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Hintergrund der Erfindung
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Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Einspannvorrichtung für die Materialprüfung in einem Materialprüfungszubehör gemäß der Oberbegriff von Anspruch 1. Die vorliegende Erfindung betrifft insbesondere einen Mechanismus zur Verbindung von lösbaren Backenflächen an Materialprüfungsgriffen.
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Beschreibung des Standes der Technik
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Aus der
US 2008/0257 120 A1 ist eine Einspannvorrichtung für die Materialprüfung gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 bekannt. Der Halter weist eine in etwa halbzylindrische Vertiefung auf, in welcher ein in etwa halbzylindrischer Körper drehbar gelagert ist, wobei die ebene Seite des halbzylindrischen Körpers als Greiffläche dient und der abgerundete Flächenteil als Zunge, welche sich in der Bohrung dreht.
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Im Stand der Technik werden Materialprüfsysteme in einer Vielzahl von Industrien verwendet und werden im allgemeinen mit einer Art von Zubehör verwendet, um ein Ergreifen oder Halten der Probe zu schaffen. Viele dieser Tests erfordern, dass die Zubehörteile spezielle Greifoberflächen oder Größen aufweisen. Die Größe und Art der erforderlichen Greifoberfläche kann beträchtlich von Test zu Test variieren, was in vielen Laboren zu häufigen Backenflächenwechseln führt. Deshalb sind lösbare Backenflächen mit verschiedenen Größen und Oberflächen gebräuchliche Artikel in der Materialprüfindustrie.
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Viele unterschiedliche Ausführungsformen von Backenflächenbefestigungen wurden im Lauf der Jahre von verschiedenen Herstellern entwickelt. Diese Verbindungsmechanismen enthalten einfache Stift- und Öffnungsverbindungen sowie steife Schwalbenschwanzverbindungen. Jeder Mechanismus hat Vor- und Nachteile.
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Zwick hat die Verwendung einer steifen Schwalbenschwanzverbindung umgesetzt, wie in 1 dargestellt. Dieses Verbindungsverfahren ermöglicht eine wiederholbare Anordnung der Backenfläche, während es eine einfache Installation ermöglicht. Die Drehung der Backenflächen ist bei diesem Verfahren nicht möglich, welches die Position der Backenflächen relativ zur erfassten Probe festhält. Ferner muss ein Werkzeug verwendet werden, um diese Backenflächen mit ihren Haltern zu verbinden.
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MTS hat einen von außen zugänglichen Stift und eine entsprechende Öffnung umgesetzt, um die Backenflächen mit den Griffen zu verbinden, wie in 2 dargestellt. Diese ermöglicht eine Drehung der Backenflächen, aber beinhaltet mögliche Sicherheitsprobleme, da die vorstehenden Köpfe und Ringe der Stifte sich auch in Verbindung mit den Backenflächen bewegen. Die Zugringe, die zur Entfernung der Stifte verwendet werden, können sich auch in den Griffen verfangen. Äußere Stifte können auch aus den Öffnungen herausfallen, wenn keine Maßnahmen ergriffen werden, um sie in den Griffen zu halten. Es scheint, dass dies bei der Hinzufügung eines O-Rings zum Ende des Stiftes angesprochen wurde. Außerdem sind die Stifte lose Teile, welche leicht verloren gehen können.
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Instron, der Rechtsnachfolger der vorliegenden Erfindung, hat vier Verfahren von Interesse zur Verbindung von Backenflächen mit Griffen verwirklicht. Diese Verfahren beinhalten Stellschraube und Nut; inneren Stift und Öffnung; inneren Stift und Haltedraht; und Haken und fixierten Stift. Alle diese Verfahren ermöglichen das Drehen der Backenflächen. Diese Drehung ist erforderlich, um Uneinheitlichkeiten in der Probendicke und in der elastischen Deformation von Griffkörpern während des Testens zu kompensieren. Das Verfahren mit Stellschraube und Nut, wie in 3 dargestellt, ist ein einfaches und billiges Verfahren, welches ein Werkzeug zur Installation erfordert. Die Stellschrauben liefern den Schwenkpunkt für die Backenflächendrehung. Die Flächen drehen sich typischerweise bei diesem Verbindungsverfahren geringfügig in alle Richtungen.
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Das Verfahren mit dem inneren Stift und der Öffnung, wie in 4 dargestellt, ist das vielleicht am weitesten verbreitete Backenflächen-Verbindungsverfahren, das bis heute verwendet wurde und von verschiedenen Wettbewerbern übernommen wurde. Während dies das vielleicht am wenigsten teure und am wenigsten komplizierte Verfahren ist, gibt es einige Nachteile. Die Installation erfordert zum Beispiel oft einen erfahrenen Nutzer oder eine zusätzliche Person, um die verschiedenen Komponenten zu halten und zu bedienen. Die Stifte können außerdem möglicherweise nicht ihre Lage unverändert beibehalten während des Testens. Eine geringfügige Verschiebung kann typischerweise durch das Zurückziehen der Halter in den Griffköper ausgeglichen werden, aber gelegentlich führt es dazu, dass der Stift und die Backenfläche teilweise oder vollständig aus dem Halter fallen. Ein weiterer Nachteil besteht darin, dass die Stifte kleine lose Teile sind, welche leicht fallen gelassen werden können oder verloren gehen können.
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Das Verfahren mit dem inneren Stift und dem Haltedraht wurde durch die vorliegende Rechtsnachfolgerin zur Anwendung an seitlich wirkenden Schraubfunktionsgriffen entwickelt und verwendet einen halblösbaren Stift, der in der Rückseite einer typischen Backenfläche mit Stift und Öffnung installiert ist, wie in 5 dargestellt. Diese Anordnung kann im Halter eingerastet werden unter Verwendung einer Hand und ohne die Verwendung irgendeines Werkzeugs. Um die Backenfläche zu entfernen, muss der Halter einfach aufgeschraubt werden, bis der Haltedraht sich öffnet. Die Backenfläche kann jetzt leicht entfernt werden. Während dieses Verfahren eine einfache Installation und vorhersagbare Nutzungsmuster ermöglicht, gibt es einige mit ihm verbundene Nachteile. Erstens erfordern der Haltedraht und der Halter beide einen speziellen detaillierten Mechanismus, um das richtige Gefühl und Wirkung zu erhalten. Zweitens stellt der halbdauerhafte Stift eine kleines loses Teil dar, welches verloren gehen kann.
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An pneumatischen seitlich wirkenden Griff mit höherer Kapazität hat der gegenwärtige Rechtsnachfolger die Verwendung eines Verbindungsverfahrens mit Haken und einem fixierten Stift verwirklicht, wie in 6 dargestellt. Ein fixierter Stift wird in die Rückseite einer speziell bearbeiteten Backenfläche gedrückt und wirkt als ein Befestigungspunkt für einen entsprechenden unter Federspannung stehenden Haken, welche innerhalb des Griffs liegt. Das Befestigen der Fläche am Griff erfordert, dass der Nutzer ein Werkzeug am Griff einführt, um den unter Federspannung stehenden Haken weit genug zu bewegen, dass die Fläche über ihn gleitet. Wenn der Haken sich in den Körper zurückzieht, wird die Fläche fest am Griff gehalten. Dies beseitigt lose Teile, aber erfordert die Verwendung eines Werkzeugs zur Installation und Entfernung. Diese Vorrichtung erfordert ferner einzigartige detaillierte Flächen und Halter.
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Ziele und Zusammenfassung der Erfindung
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Es ist deshalb ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Verbindungsvorrichtung zur Materialprüfung zu schaffen, welche leicht zu bedienen ist, robust ist und eine wiederholbare Backenflächenpositionierung liefert.
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Es ist deshalb ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung, eine sichere, drehende Backenflächenverbindung zu schaffen, um als Materialprüfungszubehör verwendet zu werden, welche im wesentlichen die Komplexität und Schwierigkeiten beseitigt, die beim Installieren und Entfernen von Backenflächen eingeschlossen sind.
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Es ist deshalb ein noch weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung, den Bedarf an Werkzeugen bei der Montage und Demontage der Verbindungsvorrichtung für die Materialprüfung zu verringern oder beseitigen, während ein sicherer Betrieb der Vorrichtung aufrechterhalten wird.
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Diese und andere Ziele werden erreicht durch Vorsehen einer sich drehenden Schwalbenschwanzverbindung zur Verwendung an Materialprüfungszubehör, welches lösbare Backenflächen verwendet. Diese sich drehende Schwalbenschwanzverbindung ist mit der Schreiner-Schwalbenschwanzverbindung verwandt, welche eine sichere Gleitverbindung im Zimmermannshandwerk ermöglicht ohne die Verwendung von Zusatzteilen. Das Anpassen der Zunge und Nut der Verbindung zu einem abgerundeten Rand ermöglicht, dass die Verbindung sich dreht, während sie noch sicher zusammen gehalten wird. Dies ist insbesondere nützlich bei der Backenflächenbefestigung, wo eine geringfügige Drehung der Backenflächen erwünscht ist. Die Zunge hat auch eine Sperre in die Rückseite eingearbeitet, um einer unter Federspannung stehenden Kugel zu ermöglichen, die Backenfläche sicher und genau im Halter zu halten. Der Grad der Drehung wird durch die Anbringung der Nut in Bezug auf die Rückseite der Backenfläche gesteuert. Eine andere Ausführungsform arbeitet Ebenen und Queröffnungen an der Backenfläche ein, um die Verwendung in Griffen zu ermöglichen, welche das Verbindungsverfahren mit dem Stift und der Öffnung verwenden.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Weitere Ziele und Vorteile der Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung aus den beiliegenden Zeichnungen und Patentansprüchen offensichtlich, in welchen
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1 eine typische Schwalbenschwanz-Verbindungsvorrichtung des Standes der Technik zeigt,
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2 eine typische Verbindungsvorrichtung des Standes der Technik mit äußerem Stift und Öffnung zeigt,
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3 eine typische Verbindungsvorrichtung des Standes der Technik mit Stellschraube und Nut zeigt,
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4 eine typische Verbindungsvorrichtung des Standes der Technik mit innerem Stift und Öffnung zeigt,
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5 eine typische Verbindungsvorrichtung des Standes der Technik mit innerem Stift und Haltedraht zeigt,
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6 eine typische Verbindungsvorrichtung mit Haken und fixiertem Stift zeigt,
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7 eine Seitenansicht der sich drehenden Schwalbenschwanz-Verbindungsanordnung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist;
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8 eine isometrische Explosionsansicht der sich drehenden Schwalbenschwanz-Verbindungsanordnung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist,
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9 eine Querschnittsansicht eines Halters einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist,
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10 eine Draufsicht des sich drehenden Schwalbenschwanz-Greifmechanismus einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist.
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Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform
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Mit Bezug auf die Zeichnungen im Detail, in welchen gleiche Bezugszahlen in allen Ansichten gleiche Elemente betreffen, sieht man, dass 7 die sich drehende Schwalbenschwanz-Verbindung 10 zeigt, welche eine zylindrische Haltevorrichtung (oder Halter) 12, eine Greifvorrichtung 14 (welche als eine lösbare Backenfläche ausgebildet sein kann), und einen mit Gewinde versehenen Verriegelungsmechanismus 16 enthält, welcher als unter Federspannung stehender Kugelkolben ausgebildet ist. Andere mögliche Konfigurationen des Verriegelungsmechanismus 16 schließen einen eingepressten Kolben ohne Gewinde ein. Wie in 7 und 8 dargestellt, besteht die sich drehende Schwalbenschwanzverbindung 10 aus diesen drei Teilen 12, 14, 16. Die Drehrichtung ist in 7 ebenfalls dargestellt.
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Wie in 8 dargestellt, enthält die Greifvorrichtung 14 eine Platte 17 und eine Zunge 18. Die Zunge 18 enthält ferner eine Raste 20 an einer inneren Fläche 22 und eine Queröffnung 24, welche parallel zur Platte 17 durch die Zunge 18 verläuft. Die Queröffnung 24 ist in 8 vertikal ausgerichtet. Die Raste 20 ist mit dem Verriegelungsmechanismus 16 in Eingriff, welcher als ein unter Federspannung stehender Kugelkolben ausgebildet ist. Der unter Federspannung stehende Kugelkolben 16 ordnet sowohl die Greifvorrichtung 14 genau an und sichert die Greifvorrichtung 14 relativ zur zylindrischen Haltervorrichtung 12. Die Queröffnung 24 in der Greifvorrichtung 14 dient als ein Verbindungspunkt für eine traditionelle Stift- und Öffnungs-Verbindung, welche die Verwendung der Greifvorrichtung 14 an Zubehörteilen mit dieser Verbindungsart ermöglicht. Die Greifvorrichtung 14 verwendet auch eine geneigte Oberfläche 26 an einem Ende (oder Enden) der Zunge 18, um die Einführung der Greifvorrichtung 14 in die Haltevorrichtung 12 besser zu erleichtern.
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Die Querschnittsansicht der Haltevorrichtung 12 in 9 zeigt die Details, die für das Aufnahmeende der sich drehenden Schwalbenschwanzverbindung 10 benötigt werden. Eine kreisförmige Querbohrung 30 ist in der zylindrischen Haltevorrichtung 12 gebildet. Ein querverlaufender Schnitt 32 ist gebildet, um einen Raum für die Greifvorrichtung 14 zu erzeugen, um in die zylindrische Haltevorrichtung 12 zu gleiten. Eine zentrale Längsöffnung 34 ist ausgebildet, um den Verriegelungsmechanismus 16 aufzunehmen. Die Haltevorrichtung 12 kann mit Materialprüfungszubehör in Eingriff gelangen, wie z. B. einem pneumatischen, hydraulischen oder Schraubmechanik-Haltegriff.
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Das Profil der Greifvorrichtung 14, welches das Steckende der sich drehenden Schwalbenschwanzverbindung 10 zeigt, ist in 10 dargestellt. Die innere Fläche 22 weist einen abgerundeten Teil 40 am Ende der Zunge 18 mit einem Krümmungsradius auf, der dem Bohrungsradius der kreisförmigen Querbohrung 30 der zylindrischen Haltevorrichtung 12 entspricht. Die Zunge 18 enthält ferner unmittelbar zu Platte 17 benachbart eine Hinterschneidung 42. Das Hinterschneidungsmerkmal 42 dient dazu, die Greifvorrichtung 14 innerhalb der zylindrischen Haltevorrichtung 12 zu sichern, damit sie sich nicht seitlich in der negativen Z-Richtung bewegt, wie in 10 dargestellt. Außerdem ermöglichen die seitlichen ebenen Teile 44 an der Zunge 18, dass die Greifvorrichtung 14 an Stift- und Öffnungs-Ausrüstung des Standes der Technik verwendet wird.
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Wenn die sich drehende Schwalbenschwanz-Verbindung 10 nicht einer von außen kommenden Belastung unterworfen wird, drängt der Kugelkolben 16 die Greifvorrichtung 14 in der negativen Z-Richtung gegen die kreisförmige Querbohrung 30 der Haltevorrichtung 12. Wenn eine von außen kommende Last an die Greifvorrichtung 14 in der positiven Z-Richtung angelegt wird, wird der Kugelkolben komprimiert, die abgerundete Oberfläche 22 passt sich an die kreisförmige Querbohrung an und die Verbindung kann sich frei um die X-Achse in 10 (Y-Achse in 9) drehen.
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Die verschiedenen zuvor genannten Ziele und Vorteile werden auf wirkungsvolle Weise erreicht. Obwohl bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung hier offenbart und detailliert beschrieben wurden, sollte es klar sein, dass diese Erfindung in keiner Weise dadurch beschränkt ist und ihr Umfang durch den der beigefügte Ansprüche bestimmte werden soll
