BR112016007520B1

BR112016007520B1 - conjunto de acoplamento para acoplar um primeiro elemento a um segundo elemento para transferir forças lineares de compressão e/ou tração, e, método para calibrar um transdutor de força in situ em uma máquina de teste aplicadora de força

Info

Publication number: BR112016007520B1
Application number: BR112016007520-0A
Authority: BR
Inventors: Bradley D. Schulz; Paul M. Krueger
Original assignee: Mts Systems Corporation
Priority date: 2013-10-07
Filing date: 2014-10-07
Publication date: 2021-01-26
Also published as: JP6431542B2; WO2015054250A2; KR102278729B1; KR20160065861A; US20150096348A1; BR112016007520A2; EP3055660A2; CN105593658B; US9696229B2; CN105593658A; WO2015054250A3; JP2016532134A; EP3055660B1; BR112016007520A8

Abstract

CONJUNTO DE ACOPLAMENTO PARA ACOPLAR UM PRIMEIRO ELEMENTO A UM SEGUNDO ELEMENTO PARA TRANSFERIR FORÇAS LINEARES DE COMPRESSÃO E/OU TRAÇÃO, E, MÉTODO PARA CALIBRAR UM TRANSDUTOR DE FORÇA IN SITU EM UMA MÁQUINA DE TESTE APLICADORA DE FORÇA. Um conjunto aplicador de força (10; 10') é descrito para calibrar um transdutor de força in situ (ou célula de carga) (104) em uma máquina de teste aplicadora de força (carga) (125). O aplicador de força (10) inclui um membro estacionário (22; 22') configurado para ser preso a uma estrutura fixa, um membro móvel (20; 20'), uma célula de carga (12) operativamente acoplada a uma extremidade do membro móvel (20; 20'); e um conjunto de parafuso diferencial (24; 24") conectando o membro móvel (20; 20') ao membro estacionário (22; 221). um conjunto de acoplamento (14) pode ser usado para assegurar que apenas cargas de tração ou compressão são aplicadas. O conjunto de acoplamento (14) pode ser configurado se desejado de tal modo que nenhuma carga de tração ou compressão pode ser aplicada. Um método para calibrar um transdutor de força in situ (104) em uma máquina de teste aplicadora de força (205) é também previsto e usa um gerador de força (16; 16'; 125) e o conjunto de acoplamento (14).

Description

FUNDAMENTOS

[001] A discussão abaixo é dada meramente para informação histórica geral e não se destina a ser usada como um auxílio para determinar o escopo da matéria reivindicada.

[002] Transdutores de medição de força requerem calibração periódica via comparação do transdutor sob teste com um transdutor padrão de referência. A calibração deve ser feita em uma faixa de forças incrementais, por padrões internacionais. Em muitos casos, a máquina de teste para realizar o teste pode ser usada como o aplicador de força para fins de calibração; porém, em algumas situações isto não é possível ou o acessório resultante necessário para realizar a calibração introduz um erro inaceitável.

[003] Em um tal caso, um sistema de teste de material acionado eletrodinâmico tem a singular característica que sua capacidade de força dinâmica a curto prazo excede sua força estática. Sua força dinâmica nominal pode ser mantida por uma duração mais curta do que requerido para calibração. Portanto, um meio alternativo de aplicação de força é requerido para atingir a faixa completa.

[004] O documento WO 2011/012182 A1 divulga uma bancada de teste com um aparelho para calibrar um dispositivo de medição de força.As bordas da faca 11 em um braço de alavanca 3 são usadas para transferir força para os suportes da faca 12 em uma forquilha 10.

[005] O documento WO 82/02949 divulga uma instalação de controle para determinar a resistência do concreto. Uma junta esférica é usada para conectar componentes em tensão apenas enquanto permite um pequeno giro entre esses componentes.

[006] A patente U.S. No. 1.332.491 divulga uma máquina de teste portátil que utiliza parafusos com passos de rosca diferentes.

[007] Em outros sistemas, o controlador ou sistema de controle não é capaz de realizar o teste necessário para calibração. Igualmente, a estrutura de alguns sistemas não permite calibração IN SITU. Para aquelas máquinas que permitem calibração IN SITU, as tecnologias de acoplamento e disposição de acessórios correntemente usadas não são precisas o bastante para as últimas normas de alta precisão que devem ser atendidas. Embora tenham sido usados métodos e aparelhos para aplicar cargas externas, estes se mostraram incapazes de produzir resultados repetíveis com alta precisão.

SUMÁRIO

[008] Este sumário e o presente resumo são dados para apresentar uma seleção de conceitos em uma forma simplificada os quais são adicionalmente descritos abaixo na descrição detalhada. Este sumário e o resumo não se destinam a identificar aspectos chaves ou aspectos essenciais da matéria reivindicada, e nem eles se destinam a ser usados como um auxílio para determinar o escopo da matéria reivindicada. A matéria reivindicada não é limitada a implementações que resolvem qualquer uma ou todas as desvantagens assinaladas nos antecedentes.

[009] Um primeiro aspecto descrito é um conjunto aplicador de força para calibrar um transdutor de força (ou célula de carga) IN SITU em uma máquina de teste aplicadora de força (carga). O aplicador de força inclui um membro estacionário configurado para ser preso a uma estrutura fixa, um membro móvel, uma célula de carga operativamente acoplada a uma extremidade do membro móvel e um conjunto de parafuso diferencial conectando o membro móvel ao membro estacionário.

[0010] Um segundo aspecto descrito é um conjunto aplicador de força para calibrar um transdutor de força (ou célula de carga) IN SITU em uma máquina de teste aplicadora de força (carga). O aplicador de força inclui uma armação de reação tendo uma base configurada para ser montada próxima do transdutor de força IN SITU. Um suporte vertical é preso à base e um cabeçote transversal é preso ao suporte vertical. Um membro estacionário é preso ao cabeçote transversal.Um conjunto de parafuso diferencial conecta um membro móvel ao membro estacionário.

[0011] Uma ou mais das seguintes características pode ser incluída em cada um dos aspectos acima como desejado, se não dados de outra forma, para proporcionar outras modalidades.

[0012] O conjunto de parafuso diferencial pode incluir um membro rotativo conectado rosqueadamente ao membro móvel com uma primeira série de filetes de rosca tendo um primeiro passo de rosca. O membro rotativo é também conectado rosqueadamente ao membro estacionário com uma segunda série de filetes de rosca tendo um segundo passo de rosca, o segundo passo de rosca sendo diferente do primeiro passo de rosca. O membro móvel pode compreender uma haste rosqueada, enquanto que o membro rotativo pode compreender um tubo tendo um furo rosqueado compreendendo a primeira série de filetes de rosca. Nesta modalidade, o tubo tem uma superfície externa tendo a segunda série de filetes de rosca que são conectados rosqueadamente com o membro estacionário. Em uma outra modalidade, cada um dentre o membro móvel e o membro estacionário compreende hastes rosqueadas que são alinhadas uma com a outra. O membro rotativo engata os filetes de rosca de cada uma das hastes rosqueadas. A rotação do membro rotativo causa movimento linear da haste rosqueada do membro móvel em relação à haste rosqueada do membro estacionário

[0013] Pode ser previsto um dispositivo antirrotação que é conectado ao membro estacionário e é conectado ao membro móvel e configurado para inibir pelo menos a rotação do membro móvel, ou rotação de tanto o membro estacionário quanto o membro móvel. O dispositivo antirrotação pode ser um recesso formado no membro móvel e um pino preso ao membro estacionário e estendendo-se no recesso. Igualmente, o dispositivo antirrotação pode ser um recesso formado no membro estacionário e um pino preso ao membro móvel e estendendo-se no recesso. Cada recesso pode funcionar como uma guia para o pino.

[0014] O primeiro aspecto pode também incluir uma armação de reação tendo uma base configurada para ser montada próxima do transdutor de força IN SITU. Um suporte vertical é preso à base e um cabeçote transversal é preso ao suporte vertical. O membro estacionário é preso ao cabeçote transversal.

[0015] Em uma outra modalidade, um conjunto de acoplamento pode ser operativamente conectado ao membro móvel. O conjunto de acoplamento tem uma extremidade distal remota do membro móvel. O conjunto de acoplamento é configurado para alinhar um eixo do membro móvel com um eixo da extremidade distal quando forças são transferidas do conjunto de acoplamento.

[0016] Um outro aspecto descrito é um conjunto de acoplamento para acoplar um primeiro elemento a um segundo elemento para transferir forças lineares de compressão e/ou tração. O conjunto de acoplamento inclui um conjunto retentor conectável ao primeiro elemento tendo um primeiro membro tendo uma primeira superfície tridimensional curva e um segundo membro tendo uma segunda superfície tridimensional curva espaçada da, e voltada para a, primeira superfície tridimensional curva. Uma estrutura de reação é conectável ao segundo elemento e é disposta entre a primeira e a segunda superfícies tridimensionais curvas. Uma estrutura de reação tem um espaçamento entre a primeira e a segunda superfícies tridimensionais curvas tal que a estrutura de reação contatas apenas uma dentre a primeira ou a segunda superfícies tridimensionais ao transmitir forças entre as mesmas.

[0017] Uma ou mais das seguintes características podem ser incluídas em cada um dentre o primeiro, o segundo e o terceiro aspectos acima como desejado, se previstas de outro modo, para proporcionar outras modalidades.

[0018] O conjunto de acoplamento pode ser usado para conectar o membro móvel à célula de carga, enquanto a extremidade distal é configurada para ser conectada ao transdutor de força IN SITU.

[0019] O conjunto retentor pode incluir pelo menos um orifício, a estrutura de reação estendendo-se através do orifício. Se desejado, dois orifícios opostos podem ser previstos, a estrutura de reação estendendo-se através de cada um dos orifícios. Cada uma dentre a primeira e a segunda superfícies tridimensionais curvas pode compreender pelo menos uma esfera parcial.Uma estrutura de reação pode incluir superfícies côncavas opostas, cada superfície côncava engatando uma das superfícies tridimensionais curvas.

[0020] Um outro aspecto descrito é um método para calibrar um transdutor de força IN SITU em uma máquina de teste aplicadora de força. O método inclui montar uma célula de carga de referência e um acoplador de modo a obter um trajeto de carga entre um gerador de força (por exemplo aplicador de força descrito acima ou um dispositivo gerador de força sobre a máquina de teste tal como um atuador) e o transdutor de força IN SITU, o conjunto de acoplamento compreendendo uma estrutura de reação e um primeiro membro configurado para engatar seletivamente um lado da estrutura de reação e um segundo membro configurado para engatar seletivamente um lado da estrutura de reação que fica voltado em uma direção oposta a dito um lado; e operar o gerador de força de modo a configurar um primeiro espaço entre o primeiro membro e a estrutura de reação e também um segundo espaço entre o segundo membro e a estrutura de reação. Qualquer uma das características anteriores descritas acima pode ser usada no método conforme desejado.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[0021] A Fig. 1 é uma vista em perspectiva de um conjunto aplicador de força.

[0022] A Fig. 2 é uma vista em perspectiva do conjunto aplicador de força montado em uma máquina de teste tendo uma célula de carga.

[0023] A Fig. 3 é uma vista em corte do conjunto aplicador de força.

[0024] A Fig. 4A é uma vista em planta de um acoplador para transferir forças.

[0025] A Fig. 4B é uma vista em corte do acoplador tomada ao longo das linhas 4B-4B na Fig. 4A.

[0026] A Fig. 5 é uma vista em perspectiva de uma porção do conjunto aplicador de força.

[0027] A Fig. 6 é uma vista em perspectiva de uma porção do conjunto aplicador de força com porções removidas.

[0028] A Fig. 7 é uma vista em corte de um conjunto aplicador de força sem uma armação de reação.

[0029] A Fig. 8 é uma vista esquemática de uma segunda modalidade de um conjunto aplicador de força.

[0030] Fig. 9 é uma vista esquemática da segunda modalidade do aplicador de força.

DESCRIÇÃO DETALHADA DE MODALIDADES ILUSTRATIVAS

[0031] Aspectos da invenção incluem, mas não são limitados a um conjunto aplicador de força de precisão tendo um aplicador de força 10 para gerar forças de precisão sobre uma célula de carga 12, aqui um padrão de referência; porém, o tipo específico de células de carga descritas aqui não faz qualquer parte da invenção. Um acoplador ou conjunto de acoplamento inovativo 14 é também ilustrado nas figuras e pode ser usado para acoplar forças entre o aplicador de força 10 e a célula de cargas como descrito abaixo. O aplicador de força 10 inclui um atuador 16, que é tipicamente suportado de maneira a aplicar cargas à célula de carga 12 (e uma célula de carga sob teste 102 na Fig. 3) por uma armação de reação 18.

[0032] Com referência às Figs. 3 e 6, o atuador 16 inclui um membro móvel 20, aqui ilustrado como uma haste de atuador que se move com respeito a um membro estacionário 22, aqui corporificado como um tubo de suporte. Um conjunto de parafuso diferencial 24 acopla o membro móvel 20 com o membro ou suporte estacionário 22 e faz o membro móvel 20 ser deslocado em relação ao mesmo por rotação de um membro rotativo receptor de força 26. O conjunto de parafuso diferencial 24 inclui o membro receptor de força 26 que é rosqueadamente acoplado ao membro móvel 20 com uma primeira série de filetes de rosca 30 tendo um primeiro passo de rosca. O membro receptor de força 26 é além disso rosqueadamente acoplado ao membro estacionário 22 com uma segunda série de filetes de rosca 32 tendo um segundo passo de rosca, o segundo passo de rosca sendo diferente do primeiro passo de rosca. Tanto o membro móvel 20 quanto o suporte estacionário 22 são inibidos contra rotação. Quando o membro receptor de força 26 é girado, o membro móvel 20 translada em relação ao suporte estacionário 22 por uma quantidade igual ao diferencial entre o primeiro e o segundo passos de rosca. O resultado é uma translação de movimento muito pequena do membro móvel 20 para uma quantidade relativamente grande de rotação do membro receptor de força 26; assim, o aplicador de força 10 pode fornecer forças selecionadas com alta precisão e repetibilidade. O primeiro passo de rosca pode ser mais grosseiro do que o segundo passo de rosca, ou o segundo passo de rosca pode ser mais grosseiro do que o primeiro passo de rosca. Em uma modalidade exemplificativa, a diferença em filetes de rosca pode estar na faixa de 2,54 μm a.20,32 μm. Dito em termos de operação do membro receptor de força 26 e não necessariamente correlacionado com a faixa precedente dada, em uma modalidade exemplificativa a rotação do membro receptor de força 26 de nenhuma carga até plena carga pode estar em uma faixa de ^ volta (nenhuma carga até plena carga) a 10 voltas (nenhuma carga até plena carga).

[0033] Na modalidade ilustrada, o membro receptor de força 26 inclui uma árvore 40 tendo um furo interno 42 que inclui a primeira série de filetes de rosca 30.Uma superfície externa 44 da árvore 40 inclui a segunda série de filetes de rosca 32. A árvore 40 é girada de modo a causar translação do membro móvel 20 devido à diferença de passo entre a primeira série de filetes de rosca 30 e a segunda série de filetes de rosca 32. Pelo menos um cabo estendendo-se radialmente 46 é preso a uma extremidade 48 da árvore 40. Na modalidade ilustrada, um membro de botão ampliado botão 50 acopla o cabo 46 à árvore 40.A árvore 40 estende-se através de um orifício central 52 previsto no botão 50. A extremidade 48 da árvore inclui um flange estendido 54 que é fixado ao botão 50 com fixador(es) apropriado(s) tais como cavilha(s) rosqueada(s)) 56.

[0034] Sendo fixado à árvore 40, o botão 50 vai girar assim como se mover axialmente ao longo de um eixo central 60 em relação ao suporte estacionário 22. O botão 50 inclui um central ampliado 70 no mesmo com um orifício de acesso 72. Uma extremidade 74 do membro estacionário 22 estende-se para dentro do recesso 70 através do orifício de acesso 72, enquanto que a árvore 40 estende-se através do recesso 70 e para fora do orifício de acesso 72 e para dentro do membro estacionário 22, aqui compreendendo um tubo. As paredes externas 76 do botão 50 formando o recesso 70 inibem que contaminantes alcancem a segunda série de filetes de rosca 32, enquanto que a primeira série de filetes de rosca 30 são vedadas contra contaminantes a partir do membro móvel 20 sendo disposto no furo 42 e em que um embuchamento alongado 80 veda uma segunda extremidade 84 do tubo 22, enquanto proporciona uma superfície de guia estável para o membro móvel 20, que se estende para dentro de um furo do membro estacionário 22. Na modalidade ilustrada, o embuchamento 80 é preso à extremidade 84 do tubo 22 com fixador(es) apropriado(s) aqui exemplificados como cavilha(s) rosqueada(s) 88.

[0035] Um membro de antirrotação 90 é previsto para inibir rotação do membro móvel 20. Geralmente, o membro antirrotação 90 é operativamente acoplado ao membro móvel 20 e um membro estacionário. Na modalidade ilustrada na Fig. 6, o membro antirrotação 90 compreende um elemento estendido tal como um pino 90 que é preso ao suporte estacionário 22. Aqui, o pino 90 é rosqueadamente montado no suporte estacionário 22. Uma porção 92 do pino 90 estende-se para dentro de uma fenda ou recesso ampliado 94 do membro móvel 20. O recesso 94 é configurado de modo a receber o pino 90 e inibir rotação do membro móvel 20 devido ao pino 90 contatar paredes radiais internas do recesso 94, enquanto permite movimento de translação do membro móvel 20 em relação ao pino estacionário 90 por uma distância limitada. Um lubrificante apropriado pode ser fornecido entre o pino 90 e as paredes do recesso 94 para minimizar a fricção para movimento de translação do membro móvel 20.

[0036] A Fig. 7 ilustra uma modalidade que não inclui a armação de reação 18, onde ao invés o cabeçote transversal da máquina de teste ou original (móvel ou estacionário) ou outro elemento tal como o conjunto atuador ou outra porção da armação da máquina de teste 205 compreende a estrutura de reação, qualquer um destes elementos sendo o elemento em que o aplicador de força 10 é montado.

[0037] A Fig. 9 ilustra um aplicador de força 10’ que também inclui uma primeira série de filetes de rosca tendo um primeiro passo de rosca 30’ e uma segunda série de filetes de rosca 32’ tendo um segundo passo de rosca em um conjunto de parafuso diferencial 24’.Um membro rotativo receptor de força 26’ inclui uma árvore rotativa 40’ tendo um furo rosqueado 42’ (aqui com dois passos de rosca) para formar um atuador 16’. Na modalidade ilustrada, a árvore rotativa 40’ é solidária sendo formada de um único corpo unitário. Como apreciado por aqueles especializados na técnica, a árvore 40’ pode ser formada a partir de peças separadas que são então unidas entre si.

[0038] Um membro móvel 20’ compreende uma haste rosqueada. Em operação, uma haste rosqueada 101 compreende o membro estacionário e é unida a uma estrutura de reação como ou a armação 18 ou uma parte da máquina de teste original como ilustrada na modalidade exemplificativa da Fig. 8. A rotação da árvore 40’ faz a haste rosqueada 20’ se mover para baixo devido à diferença em passo de rosca. Um dispositivo antirrotação inibe rotação do membro móvel 20’ e aqui compreende um acoplamento 103 entre o membro móvel 20’ e a haste 101 que inibe rotação do membro móvel 20’. O acoplamento 103 compreende um pino e acoplamento de guia em que pino(s) 105 é(são) conectado(s) a um dentre o membro móvel 20’ ou haste 101 (aqui por exemplo o membro móvel 20’ com uma porção 107 estendendo-se para dentro de um furo 109 prevista na haste 101), enquanto que a guia ou recesso 111 é prevista no outro (aqui a haste 101).

[0039] Aspectos do acoplador 14 vão ser agora descritos. Deve ser notado que o acoplador 14 pode propiciar características vantajosas quando usado com o aplicador de força 10, mas uso do acoplador 14 não é requerido onde o aplicador de força 10 pode ser usado sem o acoplador 14 se desejado.

[0040] O acoplador 14 é operativamente conectado (diretamente ou indiretamente) ao membro móvel 20 e tem uma extremidade distal 14A remota do membro móvel 20. O acoplador 14 alinha o eixo central 60 do membro móvel 20 de modo que ele fique alinhado com um eixo central 100 de uma célula de carga 102 que está sendo calibrada ou é configurado para alinhar um eixo do membro móvel 20 com um eixo da extremidade distal 14A quando forças são transferidas através do acoplador 14. Em outras palavras, o acoplador 14 minimiza qualquer desvio radial que possa existir entre os eixos 60 e 100, o que iria fazer o aplicador de força aplicar um momento de sobregiro à célula de carga 102. Na modalidade de Fig. 3, a célula de carga 102 é fixavelmente acoplada à célula de carga de referência 12 que por sua vez é acoplada ao membro móvel 20 via o acoplador 14. Um acoplamento de interface 106 assegura que a célula de carga 12 é apropriadamente alinhada com a célula de carga 102. Na modalidade ilustrada, o acoplamento de interface 106 inclui um perno 108 e arruelas espirais 110.

[0041] Geralmente, o 14 inclui uma estrutura de reação de força 120 operativamente acoplada ao membro móvel 20, 20’ ou ao membro estacionário 22. Uma estrutura de reação 120 pode ser conectada ao membro móvel 20, 20’. Uma estrutura de reação 120 é disposta entre membros de reação 122A e 122B, cada um tendo uma superfície curva tridimensional que engata seletivamente a estrutura de reação 120 dependendo da direção de força sendo transferida através do acoplador 14. Na modalidade ilustrada, a superfície curva tridimensional sobre os membros de reação 122A e 122B compreende bolas esféricas parciais.

[0042] Um retentor 126 suporta cada um dos membros de reação com superfície curva tridimensional 122A e 122B (aqui abaixo “membro curvo tridimensional”) que se confrontam mutuamente em lados opostos da estrutura de reação 120. Na modalidade ilustrada, o membro curvo tridimensional 122A é preso ao retentor 126 com um fixador apropriado tal como uma cavilha rosqueada 128. Uma estrutura de reação 120 estende-se através de orifícios 130 no retentor 126 em lados opostos do mesmo. Na modalidade exemplificativa, o retentor 126 inclui uma porção cilíndrica 134 tendo os orifícios 130. O primeiro membro curvo tridimensional 122 é preso ao componente cilíndrico 134, sendo disposto em um recesso 140 do mesmo. O segundo membro de superfície tridimensional curva 122B é preso a um membro de tampa 144 que por sua vez é preso a uma extremidade 146 da porção cilíndrica 134 com fixador(es) apropriado(s) aqui compreendendo cavilha(s) rosqueada(s) 148.

[0043] Uma estrutura de reação 120 engata seletivamente e se apoia contra um dos membros curvos tridimensionais 122A ou 122B a fim de transferir força à célula de carga 102 sob teste. Em particular, com respeito às modalidades das Figs. 3 e 7, uma força de compressão é aplicada à célula de carga 102 sob teste por movimento do membro móvel 20 para baixo de tal modo que a estrutura de reação 120 engata o membro curvo tridimensional 122A. Em contrasta, uma força de tração é aplicada à célula de carga 102 quando o membro móvel 20 se move para cima de modo que a estrutura de reação 120 engata o membro curvo tridimensional 122B.

[0044] Em uma modalidade, a distância entre o membro curvo tridimensional 122A e 122B é maior do que a largura da estrutura de reação 120 e configurada com a diferença no passo de rosca entre a primeira série de filetes de rosca 30 e a segunda série de filetes de rosca 32 de tal modo que substancial movimento angular da árvore 24 é necessário de modo que a estrutura de reação 120 desengate ou se libere de um dentre os membros curvos tridimensionais 122A, 122B até que ela engata o outro membro curvo tridimensional 122A, 122B. Em uma modalidade particularmente vantajosa, uma quase revolução ou múltiplas revoluções da árvore 124 são necessárias a fim de mover o membro móvel 20 de tal modo que a estrutura de reação 120 desengata de um dos membros curvos tridimensionais 122A, 122B antes da estrutura de reação 120 engatar o outro membro curvo tridimensional 122A, 122B. Desta maneira, forças altamente precisas e repetíveis podem ser geradas em vista do grande movimento angular necessário pela árvore 40. Além disso, um ponto neutro pode ser obtido facilmente onde a estrutura de reação 120 nem engata o membro curvo tridimensional 122A nem o membro curvo tridimensional 122B. Quando múltiplas revoluções são necessárias para a árvore 40 para translação completa da a estrutura de reação 120 de um dos membros curvos tridimensionais 122A para o outro membro curvo tridimensional 122B, a árvore 40 pode ser facilmente girada para uma posição onde a estrutura de reação 120 não contata qualquer um dos membros curvos tridimensionais 122A ou 122B.

[0045] O acoplador 14 é também ilustrado nas Figs. 4A, 4B, 5 e 6. Nestas figuras, é ilustrado que o par de membros curvos tridimensionais opostos 122A e 122B carregam contra a estrutura de reação 120. Embora não aparecendo nas figuras, há uma pequena quantidade de folga ou espaço entre os membros curvos 122A, 122B e a estrutura de reação 120. Isto assegura que apenas tração pura ou compressão pura é aplicada às células de carga 12, 102. Em particular, o membro móvel 20 translada forças ou de tração ou de compressão para a estrutura de reação 120, que pode compreender uma barra temperada. Uma estrutura de reação 120, por sua vez, transfere força para qualquer um dentre os membros curvos tridimensionais 122A, 122B. Devido ao espaço entre os membros curvos 122A, 122B e estrutura de reação 120 é também fácil configurar o aplicador de força 10, ou qualquer dispositivo de aplicação de força tal como um conjunto atuador, de tal modo que folga ou espaço é prevista(o) entre os membros curvos 122A, 122B e a estrutura de reação 120 de modo a obter um estado de operação onde nenhuma força (tração ou compressão) está sendo transferida através do acoplador 14 uma vez que a presença do espaço entre os membros curvos 122A, 122B e a estrutura de reação 120 desacoplou o dispositivo de aplicação de força do elemento conectado ao outro lado do acoplador 14. Em uma modalidade, o conjunto de acoplamento 14 é configurado de tal modo que é fácil ver os espaços entre os membros curvos 122A, 122B e a estrutura de reação 120 quando qualquer gerador de força conectado aos mesmos é operado para obter tais espaços. Como ilustrado na Fig. 4B, a estrutura de reação 120 pode incluir côncavas superfícies opostas 131A e 131B cada uma das quais recebe um dos membros curvos tridimensionais 122A ou 122B.

[0046] Na modalidade ilustrada na Fig. 3, o membro móvel 20 inclui um membro de extremidade alargado 160 tendo um recesso ou cavidade 162 de tamanho tal a receber o membro de tampa 144 e uma porção do retentor 126 ligado ao mesmo. O recesso ou cavidade 162 é de tamanho tal a não contatar qualquer uma destas partes. Uma estrutura de reação 120 é conectada ao membro de extremidade alargado 160 com fixador(es) apropriado(s) tais como cavilha(s) rosqueada(s) 164. Uma extremidade do retentor 126 oposta ao membro de tampa 144 é preso à célula de carga 102 com um apoio de interface 168 que é preso ao retentor 134 com fixador(es) apropriado(s) tais como cavilha(s) rosqueada(s) 170. O 168 é rosqueadamente preso a célula de carga 104 com uma porção 172.

[0047] Na modalidade da Fig. 7, o apoio 168 é rosqueadamente acoplado à célula de carga sob teste 102, enquanto a estrutura de reação 120 é presa a um suporte 190 tendo o recesso ou cavidade 162. O suporte 190 é preso à célula de carga 12 oposta ao membro móvel 20. Assim, nesta configuração, a estrutura de reação 120 é operativamente conectada ao membro móvel 20 diretamente (Fig. 3) ou indiretamente através da célula de carga 12 (Fig. 7) e o retentor é operativamente conectado à célula de carga IN SITU 102. E uma outra modalidade, a estrutura de reação 120 pode ser operativamente conectada à célula de carga IN SITU 102 e o retentor 126 pode ser operativamente conectado ao membro móvel 20.

[0048] A Fig. 8 ilustra que o acoplador 14 pode ser usado em uma outra situação de calibração exemplificativa para calibrar uma célula de carga 102. Nesta modalidade o aplicador de força 10 não está presente, mas ao contrário é o conjunto calibração da máquina de teste 125 que fornece as cargas de calibração para calibrar a célula de carga 102.

[0049] Deve ser notado que o uso do acoplador 14 não é limitado a calibrar células de carga. O acoplador 14 pode ser usado em outros sistemas de aplicação de força, particularmente aqueles que requerem alinhamento de cargas de compressão e/de ou tração entre dois membros. O acoplador 14 é incapaz de transmitir torque significante. O primeiro membro é conectado à estrutura de reação 120, enquanto que o segundo membro é conectado ao retentor 126.

[0050] Com referência às Figs. 1 e 3, a armação de reação 18 inclui um membro de base 200 e um cabeçote transversal de reação 202 suportado sobre o membro de base 200 por suporte(s) vertical(is) 204. O conjunto aplicador de força é montado em posição para aplicar cargas de força à célula de carga 102 primeiros instalando o gabarito de calibração 12 na célula de carga sob teste 102 com o acoplamento de interface 106. A base 200 é então montada na armação de carga ou máquina de carga 205 como ilustrado nas Figs. 2 e 8 com os suportes verticais 204 ligados antes de montar a base 200 à máquina de carga 205. Em seguida, o aplicador de força 10 com o cabeçote transversal de reação 202 ligado ao mesmo é montado nos suportes verticais 204 aqui com fixadores de parafuso 230. Em uma modalidade, o cabeçote transversal de reação 202 compreende um grampo que é fixado ajustavelmente ao suporte estacionário 22 de modo a propiciar posicionamento grosseiro do aplicador de força 10. Em particular, o grampo é primeiro assentado na posição não sujeitada permitindo que o aplicador de força 10 e o acoplador 14 sejam girados e transladados rosqueando a interface 168 na célula de carga 104. Uma vez que uma conexão segura tenha sido estabelecida entre o acoplador 14 e a célula de carga 104, o aplicador de força 10 é sujeitado no cabeçote transversal de reação 202. As Figs. 5 e 6 ilustram porções de sujeição 240A e 240B que engatam seletivamente o suporte estacionário 22.

[0051] O aplicador de força 10 pode ser montado em ou sobre a máquina sem remoção do transdutor de força ou célula de carga permitindo calibrações IN SITU. Isto permite aderência com normas internacionais para calibrações que requerem que o transdutor não seja perturbado. Além do mais, em uma modalidade, em vista de que a estrutura de reação 18 é presa à máquina de teste, tal como à base como ilustrada nas Figs. 2 ou 6, o restante da máquina de teste e em particular o cabeçote transversal da máquina de teste, que pode incluir o atuador de força como mostrado na Fig. 2, não precisa ser usado para propiciar uma estrutura de reação. Esta independência elimina a qualidade da máquina original como uma fonte de erro. A concepção modular permite instalação fácil e passo a passo.Modalidades podem incorporar características de alinhamento que facilitam repetibilidade, instalação precisa e resultados. Deve ficar entendido que a montagem do aplicador de força de modo a realizar calibração IN SITU de uma célula de carga ou transdutor de força montados na base da máquina de teste não é limitativa. Em uma outra aplicação, o aplicador de força pode ser operativamente conectado a uma célula de carga IN SITU que é montada em um atuador aplicando cargas em qualquer orientação. Por exemplo, se o atuador é montado na base e a célula de carga IN SITU é montada no atuador, o aplicador de força pode ser operativamente acoplado à célula de carga IN SITU. Se uma estrutura de reação 18 é necessária, ela pode ser presa ao atuador ou a um suporte para o atuador de qualquer maneira. Igualmente, se o atuador é montado em um cabeçote transversal, que pode ser móvel como necessário para conduzir um teste e uma célula de carga IN SITU é montada no atuador, o aplicador de força pode ser operativamente acoplado à célula de carga IN SITU. Se uma estrutura de reação 18 é necessária, ela pode ser outra vez presa ao atuador ou a um suporte, tal como o cabeçote transversal, para o atuador de qualquer maneira. Quando é desejado testar a célula de carga IN SITU, o aplicador de força 10 pode ser operado para obter os espaços acima-descritos entre os membros curvos 122A, 122B e a estrutura de reação 120 quando é necessário ter um estado onde nenhuma carga de tração ou compressão está sendo aplicada.

[0052] Embora a matéria tenha sido descrita em linguagem específica para as características estruturais e/ou atos metodológicos, deve ficar entendido que a matéria definida nas reivindicações anexas não é necessariamente limitada às características ou atos específicos descritos acima como tem sido definido pelos tribunais. Ao contrário, as características e atos específicos descritos acima são revelados como formas exemplificativas de implementar as reivindicações.

Claims

1. Conjunto de acoplamento (14) para acoplar um primeiro elemento (12; 102) a um segundo elemento (20; 20’) para transferir forças lineares de compressão e/ou tração, compreendendo: um conjunto retentor (126) conectável ao primeiro elemento (12; 102), o conjunto retentor tendo um primeiro membro tendo uma primeira superfície (122A) e um segundo membro tendo uma segunda superfície (122B) espaçada da, e voltada para a, primeira superfície (122A); e, uma estrutura de reação (120) conectável ao segundo elemento (20; 20’) disposto entre a primeira e a segunda superfícies (122A; 122B), a estrutura de reação (120) e o espaçamento entre a primeira e a segunda superfícies (122A; 122B) sendo configurado de tal modo que a estrutura de reação (120) contata apenas uma dentre a primeira ou a segunda superfícies (122A; 122B) ao transmitir forças entre as mesmas, caracterizado pelo fato de que: cada uma das primeira e segunda superfícies (122A; 122B) é uma superfície tridimensional curva, onde a primeira e a segunda superfícies tridimensionais curvas (122A; 122B) são configuradas para alinhar um eixo (100) do primeiro elemento (12; 102) com um eixo (60) do segundo elemento (20. 20’) quando forças são transferidas através do conjunto de acoplamento.

2. Conjunto de acoplamento (14) de acordo com a reivindicação 1 caracterizado pelo fato de que cada uma dentre a primeira e a segunda superfícies tridimensionais curvas (122A; 122B) compreende pelo menos uma esfera parcial.

3. Conjunto de acoplamento (14) de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 ou 2 caracterizado pelo fato de que o conjunto retentor (126) inclui pelo menos um orifício (130), a estrutura de reação (120) estendendo-se através do orifício (130).

4. Conjunto de acoplamento (14) de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3 caracterizado pelo fato de que o conjunto retentor (126) inclui orifícios opostos (130), a estrutura de reação (120) estendendo-se através de cada um dos orifícios (130).

5. Conjunto de acoplamento (14) de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que a estrutura de reação (120) inclui superfícies côncavas opostas (131A, 131B), cada superfície côncava engatando uma das superfícies tridimensionais curvas.

6. Conjunto de acoplamento (14) de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de que o primeiro elemento compreende uma célula de carga (102).

7. Conjunto de acoplamento (14) de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de compreender ainda uma célula de carga de referência (12) alinhada com a célula de carga (102).

8. Conjunto de acoplamento (14) de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado pelo fato de que o segundo elemento compreende um membro móvel de um atuador (16).

9. Conjunto de acoplamento (14) de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizado pelo fato de que uma distância entre as superfícies tridimensionais curvas é maior do que a largura da estrutura de reação (120), a largura sendo uma distância ao longo do eixo (60).

10. Conjunto de acoplamento (14) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o conjunto retentor (126) inclui pelo menos uma estrutura (130), onde a estrutura de reação (120) se estende através do orifício, sendo que uma distância entre as superfícies tridimensionais curvas é maior do que a largura da estrutura de reação (120), a largura sendo uma distância ao longo do eixo (60), e um ou mais espaçamentos entre a primeira e a segunda superfícies e a estrutura de reação podem ser vistos de um ponto de vantagem externo ao conjunto de acoplamento.

11. Método para calibrar um transdutor de força in situ (102) em uma máquina de teste aplicadora de força, compreendendo: montar uma célula de carga de referência (12) e um conjunto de acoplamento (14) de modo a obter um trajeto de carga entre um gerador de força (10) e o transdutor de força in situ (104), o conjunto de acoplamento (14) compreendendo uma estrutura de reação (120) e um primeiro membro (122A) configurado para engatar seletivamente um lado da estrutura de reação (120) e um segundo membro (122B) configurado para engatar seletivamente um lado da estrutura de reação (120) que fica voltada em uma direção oposta ao um lado; operar o gerador de força (10) de modo a configurar um primeiro espaço entre o primeiro membro (122A) e a estrutura de reação (120) e também um segundo espaço entre o segundo membro (122B) e a estrutura de reação (120); e, operar o gerador de força (10) de modo que a estrutura de reação (120) contate somente um dentre o primeiro e o segundo membros (122A, 122B), caracterizado pelo fato de compreender ainda: alinhar um eixo (100) de um membro móvel (20, 20’) do gerador de força (10) com um eixo (60) do transdutor de força in situ (104) quando um dentre o primeiro e o segundo membros (122A, 122B) contata a estrutura de reação (120), onde o primeiro e o segundo membros (122A, 122B) têm respectivas primeira e segunda superfícies tridimensionais curvas configuradas para alinhar os eixos.

12. Método de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de compreender ainda girar um conjunto de parafuso diferencial (24) para transladar o membro móvel, onde o conjunto de parafuso diferencial (24) inclui um membro rotativo (26) rosqueadamente acoplado ao membro móvel (20, 20’) com uma primeira série de filetes de rosca (30) tendo um primeiro passo de rosca e onde o membro rotativo (26) é rosqueadamente acoplado a um membro estacionário (22) com uma segunda série de filetes de rosca (32) tendo um segundo passo de rosca, sendo o segundo passo de rosca diferente do primeiro passo de rosca.

13. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 11 ou 12, caracterizado pelo fato de que compreende ainda expor um ou mais espaçamentos entre a primeira e a segunda superfícies e a estrutura de reação (120) de modo a serem vistos de um ponto de vantagem externo ao conjunto de acoplamento.