DE112010001475T5

DE112010001475T5 - An elnem Spannzeug befestigter Probenhalter

Info

Publication number: DE112010001475T5
Application number: DE112010001475T
Authority: DE
Inventors: James B. Smallwood; Paulo A. Martin; Edward A. McHenry
Original assignee: Illinois Tool Works Inc
Current assignee: Illinois Tool Works Inc
Priority date: 2009-03-31
Filing date: 2010-02-23
Publication date: 2012-10-31
Anticipated expiration: 2030-02-24
Also published as: WO2010114651A1; US8448522B2; GB2480972B; DE112010001475B4; GB201116865D0; CN102378907A; CN102378907B; GB2480972A; US20120024087A1

Abstract

Die Offenbarung betrifft einen Probenhalter für ein Spannzeug, welches bei der Materialprüfung oder einer ähnlichen Prüfung verwendet wird. Die Bedienungsperson kann eine Probe oder ein Testmuster in der offenen Backe positionieren und dann seine oder ihre Hand an einen sicheren Ort entfernen, bevor das Spannzeug aktiviert wird zur Erfassung der Probe.

Description

Hintergrund der Erfindung
Diese Anmeldung beansprucht die Priorität nach 35 U.S.C. §119(e) der vorläufigen US-Patentanmeldung Nr. 61/165 203, welche am 31. März 2009 eingereicht wurde und deren Offenbarung hier durch Bezugnahme eingeschlossen wird.
Gebiet der Offenbarung
Die vorliegende Offenbarung betrifft einen Probenhalter zur Zug- oder Materialprüfung, welcher direkt im Spannzeug der Testvorrichtung befestigt wird.
Beschreibung des Standes der Technik
Bei der Materialprüfung wird die Probe oder das Prüfmuster typischerweise erfasst und dann gezogen oder komprimiert, um die Materialeigenschaften der Probe zu messen. Der Greifermechanismus kann verschiedenartig sein, einschließlich dem automatischen seitlich wirkenden Spannzeug, welches pneumatisch oder hydraulisch sein kann. Die Bedienungsperson hält typischerweise die Enden der Probe zwischen den Backen eines Spannzeugs und betätigt dann einen Schalter, typischerweise mit der Hand oder dem Fuß der Bedienungsperson, um zu bewirken, dass die Backen zusammenkommen und die Probe erfassen. Das Schließen der Backen geschieht oft schnell und mit reichlich Kraft, so dass die Bedienungsperson, sollten ihre Fingerspitzen zwischen die Backen gelangen, eine ernste Quetschverletzung erhalten kann. Diese Gefahr nimmt zu, wenn die Backenflächenöffnung zunimmt, da dies einer Bedienungsperson mehr Raum ermöglicht zum Einbringen eines Fingers zwischen die Backen. Die Industriepraxis mit Bezug auf Spannzeuge mit großen Backenflächenöffnungen besteht darin, die Spannzeugverschlussgeschwindigkeit ausreichend zu verlangsamen, um einer Bedienungsperson ausreichend Zeit zu geben, den Finger zurückzuziehen. Jedoch verlangsamt das Herabsetzen der Geschwindigkeit der Backenfläche die Produktivität der Bedienungsperson.
Es kann deshalb schwierig sein, die Probe oder das Prüfmuster genau in eine Position zu bringen, während sowohl Sicherheit als auch ein hohes Arbeitsvolumen aufrechterhalten wird.
Ziele und Zusammenfassung der Offenbarung
Es ist deshalb ein Ziel der vorliegenden Offenbarung, eine Vorrichtung zur Materialprüfung oder ähnliche Vorrichtungen bereitzustellen, wobei die Probe oder das Prüfmuster in einem Spannzeug in Eingriff und positioniert sein kann durch eine Vorrichtung mit geringen Betriebskräften, wodurch der Bedienungsperson ermöglicht wird, sich in eine sichere Entfernung vom Spannzeug zu bewegen, bevor das Spannzeug aktiviert wird.
Diese und andere Ziele werden erreicht durch Bereitstellen einer unter Federspannung stehenden Vorrichtung, welche eine Probe zwischen den Backen eines Spannzeugs bei einer Materialprüfungs- oder einer ähnlichen Vorrichtung in Position hält, um es der Bedienungsperson zu ermöglichen, seine oder ihre Hand vom Spannzeug zu entfernen, bevor das Spannzeug aktiviert wird, während die Probe in Position bleibt.
Die Vorrichtung der vorliegenden Offenbarung liefert eine Einrichtung und ein Verfahren, durch welches eine Bedienungsperson ein Spannzeug einer Materialprüfungs- oder ähnlichen Vorrichtung aus der Ferne betätigen kann, ohne einer möglichen ernsten Quetschgefahr durch die Spannzeugbackenflächen ausgesetzt zu sein.
Die Vorrichtung der vorliegenden Offenbarung wendet einen Federmechanismus mit geringer Kraft an mit ausreichend Haltekraft zum Halten des Gewichts der Probe. Außerdem weist die Vorrichtung einen einstellbaren Probenanschlag auf, um es Bedienungspersonen zu ermöglichen, die Prüfprobe schneller an einem festen Ort zu positionieren. Die Bedienungsperson ist in der Lage, eine steife Probe sehr schnell in die Spannzeuge zu laden durch einfaches Schieben der Probe in die Vorrichtung, bis die Probe an einem einstellbaren Anschlag anliegt. Die Bedienungsperson kann dann die Probe einfach loslassen und sie bleibt an ihrem Platz, während die Bedienungsperson das Spannzeug aus der Ferne betätigt.
Ferner ermöglicht das Design des Halters der Bedienungsperson, leicht den Halter zu öffnen und den Halter offen zu halten, während der Einführung einer Probe. Dies ist insbesondere nützlich, wenn flexible Proben geladen werden, welche nicht in den Halter geschoben werden können.
Der Halter ist am Spannzeug befestigt und kann nahe zur Backenfläche des Spannzeugs positioniert werden, auf jeder Seite der Backenfläche. In Fällen, in welchen der Probenhalter an der Prüfseite (oder Messseite) der Probe positioniert werden muss, kann ein optionaler pneumatischer Zylinder hinzugefügt werden, um es dem Probenhalter zu ermöglichen, sich automatisch zu öffnen, sobald die Einspannkraft auf die Proben einen gewissen voreingestellten Punkt erreicht. Dieses Merkmal verhindert, dass irgendwelche Streukräfte in die Probe eingeleitet werden, während sie der Prüfung unterzogen wird. Der gleiche Zylinder kann dann auch in die Halteposition zurücksetzen, wenn die Kräfte abnehmen auf einen voreingestellten Punkt.
Schließlich kann der Probenhalter die gebrochenen Enden der Probe davon abhalten, aus den Spannzeugen zu fallen, sobald die Prüfung beendet ist.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Weitere Ziele und Vorteile der Offenbarung werden offensichtlich aus der folgenden Beschreibung und den beiliegenden Zeichnungen, in welchen
1 eine perspektivische Vorderansicht einer Ausführungsform des Probenhalters der vorliegenden Offenbarung ist, in einem Spannzeug montiert dargestellt.
2 ist eine hintere perspektivische Ansicht einer Ausführungsform des Probenhalters der vorliegenden Offenbarung, in einem Spannzeug montiert dargestellt.
3 ist eine Explosionsansicht einer weiteren Ausführungsform des Probenhalters der vorliegenden Offenbarung.
Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
Mit Bezug nun auf die Zeichnungen im Detail, worin gleiche Zahlen in allen Ansichten gleiche Elemente bezeichnen, seht man, dass 1 und 2 Zeichnungen jeweiliger perspektivischer Vorder- bzw. Rückansichten des Spannzeugs 100 sind, einschließlich einer Ausführungsform des Probenhalters 10 der vorliegenden Offenbarung. 3 offenbart eine weitere Ausführungsform des Probenhalters 10.
Wie es im Stand der Technik bekannt ist, weist das Spannzeug 100 erste und zweite Backen 102, 104 auf mit jeweiligen ersten und zweiten Backenflächen 106, 108. Die ersten und zweiten Backenflächen 106, 108 bewegen sich hin- und her zueinander hin und voneinander weg und erfassen eine Probe oder ein Prüfmuster (nicht dargestellt) dazwischen, und komprimieren oder expandieren typischerweise die Probe in einer Richtung parallel zur Fläche der Backenflächen 106, 108.
1 und 2 zeigen, dass der Probenhalter 10 eine bearbeitete Platte 12 aufweist, welche an einem Befestigungsblock 14 so befestigt ist, dass sie sich in den Raum zwischen den ersten und zweiten Backen 102, 104 erstreckt. Die Kombination der bearbeiteten Platte 12 und des Befestigungsblocks kann als eine Halterung betrachtet werden. Wie in 3 dargestellt, kann der Befestigungsblock 14 an der Rückseite des Spannzeugs 100 befestigt werden unter Verwendung herkömmlicher Befestigungshardware, wie z. B. Befestigungsschrauben 19, 21. Wie ferner in 3 dargestellt, kann die bearbeitete Platte 12 einstellbar am Befestigungsblock 14 befestigt werden, indem der Befestigungsblock 14 mit einem schlitzförmigen Durchgang versehen ist, durch welchen ein Gewindestift 17 verläuft und sich vertikal darin bewegen kann. Der Gewindestift 17 verläuft weiterhin durch eine Öffnung in der bearbeiteten Platte 12 und erhält einen Einstellknopf 23. Diese Konfiguration ermöglicht die Einstellung der vertikalen Position der bearbeiteten Platte 12. Ein einstellbarer Probenanschlag 31 verläuft durch die bearbeitete Platte 12 und wird durch den Probenanschlagsblock 25 gehalten. Die Position des einstellbaren Probenanschlagsblocks 25 ist einstellbar mittels Einstellknöpfen 27, 29. Wie hier beschrieben wird, wird der einstellbare Anschlag 31 dazu verwendet, die Probe oder das Prüfmuster (nicht dargestellt) im Probenhalter 10 genau zu positionieren oder die Position zu begrenzen.
Der Probenhalter 10 weist ferner erste und zweite entgegen gesetzte Probenhaltefinger 16, 18 auf, welche typischerweise durch gebogenen Metalldraht oder rohrförmigen Stahl oder anderes Metall geformt sind. Fachleute werden einen großen Anwendungsbereich von Äquivalenten nach der Durchsicht der vorliegenden Offenbarung erkennen. Die ersten und zweiten entgegen gesetzten Probenhaltefinger 16, 18 schließen jeweilige erste und zweite Wellenteile 20, 22 ein, welche durch jeweilige erste und zweite Öffnungen 24, 26 verlaufen, welche in der bearbeiteten Platte 12 gebildet sind, und welche darin drehbar montiert sind, wodurch sie es den ersten und zweiten Probenhaltefingern 16, 18 ermöglichen, sich zueinander hin und voneinander weg hin- und herzubewegen. Außerdem sind erste und zweite ineinandergreifende Zahnräder 28, 30 an den jeweiligen ersten und zweiten Wellenteilen 20, 22 befestigt, unmittelbar an der Rückseite der bearbeiteten Platte 12. Die ersten und zweiten ineinandergreifenden Zahnräder 28, 30 bewirken, dass die ersten und zweiten Probenhaltefinger 16, 18 sich um einen gleichen Betrag aus der zentralen Anordnung der ersten und zweiten Probenhaltefinger 16, 18 weg und hin zu ihr bewegen, welche in 1 und 2 dargestellt ist. Außerdem sichert die Befestigung der ersten und zweiten ineinandergreifenden Zahnräder 28, 30 an den jeweiligen ersten und zweiten Wellenteilen 20, 22 die ersten und zweiten Wellenteile 20, 22 in Längsrichtung in den jeweiligen ersten und zweiten Öffnungen 24, 26, wodurch ihre Entfernung verhindert wird.
Wie in 2 dargestellt, weist das erste ineinandergreifende Zahnrad 28 einen sich in radialer Richtung erstreckenden federmontierten Bolzen 32 auf. Die Feder 34 weist ein erstes Ende 36 auf, welches an der bearbeiteten Platte 12 befestigt ist, und ein zweites Ende 38, welches an dem federmontierten Bolzen 32 befestigt ist. Die Feder 34 dient dazu, die ersten und zweiten Probenhaltefinger 16, 18 in Drehrichtung unter Vorspannung zu setzen, um eine Probe oder ein Prüfmuster (nicht dargestellt) dazwischen zu halten, wodurch es der Bedienungsperson ermöglicht wird, seine oder ihre Finger zu entfernen, bevor die ersten und zweiten Backenflächen 102, 104 aktiviert werden. Die Stärke der Feder 34 wird so gewählt, dass sie eine ausreichende Eingriffskraft der ersten und zweiten Probenhaltefinger 16, 18 bietet, um die Probe oder das Prüfmuster (nicht dargestellt) zu befestigen, während sie eine einfache manuelle Bedienung durch die Bedienungsperson ermöglicht und für die Bedienungsperson keine physische Gefahr darstellt.
Distale Enden der ersten und zweiten Probenhaltefinger 16, 18 schließen ferner jeweilige erste und zweite nach unten sich erstreckende Teile 40, 42 ein, welche im allgemeinen senkrecht zu den jeweiligen ersten und zweiten Wellenteilen 20, 22 sind. Jeweilige erste und zweite Probenhalteteile 44, 46 erstrecken sich senkrecht (d. h. horizontal in der in 1 und 2 dargestellten Ausrichtung) von ersten und zweiten sich nach unten erstreckenden Teilen 40, 42 und im allgemeinen parallel zu den ersten und zweiten Wellenteilen 20, 22. Die ersten und zweiten Probenhalteteile 40, 42 sind in den 1 und 2 als miteinander in Eingriff befindlich dargestellt, als Folge der Vorspannung, welche durch die Feder 34 geliefert wird. Typischerweise ist die Probe oder das Prüfmuster (nicht dargestellt) zwischen den ersten und zweiten Probenhalteteilen 44, 46 in Eingriff in einer Position, welche durch den einstellbaren Probenanschlag 31 verstärkt wird. Die ersten und zweiten Probenhalteteile 44, 46 weisen ferner jeweilige erste und zweite nach außen aufgeweitete Teile 48, 50 auf, wodurch sie eine V-förmige Führung 52 bilden, welche es einer Bedienungsperson ermöglicht, einfach eine Probe oder ein Prüfmuster dazwischen zu schieben, wodurch die ersten und zweiten Probenhaltefinger 16, 18 auseinander gespreizt werden durch die manuelle Kraft, welche an die Probe oder das Prüfmuster angelegt wird, und die Probe oder das Prüfmuster zwischen den ersten und zweiten Probenhalteteilen 44, 46 positioniert wird. Ferner kann der einstellbare Anschlag 31 (siehe 3) über oder anderweitig neben den ersten und zweiten Probenhaltefingern 16, 18 positioniert werden, um bei der Positionierung der Probe oder des Prüfmusters (nicht dargestellt) zu helfen durch Begrenzung der Einführung der Probe oder des Prüfmusters. Erste und zweiten sich nach unten erstreckende Teile 54, 56 erstrecken sich von jeweiligen ersten und zweiten nach außen aufgeweiteten Teilen 48, 50 nach unten und liefern dadurch der Bedienungsperson eine bequeme Art und Weise, die ersten und zweiten Probenhaltefinger 16, 18 manuell zu drehen.
Wie allgemein oben beschrieben, trennt die Bedienungsperson typischerweise die ersten und zweiten Backenflächen 106, 108, um den Probenhalter 10 der vorliegenden Offenbarung zu nutzen, führt eine Probe oder ein Prüfmuster (nicht dargestellt) zwischen den ersten und zweiten Probenhaltefingern 16, 18 so ein, dass die Probe oder das Prüfmuster an Ort und Stelle gehalten wird. Die Probe oder das Prüfmuster kann so eingeführt werden, dass sie/es an dem einstellbaren Anschlag 31 anliegt, wodurch die Probe oder das Prüfmuster positioniert wird. Die Bedienungsperson entfernt dann seine oder ihre Finger und irgendwelche andere Extremitäten sicher vom Spannzeug 100 und aktiviert das Spannzeug 100, so dass erste und zweite Backenflächen 106, 108 die Probe ergreifen. Dann kann die Materialprüfung, wie z. B. Zugprüfung, beginnen.
So werden die verschiedenen zuvor erwähnten Ziele und Vorteile am wirkungsvollsten erreicht. Obwohl bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung hier im Detail offenbart und beschrieben wurden, sollte es klar sein, dass diese Erfindung dadurch in keiner Weise beschränkt wird und ihr Schutzumfang durch den der beigefügten Ansprüche bestimmt werden soll.

Claims

Probenhalter für ein Spannzeug einer Materialprüfvorrichtung zum Eingriff mit einer Probe vor der Betätigung des Spannzeugs, wobei der Probenhalter aufweist: eine Halterung zur Befestigung am Spannzeug; erste und zweite entgegen gesetzte Probenhaltefinger, welche sich von der Halterung erstrecken; und einen Mechanismus, um die ersten und zweiten entgegen gesetzten Probenhaltefinger zueinander hin unter Vorspannung zu setzen, damit sie in der Lage sind, im Spannzeug mit einer Probe dazwischen in Eingriff zu gelangen.
Probenhalter nach Anspruch 1, wobei die Halterung einen Befestigungsblock aufweist zur Befestigung am Spannzeug und eine daran befestigte Platte, wobei die Platte ausgelegt und angeordnet ist zur Erstreckung zwischen den Backen eines Spannzeugs.
Probenhalter nach Anspruch 2, wobei die ersten und zweiten entgegen gesetzten Probenhaltefinger jeweilige erste und zweite Wellenteile aufweisen, und wobei die Platte erste und zweite Öffnungen aufweist, um die jeweiligen ersten und zweiten Wellenteile aufzunehmen.
Probenhalter nach Anspruch 3, wobei der Mechanismus, um die ersten und zweiten entgegen gesetzten Haltefinger zueinander hin unter Vorspannung zu setzen, eine Bewegungsstrecke des ersten Probenhaltefingers von einem zentralen Ort weg so beschränkt, dass er gleich einer Bewegungsstrecke des zweiten Probenhaltefingers vom zentralen Ort weg ist.
Probenhalter nach Anspruch 4, wobei der Mechanismus zum Vorspannen erste und zweiten ineinander greifende Zahnräder aufweist, wobei das erste ineinander greifende Zahnrad an dem ersten Wellenteil befestigt ist und das zweite ineinander greifende Zahnrad an dem zweiten Wellenteil befestigt ist.
Probenhalter nach Anspruch 5, wobei der Mechanismus zum Vorspannen ferner eine Feder zum Vorspannen der Bewegung des ersten und zweiten Probenhaltefingers zueinander hin aufweist.
Probenhalter nach Anspruch 6, wobei das erste ineinander greifende Zahnrad einen sich in radialer Richtung erstreckenden Bolzen aufweist und wobei die Feder ein erstes und ein zweites Ende aufweist, wobei das erste Ende an der Platte befestigt ist und ein zweites Ende an dem sich in radialer Richtung erstreckenden Bolzen befestigt ist.
Probenhalter nach Anspruch 7, wobei die ersten und zweiten Probenhaltefinger jeweilige erste und zweite Probenhalteteile aufweisen, welche im wesentlichen parallel zu den jeweiligen ersten und zweiten Wellenteilen sind.
Probenhalter nach Anspruch 8, wobei distale Enden der ersten und zweiten Probenhaltefinger sich nach außen aufweitende Teile aufweisen, wodurch eine V-förmige Konfiguration gebildet wird, um es einer Probe zu ermöglichen durch sie hindurch eingeführt zu werden, wodurch die erste und zweiten Probenhaltefinger getrennt werden.
Probenhalter nach Anspruch 1, ferner aufweisend eine Anschlagsvorrichtung zu den ersten und zweiten Probenhaltefingern benachbart ist, zum Begrenzen einer Position einer Probe, welche zwischen den ersten und zweiten Probenhaltefingern in Eingriff ist.
Spannzeug zur Materialprüfung, aufweisend: erste und zweite Backenflächen zum Ergreifen einer Probe zum Prüfen; einen Probenhalter für ein Spannzeug einer Materialprüfvorrichtung zum Eingriff mit einer Probe vor der Betätigung des Spannzeugs, wobei der Probenhalter aufweist: eine Halterung, welche am Spannzeug befestigt ist; erste und zweite entgegen gesetzte Probenhaltefinger, welche sich von der Halterung erstrecken; und einen Mechanismus, um die ersten und zweiten entgegen gesetzten Probenhaltefinger zueinander hin unter Vorspannung zu setzen, damit sie in der Lage sind, im Spannzeug mit einer Probe dazwischen in Eingriff zu gelangen.
Spannzeug nach Anspruch 11, wobei die Halterung einen Befestigungsblock aufweist zur Befestigung am Spannzeug und eine daran befestigte Platte, wobei die Platte ausgelegt und angeordnet ist zur Erstreckung zwischen den ersten und zweiten Backen eines Spannzeugs.
Spannzeug nach Anspruch 12, wobei die ersten und zweiten entgegen gesetzten Probenhaltefinger jeweilige erste und zweite Wellenteile aufweisen, und wobei die Platte erste und zweite Öffnungen aufweist, um die jeweiligen ersten und zweiten Wellenteile aufzunehmen.
Spannzeug nach Anspruch 13, wobei der Mechanismus, um die ersten und zweiten entgegen gesetzten Haltefinger zueinander hin unter Vorspannung zu setzen, eine Bewegungsstrecke des ersten Probenhaltefingers von einem zentralen Ort weg so beschränkt, dass er gleich einer Bewegungsstrecke des zweiten Probenhaltefingers vom zentralen Ort weg ist.
Spannzeug nach Anspruch 14, wobei der Mechanismus zum Vorspannen erste und zweiten ineinander greifende Zahnräder aufweist, wobei das erste ineinander greifende Zahnrad an dem ersten Wellenteil befestigt ist und das zweite ineinander greifende Zahnrad an dem zweiten Wellenteil befestigt ist.
Spannzeug nach Anspruch 15, wobei der Mechanismus zum Vorspannen ferner eine Feder zum Vorspannen der Bewegung des ersten und zweiten Probenhaltefingers zueinander hin aufweist.
Spannzeug nach Anspruch 16, wobei das erste ineinander greifende Zahnrad einen sich in radialer Richtung erstreckenden Bolzen aufweist und wobei die Feder ein erstes und ein zweites Ende aufweist, wobei das erste Ende an der Platte befestigt ist und ein zweites Ende an dem sich in radialer Richtung erstreckenden Bolzen befestigt ist.
Spannzeug nach Anspruch 17, wobei die ersten und zweiten Probenhaltefinger jeweilige erste und zweite Probenhalteteile aufweisen, welche im wesentlichen parallel zu den jeweiligen ersten und zweiten Wellenteilen sind.
Spannzeug nach Anspruch 18, wobei distale Enden der ersten und zweiten Probenhaltefinger sich nach außen aufweitende Teile aufweisen, wodurch eine V-förmige Konfiguration gebildet wird, um es einer Probe zu ermöglichen durch sie hindurch eingeführt zu werden, wodurch die erste und zweiten Probenhaltefinger getrennt werden.
Spannzeug nach Anspruch 11, ferner aufweisend eine Anschlagsvorrichtung zu den ersten und zweiten Probenhaltefingern benachbart ist, zum Begrenzen einer Position einer Probe, welche zwischen den ersten und zweiten Probenhaltefingern in Eingriff ist.