CN112787188B - 压接钳、压接钳的组和半模具的应用 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种压接钳(1)。压接钳具有钳嘴(4),半模具(22)支撑在所述钳嘴上。借助力传感器测量作用于半模具(22)的压接力。根据本发明,力传感器具有压电箔(36)。
Description
技术领域
本发明涉及一种压接钳,在所述压接钳中借助力传感器测量在压接过程期间作用的压接力。这可以例如为了监测压接过程、为了质量保证和/或为了评估压接过程而进行。此外,本发明涉及一种不同的压接钳的组。最后,本发明涉及一种半模具的特别的构造形式的应用。
背景技术
在此所述类型的手动操作的压接钳用于工件、特别是插头与电缆压接。压接钳可以在此原则上根据未公开的欧洲专利申请文件EP 16 156 231.9或者下述出版物之一:EP3 012 924 A1、EP 3 012 923 A1、EP 2 698 885 A1、EP 2 672 580 A1、EP 2 463 969A2、DE 37 08 727C2、DE 40 23 337C1、DE 40 26 332C2、DE 40 39 435 C1、DE 42 41 224 C1、DE 44 27 553 C2、DE 197 13 580 C2、DE 197 53 436 C2、DE 198 02 287 C1、DE 198 07737 C2、DE 298 03 336 U1、DE 198 32 884 C1、DE 100 56 900 C1、DE 101 32 413 C2、DE101 40 270 B4、DE 102 42 345 B3、DE 10 2005 003 615 B3、DE 10 2005 003 617 B3、DE10 2007 038 626 B3、DE 10 2008 003 524 B4、DE 10 2008 012 011 B3、DE 20 2008 003703 U1、EP 1 724 101 A1、EP 2 305 428 A1、DE 10 2010 061 148 A1、DE 10 2001 052967 B4或者相应地在本专利申请文件的申请日之前由申请人一方销售的、具有标识CS10、CSV10、CSV10-LWL、CSV10-FFC、AE、CS8、CK100、CS30、CS KTVR、CE/CG、CS150、CS200、CS210、CP600的压接手持工具来构造。
压接钳特别是一方面用于借助绝缘皮压接建立插头和电缆之间在电缆的绝缘皮的区域中持久的机械连接,并且另一方面借助导线压接确保插头和电缆的导电线之间持久的电接触。根据模具所使用的轮廓可以通过压接钳实施不同的压接过程。
导线压接可以例如是闭合的压接,在所述闭合的压接中电缆被导入到插头的闭合的压接区域或闭合的套管中并且通过压接区域或套管的塑性变形被压接。然而也可能产生敞开的压接,在所述敞开的压接中插头具有敞开的压接区域,电缆可以上方插入到所述敞开的压接区域中。为了列举仅仅一些不限制本发明的实例,可以通过以下在此相关的压接工具来压接:
-根据DIN 4623的电缆终端,
-根据DIN 46329的铝制连接器,
-铝-压紧电缆终端根据DIN 48201,
-根据DIN 46234的挤压式电缆终端,
-根据DIN 46230的柱销形电缆终端或
-用于与电缆连接的连接器、插头或电缆终端,例如其在韦扎格有限责任公司(WEZAG GmbH)工具工厂的具有版本号10/11的“用于专业应用的工具(Werkzeuge für dieprofessionelle Anwendung)”的产品目录中已描述。
建立的压接可以例如对于闭合的压接是六边形或六角形压接、四边形压接、B形压接、梯形压接、变化的梯形压接、椭圆形压接、单芯压接或双芯压接。敞开的压接可以例如设计为V形压接或B形压接、卷压接或双卷压接。
除了借助导线压接建立导线和插头之间的电连接还可以借助绝缘皮压接建立机械连接。在此可以使用闭合的绝缘皮压接或者敞开的绝缘皮压接(特别是V形压接或B形压接、O形压接或OV形压接)。关于以下进一步的信息:
这种类型的压接钳的设计方案,
这种类型的压接钳的可能的应用领域和/或
不同可能类型的压接连接,所述压接连接可以借助这种类型的压接钳建立,则参考
韦扎格有限责任公司工具厂,技术图书馆342,现代工业出版社,ISBN 978-3-68236-027-7,“压接技术、电导体和插头的可靠连接的制造”(“Crimptechnik,Herstellungsicherer verbindungen von elektrischen Leitern und Steckern”der WEZAG GmbHWerkzeugfabrik,Die Bibliothek der Technik 342,Verlag Moderne Industrie,ISBN978-3-68236-027-7)。
出版物DE 10 2007 050 176 A1描述了在借助压接钳将插头与电缆压接时,电缆束的增大的复杂性、加强的产品责任和提高的保证需要通过监测压接力的质量来保证。提出一种力测量装置,所述力测量装置可以设计为压电式力传感器或应变计。力测量装置布置在压接压模的外侧或者也在压接压模内部或者在压接接收部中。此外,压接钳具有发射器,所述发射器安置在压接钳头上的压接压模的上方。发射器发射无线的压接力信号,所述压接力信号由接收和评估装置接收和评估。发射器可以通过操作元件打开和关闭。此外,通过所述操作元件可能调节发射器的频率。在所述发射器中设置用于给发射器和力测量装置供应能量的、呈电池或可充电的蓄电池形式的能量源。也提出,发射器可以具有感应线圈,外部磁场可以在所述感应线圈中产生感应电流,以便给蓄电池充电。同样提出,太阳能电池装配在压接钳上以给蓄电池充电。最后也提出,存在暂时的电缆连接。发射器具有显示装置,在所述显示装置上可以显示压接力、发射频率、存在无线的连接、能量源的充电状态等。显示装置可以设计为LED或LCD显示装置。附加地可以在压接钳上设置用于检测压接钳的工作行程的位移测量系统。为了避免损坏,压接钳可以具有棘轮或滑行装置,所述棘轮或滑行装置将可施加的压接力限制到预给定的值。此外提出,接收和评估装置设计为商业通用的具有蓝牙接收器的个人计算机。
出版物DE 298 06 179 U1与由DE 40 14 221 A1已知的相比描述了,在压接压力机中,生成的压接连接的质量通过检测压接力来监测。为此,压接压模、压接模具或、基座构造为弹簧体,应变计安置在所述弹簧体上。压接压模的位移通过电感式位移传感器检测。该出版物在这种背景下提出,检测压接力和也在压接钳上的压接位移。为此,使用第一力传感器,所述第一力传感器直接检测钳嘴中的压接力。第二力传感器检测嘴开口的打开位移,从而通过所述打开位移间接地进行压接位移的检测。应变计或压电式力传感器在此用作力传感器。应变计在此可以安置在板簧上,所述板簧在压接钳的闭合运动中被张紧。也提出,第一力传感器安置在压接钳的杠杆驱动器中的中间部件上。为了温度补偿可以使用参考传感器。在压接钳上可以设置具有适合的显示器的评估电路,以便在压接期间将关于压接过程的质量的信息通知给压接钳的使用者。数据存储器也可以设置在压接钳上,在所述数据存储器中可以对于不同类型的压接、特别是不同的接触类型存储力-位移-变化曲线,从而在质量监测中对于特定的压接提供对应的力-位移-变化曲线。在压接钳上可以使用发光二极管显示器或液晶显示器作为光学显示装置。补充地可以通过声学输出装置进行信号输出。如果使用由发光二极管构成的光学显示装置或声学输出装置,则可以通过所述光学显示装置或声学输出装置由不同的颜色或声音确认压接过程的成功实施。可以使用连接电缆的或光学的接口以及任何可能的通过空气传输的接口作为用于固定的计算机的接口,所述通过空气传输的接口使用在可见光、红外线或无线电范围内的电磁射线。所述接口也可以是双向接口。也可能的是,在压接钳中钳嘴的闭合运动通过伺服电机支持。压接力变化曲线的监测可以是,测量出的压接力变化曲线与预确定的压接力变化曲线、必要时与预给定的公差范围比较。
专利DE 10 2004 009 489 B4将出版物US 5,195,042、DE 298 06 179、DE 199 32962和DE 697 00 589作为关于位移-力-测量系统在压接技术中的应用的相关的现有技术并且涉及压接钳的调节过程的电子监测。
在专利申请文件DE 10 2008 030 773 A1中,出版物DE 40 14 221、DE 43 37796、DE 199 32 962、DE 29 806 179.1和US-PS 5 490 406被称为关于在压接钳中的预先已知的用于力-位移-测量的电子装置的相关的现有技术。该专利申请文件DE 10 2008 030773 A1也涉及压接钳的调节过程的电子监测。在此使用传感器系统,所述传感器系统绝对地或增量地检测压接位移。通过控制、监测和评估单元可以产生在LCD显示器上的电子显示。可以使用下述盒,计算机系统以及用于接收和调节装置的具有传感器系统的结构单元可以集成到所述盒中。结构单元可以分别在需要的情况中更换时装入到已经完成装配的钳子中以及从其中卸下。
欧洲专利EP 2 043 818 B1涉及手动操作的钳子配备有信号装置,所述信号装置能够探测用于使用者的手的预给定的闭合力的达到。在此,信号装置设计为集成在手杆中的振动器。
出版物EP 2 698 885 A1公开了一种非所述类型的压接机,在该压接机中可以使用不同的更换适配器。更换适配器分别具有压模以及砧件。此外分别将传感器集成到更换适配器中,通过所述传感器实现检测压接力和/或检测压接位移。在此可以在更换适配器中对于不同应用分别使用具有不同的测量范围的传感器。力传感器可以集成到更换适配器的砧件或压模的凹槽中。砧件或压模的变形则会导致给布置在凹槽中的传感器施加力。在这种情况中,砧件或压模在传感器上支撑的能弹性变形的区域机械地并联。更换适配器及其力传感器的校准可以在工厂或者在更换适配器交货之后进行。确定的校准系数或校准曲线可以在集成到更换适配器中的控制单元中建模或存储。
出版物EP 3 396 796 A1提出,在压接钳中在机械并联中的半模具一方面支撑在设计为弹性体的弹簧并且另一方面支撑在力传感器上,从而压接力的力流被分成具有两个压接力分量的两个分力流。这导致,力传感器不是被施加全部的压接力,而是仅仅被施加一个压接力分量,由此可以降低力传感器在最大允许力方面的要求。力传感器在此基于(特别是半球状的)弹性半球,所述弹性半球通过作用于力传感器的压接力分量被压到传感器面上。弹性半球和传感器面之间的接触面的大小在或直径此与压接力分量相关。接触面的大小借助一列或一个阵列的布置在传感器面中的触点或开关检测,其中,被操作的触点或开关的数量与接触面的大小相关。由接触面的如此检测到的大小则可以通过半球的变形特性确定压接力分量并且由压接力分量与压接力的a-优先而已知的相关性确定压接力。
US 2008/0078255 A1公开了一种压接机,其具有保持在砧件上的模具并且保持在压模上的模具,其中,压模在压接机的框上延伸。在砧件中,压接力穿过传感器装置,在所述传感器装置中压电聚酯薄膜三明治式地被接收在两个板之间。压电聚酯薄膜优选地具有聚偏二氟乙烯(PVDF)。借助压电聚酯薄膜应该在机械压接过程期间测量压接力。为了避免影响模具或压模和砧件的错误定向,力流可以在两个机械并联地布置的压电聚酯薄膜元件上延伸。通过压电聚酯薄膜的使用根据US 2008/0078255 A1使装配销的使用不是必要的,例如所述装配销对于在作为传感器环的设计方案中的力传感器是必要的。另一方面,压电的聚酯薄膜或聚酯薄膜元件应该为了减小误差影响而避免不准确地轴向加载、倾斜并且以弯曲力矩施加,例如这对于水晶或陶瓷的传感器也是这种情况。
其他的现有技术由DE 10 2015 107 302 A1已知。
发明内容
本发明的任务在于,提出一种压接钳,所述压接钳包含力传感器的替换的设计方案,所述力传感器特别是
-在结构空间关系方面被改进和/或
-具有有利的传感器原理和/或
-使用商业上已有的力传感器部件。
此外,本发明的任务在于,提出压接钳的组,所述组相应地包含改进的压接钳。最后,本发明的任务在于,提出一种能多功能地使用的半模具。
根据本发明,本发明的任务通过本发明的特征来解决。根据本发明的其他优选的设计方案可以由其他具体的技术方案获知。
本发明提出一种压接钳,其具有钳嘴,所述钳嘴尤其是压接钳的定钳嘴或者是压接钳的动钳嘴。半模具支撑在钳嘴上。在压接钳中借助力传感器进行作用于半模具的压接力的测量。力传感器在此可以检测总压接力或者仅仅压接力分量,由所述压接力分量则可以例如通过比例常数或者根据压接钳的运动学结构确定总压接力。
根据本发明提出,力传感器具有压电箔,借助所述压电箔测量压接力(或压接力分量)。所述压电箔例如是商业上已有的,从而所述压电箔能够以简单的方式并且也可能低成本地获得。压电箔形成大的传感器面,由此根据传感器面的大小的预定值可以将由压接力(或压接力分量)产生的面压力保持足够小的。另一方面,压电箔具有在测量方向上并且由此沿着作用的压接力的方向小的延伸部,从而压电箔的使用可能导致,力传感器并且由此压接钳能够特别是通过钳嘴和钳头沿着压接力的方向小的延伸部紧凑地构造。
压电箔具有在压电箔的延伸部上分布的压电元件,所述压电元件以箔的形式制造。压电元件在此是下述构件,所述构件利用压电效应,其方式是,所述构件在机械力(在此即压接力或压接力分量)作用的情况中产生电压。在压电元件中可以使用压电晶体、压电陶瓷或多晶材料。优选地,根据本发明使用的压电箔是由高度极化的聚偏二氟乙烯(PVDF)构成的透明薄膜,所述透明薄膜具有金属涂覆的外表面,在所述外表面上可以量取基于作用的力产生的电荷并且用作传感器信号。压电箔在此可以是柔性的或刚性的。优选地,压电箔具有沿着作用的压接力的方向的、小于100μm、小于70μm、小于50μm、小于30μm、小于20μm或者甚至小于10μm的延伸部。
根据本发明使用的压电箔要承受仅仅一个压接力分量,由该压接力分量然后确定总压接力,则压接力在机械并联中可以一方面通过压电箔并且另一方面通过至少一个弹性体或者另外的弹性支撑元件被传递。在这种情况中,压电箔布置在压接力的第一部分力流中,而弹性体或另外的弹性支撑元件布置在平行的部分力流中。也可能的是,弹性支撑元件布置在压电箔旁边或者甚至集成到压电箔中。
根据本发明,压电箔使用在力传感器单元中。在力传感器单元中,压电箔三明治式地被接收在支撑体和传递体之间。在此,支撑体支撑在钳嘴上。而半模具(直接或间接地)支撑在传递体上。如果过压电箔承受仅仅一个部分压接力,则力流可以一方面分支到压电箔上并且另一方面也分支到在力传感器单元内部的并联的弹簧元件上。然而也可能的是,仅仅一个部分力流通过力传感器单元延伸并且由此通过压电箔延伸,另一个部分力流在机械并联中被引导经过力传感器单元。
根据本发明,力传感器单元不固定在钳嘴上。确切地说,本发明提出,力传感器单元能绕着摆动轴线摆动地装配在钳嘴上,所述摆动轴线垂直于作用的压接力(并且特别是垂直于钳头平面和压接钳的手杆或钳嘴的摆动平面)取向。以此可以导致或者支持在下文中还描述的使作用于压电箔的面压力标准化的效应,确保作用于压电箔的(部分)压接力相同的定向和/或增大最大允许的压接力。
对于本发明的一个另外的提出方案,半模具是能更换的,其中,原则上可以使用例如由现有技术充分已知的任意更换机构。对于这个设计方案可能的是,半模具具有模具背部。模具背部通过压接力或压接力分量被压到传递体上。传递体(和构成传递体的力传感器单元)在这种情况中可能是压接钳的不能更换的组件并且提供适合的传递面(或一种在能更换的半模具和不能更换的力传感器单元之间的“接口”)。能更换的半模具的模具背部与传递面接触并且通过压接力或压接力分量被压到所述传递面上。优选地,传递体通过传递面形成一种至能更换的半模具和由此多个依次能使用在压接钳上的半模具的接口。在此,模具背部(和相应地传递体的传递面也)可以相应地设计用于良好地力传递。因此,模具背部(和/或传递体的传递面)可以例如相应地被磨削或铣削,以实现在峰值应力的情况下尽可能大面积地传递。同样可能的是,模具背部(和/或传递体的传递面)可以具有涂层,所述涂层用于可替换的接触并且用于传递(部分)压接力。因此,这种涂层可以例如具有特定的厚度或耐磨性或者也提供弹性,以便确保对半模具和模具背部的制造公差的好的适配性。
(可能更换的)半模具在装配状态中无其余自由度地不根据本发明地固定在钳嘴上而具有的缺点是,压接钳的半模具的定向对于经过压接行程钳嘴根据钳嘴的打开角度相对彼此摆动的情况而改变,这会不利于半模具和由所述半模具形成的模具轮廓与工件接触并且会导致使压接效果变差。另一方面可能的是,由于钳嘴的摆动而改变经过压接行程作用于钳嘴的压接力的定向,这会导致,力传感器以相对于钳嘴的固定的定向测量仅仅压接力的仅仅一个分量,经过压接行程该分量在压接力中的份额改变,这导致减小了测量精度或者根据压接行程需要耗费的补偿。最后,半模具在钳嘴上固定的装配导致在压接力的(部分)力流通过力传感器传导时的问题。
对于根据本发明的压接钳的一个特别的实施方式,半模具通过至少一个固定装置以一个间隙装配在钳嘴上。在此,所述装配能够以沿着作用的压接力的方向的间隙实现。所述设计方案导致,基于间隙而使压接力不是通过固定装置直接传递到钳嘴上,而是确切地说,尽管固定装置由于间隙可以使压接力(至少部分地)通过力传感器和在此压电箔被支撑。至少一个固定装置可以在此在极端情况中仅仅用于半模具在钳嘴上防止丢失。
替换地或附加地可能的是,所述间隙是半模具相对于钳嘴的摆动自由度。因此,半模具通过至少一个固定装置能绕着摆动轴线摆动地装配在钳嘴上,其中,摆动轴线垂直于作用的压接力并且特别是垂直于钳头平面和压接钳的盖板和/或垂直于压接钳的手杆和/或钳嘴的摆动平面定向。借助摆动自由度可以确保,压接力与经历的压接行程无关地始终沿着相同的方向并且特别是垂直于半模具的端侧作用于半模具。另一方面,摆动自由度也可以有利于半模具支撑在力传感器单元上。对于力传感器单元可能不利的是,压接力不相应于模具背部和传递面的面法线地作用,因为面压力在模具背部和传递体的传递面之间不恒定地分布到接触面上。然而面压力的不均匀的分布则导致,压电箔的部分区域被施加峰值应力,这会导致损坏压电箔或者要求力传感器的构造并且将所述力传感器集成到压接钳中,对于所述集成,峰值力低于压电箔的允许的应力,然而由此则导致减小最大压接力,对于所述最大压接力可以使用根据本发明的力传感器。
可能的是,半模具通过固定元件(特别是栓或螺钉)浮动地支撑在钳嘴上,并且浮动的自由度通过半模具的模具背部与传感器单元的传递体的接触来减小或者消除。
为了压电箔与支撑体和传递体连接而存在多种可能性。因此,压电箔可以例如松动地接收在所述压电箔与支撑体和传递体之间或者夹在所述压电箔与支撑体和传递体之间。对于本发明的一个提出方案,压电箔与支撑体和/或与传递体粘接。
在本发明的框架内由此可能的是,半模具和力传感器单元固定在动钳嘴上。然而半模具和力传感器单元优选地支撑在定钳嘴上或者在定钳体上,所述定钳体形成定钳嘴。
力传感器自身可以具有另外的电子元件,所述另外的电子元件用于处理、存储或转送由力传感器测量出的力信号。对于本发明的一个提出方案,力传感器与电子-结构单元电连接,所述电子-结构单元可以用于前述目的。为了列举仅仅一个不限制本发明的实例,电子-结构单元可以在此如同在未公开的具有官方文件登记号EP 18 173 803的欧洲专利申请文件中申请人所述的那样设计,其中,所述电子-结构单元也称为“技术组件(Tech-Pack)”。该欧洲专利申请文件特别是关于-电子-结构单元的构造,
-电子-结构单元到压接钳中的集成,
-由电子-结构单元实施的评估方法,和
-由电子-结构单元确保的功能
成为本专利申请文件的内容。对于所述实施方案,压接钳具有机械的钳部分,借助所述机械的钳部分可以提供实际的机械压接功能,并且所述机械压接功能具有机械元件、例如相对彼此能摆动的手杆、钳嘴和使手杆与钳嘴耦合的驱动机构。电子-结构单元独立于所述机械钳部分构造,所述电子-结构单元压接钳的钳头的至少一侧安置到机械钳部分上并且保持在所述机械钳部分上。优选地,电子-结构单元子啊钳头的两个对置的侧上延伸,其中,电子-结构单元的各个组件、例如两个部分印刷电路可以分别布置钳头的一侧并且可以通过围绕机械钳部分部分地引导的连接电缆彼此连接。电子-结构单元在此可以具有两个半壳状的壳体部分,所述壳体部分在装配状态中在周向方向上闭合地围绕机械钳部分延伸。电子-结构单元也可以具有壳体,所述壳体具有对于光可通过的或部分通过的部分区域,其中,在这种情况中在壳体内部可以布置光源,所述光源这样布置并且定向,以使得由光源射出的光加载该可透光的或可部分透光的部分区域。电子-结构单元可以具有用于能量供应的电池或蓄电池,其中,电池或蓄电池也可集成以到手杆中。电子-结构单元可以用于另外的目的并且包含为此所需的部件。在不限制本发明的情况下在此应实现,电子-结构单元可以例如具有GPS单元,以便实现压接钳定位。可能的是,借助电子-结构单元确定或评估经历的工作行程的数量。电子-结构单元可以设计用于评估压接过程、存储传感器数据、防盗、声音输出、用于检查工件到压接钳的模具中的准确插入的电子检查等等。关于其他细节参考未预先公开的具有官方文件登记号EP 18 173 803的欧洲专利申请文件。
完全可能的是,通过根据本发明压接钳可以仅仅检测压接力。在这个框架内可以仅仅检测、评估或存储压接力的各个值、例如最大值。然而也可能的是,压接力变化曲线与时间相关地测量。对于本发明的一个特别的提出方案,在压接钳中除了传感器以外也存在位移传感器,所述位移传感器检测压接钳的驱动机构的部件在压接行程上的位移(其中应该也包括手杆和/或钳嘴的位移)。通过位移传感器则可以例如评估,压接钳经历多少个工作行程。由此,模具或整个压接钳可以例如在达到经历的工作行程的预确定的数量的情况下被更换。另一方面,对于过程评估和过程监测会重要的是,根据所述位移、在此即压接行程检测并且评估压接力。由此可以例如实现对于预给定的压接位移比较压接力或者也实现压接力关于压接位移的变化曲线与预给定的额定值或额定变化曲线比较并且由所述比较确定,压接过程是否按照规定地进行。
本发明的一个另外的方面涉及半模具的一个特别的设计方案。根据所述提出方案使用下述半模具,所述半模具具有两个半模具部分。在此,一个半模具部分可以用于确保绝缘皮压接、即插头与电导线的绝缘皮机械连接,并且另一个半模具部分用于提供导线压接、即用于确保插头与电导线电连接。这两个半模具部分则通过至少一个横向栓彼此连接。横向栓在两侧突出于这些半模具部分。然而所述横向栓则不强制地相应于现有技术用于将半模具刚性地支撑在钳嘴上。确切地说,根据本发明在横向栓和钳嘴之间形成沿着作用的压接力的方向的间隙。所述间隙导致,压接力不直接地从半模具通过横向栓传递到钳嘴,由此所述压接力不通过力传感器传导。确切地说,实现下述间隙,所述间隙可以使压接力的至少一个分量通过力传感器延伸并且所述压接力的至少一个分量由所述力传感器测量。
关于半模具配备有横向栓的方案特别是参考申请人的专利文件DE 198 02 287C1,该专利文件成为本专利申请文件的内容。在此所述的半模具具有突出于钳嘴的模具区域和位于钳嘴中的法兰区域。一方面,法兰区域和钳嘴具有对准的孔,用于将半模具保持在钳嘴上的栓或螺钉可以穿过所述孔。此外,半模具在模具区域和法兰区域之间的过渡区域中具有两个平行的横向孔,平行的横向栓穿过所述横向孔,所述横向栓可以例如通过压配合固定到横向孔中。而根据DE 198 02 287 C1,横向栓的自由端部区域接收部接收在钳嘴的边缘敞开的、特别是半圆柱形的接收部中,根据本发明在所述横向栓和钳嘴的可能的半圆柱形的接收部之间形成间隙。
对于本发明的一个另外的提出方案,另外的半模具保持在压接钳的另外的钳嘴上。所述另外的半模具也具有两个半模具部分。这两个半模具部分同样通过至少一个横向栓彼此连接,所述横向栓在两侧突出于另外的半模具的半模具部分。然而在横向栓和另外的钳嘴之间不形成沿着作用的压接力的方向的间隙。优选地,所述另外的半模具通过至少一个横向栓直接地并且在另外的钳嘴的前述的半圆柱形的接收部无间隙的情况下支撑在另外的钳嘴上,如同在专利文件DE 198 02 287 C1中所述的那样。由此,基于第一半模具和对应的钳嘴之间所述的间隙可以实现从半模具通过力传感器至钳嘴(部分)力流,而对于另外的钳嘴则压接力的力流直接从半模具穿过钳嘴。
基于本发明的任务的一个另外的解决方案通过一种压接钳的组实现。在此,对于本发明的所述提出方案存在压接钳的两个不同的子组:
第一子组的压接钳具有两个半模具,所述两个半模具分别具有两个模具部分,所述两个模具部分如前所述地相应地通过至少一个横向栓彼此连接,该横向栓在两侧突出于半模具部分。对于所述第一子组的压接钳实现通过这两个半模具的横向栓分别无间隙地直接支撑在对应的钳嘴上的压接力。也就是说,在这种情况中没有力流穿过另外的位移并且特别是通过力传感器,从而第一子组的压接钳优选地构造为没有力传感器。
与此相反,第二子组的压接钳如前所述地构造,从而在这种情况中半模具直接通过对应的横向栓支撑在钳嘴上,而另外的半模具由于半模具和钳嘴之间的间隙而通过力传感器支撑。
优选地,对于这两个子组的压接钳可以使用大量的相同的部件,由此减小制造花费和所述部件的储存花费。这需要,第一子组的压接钳构造为没有力传感器,而第二子组的压接钳具有力传感器。
基于本发明的任务的一个另外的解决方案通过一种半模具的特别的应用实现,所述半模具具有两个半模具部分,所述两个半模具部分通过至少一个横向栓彼此连接并且具有横向于压接力取向的背面,该横向栓在两侧突出于半模具部分:根据本发明,半模具可以多功能地在第一应用中或者然而在第二应用中被使用:
半模具在第一应用中针对下述压接钳使用,在该压接钳中,该横向栓在没有沿着作用的压接力的方向的间隙的情况下分别支撑在对应的钳嘴上,从而压接力可以通过横向栓传递,而没有压接力通过背面传递。优选地,半模具由此在第一应用中使用在不使用力传感器的压接钳中,或者使用在下述钳嘴上,力传感器不支撑在该钳嘴上。
然而相同的半模具可以在第二应用中针对下述压接钳使用,在该压接钳中,横向栓和钳嘴形成沿着作用的压接力的方向的间隙。在这种情况中,横向栓不将压接力传递到钳嘴。取而代之,压接力或压接力分量通过背面传递。通过半模具的根据本发明的多功能性使得所述半模具可以与下述情况无关地被制造、储存和/或销售,即所述半模具是否使用在配备有力传感器的钳嘴上,或者是否使用在下述钳嘴上,没有力传感器支撑在该钳嘴上并且由此可以实现将压接力从半模具直接传递到钳嘴。
本发明的有利的进一步方案由权利要求、说明书和附图得出。
在说明书中提及的、特征和多个特征的组合的优点仅仅是示例性的并且可以替换地或累加地起作用,而所述优点不必强制地由根据本发明的实施方式实现。
关于原始申请文件和专利的公开内容(非保护范围)适用如下:另外的特征由附图、特别是示出的几何结构和多个构件相对彼此的相对尺寸以及所述多个构件的相对布置和作用连接得出。本发明的不同实施方式的特征或者不同权利要求的特征的组合同样可以不同于权利要求的选择的回引关系并且以此构思。这也涉及下述特征,所述特征在单独的附图中示出或者在其说明中被提及。所述特征也可以与不同权利要求的特征组合。对于本发明的另外的实施方式同样可以取消权利要求中列举的特征,然而这不适用于已授权的专利的独立权利要求。
在权利要求和说明中提及的特征关于其数量理解为,存在恰好所述数量或者比所述数量多的数量,而不需要具体地使用副词“至少”。也就是说,当例如谈及一个横向栓或压电箔,这理解为,存在恰好一个横向栓或压电箔、两个横向栓或压电箔或者多个横向栓或压电箔。所述特征可以通过另外的特征补充或者是构成相应产品的唯一的特征。
包含在权利要求中的附图标记不限制通过权利要求保护的内容的范围。所述附图标记仅仅用于使权利要求更容易理解的目的。
附图说明
下面根据附图中所示的优选的实施例进一步阐述和说明本发明。
图1以侧视图示出在打开位置中的压接钳。
图2以侧视图示出根据图1的在闭合位置中的压接钳。
图3以空间图示出根据图1和2的压接钳,其中,在此卸下钳头的盖板。
图4示出根据图3的压接钳的细部IV。
图5以空间分解图示出使用在根据图1至4的压接钳中的力传感器单元。
图6以空间图示出使用在根据图1至4的压接钳中的半模具。
具体实施方式
图1至4示出压接钳1,在所述压接钳中部分卸下电子-结构单元15。压接钳1具有定手杆2和动手杆3以及定钳嘴4和动钳嘴5。手杆2,3借助驱动机构6与钳嘴4,5耦合。通过压接行程,驱动机构6将手杆2,3从图1中的打开位置到图2中的闭合位置中的闭合运动转换成钳嘴4,5的闭合运动。驱动机构6特别是具有曲杆传动装置。此外,驱动机构6可以具有所谓的强制锁定装置,借助所述强制锁定装置,即使在(至少部分地)取消施加到手杆2,3的手作用力时也能锁定之前达到的部分压接行程以防止不期望地打开和/或确保只有在压接行程结束时达到预确定的闭合位置的情况下才能再次打开手杆2,3和钳嘴4,5。优选地,定手杆2和定钳嘴4是定钳体7的组成部分,动钳嘴5和一压杆8能摆动地铰接在所述定钳体上。
可能的是,动手杆3在摆动轴承9中能摆动地铰接在定钳体7上。与所述摆动轴承9隔开间距地,动手杆3在另外的摆动轴承10中与压杆8连接,所述压杆在另外的端部区域中借助摆动轴承11铰接在定钳嘴4上。摆动轴承9,10,11构成曲杆传动装置的摆动轴承,所述曲杆传动装置随着靠近根据图2的闭合位置而靠近所述曲杆传动装置的伸展位置。
此外可能的是,压接钳1具有另外的手杆12,所述另外的手杆部分地在定手杆2的内部延伸,并且所述另外的手杆与定钳嘴4固定地连接。手杆12朝向手杆2的方向的操纵导致:在不改变手杆2,3的相对位置的情况下钳嘴4,5从初始位置转变到(扩大的)打开位置中,所述打开位置可以用于将工件插入到钳嘴中。如果取消施加到手杆12上的力,则弹簧使该第三手杆12又回到初始位置中,由此钳嘴5同时返回到初始位置中或者在到达初始位置之前将工件夹紧在钳嘴中。为了通过操纵手杆12实现钳嘴5运动到扩大的打开位置中,压杆8的摆动轴承10具有对于所示的实施例通过如下方式提供的自由度,即摆动轴承10的摆动销13在压杆8的长形孔14中被引导。另一方面,在压接钳1中也可以设置打开弹簧,所述打开弹簧随着到达闭合位置使压接钳1自动地又转变到初始位置或打开位置中。初始位置的确保、从扩大的打开位置到初始位置中的闭合力以及从闭合位置到初始位置中的打开力的产生可以借助弹簧与适合的止挡的相互作用来确保。在此,弹簧由于止挡而仅仅在部分行程上(即一方面在初始位置和闭合位置之间的部分行程上并且另一方面在初始位置和扩大的开口位置之间的部分行程上)起作用。
关于曲杆传动装置和机械钳部分的构造、初始位置的确保、第三手杆12到压接钳1中的集成、摆动销13在长形孔14中的引导的不同的弹簧和止挡参考未预先公开的具有官方文件登记号EP 18 190 465的欧洲专利申请文件,该欧洲专利申请文件成为本专利申请文件的内容。
电子-结构单元15或“技术组件(Tech-Pack)”固定在具有机械部件的机械钳部分上,所述机械部件负责用于引起实际压接过程并且打开压接钳1。电子-结构单元15在此布置在钳头的区域中并且在钳嘴和手杆2,3之间的区段中。电子-结构单元优选地围绕机械钳部分环形地在钳头的区域中延伸。电子-结构单元15可以在此具有电子控制单元、输入元件例如开关、按键等、输出元件或显示器、照明装置、声学输出元件或传感器。传感器特别是位移传感器16。对于所示的实施例,位移传感器16具有布置在电子-结构单元15的壳体上的第一传感器元件17、特别是电路板以及保持在压杆8上的第二传感器元件18。在这种情况中,位移传感器16检测传感器元件17,18在压接行程上的相对运动。优选地,在机械钳部分的对置侧分别布置(部分)电路板,该电路板则可以通过连接电缆19彼此连接。电子-结构单元可以具有两个半壳状的壳体部分,所述壳体部分在装配状态中在周向方向上闭合地围绕机械钳部分延伸。电子-结构单元15的壳体可以具有对于光可通过的或者可部分通过的部分区域。在这种情况中,在壳体内部可以布置光源,所述光源这样布置并且定向,以使得由光源射出的光加载该可透光的或可部分透光的部分区域并且至少部分地穿过该可透光的或可部分透光的部分区域。电子控制单元可以具有控制逻辑,所述控制逻辑评估电池或蓄电池的充电状态;确定或评估经历的工作行程的数量;评估通过钳工具实施的加工过程;可以存储数据;在待机模式中在通过加速度传感器识别压接钳1的运动时可以激活准备工作模式;在检测出在预给定的第一时间段内未操纵压接钳或者在预给定的第二时间段内压接钳1未运动时,则使显示器或光源停止工作,其中,第一时间段可以比第二时间段长;运行无线的发射和/或接收装置;借助光源显示电池或蓄电池的充电状态;通过设定运行参数实现压接钳1的配置;检测手杆2,3的闭合位置的达到;控制用于定位压接钳1的定位功能;通过可使压接钳停止工作来控制压接钳的防盗;控制压接钳1的声学输出;进行用于检查工件符合规定地插入到钳嘴中的插入电子检查和/或在显示器上产生显示,所述显示可以是制造商、拥有者或使用者的名字和标识,可以是电池或蓄电池的充电状态,可以是测量出的压接力或测量出的压接位移或其变化曲线,可以是经历的工作行程的数量,可以是通过压接钳1实施的压接过程的评估结果和/或可以是关于压接钳1所需的维护的提示或者可以与此相关。关于电子-结构单元的设计方案、其与压接钳1的机械钳部分的相互作用以及借助电子-结构单元确保的功能参考具有官方文件登记号EP 18 173 803的欧洲专利申请文件,该欧洲专利申请文件成为本专利申请文件的内容。
此外可能的是,压接钳1通过电子-结构单元无线地与外部电子控制单元、特别是在压接钳1的工作环境中的智能手机或计算机通信,而补充地可能的是,所述外部电子控制单元又与云存储器通信。所述通信途径可以特别是用于评估压接过程、所使用的模具、压接力变化曲线和/或压接位移、由压接钳或模具经历的压接行程的数量等。也可能的是,电子-结构单元或压接钳具有检测装置,检测装置设置用于检测半模具的标识。所述检测装置可以邻近于半模具布置。检测装置可以是用于呈半模具的光学编码形式的标识的读取装置、半模具的机械接触轮廓的机械扫描装置、用于接收半模具的RFID单元的标识的接收单元或用于借助在半模具和检测装置之间的电感耦合进行识别的检测装置。半模具的标识可以是半模具的类型的标识、半模具的单义的特定的标识和/或半模具的认证。可能的是,通过前述的通信途径在检测到半模具的标识之后生成工件的目录,所述工件可以借助检测到的半模具压接,其中,工件的所述类型则可以被显示在压接钳的显示器上或者在外部电子控制单元。也可能的是,除了关于标识检测半模具以外也例如通过基于摄像机图像识别图像来检测工件的类型。在这种情况中,借助电子-结构单元15和/或外部电子控制单元的控制逻辑可以检验,已识别的半模具是否适用于压接已识别的类型的工件,这则可以在压接钳或外部电子控制单元上光学地或声学地使使用者获知。关于用于识别半模具并且使压接钳1与外部电子控制单元通信并且可能通过所述外部电子控制单元与云储存器通信的检测装置的这个和另外的设计可能性以及评估并且确定半模具和工件的适合的组合的可能性参考具有官方文件登记号EP 18 207 344的欧洲专利申请文件,该欧洲专利申请文件成为本专利申请文件的内容。
优选地,压接钳1或者其机械钳部分的已提及的元件以板形构造方式构造,其中,所述元件也可以通过多个彼此平行地布置的板构成。
定钳嘴4和定钳体7在此也具有两个(在此金属的)彼此平行地以一定间距布置的盖板20。在定钳嘴4的前端部区域中,盖板20的间距通过套管21的纵向延伸部预给定,盖板20通过所述套管彼此螺接或销接。在盖板20之间的中间空间中,以具有允许相对运动的、垂直于钳嘴5的摆动平面的间隙的方式接收半模具22。
半模具22具有法兰区域23,所述法兰区域在半模具22装入到压接钳1中时在盖板20之间延伸。此外,半模具22具有模具区域24。法兰区域23至模具区域24的过渡部可以通过阶梯部25实现。半模具22在模具区域24中形成至少一个模具轮廓、在此即三个并排布置的、具有用于不同工件的不同的几何形状的模具轮廓26a,26b,26c。在法兰区域23中存在贯通缺口27。如果贯通缺口27与盖板20的对应的固定孔28对准地布置,则可以借助栓、销或螺钉实现将半模具22防丢地固定在盖板20上。出于在下文中还详细描述的原因,贯通缺口27构造为长形孔29。在法兰区域23的朝向模具区域24的端部区域中或者在阶梯部25的区域中,半模具22具有两个平行的贯通孔30,31,横向栓32,33穿过所述贯通孔。横向栓32,33特别是通过压配合固定在贯通孔30,31或者其他孔中。横向栓32,33在两侧突出于法兰区域23。
半模具22具有模具背部34。模具背部34具有面法线,所述面法线相应于压接力的方向。对于所示的实施例,模具背部34由法兰区域23的背离模具区域24的端侧构成。然而模具背部34也可以由半模具22的相应的阶梯部构成。
压接钳1还具有力传感器35,所述力传感器具有压电箔36或者由所述压电箔构成。力传感器35是力传感器单元37的组成部分。在力传感器单元37中,压电箔36三明治式地布置在传递体38和支撑体39之间,其中,压电箔36优选地与传递体38和支撑体39粘接。
传递体38板状地构造并且优选地具有沿着作用的压接力的方向的、1.0mm±40%、±30%、±20%或±10%的延伸尺寸。传递体38构造在平坦的传递面40的朝向半模具22的侧上。通过压接力将由模具背部34形成的背面41压到传递体38的传递面40上。
支撑体39具有在两侧横向于压接力和钳嘴5的摆动平面定向的摆动销42a,42b(参见图5),所述摆动销分别被接收在盖板20的轴承孔中。以这种方式构成摆动轴承44,借助所述摆动轴承使支撑体39相对于盖板20能绕着由摆动销42预给定的摆动轴线45摆动地支承。相反,由于该摆动轴承44,支撑体39的摆动轴线45相对于盖板20的位置被固定。可选地,支撑体39可以在轴承孔43旁边具有至少一个另外的孔46,47。栓或销可以穿过该孔46,47,借助所述栓或销可以在一侧或两侧限制支撑体39绕着摆动轴线45的摆动,其方式是,穿过该孔46,47的栓或销与盖板20的止挡接触。
压电箔36可以通过一连接电缆48与电子-结构单元15连接。借助电子-结构单元15可以进行压电箔36的信号处理和信号评估并且由此进行压接力的确定。
对于在此所示的实施例,半模具22构造有两个板状的半模具部分49,50(参见图6)。在此,一个半模具部分49构成用于压接绝缘皮的模具轮廓,而另一个半模具部分50构成用于压接导线的模具轮廓。横向栓32,33与贯通孔30,31的压紧连接用于半模具部分49,50彼此固定地连接。
与力传感器单元37相互作用并且支撑在定钳嘴4上的半模具22通过经历压接行程与另外的半模具51相互作用,所述另外的半模具保持在动钳嘴5上。半模具22,51的模具轮廓共同构成一模具,工件在该模具中被压接。半模具51也具有横向栓52,53。半模具51的法兰区域被接收在钳嘴5的钳嘴板54之间。钳嘴板54形成用于横向栓52,53的(优选地半圆柱形的)接收部,在所述接收部中,半模具51通过压接力直接支撑在钳嘴板54并且由此支撑在钳嘴5上。附加地,借助固定螺钉或销55进行半模具51的固定,所述固定螺钉或销穿过钳嘴板54和半模具51的对准的孔56。
支撑体39的摆动轴线45和摆动销42a,42b这样布置并且支承在盖板20上,以使得在半模具22支撑在力传感器单元37上时,横向栓32,33的突出的端部区域以相对于盖板20(特别是相对于所述盖板的半圆柱形的接收部)有间隙57的方式布置。
具有力传感器单元37的压接钳1的工作方式如下:随着将半模具22装入盖板20之间,半模具22的模具背部34以背面41与传递体38的传递面40接触,而横向栓32,33不支撑在盖板20上。相反,沿着作用的压接力的方向仅仅进行半模具22在传递体38上的支撑。由于通过栓或螺钉穿过半模具22的长形孔29和盖板20的固定孔28的附加的固定,半模具22虽然防丢地保持在盖板20上,但是并不经由穿过长形孔29的栓或螺钉以及所述横向栓32,33支撑压接力。在压接力随着经过压接行程而增大时,压接力从半模具22经由该半模具的背面41传递到传递体38的传递面40上并且由此传递到压电箔36上,所述压电箔的信号然后通过连接电缆48传输到电子-结构单元15。由于支撑体39通过摆动轴承44支承在钳嘴4上,支撑体39(并且由此半模具22)可以自动地这样定向,以使得压接力垂直于传递面40并且由此垂直于压电箔36定向。可能的是,在所述定向中支撑体39和半模具22共同绕着摆动轴线45摆动。所述摆动可以仅仅随着装配进行或者也在压接行程期间根据压接力的作用方向进行。然而也可能的是,除了所述定向以外实现在半模具22和力传感器单元37之间在相对于作用的压接力的横向平面中的滑动运动,其方式是,这导致在传递面40和背面41之间的接触面中的滑动运动。
相反,对于另外的半模具51,经由横向栓52,53将所述半模具51直接支撑在钳嘴5、在此即钳嘴板54上。
可能的是,压电箔36(特别是在传递体38和支撑体39之间)被折叠成具有相同的传感器面的至少两个层。这两个传感器面然后被施加压接力和对应的面压力,由此使通过压接力引起的压电元件的电荷改变增大并且可以增大力传感器的灵敏性。
在压接钳1中可以使用L形的钳嘴板。关于与此相关的设计方案以及L形的钳嘴板通过固定栓与另外的部件的连接以及能实现的优点参考欧洲专利申请文件EP 3 553 900,该欧洲专利申请文件与此相关地成为本专利申请文件的内容。
附图标记列表
1 压接钳
2 定手杆
3 动手杆
4 定钳嘴
5 动钳嘴
6 驱动该机构
7 定钳体
8 压杆
9 摆动轴承
10 摆动轴承
11 摆动轴承
12 第三手杆
13 摆动销
14 长形孔
15 电子-结构单元
16 位移传感器
17 传感器元件
18 传感器元件
19 连接电缆
20 盖板
21 套管
22 半模具
23 法兰区域
24 模具区域
25 阶梯部
26a,26b,26c 模具轮廓
27 贯通缺口
28 固定孔
29 长形孔
30 贯通孔
31 贯通孔
32 横向栓
33 横向栓
34 模具背部
35 力传感器
36 压电箔
37 力传感器单元
38 传递体
39 支撑体
40 传递面
41 背面
42 摆动销
43 轴承孔
44 摆动轴承
45 摆动轴线
46 孔
47 孔
48 连接电缆
49 半模具部分
50 半模具部分
51 半模具
52 横向栓
53 横向栓
54 钳嘴板
55 栓
56 孔
57 间隙或自由度
Claims (13)
1.一种压接钳(1),其具有:
a)钳嘴(4),
b)有间隙(57)或自由度地能支撑或者已支撑在所述钳嘴(4)上的半模具(22),和
c)用于测量作用于所述半模具(22)的压接力的力传感器(35),
其特征在于,
d)所述力传感器(35)具有压电箔(36),
e)在力传感器单元(37)中所述压电箔(36)三明治式地被接收在一支撑于所述钳嘴(4)的支撑体(39)和一传递体(38)之间,并且
f)所述力传感器单元(37)能绕着摆动轴线(45)摆动地装配在所述钳嘴(4)上,所述摆动轴线垂直于作用的压接力取向。
2.根据权利要求1所述的压接钳(1),其中,所述半模具(22)是能更换的并且具有模具背部(34),所述模具背部至少通过所述压接力的一部分被压到所述传递体(38)上。
3.根据权利要求2所述的压接钳(1),其中,所述半模具(22)通过至少一个固定装置
a)以沿着作用的压接力的方向的间隙(57)或自由度和/或
b)能绕着垂直于作用的压接力定向的摆动轴线(45)摆动地
装配在所述钳嘴(4)上。
4.根据权利要求1所述的压接钳(1),其中,所述压电箔(36)与所述支撑体(39)和/或与所述传递体(38)粘接。
5.根据权利要求1所述的压接钳(1),其中,所述半模具(22)和所述力传感器单元(37)支撑在定钳嘴上或者在形成所述定钳嘴的定钳体(7)上。
6.根据权利要求1所述的压接钳(1),其中,所述力传感器(35)与电子-结构单元(15)电连接。
7.根据权利要求5所述的压接钳(1),其中,所述力传感器(35)与电子-结构单元(15)电连接。
8.根据权利要求1所述的压接钳(1),其中,存在一位移传感器(16),所述位移传感器检测所述压接钳(1)的驱动机构(6)的部件在压接行程上的位移。
9.根据权利要求7所述的压接钳(1),其中,存在一位移传感器(16),所述位移传感器检测所述压接钳(1)的驱动机构(6)的部件在压接行程上的位移,并且所述位移传感器(16)与所述电子-结构单元(15)电连接。
10.根据权利要求1所述的压接钳(1),其中,所述半模具(22)具有两个半模具部分(49,50),所述两个半模具部分通过至少一个第一横向栓(32,33)彼此连接,该横向栓在两侧突出于这些半模具部分(49,50),其中,在该第一横向栓(32,33)和该钳嘴(4)之间形成一沿着作用的压接力的方向的间隙(57)或自由度。
11.根据权利要求10所述的压接钳(1),其中,所述压接钳(1)包括另外的钳嘴(5),在该另外的钳嘴上保持一另外的半模具(51),所述另外的半模具具有至少一个第二横向栓(52,53),该第二横向栓在两侧突出于所述另外的半模具(51),其中,在该第二横向栓(52,53)和该另外的钳嘴(5)之间不形成沿着作用的压接力的方向的间隙或自由度。
12.一种压接钳(1)的组,其具有
a)压接钳的第一子组,在这些压接钳中,两个半模具分别具有至少一个横向栓,该横向栓在两侧突出于所述半模具,其中,所述横向栓在没有沿着作用的压接力的方向的间隙或自由度的情况下分别支撑在对应的钳嘴上,和
b)根据权利要求10所述的压接钳的第二子组。
13.一种半模具(22)的应用,所述半模具具有在两侧突出于所述半模具(22)的至少一个第一横向栓(32,33)和一横向于压接力取向的背面(41),所述半模具
a)不仅在第一应用中针对下述压接钳(1)使用,在该压接钳中,
aa)该第一横向栓(32,33)在没有沿着作用的压接力的方向的间隙或自由度的情况下支撑在对应的钳嘴上,从而所述压接力通过该第一横向栓(32,33)传递,并且
ab)没有压接力通过所述背面(41)传递,
b)而且在第二应用中针对根据权利要求1至10中任一项所述的压接钳(1)使用,在该根据权利要求1至10中任一项所述的压接钳中,
ba)该第一横向栓(32,33)和所述钳嘴(4)形成沿着作用的压接力的方向的间隙(57)或自由度,从而该第一横向栓(32,33)不将压接力传递到所述钳嘴(4)上,并且
bb)所述背面(41)传递压接力。
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