CN101551312B - 用于材料测试的转动楔型榫头连接 - Google Patents

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Abstract

为了在材料测试中将夹爪面连接至夹爪，提供一种转动楔型榫头连接。该连接包括在夹爪面上加工出的舌部和在夹爪面支承器上的相应沟槽。支承器之内的球柱塞使得夹爪面位于中心并使夹爪面保持在支承器中。夹爪面可以在不使用工具或不会产生松动部件的情况下来安装和移除。该转动楔型榫头在允许夹爪面转动的同时方便了夹爪面和支承器之间的牢固联接。

Description

用于材料测试的转动楔型榫头连接
该申请要求2008年3月18日提交的美国临时专利申请系列号为61/069,815的优先权，其内容以引用的方式并入于此。
本发明的背景
技术领域
本发明属于用于材料测试装置及附件的设备。更具体地，本发明属于用于可移除的夹爪面连接至材料测试夹爪的机构。
背景技术
在背景技术中，材料测试系统被用于多种行业且通常与某种附件一起使用以提供样品的夹持或支承。这些测试中的许多需要附件具有特定的夹持表面或尺寸。所需的夹持表面的尺寸和类型能够根据测试的不同而有很大变化，使得在许多实验室中改变夹爪面是经常性的事。因此，在材料测试行业中具有不同尺寸和表面的可移除的夹爪面是普通的商品。
历年来由不同的生产商已经开发了夹爪面连接的许多不同的实施方式。这些连接机构包括简单的销和孔的连接以及刚性的楔型榫头(dovetail)连接。各个机构都有优点和缺点。
Zwick已经实现了如图1所示的刚性楔型榫头连接的使用。该连接方法允许夹爪面的重复定位，同时使得安装不费力。用该方法夹爪面不可能转动，使得相对于夹持的样品夹爪面的位置是固定的。此外，将这些夹爪面连接至其支承器必须使用工具。
MTS已经实现了如图2所示的外部可进入的销和相应的孔以将夹爪面连接至夹爪。这允许夹爪面转动但因为销的突出的头和环也与夹爪面一起移动，构成了潜在的安全问题。用于移出销的拉环也可能纠缠于夹爪中。如果尺寸没有使得其保留在夹爪中，外部的销也可能从孔中被射出。可以看出，这已经通过在销的末端增加O型环来处理。另外，销为可能容易丢失的不牢固的部件。
Instron，本发明的人，已经实现了相关的四种夹爪面到夹爪的连接方法。这些方法包括定位螺杆和沟槽；内销和孔；内销和固位丝(retaining wire)；以及钩和定位销。所有这些方法允许夹爪面转动。该转动不仅需要用来补偿样品厚度的不一致性而且需要补偿在测试过程中夹爪主体的弹性变形。如图3中所示的固定螺杆和沟槽的方法是需要用安装工具的简单且便宜的方法。固定螺杆提供夹爪面转动的支点。使用该连接方法各个面通常可在所有方向轻微转动。
迄今为止，如图4中所示的内销和孔的方法可能已经成为目前最常使用的夹爪面连接方法，并且已经被不同的竞争者所采用。尽管这可能是最便宜和最不复杂的方法，但存在一些缺点。例如，安装通常需要熟练的使用者或者另外的人手来把持和操作不同的部件。另外，在测试过程中销可能难以保持其位置的统一性。轻微的位移通常可通过支承器缩回进入夹爪主体来补救，但是有时其导致销和夹爪面部分或完全掉出支承器。另一缺点是销为小的不牢固的部件，其可能很容易地掉出或丢失。
内销和固位丝法由本受让人开发用于侧面作用螺杆作用夹爪，如图5中所示，使用安装在典型销和孔夹爪面的后部的半永久性销。该组件卡合到支承器中可以使用一只手而不需使用任何工具。为了移除夹爪面，只要旋开支承器直到固位丝打开。现在夹爪面可以不费力地移除。尽管该方法允许简单的安装和可预见的使用模式，但有一些与其相关的缺点。首先，固位丝和支承器都需要特定复杂的机器来获得恰当的接触和动作。其次，半永久性销代表着可能丢失的小的不牢固部件。
对于更高容量的气动侧面作用夹爪，本受让人已经实现了如图6所示的使用钩和固定销的连接方法。固定销被压入特别加工的夹爪面的后部，并作为相应的位于夹爪内部且装有弹簧的钩的连接点。将该面连接至夹爪需要使用者在夹爪上面插入工具以移动装有弹簧的钩足够远使得所述面在其上滑过。当钩缩回到主体内部时，所述的面被稳固地夹持到夹爪上。这消除了不牢固的部件，但为了安装和移除必需使用工具。此外该设备需更独特的复杂的面和支承器。
发明内容
因此，本发明的目的是提供用于材料测试的连接装置，其易于操作、结实并提供可重复的夹爪面定位。
因此，本发明的进一步的目的是提供用于材料测试附件的可靠的转动夹爪面连接，其基本消除了在安装和移除夹爪面过程中的复杂性和困难。
因此，本发明的更进一步的目的是减少或消除在用于材料测试的连接装置的安装和拆卸中对工具的需要，从而保持装置的可靠操作。
通过提供用在材料测试附件中的、使用可移除的夹爪面的转动楔型榫头连接而实现这些以及其它目的。该转动的楔型榫头连接涉及楔型榫头细木工(joinery)连接，其使得在木工工作(carpentry)中不需使用辅助部件就能获得可靠的滑动连接。调节舌部和沟槽的接缝成为圆缘从而允许所述连接转动但仍然可靠地保持在一起。这在需要夹爪面轻微转动的夹爪面连接中特别有用。舌部还具有在后侧面内的凹槽，从而允许装有弹簧的球将夹爪面牢固并准确地支承在支承器中。转动的程度由沟槽相对于夹爪面的后部的方位来控制。另一实施方式中在夹爪面上加工了平坦部和交叉孔从而允许用在使用销和孔连接方法的夹爪中。
附图简述
通过下面的说明书以及从附图和权利要求将使得本发明的另外的目的和优点变得很明显，其中：
图1图示了现有技术典型的楔型榫头连接装置。
图2图示了现有技术典型的外销和孔的连接装置。
图3图示了现有技术典型的固定螺杆和沟槽连接装置。
图4图示了现有技术典型的内销和孔的连接装置。
图5图示了现有技术典型的内销和固位丝连接装置。
图6图示了典型的钩和固定销连接装置。
图7为本发明实施方式的转动楔型榫头连接组件的侧面图。
图8为本发明实施方式的转动楔型榫头连接组件的分解的等轴视图。
图9为本发明实施方式的支承器的截面图。
图10为本发明实施方式的转动楔型榫头夹持机构的平面图。
优选实施方式的详细描述
现在具体参照附图，其中在全部的几幅附图中相同的数字是指相同的部件，可以看到图7表示转动的楔型榫头连接10，其包括圆柱形支承器装置(或支承器)12、夹持装置14(其可以被配置为可移除的夹爪面)和设置为装有弹簧的球柱塞(ballplunger)的带螺纹闭锁机构16。闭锁机构16的其它可能的配置包括不带螺纹的压入式柱塞。如图7和8中所示，转动的楔型榫头连接10由这三个部件12，14，16组成。图7中还表示出了转动方向。
如图8中所示，夹持装置14包括板17和舌部18。舌部18进一步包括位于内表面22上的定位凹槽20和穿过舌部18与板17平行的交叉孔24。在图8中交叉孔24是垂直方向的。定位凹槽20由设置为装有弹簧的球柱塞的闭锁机构16啮合。装有弹簧的球柱塞16准确地定位并相对于圆柱形支承器装置12牢牢固定夹持装置14。对于常规的销和孔的连接，夹持装置14中的交叉孔24作为连接点，使得夹持装置14能够用在该连接方式的零件上。夹持装置14还利用位于舌部18的一端(或多端)上的斜面26来使夹持装置14更便于插入支承装置12。
图9中支承装置12的截面图图示了该转动楔型榫头连接10的母端所需的细节。横向圆孔30形成于圆柱形支承器装置12中。形成横切32创造空间以使夹持装置14滑进圆柱形支承器装置12。形成中央纵向孔34以接受闭锁机构16。支承装置12可以由材料测试附件如气动的、液压的或螺杆作用的夹爪啮合。
图10中所示的夹持装置14的轮廓图显示了转动楔型榫头连接10的公端。内表面22包括位于舌部18末端的圆形部分40，其半径对应于横向圆孔30的孔半径，这与在孔半径上与圆柱形支承器装置12上相匹配的孔半径类似。舌部18进一步包括直接邻接至板17的根切42。如图10所示，根切特征42用于在圆柱形支承器装置12之内固定夹持装置14，避免其在负Z方向横向移动。另外，位于舌部18上的横向平坦部分44使得夹持装置14能够被用于现有技术的销和孔的装置。
当转动楔型榫头连接10没有被置于承受任何外来载荷时，球柱塞16迫使夹持装置14在负Z方向抵住支承器装置12的横向圆孔30。当夹持装置14在正Z方向被施加外来载荷时，球柱塞16被压缩，圆面22与横向圆孔30相配合，且该连接相对于图10中的X-轴(图9中的Y-轴)是可以自由转动的。
由此，最有效的获得了上述的几个目的和优点。尽管此处已对本发明的优选实施方式进行了披露和详细的描述，应当理解的是本发明绝非限制于此，其范围将由附加的权利要求书所决定。

Claims (9)

1.一种在材料测试附件中的、用于材料测试的连接，包括：
包含孔和闭锁机构的支承器，
具有可插入所述支承器内的所述孔的舌部和用于啮合所述闭锁机构的凹槽结构的夹持机构，所述舌部在所述孔内至少是部分可转动的；以及
所述支承器进一步包括贯穿所述支承器的中央纵向孔，并且所述闭锁机构为穿过所述支承器中央纵向孔的装有弹簧的球柱塞。
2.如权利要求1所述的连接，其中所述夹持机构由所述闭锁机构支承就位。
3.如权利要求1所述的连接，其中所述支承器的用于容纳所述舌部的所述孔至少部分为圆柱形，并且其中所述夹持机构贯穿所述支承器的用于容纳所述舌部的所述孔之内的一定范围自由转动。
4.如权利要求1所述的连接，其中所述舌部包括至少一个斜面以易于安装至所述支承器的用于容纳所述舌部的所述孔中。
5.如权利要求1所述的连接，其中用于容纳所述舌部的所述孔包括尺寸为允许所述夹持机构上的所述舌部滑过的横切通路。
6.如权利要求1所述的连接，其中所述舌部包括根切，所述根切的尺寸允许所述夹持机构上的所述舌部被稳固地支承在所述支承器中。
7.如权利要求1所述的连接，其中所述夹持机构可从所述支承器处移除。
8.如权利要求1所述的连接，其中所述材料测试附件为气动的、液压的或螺杆作用的夹爪。
9.如权利要求1所述的连接，其中所述舌部包括横向平坦的表面。
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