and the horizontal direction distance a 4 is reduced as compared with the distance a 3 of the clamp state, a relationship of a 3> a 4.
[0012]
As a result, when the piston rod 2 moves up and the link pitch gets over the turning point that coincides with the substantially horizontal separation distance between the center point O 1 and the center point O 2 , the arm 8 moves backward and slightly moves from the workpiece W. Therefore, there is a problem that the clamped state is released.
[0013]
The present invention has been made in consideration of the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a clamp device that can prevent the arm from moving backward over a turning point that is in a clamped state.
[0014]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the present invention comprises a body formed in a rectangular parallelepiped shape ,
Driving means for displacing a rod member provided in the body along the axial direction of the body;
A toggle link mechanism that includes a link plate having one end connected to the rod member via a knuckle pin and the other end connected to a support lever via a link pin, and converts the linear motion of the rod member into a rotational motion. When,
An arm connected to the toggle link mechanism and rotated by a predetermined angle under the driving action of the driving means;
A pivot member pivotally supported by the body and contacting a curved surface formed on an end side of a link plate connected to the rod member via the knuckle pin ;
The curved surface of the link plate has a radius of curvature connecting the center point of the link pin gradually increasing from one end portion on the upper side of the link plate toward the other end portion on the lower side of the link plate. It is set as follows.
[0015]
In this case, the rotating member may be constituted by a guide roller pivotally supported by a pin member fixed to the body or a pin member rotatably provided via a bearing member. The drive means includes at least an actuator such as a cylinder.
[0016]
According to the present invention, the curved surface of the link plate that contacts the rotating means has a radius of curvature connecting the center point of the link pin from the one end on the upper side to the other end on the lower side. Since it is set to gradually increase, after reaching the clamped state, the link plate is further prevented from being displaced along the curved surface having a large curvature radius. As a result, the arm is prevented from moving backward and the clamp state is prevented from being released.
[0017]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Preferred embodiments of the clamping device according to the present invention will be described below and described in detail with reference to the accompanying drawings.
[0018]
In FIG. 1, reference numeral 10 indicates a clamping device according to an embodiment of the present invention. The clamp device 10 includes a body 12 formed in a flat shape, a cylinder portion (drive means) 14 hermetically connected to a lower end portion of the body 12, and a set of substantially circular shapes formed in the body 12. And an arm 20 connected to a rectangular bearing portion 18 projecting outside through the openings 16a and 16b (see FIG. 5).
[0019]
The cylinder portion 14 includes an end block 24 having an oval-shaped recess (not shown) formed on the upper surface portion, and a cylindrical body having an elliptical cross section. Includes a cylinder tube 26 hermetically connected to the bottom surface of the body 12.
[0020]
Further, as shown in FIG. 3, the cylinder portion 14 is connected to a piston 30 that is housed in the cylinder tube 26 and reciprocates along the cylinder chamber 28, and a central portion of the piston 30. And a rod member 32 that is integrally displaced.
[0021]
As shown in FIG. 3, a wear ring 34 and a seal ring 36 are respectively attached to the outer peripheral surface of the piston 30. Further, mounting holes (not shown) are drilled in the four corners of the end block 24, and the end block 24 and the cylinder tube 26 are hermetically sealed to the body 12 through the four shafts 40 inserted through the mounting holes. (See FIGS. 1 and 2). In the body 12 and the end block 24, a pair of pressure fluid inlet / outlet ports 42a, 42b, 44a, 44b for introducing / extracting pressure fluid (for example, compressed air) to / from the cylinder chamber 28 are opposed to each other. It is formed (see FIG. 3).
[0022]
In actual use, a blind plug (not shown) is screwed into any one of the pressure fluid inlet / outlet ports 42a, 44a (42b, 44b), so that the one of the pressure fluid inlet / outlet ports 42a, 44a (42b, 44b) is used in a closed state.
[0023]
As shown in FIG. 5, the body 12 is configured by integrally assembling a first casing 46 and a second casing 48 that are asymmetric. A projecting portion 50 that projects in a substantially horizontal direction and functions as a rod cover is integrally formed at a lower end portion of the first casing 46, and the longitudinal dimension of the second casing 48 is the first casing 46. Compared with the projection portion 50, the projection portion 50 is shortened by the thickness. In this case, as shown in FIG. 5, the body 12 can be easily disassembled by removing the second casing 48 from the first casing 46 without disassembling the cylinder portion 14.
[0024]
In the body 12, as shown in FIG. 5, recesses 52a and 52b respectively formed in the first casing 46 and the second casing 48 (however, the recess 52b has the same configuration as the recess 52a, and is not shown). Chamber 54 is formed, and is provided in the chamber 54 so that the free end of the rod member 32 faces.
[0025]
In this case, the rod member 32 is formed on the inner wall surface of each of the first casing 46 and the second casing 48, and is guided so as to reciprocate linearly by a guide groove 58 in which a knuckle block 56 described later is slidably provided. The A clearance surface 59 is formed on the upper side of the guide groove 58 so that a curved surface 81 of a link plate 72 described later slides smoothly with the guide roller 79 (see FIGS. 10 to 12). A rod packing 60 (see FIG. 3) that surrounds the outer peripheral surface of the rod member 32 is provided in the through hole formed in the protruding portion 50.
[0026]
As shown in FIG. 5, a toggle link mechanism 64 that converts a linear motion of the rod member 32 into a rotational motion of the arm 20 is provided at one end of the rod member 32 via a knuckle joint 62. The knuckle joint 62 includes a knuckle block 56 having a bifurcated portion that is spaced apart by a predetermined interval and branches in parallel, and a knuckle pin 70 that is pivotally attached to a hole formed in the bifurcated portion.
[0027]
As shown in FIG. 5, a groove portion 68 having a T-shaped cross section that engages with the disk-like protrusion 66 of the rod member 32 is formed on the bottom surface of the knuckle block 56 so as to extend in a substantially horizontal direction. Is done. In this case, a predetermined clearance is formed between the protrusion 66 formed integrally with the rod member 32 and the groove 68 and between the knuckle block 56 and the guide groove 58, and the knuckle block 56 is connected to the groove 68. By being provided so as to be slidable in a substantially horizontal direction along the line 68, transmission of a lateral load to the rod member 32 is prevented. In other words, by providing the knuckle block 56 with a degree of freedom, for example, when clamping a workpiece, a lateral load is not applied to the rod member 32, the rod packing 60, etc., and the stroke of the rod member 32 is toggle-linked. It can be efficiently transmitted to the mechanism 64.
[0028]
As shown in FIG. 5, the toggle link mechanism 64 includes a link plate (link member) 72 connected between the two forks of the knuckle joint 62 via the knuckle pin 70, and the first casing 46 and the second casing 48. And a support lever 74 that is pivotally supported by a set of substantially circular openings 16a and 16b.
[0029]
The link plate 72 is interposed between the knuckle joint 62 and the support lever 74 and functions to link the knuckle joint 62 and the support lever 74. That is, the link plate 72 is formed with a pair of holes 76a and 76b that are spaced apart by a predetermined distance, and the rod member 32 can be freely moved via the knuckle pin 70 and the knuckle joint 62 that are axially attached to the one hole 76a. It is connected to the bifurcated portion of the support lever 74 via a link pin 78 that is connected to the end and pivotally attached to the other hole 76b. A curved surface 81 that contacts a guide roller (rotating means) 79 described later is formed at one end of the link plate 72 adjacent to the one hole 76a.
[0030]
The curved surface 81 formed at one end of the link plate 72 has respective curvatures connecting the center point O 1 of the link pin 78 and the points O 2 to O N + 1 of the curved surface 81 as shown in FIG. The radius is set to gradually increase. That is, when the arm 20 rotates toward the workpiece side, the second curvature radius (O 1 -O 2 ) formed on the lower side of the first curvature radius (O 1 -O 2 ) formed on the upper side of the link plate 72 is increased. O 1 -O 3 ) is larger, and further, a third radius of curvature (O 1 -O 4 ) is formed larger than the second radius of curvature (O 1 -O 3 ), and the radius of curvature gradually decreases toward the lower side. Is set to be large.
[0031]
Therefore, the curved surface 81 from the upper side to the lower side of the link plate 72 has the first curvature radius (O 1 −O 2 ) <the second curvature radius (O 1 ) with respect to the center point O 1 of the link pin 78. −O 3 ) <third curvature radius (O 1 −O 4 ) <Nth curvature radius (O 1 −O N + 1 ).
[0032]
As shown in FIG. 5, the support lever 74 is formed to protrude in a direction substantially perpendicular to the axis of the rod member 32 and a bifurcated portion in which a hole portion on which the link pin 78 is pivotally attached is formed. A pair of bearings 18 having a rectangular cross-section exposed to the outside from the body 12 and the substantially circular openings 16a and 16b of the body 12 formed adjacent to each other with the two forks therebetween. Circumferential portions 80a and 80b, and a pair of arc-shaped protrusions 82a and 82b that are formed to slightly protrude laterally from the circumferential portions 80a and 80b and are exposed to the outside from the body 12 through the opening 16b. Have. An arm 20 for clamping a workpiece (not shown) is detachably attached to the bearing portion 18.
[0033]
The support lever 74 is provided so as to rotate integrally with the arm 20, and the arcuate protrusions 82 a and 82 b formed on the support lever 74 abut against the plates 84 a and 84 b fixed to the body 12. It functions as a stopper that stops the rotational movement of the arm 20 by contact.
[0034]
The linear motion of the rod member 32 is transmitted to the support lever 74 via the knuckle joint 62 and the link plate 72, and the support lever 74 is supported by a pair of openings 16a and 16b formed in the body 12. The peripheral portions 80a and 80b are provided so as to be rotatable by a predetermined angle with respect to the rotation center.
[0035]
As shown in FIG. 5, rectangular recesses 86 are respectively formed on the side surfaces of the first casing 46 and the second casing 48 constituting the body 12, and the recesses 86 are closed by a pair of cover members 88a and 88b. Is done. The cover members 88a and 88b are detachably attached by a screw member 89. In this case, the bearing portion 18 of the support lever 74 is provided so as to be exposed to the outside through a substantially circular opening 90 formed in a substantially central portion of the cover member 88b.
[0036]
The plates 84 a and 84 b that stop the rotation of the arm 20 are fixed via the screw members 92 by the arcuate protrusions 82 a and 82 b of the support lever 74 coming into contact with the wall surface of the recess 86. .
[0037]
As shown in FIG. 5, the plate 84b (84a) includes a first contact surface 96 with which one end surface 94 of the arc-shaped protrusion 82b (82a) contacts, and the arc-shaped protrusion 82b (82a). A curved surface 102 is formed between the first contact surface 96 and the second contact surface 100 so as to surround the support lever 74. . The one end surface 94 and the other end surface 98 of the support lever 74 are formed so as to be separated by an angle of about 90 degrees. Of course, the spacing angle between the one end surface 94 and the other end surface 98 of the support lever 74 is not limited to 90 degrees.
[0038]
In this case, the set of cover members 88a and 88b is removed from the body 12 and the screw member 92 is loosened, whereby the set of plates 84a and 84b can be easily replaced with other plates (described later). When the pair of cover members 88a and 88b are removed from the body 12, as shown in FIG. 2, one end surface 94 and the other end surface of the arc-shaped protrusion 82b (82a) formed on the support lever 74 are shown. 98 is provided so as to be exposed to the outside (however, one end face 94 is not shown).
[0039]
As shown in FIG. 5, a concave portion 106 having an arcuate cross section is formed on the upper side of the inner wall surface of the first casing 46 and the second casing 48 constituting the body 12. A guide roller 79 that rotates by a predetermined angle by contacting the curved surface 81 of the plate 72 is provided. A pin member 110 that pivotally supports the guide roller 79 is fixed to the hole portion 108 formed in the first casing 46 and the second casing 48, and the through hole of the guide roller 79 extends in the circumferential direction. A plurality of needle bearings 112 are attached along the same. A guide roller 79 is provided so as to rotate smoothly under the rolling operation of the needle bearing 112.
[0040]
7 and 8, the pin member 114 is provided so as to be in direct contact with the curved surface 81 of the link plate 72, and both end portions of the pin member 114 are attached to the cap members 116a and 116b, respectively. A plurality of short needle bearings 118 may be rotatably supported.
[0041]
On the inner wall surfaces of the first casing 46 and the second casing 48, a pair of guide grooves 58, which are formed of square grooves and extend in the vertical direction, are provided so as to face each other. A knuckle block 56 is interposed between the pair of guide grooves 58, and the knuckle block 56 is slidable in the vertical direction under the guiding action of the guide grooves 58.
[0042]
The clamp device 10 according to the embodiment of the present invention is basically configured as described above. Next, the operation and effects thereof will be described.
[0043]
First, the clamping device 10 is fixed at a predetermined position via a fixing means (not shown), and one end of a tube body such as a tube (not shown) is connected to a set of pressure fluid inlet / outlet ports 42a and 44a (42b and 44b). The other end of the tube is connected to a pressure fluid supply source (not shown). FIG. 9 shows the unclamped state, and FIG. 3 shows the clamped state. Hereinafter, the unclamped state of FIG. 9 will be described as the initial position.
[0044]
After the preparatory work as described above, at the initial position shown in FIG. 9, a pressure fluid supply source (not shown) is energized and the pressure fluid ( For example, compressed air) is introduced. The piston 30 is pressed under the action of the pressure fluid introduced into the cylinder chamber 28, and the piston 30 rises along the cylinder chamber 28.
[0045]
The linear motion of the piston 30 is transmitted to the toggle link mechanism 64 via the rod member 32 and the knuckle joint 62, and converted into the rotational motion of the arm 20 under the rotational action of the support lever 74 constituting the toggle link mechanism 64. Is done.
[0046]
That is, a force that presses the knuckle joint 62 and the link plate 72 engaged with the free end of the rod member 32 upward is applied by the linear motion (rise) of the piston 30. The pressing force against the link plate 72 rotates the link plate 72 by a predetermined angle with the knuckle pin 70 as a fulcrum, and also rotates the support lever 74 in the direction of arrow A under the link action of the link plate 72.
[0047]
Accordingly, when the arm 20 rotates by a predetermined angle in the direction of arrow B with the bearing portion 18 of the support lever 74 as a fulcrum, the arcuate protrusion 82b (82a) integrally rotates with the support lever 74 at a predetermined angle. Move.
[0048]
When the arm 20 is thus rotated in the direction of arrow B, the curved surface 81 of the link plate 72 contacts the guide roller 79 and contacts the curved surface 81 as shown in FIG. The guide roller 79 rotates around the pin member 110 while maintaining the state. In this case, the guide roller 79 is in contact with a point O 2 of the curved surface 81 formed on the upper side of the link plate 72, further, times gradually along the bottom side of the curved surface 81 of radius of curvature is set larger Move.
[0049]
Further, the arm 20 is rotated so that the one end surface 94 of the arc-shaped protrusion 82b (82a) contacts the first contact surface 96 of the plate 84b (84a) fixed to the body 12, whereby the arm 20 is moved. The rotation operation is stopped (see FIG. 11). After the arm 20 stops rotating and the arm 20 comes into contact with the workpiece, the piston 30 and the rod member 32 are further raised slightly, so that the workpiece is pressed against and held by the arm 20. (See FIG. 3 and FIG. 13).
[0050]
On the other hand, in the state shown in FIG. 3, the piston 30 is lowered by supplying the pressure fluid to the pressure fluid inlet / outlet port 42a under the switching action of a switching valve (not shown). Further, the support lever 74 is rotated in the direction opposite to the above through the link plate 72 under the lowering action of the rod member 32, whereby the arm 20 is rotated in a direction away from the workpiece.
[0051]
When the arm 20 is rotated in a direction away from the workpiece, the other end surface 98 of the arc-shaped protrusion 82b (82a) contacts the second contact surface 100 of the plate 84b (84a) fixed to the body 12. As a result of the contact, the arm 20 stops rotating. As a result, the clamping device 10 returns to the initial position shown in FIG.
[0052]
Next, a description will be given of the point of preventing the turning point that is in the clamped state from being overcome after the workpiece is clamped.
[0053]
In the clamp cylinder according to the prior art, as shown in FIG. 18, after the workpiece is clamped, the piston rod 2 rises further over the turning point, so that the arm 8 moves backward to be separated from the workpiece and is clamped. There is a problem that is released.
[0054]
On the other hand, in this embodiment, as shown in FIG. 12, in the clamped state, the guide roller 79 contacts the point O 4 of the curved surface 81, and the center point O 1 of the link pin 78 and the point O 4 is a substantially horizontal state. Therefore, the reaction force N received by the guide roller 79 and the reaction force F acting in the opposite direction to the reaction force N are in a balanced lock state.
[0055]
In this case, even if the thrust f becomes larger than the frictional force of the toggle link mechanism and the knuckle block 56 tries to further rise, the curvature radius of the curved surface 81 of the link plate 72 gradually increases from the upper side toward the lower side. Therefore, the knuckle block 56 can be reliably prevented from rising from the clamped state.
[0056]
That is, in the clamped state a turning point, the guide roller 79 is in contact with the point O 4 of the curved surface 81, the curvature radius of curvature of the point O 4 of the lower side of the curved surface 81 than the point O 4 Since it is larger than the radius, the knuckle block 56 is prevented from ascending and prevented from overcoming the turning point. Therefore, in the present embodiment, it is possible to reliably prevent the arm 20 from moving backward over the turning point and releasing the clamped state.
[0057]
In the present embodiment, the cylinder is used as the driving means, but the present invention is not limited to this, and the rod member 32 may be displaced using a linear actuator, an electric motor, or the like (not shown). .
[0058]
【The invention's effect】
According to the present invention, the following effects can be obtained.
[0059]
That is, it is possible to reliably prevent the arm from moving backward over the turning point in the clamped state. Therefore, once clamped work is not dropped, the clamped state can be stably held.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view of a clamp device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a perspective view showing a state where a cover member is removed from the body of the clamp device.
FIG. 3 is a longitudinal sectional configuration diagram taken along line III-III in FIG. 1;
4 is a cross-sectional configuration diagram taken along the line IV-IV in FIG. 3;
FIG. 5 is an exploded perspective view of a body constituting the clamp device.
FIG. 6 is a front view of a link plate showing a curvature radius of a curved surface.
FIG. 7 is a partial cross-sectional configuration diagram showing a modified example of the guide roller.
8 is a cross-sectional configuration diagram taken along line VIII-VIII in FIG. 7;
FIG. 9 is an operation explanatory diagram when the arm is in the initial position.
FIG. 10 is an operation explanatory view showing a state in which the arm rotates from the initial position and the link plate comes into contact with the curved surface of the guide roller.
11 is an operation explanatory view showing a state in which the link plate is further displaced along the curved surface of the guide roller in the state shown in FIG.
FIG. 12 is an operation explanatory diagram in a state where a workpiece is clamped.
FIG. 13 is an exploded perspective view of a main part of a clamp cylinder according to a conventional technique.
14 is a partial cross-sectional side view of the clamp cylinder shown in FIG. 13;
15 is an operation explanatory view of the clamp cylinder shown in FIG.
16 is an operation explanatory diagram of the clamp cylinder shown in FIG. 13;
17 is an operation explanatory diagram of the clamp cylinder shown in FIG. 13;
18 is an operation explanatory view of the clamp cylinder shown in FIG. 13. FIG.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Clamping device 12 ... Body 14 ... Cylinder part 16a, 16b, 90 ... Opening part 18 ... Bearing part 20 ... Arm 52a, 52b, 86 ... Recessed part 24 ... End block 28 ... Cylinder chamber 30 ... Piston 32 ... Rod member 42a, 42b, 44a, 44b ... Pressure fluid inlet / outlet ports 46, 48 ... Casing 54 ... Chamber 56 ... Knuckle block 64 ... Toggle link mechanism 66 ... Projection 70 ... Knuckle pin 72 ... Link plate 74 ... Support lever 78 ... Link pin 79 ... Guide Roller 81 ... curved surface 110, 114 ... pin member 112, 118 ... needle bearing

Claims (4)

直方体状に形成されたボデイと、
前記ボデイの内部に設けられたロッド部材を該ボデイの軸線方向に沿って変位させる駆動手段と、
一端部がナックルピンを介して前記ロッド部材に連結され他端部がリンクピンを介して支持レバーに連結されたリンクプレートを含み、前記ロッド部材の直線運動を回動運動に変換するトグルリンク機構と、
前記トグルリンク機構に連結され、前記駆動手段の駆動作用下に所定角度回動するアームと、
前記ボデイに回動自在に軸支され、前記ナックルピンを介してロッド部材と連結されるリンクプレートの端部側に形成された湾曲面に接触する回動部材と、
を備え、前記リンクプレートの湾曲面は、前記リンクピンの中心点とを結ぶ曲率半径が該リンクプレートの上部側の一端部から該リンクプレートの下部側の他端部に向かって徐々に大きくなるように設定されることを特徴とするクランプ装置。
A body formed in a rectangular parallelepiped shape ;
Driving means for displacing a rod member provided in the body along the axial direction of the body;
A toggle link mechanism that includes a link plate having one end connected to the rod member via a knuckle pin and the other end connected to a support lever via a link pin, and converts the linear motion of the rod member into a rotational motion. When,
An arm connected to the toggle link mechanism and rotated by a predetermined angle under the driving action of the driving means;
A pivot member pivotally supported by the body and contacting a curved surface formed on an end side of a link plate connected to the rod member via the knuckle pin ;
The curved surface of the link plate has a radius of curvature connecting the center point of the link pin gradually increasing from one end portion on the upper side of the link plate toward the other end portion on the lower side of the link plate. A clamping device characterized by being set as follows.
請求項1記載の装置において、
前記回動部材は、ボデイに固定されたピン部材によって回動自在に軸支されたガイドローラからなることを特徴とするクランプ装置。
The apparatus of claim 1.
The said rotation member consists of a guide roller pivotally supported by the pin member fixed to the body so that rotation is possible.
請求項1記載の装置において、
前記回動部材は、軸受部材を介して回動自在に設けられたピン部材からなることを特徴とするクランプ装置。
The apparatus of claim 1.
The said rotation member consists of a pin member rotatably provided through the bearing member, The clamp apparatus characterized by the above-mentioned.
請求項1記載の装置において、駆動手段は、少なくともシリンダを含むことを特徴とするクランプ装置。2. The clamping device according to claim 1, wherein the driving means includes at least a cylinder.
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