CS218147B1

CS218147B1 - Self-locking clamping jaws

Info

Publication number: CS218147B1
Application number: CS351480A
Authority: CS
Inventors: Vaclav Novak
Original assignee: Vaclav Novak
Priority date: 1980-05-20
Filing date: 1980-05-20
Publication date: 1983-02-25

Abstract

Samosvorné upínací čelisti jsou určeny zvláště pro upínání plochých, zejména polymerních vzorků při tahových zkouškách. Vynález řeší problém· samovolného vytahování vzorků s kaučukovitým chováním z čelistí a problém zajištění čelistí v otevřené poloze. Podstata vynálezu spočívá v tom, že upínací elementy jsou tvořeny dvěma excentry nebo vačkami, jejichž pohyb je vzájemně mechanicky vázán, s výhodou pomocí ozubených kol. Tato ozubená kola mohou mít ozubení vytvořeno jen na části obvodu, vytvářejí tak dorazy v otevřené a uzavřené poloze. Ozubená kola mohou být vzájemně spojena pružinou, vytvářející předpětí po upnutí vzorku a zajišťující čelisti v otevřené poloze.Self-locking clamping jaws are intended especially for clamping flat, especially polymer samples during tensile tests. The invention solves the problem of spontaneous extraction of samples with rubber-like behavior from the jaws and the problem of securing the jaws in the open position. The essence of the invention lies in the fact that the clamping elements are formed by two eccentrics or cams, the movement of which is mechanically linked to each other, preferably by means of gears. These gears may have teeth formed only on part of the circumference, thus creating stops in the open and closed positions. The gears may be interconnected by a spring, creating a preload after clamping the sample and securing the jaws in the open position.

Description

Samosvorné upínací čelisti jsou určeny zvláště pro upínání plochých, zejména polymerních vzorků při tahových zkouškách. Vynález řeší problém· samovolného vytahování vzorků s kaučukovitým chováním z čelistí a problém zajištění čelistí v otevřené poloze. Podstata vynálezu spočívá v tom, že upínací elementy jsou tvořeny dvěma excentry nebo vačkami, jejichž pohyb je vzájemně mechanicky vázán, s výhodou pomocí ozubených kol. Tato ozubená kola mohou mít ozubení vytvořeno jen na části obvodu, vytvářejí tak dorazy v otevřené a uzavřené poloze. Ozubená kola mohou být vzájemně spojena pružinou, vytvářející předpětí po upnutí vzorku a zajišťující čelisti v otevřené poloze.The self-locking clamping jaws are designed especially for clamping flat, especially polymeric specimens during tensile tests. The invention solves the problem of spontaneously pulling the rubbery specimens from the jaws and the problem of securing the jaws in the open position. It is an object of the invention that the clamping elements are formed by two eccentrics or cams, the movement of which is mechanically coupled to one another, preferably by means of gears. These gears can only have gearing on a part of the circumference, thus forming stops in the open and closed positions. The gears may be connected to each other by a spring, biasing the specimen and securing the jaws in the open position.

Vynález se týká samosvornýeh upínacích čelistí, určených zvláště pro upínání plochých, zejména polymerních vzorků při tahových zkouškách.The invention relates to self-locking clamping jaws, intended in particular for clamping flat, in particular polymeric samples, during tensile tests.

U známých šroubových čelistí je vzorek upínán silou vyvozenou šroubem, obvykle přes příložku, Pro upínání vzorků s kaučukovitým chováním jsou nevhodné, protože dochází k vytahování vzorku vlivem zmenšení průřezu při protažení.In the known screw jaws, the sample is clamped by the force exerted by the screw, usually over a tab. They are unsuitable for clamping samples with rubbery behavior because the sample is pulled out due to the reduction in cross-section during elongation.

Podstatou konstrukčního provedení samosvorných upínacích čelistí je splnění podmínky samosvornosti tg a < f, kde f je součinitel tření mezi upínacím elementem a vzorkem a a úhel mezi normálou povrchu vzorku a upínací silou. Pak nemůže dojít k proklouznutí vzorku po upínacím elementu a systém je samosvorný pro libovolnou zatěžovací sílu v určeném směru. To platí plně pro prakticky tuhé vzorky. U vzorků s kaučukovitým chováním dochází k vytahování vzorku jednak „plížením“, zvláště u čelistí s plochými upínacími elementy, jednak vlivem zmenšování průřezu při protažení, zejména u čelistí s jedním excentrem, kde dochází k odvalování vzorku po éxcentru. Nevýhodou známých samosvornýeh čelistí je dále skutečnost, že je vesměs nelze zajistit v otevřené poloze, což ztěžuje dokonalé ustavení vzorku, nutné zvláště při použití extenzometru. Zejména při měření ve stísněném prostoru temperační komory, kde teploty —50 až 4-200 °C nejsou výjimkou, je tato nevýhoda výrazná.The design of the self-clamping jaws is based on the self-locking condition tg a <f, where f is the coefficient of friction between the clamping element and the specimen a and the angle between the specimen surface normal and the clamping force. Then the sample cannot slip down the clamping element and the system is self-locking for any load force in the specified direction. This applies fully to practically rigid samples. In the case of samples with rubbery behavior, the sample is pulled out by “creeping”, especially in the case of jaws with flat clamping elements, and also due to the reduction of the cross-section during elongation, especially in jaws with single eccentric. A further disadvantage of the known self-locking jaws is that they are generally not locked in the open position, which makes it difficult to set up the specimen, especially when using an extensometer. Especially when measuring in the confined space of a tempering chamber where temperatures of -50 to 4-200 ° C are no exception, this disadvantage is significant.

U pneumatických a hydraulických upínacích čelistí je vzorek upínán působením tlakového média na píst. Upnutí je spolehlivé u všech druhů vzorků.. Nevýhodou je složitost konstrukční i provozní a nepříznivý vliv extrémních teplot.For pneumatic and hydraulic clamping jaws, the specimen is clamped by applying a pressure medium to the piston. The clamping is reliable for all types of specimens. The disadvantage is the complexity of design and operation and the unfavorable influence of extreme temperatures.

Jejich podstata spočívá v. tom·, že upínací elementy jsou tvořeny dvěma excentry nebo vačkami, jejichž pohyb je vzájemně mechanicky vázán, s výhodou pomocí ozubených kol. Podle dalšího význaku vynálezu mají ozubená kola, mechanicky vážící vzájemný pohyb excentrů, ozubení vytvořeno jen na části svého obvodu a vytvářejí tak dorazy v otevřené a zavřené poloze. Konečně'podle posledního význaku vynálezu mohou být ozubená kola vzájemně spojena pružinou, vytvářející jednak předpětí pro upnutí vzorku a jednak zajišťující Čelisti v otevřené poloze. : r iPoužitřm dvou- excentrů, popřípadě vaček, s pohybem vzájemně mechanicky vázaným, se dosáhne při splnění podmínky samosvornosti dvojnásobného zdvihu čelistí vzhledem ke známému provedení s jedním' excenterm. To umožňuje spolehlivé upínání široké škály vzorků co do tloušťky i materiálu, a to i vzorků s vysokou tažností. Vytvořením ozubení jen na části obvodu ozubených kol vykonávají tyto kromě své hlavní funkce ještě funkci dorazů v otevřené a zavřené poloze. Spojením ozubených kol vhodně umístěnou tažnou pružinou se získá jednak předpětí excentrů při upnutí vzorku, jednak zaaretovaná otevřená poloha čelisti.Their essence consists in that the clamping elements consist of two eccentrics or cams whose movement is mechanically coupled to one another, preferably by means of gears. According to a further feature of the invention, the gears, mechanically weighing the relative movement of the eccentrics, have the gearing only on a part of its circumference and thus create stops in the open and closed position. Finally, according to the last aspect of the invention, the gears can be connected to each other by a spring, providing both a bias for clamping the sample and securing the jaws in the open position. By using two eccentrics or cams with a mechanically coupled movement, a double stroke of the jaws is achieved with respect to the known single-eccentric design under the self-locking condition. This enables reliable clamping of a wide range of specimens in thickness and material, even specimens with high ductility. By providing the gearing only on a part of the circumference of the gears, they perform, in addition to their main function, the stops in the open and closed positions. By connecting the gears with a suitably positioned tension spring, both the eccentric preload of the clamping of the sample and the locked open position of the jaw are obtained.

Samosvorné upínací čelisti podle vynálezu jsou vhodné jako základní univerzální vybavení pro tahové zkoušky plochých vzorků, zejména polymerních, ale i kovů, dřeva atp. Jsou konstrukčně a výrobně jednoduché.The self-clamping jaws according to the invention are suitable as basic universal equipment for tensile testing of flat samples, especially of polymer, but also of metals, wood and the like. They are simple in construction and production.

Vynález je blíže popsán v příkladu jeho provedení přiloženým výkresem, kde na obr. 1 je boční pohled na samosvornou upínací čelist, na obr. 2 řez v místě Β—B a na obr. 3 řez v místě A—A.The invention is described in more detail by way of example with reference to the accompanying drawing, in which: Figure 1 is a side view of the self-locking clamping jaw, Figure 2 is a section at řez-B and Figure 3 is a section at A-A.

Jako upínací elementy samosvornýeh čelistí jsou použity excentry 1 a jejich rozměry jsou voleny tak, že maximální hodnota uhlu a činí 8,5°, což odpovídá součiniteli tření f = 0,15 v celé šíři rozevření čelisti. Excentry 1 jsou vyrobeny z oceli, na obvodě jemně vroubkovány, cementovány a kaleny. Excentry 1 jsou pomocí výstupků a vybrání spojeny s hřídelkami 5 a s nimi točně uloženy v tělese 6. S hřídelkami 5 jsou dále pevně spojena ozubená kola 2, mající ozubení jen na části obvodu, aby dovolovala pootočení pouze o 180°. Vzhledem k excentrům 1 jsou ozubená kola 2 orientována tak, že vytváří dorazy v poloze zavřené a otevřené. Na vnějších čelech ozubených kol 2 je uchycena pružina 3, jejíž materiál a umístění je nutné volit jednak z hlediska funkce, jednak vzhledem k dovolenému namáhání materiálu při teplotách v okolí -4200 °C. Ovládací knoflík 4 je na obvodě vroubkován a pevně spojen s jednou z hřídelek 5.The eccentrics 1 are used as clamping elements of the self-clamping jaws and their dimensions are chosen such that the maximum angle α is 8.5 °, which corresponds to a coefficient of friction f = 0.15 over the entire opening width of the jaw. The eccentrics 1 are made of steel, finely knurled, case-hardened and hardened. The eccentrics 1 are connected to the shafts 5 by means of projections and recesses and rotatably supported therein in the body 6. Further, the gears 2, having gearing only on a part of the circumference, are rigidly connected to the shafts 5 so as to allow rotation only 180 °. With respect to the eccentrics 1, the gears 2 are oriented so as to form stops in the closed and open positions. A spring 3 is mounted on the outer faces of the gears 2, the material and location of which must be chosen both in terms of function and in view of the permissible stress of the material at temperatures of -4200 ° C. The control knob 4 is knurled on the circumference and firmly connected to one of the shafts 5.

Při upínání vzorku se čelisti pootočením knoflíku 4 zajistí v otevřené poloze, vzorek se ustaví a opět pomocí knoflíků 4 se vzorek upne, přičemž excentry 1 jsou svírány pružinou 3. Po přetržení se vzorek uvolní opět knoflíkeml 4.When clamping the specimen, the jaws are locked by turning the knob 4 in the open position, the specimen is set up and again with the knobs 4 the specimen is clamped, the eccentrics 1 being clamped by the spring 3. After breaking, the specimen is released by the knob 4 again.

Upínací elementy mohou mít tvar například Archimedovy spirály a pak je úhel stoupání vačky a tím i úhel cc stejný v celé pracovní části.The clamping elements may have the shape of, for example, an Archimedes spiral and then the cam angle and hence the angle cc is the same throughout the working portion.

Claims

SUBJECT

Self-locking clamping jaws characterized in that the clamping elements consist of two eccentrics (1) or cams whose movement is mechanically coupled to one another, for example by means of gears (2).

Self-locking clamping jaws according to claim 1, characterized in that the gears (2) mechanically weighing the relative movement of the eccentrics (1) have a toothing formed only on a part

OF THE INVENTION of its circuit for forming stops in the open and closed positions.

Self-locking clamping jaws according to Claims 1 and 2, characterized in that the gears (2) are connected to each other by a spring (3), both to create a bias for clamping the sample and, secondly, to secure the jaw in the open position.