ES2537098A1 - Machine for the testing of mechanical or biomechanical components (Machine-translation by Google Translate, not legally binding) - Google Patents

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ES2537098A1 ES201400831A ES201400831A ES2537098A1 ES 2537098 A1 ES2537098 A1 ES 2537098A1 ES 201400831 A ES201400831 A ES 201400831A ES 201400831 A ES201400831 A ES 201400831A ES 2537098 A1 ES2537098 A1 ES 2537098A1
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Abstract

Mechanical or biomechanical component testing machine comprising a base plate (6), four bars (1), a top plate (2) slidable on the bars (1), an intermediate plate (5) also slidable on the bars (1) ) and a lower drive base (12) pivotable on at least one horizontal axis (13), on which is fixed one end of the sample to be tested (21). The intermediate plate (5) has linear guides (7) on one of its faces, a movable table (10) movable on them and a guide (19) and follower assembly (20) on which the sample to be tested is fixed. (twenty-one). The machine allows dry or submerged tests and the application of several types of efforts. The invention is applicable in the field of engineering and, within it, in the characterization of materials and especially of biomechanical components. (Machine-translation by Google Translate, not legally binding)

Description

MÁOUINA DE ENSAYO DE COMPONENTES MECÁNICOS O B10MECÁNICOS MECHANICAL COMPONENTS TEST MACHINE OR B10 MECHANICS

La presente invención se refiere a una máquina para la realización de ensayos sobre componentes mecánicos o biomecánicos que posibilita la aplicación de cargas o defonnaciones al elemento a ensayar en varias direcciones diferentes. Los movimientos básicos que es capaz de aplicar al elemento a ensayar son: uno axial en dirección vertical (la del eje longitudinal de la probeta y de la máquina de ensayos), otro movimiento perpendicular al anterior siguiendo una trayectoria recta o curvilínea previamente definida mediante un elemento mecánico de guía y seguidor y uno rotacional respecto a un eje perpendicular al eje longitudinal del elemento a ensayar, pudiendo actuar de forma independiente uno a uno, combinaciones de dos de ellos o todos simultáneamente. The present invention relates to a machine for carrying out tests on mechanical or biomechanical components that makes it possible to apply loads or defonations to the element to be tested in several different directions. The basic movements that are capable of applying to the element to be tested are: one axial in the vertical direction (that of the longitudinal axis of the specimen and of the testing machine), another movement perpendicular to the previous one following a straight or curvilinear path previously defined by means of a mechanical guide and follower element and a rotational one with respect to an axis perpendicular to the longitudinal axis of the element to be tested, being able to act independently one by one, combinations of two of them or all simultaneously.

La invención resulta de aplicación en el campo de la ingeniería y, dentro de él , en la caracterización desde el punto de vista resistente de materiales o componentes de cualquier tipo, en especial sobre componentes biomecánicos. The invention is applicable in the field of engineering and, within it, in the characterization from the resistant point of view of materials or components of any type, especially on biomechanical components.

ESTADO DE LA TÉCNICA STATE OF THE TECHNIQUE

En la actualidad los dispositivos de ensayo que se conocen se componen de uno o varios elementos generadores de desplazamientos o de cargas que actúan de forma conjunta O independiente sobre el elemento a ensayar. Las máquinas más convencionales suelen ser uniaxiales, es decir, aquellas que tienen la capacidad de aplicar cargas o desplazamientos sobre los elementos a ensayar en una sola dirección, O biaxiales, las que pueden aplicar cargas o desplazamientos en dos direcciones (normalmente perpendiculares entre sí), o bien en la modalidad de acción combinada axial y torsional. Menos comunes son las máquinas que ofrecen la posibilidad de aplicar cargas, desplazamientos o momentos del elemento a ensayar según tres o más direcciones, normalmente axiales. At present, the known test devices are composed of one or more elements that generate displacements or loads that act jointly or independently on the element to be tested. The most conventional machines are usually uniaxial, that is, those that have the capacity to apply loads or displacements on the elements to be tested in one direction, or biaxial, which can apply loads or displacements in two directions (usually perpendicular to each other) , or in the modality of combined axial and torsional action. Less common are the machines that offer the possibility of applying loads, displacements or moments of the element to be tested according to three or more directions, normally axial.

Por otro lado, la caracterización de comportamientos reológicos, es decir, en función del tiempo, se realiza mediante viscoelasticímetros o analizadores dinámicos mecánicos (Dynamic Mechanical Analyzers, DMA), que presentan ciertas limitaciones, ya sea debido a la reducida magnitud de la carga aplicada, a que son a lo sumo biaxiales, o bien a un insatisfactorio diseño del utillaje para realizar los ensayos de caracterización mecánica en cortadura que no pennite un adecuado control en la aplicación del esfuerzo transversal, con la consiguiente indefinición de los parámetros determinantes en el ensayo. On the other hand, the characterization of rheological behaviors, that is, as a function of time, is carried out by means of viscoelasticimeters or dynamic mechanical analyzers (Dynamic Mechanical Analyzers, DMA), which have certain limitations, either due to the reduced magnitude of the applied load , to which they are at most biaxial, or to an unsatisfactory design of the tooling to perform the tests of mechanical characterization in cut that does not allow an adequate control in the application of the transverse effort, with the consequent indefinition of the determining parameters in the test .

Un ejemplo de estos equipos se encu€:ntra mencionado en el documento de patente nO US 6058784 A, "Material testing apparatus having separated load generating mechanisms ". En él se describe un equi.po de ensayo que es capaz de aplicar cargas simultáneas de tipo lineal e incluso ge:neradoras de momentos a una muestra de ensayo en un alto número de grados de libertad basándose en el empleo de un elevado número de actuadores. El principal inconveniente de este tipo de equipos es el tener que necesitar ese elevado número de actuadores, uno por cada movimiento que se pretenda generar, para conseguir una trayectoria compleja de uno de los extremos de la probeta, lo cual aumenta su complejidad. An example of this equipment is mentioned in patent document US 6058784 A, "Material testing apparatus having separated load generating mechanisms". It describes a test equipment that is capable of applying simultaneous linear loads and even ge: nerators of moments to a test sample in a high number of degrees of freedom based on the use of a high number of actuators . The main drawback of this type of equipment is having to need that high number of actuators, one for each movement that is intended to be generated, to achieve a complex trajectory of one of the ends of the specimen, which increases its complexity.

Otro ejemplo de equipos de ensayo con posibilidades de ensayar elementos con movimientos en varias direcciones es el que figura en la patente nO US 7895899 82, "Multi-axis, programmable spine testing system ". Es un equipo de ensayos de concepto parecido al anterionnente comentado, aunque específico para una detenninada aplicación y que pennite la ejecución de ensayos sobre columnas vertebrales empleando múltiples actuadores. Su principal inconveniente es que está diseñado para una determinada aplicación, además de la complejidad técnica que supone el empleo de un elevado número de actuadores. Another example of test equipment with the possibility of testing elements with movements in several directions is that shown in US Patent No. 7895899 82, "Multi-axis, programmable spine testing system". It is a test team with a concept similar to the one mentioned above, although it is specific for a detailed application and that allows the execution of tests on vertebral columns using multiple actuators. Its main drawback is that it is designed for a given application, in addition to the technical complexity involved in the use of a large number of actuators.

En el documento de patente eN 103149078 A "A pull-based compression coupling torsional shear stress path triaxial" se presenta una máquina de ensayos destinada a ensayos geotécnicos que, mediante diferentes elementos, es capaz de generar movimientos o cargas sobre el elemento a ensayar en dos direcciones axiales perpendiculares entre sí además de una rotacional coincidente con el eje axial de la muestra. Sin embargo, dada la disposición de los diferentes elementos no es capaz de reproducir trayectorias complejas sobre el. elemento a ensayar. In patent document eN 103149078 A "A pull-based compression coupling torsional shear stress path triaxial" a test machine for geotechnical tests is presented which, by different elements, is capable of generating movements or loads on the element to be tested in two axial directions perpendicular to each other in addition to a rotational coincident with the axial axis of the sample. However, given the arrangement of the different elements, it is not able to reproduce complex trajectories on it. element to test.

Estas invenciones, que pueden considerarse representativas del estado actual de la técnica, tienen el inconveniente principal en la complejidad técnica que supone disponer de actuadores lineales o angulares en la dirección de cada uno de los movimientos que se pretenden generar. These inventions, which can be considered representative of the current state of the art, have the main drawback in the technical complexity of having linear or angular actuators in the direction of each of the movements that are intended to be generated.

DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN DESCRIPTION OF THE INVENTION

La presente invención se refiere a una máquina de ensayos de componentes mecánicos o biomecánicos que pennite realizar ensayos mecánicos, tanto estáticos como dinámicos, sobre gran variedad de componentes. La invención se aplica preferiblemente a componentes biomecánicos, aunque podria también aplicarse de fonna más genérica a otro tipo de componentes como por ejemplo los mecánicos de ingeniería con las modificaciones adecuadas, en caso de ser necesarias. Su diseño pennite aplicar al elemento a ensayar cargas o desplazamientos en vanas orientaciones diferentes. The present invention relates to a machine for testing mechanical or biomechanical components that allows mechanical tests, both static and dynamic, on a wide variety of components. The invention is preferably applied to biomechanical components, although it could also be applied more generically to other types of components such as engineering mechanics with appropriate modifications, if necessary. Its pennite design apply to the element to test loads or displacements in several different orientations.

La máquina para la realización de ensayos mecánicos o biomecánicos de la invención comprende: The machine for performing mechanical or biomechanical tests of the invention comprises:

Un annazón estructural, que soporta el conjunto y asegura su estabilidad, que a su vez comprende una placa base, cuatro barras unidas perpendiculannente a dicha base en su periferia y una placa superior deslizable sobre las barras mediante unos medios deslizantes. Una placa intermedia, interpuesto entre la placa base y la placa superior, deslizable sobre las barras mediante:: medios de rodadura y que comprende unas guías lineales en una de sus caras. Una mesa móvil desplazable sobre las guías lineales de la placa intennedia. Un conjunto de guía y seguidor situado sobre la mesa móvil, El seguidor a su vez es desplazable sobre la guía, y sobre él se fija la muestra a ensayar. Unos medios de retención que inmovilizan la mesa móvil y el elemento guía en cualquier posición a lo largo de las guias lineales. Una base inferior de accionamiento, pivotable sobre al menos un eje horizontal, sobre la que se fija un extremo de la muestra a ensayar. A structural annazón, which supports the whole and ensures its stability, which at its once it comprises a base plate, four bars attached perpendicular to said base on its periphery and a sliding top plate on the bars by means of sliding media An intermediate plate, interposed between the base plate and the top plate, sliding on the bars by :: rolling means and comprising linear guides on one of their faces. A movable mobile table on the linear guides of the intennedia plate. A set of guide and follower located on the mobile table, the follower in turn It is movable on the guide, and on it the sample to be tested is fixed. Retention means that immobilize the mobile table and the guide element in any position along the linear guides. A lower drive base, pivotable on at least one horizontal axis, on which one end of the sample to be tested is fixed.

Unos medios motores horizontales controlados que desplazan la mesa móvil o el seguidor, unos medios motores verticales controlados que desplazan la placa intennedia y unos medios motores angulares controlados que giran la base inferior de accionamiento pivotable. Unos medios de adquisición de datos del ensayo. Controlled horizontal motor means that move the mobile table or the follower, controlled vertical motor means that move the plate intentionally and controlled angular motor means that rotate the lower pivotable drive base. A means of acquiring test data.

En una realización preferida, los medios deslizantes sobre los que se desliza la placa superior son unos casquillos abiertos que se cierran mediantes unos tomillos. Los casquillos facilitan el desplazamiento vertical de la placa superior sobre las cuatro barras que hacen de columnas-guia y además funcionan como un dispositivo de inmovilización que al cerrarse puede hacer solidaria la placa superior a las columnas en cualquier posición vertical. Cuando los casquillos están abiertos, permiten el movimiento de la placa superior. Este sistema posibilita la regulación del tamaño de la zona útil de ensayo. In a preferred embodiment, the sliding means on which the upper plate slides are open bushings that are closed by means of thymes. The bushings facilitate the vertical displacement of the upper plate on the four bars that serve as guide columns and also function as an immobilization device that when closed can make the upper plate integral to the columns in any vertical position. When the bushings are open, they allow the movement of the top plate. This system allows the regulation of the size of the useful test area.

En otra realización preferida, los medios de rodadura sobre los que se desliza la placa intermedia son unos rodamientos lineales. La placa intermedia se sitúa por debajo de la anteriormente referenciada y en ella se colocan, en su periferia, unos rodamientos lineales que permiten su desplazamiento libre en dirección vertical sobre las barras. La placa intennedia se impulsa mediante unos medios motores verticales, que en otra realización preferida, son un actuador lineal. De esta forma, el actuador lineal vertical fijado a la placa superior accionará la placa intermedia verticalmente lo que pennitirá aplicar una carga o desplazamiento vertical a la muestra a ensayar, estática o dinámica en función del tipo de actuador. In another preferred embodiment, the rolling means on which the intermediate plate slides are linear bearings. The intermediate plate is located below the previously referenced and therein, on its periphery, linear bearings that allow its free movement in vertical direction on the bars are placed. The intent plate is driven by vertical motor means, which in another preferred embodiment are a linear actuator. In this way, the vertical linear actuator fixed to the upper plate will actuate the intermediate plate vertically, which will mean applying a vertical load or displacement to the sample to be tested, static or dynamic depending on the type of actuator.

En la placa intennedia se sitúa una mesa móvil que se puede desplazar horizontalmente sobre dos guías lineales y que puede ser accionada por unos medios motores horizontales. A movable table is placed on the intention plate, which can be moved horizontally on two linear guides and which can be driven by horizontal motor means.

En otra realización específica, los medios motores horizontales son acoplables y desacoplables a la máquina en dos posiciones, de la placa intennedia, mediante unos medios de fijación. Dependiendo de la posición que ocupen, los medios motores horizontales desplazan la mesa móvil o el seguidor que se mueve siguiendo la trayectoria definida por la guía. In another specific embodiment, the horizontal motor means are attachable and detachable to the machine in two positions, of the intended plate, by means of fixing means. Depending on the position they occupy, the horizontal motor means move the moving table or the follower that moves along the path defined by the guide.

En otra realización específica, la guía sobre la que se desplaza el seguidor comprende dos ranuras homólogas que describen una trayectoria lineal y/o curva de desplazamiento del seguidor. En otra realización más específica, el seguidor comprende una placa prismática con c,uatro rodillos integrados que se desplazan siguiendo la trayectoria definida por las ranuras. Sobre la placa prismática se colocan los dispositivos adecuados para la fijación de uno de los extremos de la muestra a ensayar. In another specific embodiment, the guide on which the tracker travels comprises two homologous grooves that describe a linear path and / or tracker travel curve. In another more specific embodiment, the follower comprises a prismatic plate with four integrated rollers that move along the path defined by the grooves. The devices suitable for fixing one of the ends of the sample to be tested are placed on the prismatic plate.

Con los elementos descritos anteriormente, se consigue aplicar a la muestra desplazamientos, y por tanto cargas, que se pueden descomponer en tres direcciones vectoriales diferentes: uno en la dirección del eje vertical de la muestra a ensayar y otros dos perpendiculares a dicho eje; es decir, uno de tracción-compresión y otro de cortadura en dos orientaciones diferentes, incluso con orientación variable en función de la posición del actuador. With the elements described above, it is possible to apply displacements, and therefore loads, to the sample, which can be decomposed in three different vector directions: one in the direction of the vertical axis of the sample to be tested and two others perpendicular to said axis; that is to say, one of tension-compression and another one of cut in two different orientations, even with variable orientation depending on the position of the actuator.

En otra realización preferida, los medios motores horizontales y/o los medios motores verticales y/o los medios motores angulares son un actuador lineal que proporciona una carga O desplazamiento estático o dinámico uniaxial, en función del tipo de actuador. En una realización mús preferida, la máquina además comprende unos medios de transmisión del movimie:nto de los medios motores horizontales y los medios motores angulares. La utilización de medios de transmisión es adecuada cuando se utilizan actuadores lineales y el punto de aplicación de la carga o desplazamiento se sitúa fuera del eje del actuador O hay que convertir un desplazamiento lineal en angular o viceversa. En una realización todavía más preferida los medios de trasmisión de los medios motores horizontales al seguidor son una barra articulada. En otra realización todavía más preferida los medios de trasmisión de los medios motores angulares a la base inferior de accionamiento son una palanca. In another preferred embodiment, the horizontal motor means and / or the vertical motor means and / or the angular motor means are a linear actuator that provides a static or dynamic uniaxial load or displacement, depending on the type of actuator. In a preferred embodiment, the machine further comprises transmission means of movement: horizontal motor means and angular motor means. The use of transmission means is appropriate when linear actuators are used and the point of application of the load or displacement is located outside the axis of the actuator OR a linear displacement must be converted to angular or vice versa. In an even more preferred embodiment, the transmission means of the horizontal motor means to the follower is an articulated bar. In another even more preferred embodiment, the transmission means of the angular motor means to the lower drive base is a lever.

El dispositivo dispone de una base inferior de accionamiento pivotable situada en la parte inferior de la máquina, unida a un eje giratorio horizontal. En una forma de realización, el eje horizontal puede ser una barra sustentada en sus extremos por ejemplo mediante dos rodamientos y orie:ntado perpendicularmente al desplazamiento proporcionado por los medios motores horizontales de la máquina. La base inferior de accionamiento es accionada rotacionalmente por unos medios motores angulares que pueden proporcionar un movimiento oscilante de la mesa. Sobre ésta se disponen los utillajes o dispositivos necesarios para la fijación de uno de los extremos de la muestra a ensayar o directamente su parte inferior. The device has a lower pivotable drive base located at the bottom of the machine, attached to a horizontal rotating shaft. In one embodiment, the horizontal axis can be a bar supported at its ends for example by means of two bearings and orientation: perpendicular to the displacement provided by the horizontal motor means of the machine. The lower drive base is rotationally driven by angular motor means that can provide oscillating table movement. On it, the tools or devices necessary for fixing one of the ends of the sample to be tested or its lower part are arranged.

En otra realización preferida, la base inferior de accionamiento pivotable se dispone dentro de una caja estanca que permite contener un fluido y realizar ensayos con la muestra a ensayar parcial o totalm4~nte sumergida. De esta forma se posibilita la realización de ensayos en medio fluido y controlado, por ejemplo con un sistema de control de flujo y temperatura del baño tennostático. In another preferred embodiment, the bottom pivotable drive base is disposed within a sealed case that allows to contain a fluid and to perform tests with the sample to be tested partially or totally submerged. In this way, it is possible to carry out tests in a fluid and controlled environment, for example with a flow and temperature control system of the tenostatic bath.

En otra realización preferida, los medios de adquisición de datos del ensayo son captadores de carga, desplazamiento y giro asociados a cada WIO de los medios motores horizontales, medios motores vel1icales y medios motores angulares. In another preferred embodiment, the test data acquisition means are load, displacement and rotation sensors associated with each WIO of the horizontal motor means, velical motor means and angular motor means.

La invención aporta, frente a los dispositivos que al.:tualmenle se l.:onocen, la ventaja de poder generar, en uno de los extremos del elemento a ensayar, movimientos The invention provides, compared to the devices that al.:tualmenle l.:onocen, the advantage of being able to generate, at one of the ends of the element to be tested, movements

o cargas en, al menos, tres orientaciones diferentes empleando en una de sus realizaciones solamente dos actuadores lineales, que trabajando de fonna combinada con un elemento guía seguidor pueden generar trayectorias de ensayo complejas y fácilmente modificables, lo cual junto I;on la posibilidad de regular la orientación angular del otro extremo de fijación de la probeta, posibilita el ensayo de elementos sometidos a un complejo estado de solicitación típicos de muchos componentes biomecánicos. or loads in at least three different orientations using in one of its embodiments only two linear actuators, which working together with a follower guide element can generate complex and easily modifiable test paths, which together with the possibility of regulating the angular orientation of the other end of fixation of the specimen, allows the testing of elements subjected to a complex state of solicitation typical of many biomechanical components.

Esta máquina de ensayos mecánicos o biomecánicos, posibilita la aplicación a la muestra a ensayar, individual o simultám:amente, una carga o desplazamiento axial de tracción compresión, una carga o desplazamiento transversal de cortadura en una o en dos direcciones ya que tiene la posibilidad de seguir una trayectoria variable a lo largo del recorrido del actuador que la genera)' una carga u muvimiento oscilante en el otro extremo de la muestra. This machine of mechanical or biomechanical tests, allows the application to the sample to be tested, individually or simultaneously: a load or axial displacement of compression traction, a load or transverse displacement of cut in one or two directions since it has the possibility to follow a variable path along the path of the actuator that generates it) 'a load or oscillating movement at the other end of the sample.

La máquina de la invención, en una de sus configuraciones preferidas, permite la posibilidad de realizar ensayos estáticos o dinámicos sobre componentes en los que la trayectoria de ensayo de uno de los extremos de la muestra tiene que seguir una trayectoria compleja predefinida mecánicamente y esencialmente de cortadura, gracias a la acción combinada del medio motor horizontal con el medio motor vertical, dado que este último puede modificar de fonn.a continua la posición de fijación del medio motor horizontal (al ser solidario a la placa intermedia) y de esta forma compensar el movimiento de la muestra a ensayar en dirección vertical cuando la carga sobre la muestra se pretenda que sea únicamente de cortadura. Además el otro extremo puede rotar alternativamente en dirección perpendicular al eje de la muestra ensayada lo que pennite la variación de su orientación, incluso de fonna continua, a lo largo dcl ensayo. The machine of the invention, in one of its preferred configurations, allows the possibility of performing static or dynamic tests on components in which the test path of one of the ends of the sample has to follow a complex path mechanically and essentially predefined of cutting, thanks to the combined action of the horizontal motor half with the vertical motor half, since the latter can continuously change the fixation position of the horizontal motor medium (being integral with the intermediate plate) and thus compensate the movement of the sample to be tested in the vertical direction when the load on the sample is intended to be only cut. In addition, the other end can rotate alternately in the direction perpendicular to the axis of the test sample, which depends on the variation of its orientation, even in a continuous way, throughout the test.

Otra de las ventajas es la posibilidad de realizar ensayos en diferentes tipos de almosfera húmeda y simultáneamente someterla a un estado complejo de cargas o desplazamientos. Another advantage is the possibility of carrying out tests on different types of wet almosphere and simultaneously subjecting it to a complex state of loads or displacements.

La invención resulta de aplicación en la caracterización desde el punto de vista resistente de materiales de componentes de cualquier tipo, incluyendo componentes biomecánicos o mecánicos de ingeniería, principalmente en los sectores de ingeniería, maquinaria y equipo mecánico, construcción o ciencias de la salud. The invention is applicable in the characterization from the resistant point of view of component materials of any type, including biomechanical or mechanical engineering components, mainly in the sectors of engineering, machinery and mechanical equipment, construction or health sciences.

DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS DESCRIPTION OF THE FIGURES

Para facilitar la comprensión de lo descrito en esta memoria se acompañan unos dibujos que, sin ser limitativos de su alcance, representan un modo práctico de realización del dispositivo objeto de esta patente. In order to facilitate the understanding of what is described herein, some drawings are attached which, without being limiting of their scope, represent a practical mode of realization of the device object of this patent.

La figura I representa una vista en perspectiva desde la parte superior del equipo. Figure I represents a perspective view from the top of the equipment.

La fi gura 2 es una vista en perspectiva desde la parte inferior del equipo. Figure 2 is a perspective view from the bottom of the equipment.

La figura 3 representa una vista esquemática de la máquina desde la parte inferior, en la que se presenta el conjunto de guia (19) y de seguidor (20) y la disposición de la muestra a ensayar (21). Figure 3 represents a schematic view of the machine from the bottom, in which the guide assembly (19) and follower (20) and the arrangement of the sample to be tested (21) is presented.

La figura 4 es un detalle de un sistema guía (19) y seguidor (20) ensamblado, con sus diferentes componentes. Figure 4 is a detail of an assembled guide system (19) and follower (20), with its different components.

La figura 5 representa el sistema de guía (19) con un seguidor (20) con cuatro rodillos (23) que se desplazan siguiendo la trayectoria definida por las ranuras (22). Figure 5 represents the guide system (19) with a follower (20) with four rollers (23) that move along the path defined by the grooves (22).

La figura 6 muestra las diferentes posiciones (26) en las que se pueden colocar los medios motores horizontales (16) y la posición en la que se sitúa la muestra a ensayar (21). Figure 6 shows the different positions (26) in which the horizontal motor means (16) can be placed and the position in which the sample to be tested (21) is placed.

La figura 7 representa una vista en pt:rspectiva de la máquina en la que se indican algunas de las direcciones de los desplazamientos que es capaz de aplicar a la muestra a ensayar (21): desplazamiento vertical (a), desplazamientos horizontales (b) y (e) y, desplazamiento oscilante (d). Figure 7 represents a pt: rspective view of the machine in which some of the directions of the displacements that are capable of applying to the sample to be tested are indicated (21): vertical displacement (a), horizontal displacements (b) and (e) y, oscillating displacement (d).

EXPLICACIÓN DE UNA FORMA D~; REALIZACIÓN PREFERENTE EXPLANATION OF A D ~ FORM; PREFERRED EMBODIMENT

Para una mejor comprensión de la presenle invención, se expone el siguienle ejemplo de realización preferente, descrito en detalle, que debe entenderse sin carácter limitativo del alcance de la invención. For a better understanding of the present invention, the following preferred embodiment example is described, described in detail, which should be understood without limitation of the scope of the invention.

La máquina se componía de cuatro barras (1) cilíndricas de acero y disposición vertical que fueron mecanizadas para sujetarlas rígidamente a una placa base (6) cuadrada de acero inoxidable y elevada masa para obtener un alto grado de estabilidad del equipo. Sobre dichas barras (1) se dispusieron dos placas prismáticas de aluminio desplazables: una placa superior (2) y oh·a placa intermedia (5). La placa superior (2) era cuadrada y tenía cuatro medios deslizantes (4) integrados en sus esquinas. Para materializar los medios deslizantes (4) se utilizaron unos casquillos abiertos, los cuales permitían su movimiento sobre las cuatro barras (1) con el fin de regular el tamaño, en dirección vertical, de la zona de ensayo. Los casquillos abiertos se fijaron a las barras (1) cilíndricas mediante unos tomillos (18) que cerraban los casquillos (4) durante la ejecución del ensayo. La placa intermedia (5) se desplazaba sobre las barras The machine consisted of four cylindrical steel bars (1) and vertical arrangement that were mechanized to rigidly fasten them to a square base plate (6) of stainless steel and high mass to obtain a high degree of equipment stability. On said bars (1) two prismatic aluminum plates were arranged, one upper plate (2) and oh · to intermediate plate (5). The top plate (2) was square and had four sliding means (4) integrated in its corners. To materialize the sliding means (4), open bushings were used, which allowed their movement on the four bars (1) in order to regulate the size, in a vertical direction, of the test area. The open bushings were fixed to the cylindrical bars (1) by means of thymes (18) that closed the bushings (4) during the execution of the test. The intermediate plate (5) moved over the bars

(1) libremente, para lo cual llevaba incorporados unos medios de rodadura (3) que se materializaron con cuatro rodamientos lineales dispuestos en las esquinas de la placa intermedia (5). Esta placa intermedia (5) se accionaba verticalmente mediante unos medios motores verticales (8), que eran un actuador lineal electromecánico aunque también podría haber sido un actuador lineal servohidráulico. El cuerpo de este (1) freely, for which it incorporated rolling means (3) that materialized with four linear bearings arranged in the corners of the intermediate plate (5). This intermediate plate (5) was operated vertically by means of vertical motor means (8), which were an electromechanical linear actuator although it could also have been a servo-hydraulic linear actuator. The body of this

actuador se fijó a la placa superior (2) mc~diante tomillos y su vástago móvil se unió a actuator was fixed to the top plate (2) by means of thymes and its mobile rod joined

la placa intennedia (5), con lo que se consiguió dotar de movimiento a dicha placa the intennedia plate (5), which was able to provide said plate with movement

intermedia (5). En la cara inferior de la placa intermedia (5) se fijaron dos guías intermediate (5). Two guides were fixed on the underside of the intermediate plate (5)

lineales (7) sobre las que se desplazaba una mesa móvil (10), que podía ser accionada linear (7) on which a mobile table (10) moved, which could be operated

S S
directamente mediante unos medios motores horizontales (16), cuando estos se directly by means of horizontal motor means (16), when these are

acoplaban a la máquina en la posición (26) adecuada. they engaged the machine in the proper position (26).

En la mesa móvil (10) se colocó un conjunto de guía (19) y seguidor (20). La guía A guide assembly (19) and follower (20) were placed on the mobile table (10). The Guide

(19) era una placa prismática de aluminio sobre la que se mecanizaron dos ranuras (19) was a prismatic aluminum plate on which two grooves were machined

(22) homólogas con la trayectoria que se pretendía aplicar a uno de los extremos de la (22) homologues with the trajectory that was intended to be applied to one of the ends of the

10 10
muestra a ensayar (21). Siguiendo estas guías se desplazaba un elemento seguidor Sample to be tested (21). Following these guides, a follower element moved

(20), compuesto por una placa prismática en la que se colocaron cuatro rodillos (23) (20), consisting of a prismatic plate on which four rollers were placed (23)

en sus esquinas, que la hacían desplazarse siguiendo la trayectoria definida por las in its corners, which made it move along the path defined by the

ranuras (22) mecanizadas en el elemento guía (19). Sobre la placa prismática del grooves (22) machined in the guide element (19). On the prismatic plate of the

seguidor (20) se mecanizaron diferenws taladros roscados (24) que permitían la follower (20) diferenws threaded drills (24) that allowed the

lS lS
fijación de la muestra a ensayar (21). Para la fijación del elemento guía (19) a la mesa fixation of the sample to be tested (21). For fixing the guide element (19) to the table

móvil (10), se realizaron sobre ésta diferentes taladros de fijación (15), que también mobile (10), different fixing holes (15) were made on it, which also

podrían haber sido encajes, para la inserción de elementos roscados, como por they could have been lace, for the insertion of threaded elements, as per

ejemplo tomillos, que permitían el rápido intercambio entre varios modelos del guías example thyme, which allowed the rapid exchange between several models of the guides

(19) para la generación de distintas trayectorias predefinidas durante uno O varios (19) for the generation of different predefined paths during one or several

20 twenty
ensayos. essays.

Una de las características disponibles en la máquina y que modifica el tipo de One of the features available on the machine and that modifies the type of

ensayos a realizar es la posibilidad de modifi car la posición de los medios motores tests to be carried out is the possibility of modifying the position of the motor means

horizontales (16) acoplándolos en distintas posiciones (26) en la máquina. Se horizontal (16) by coupling them in different positions (26) in the machine. Be

establecieron dos posiciones (26) disponibles de tal forma que, en función de la they established two positions (26) available so that, depending on the

2S 2S
posición (26) a la que se acoplaban los medios motores horizontales (16), se aplicaba position (26) to which the horizontal motor means (16) were coupled, applied

un desplazamiento horizontal directamente a la mesa móvil (10), o bien lo aplicaba a horizontal displacement directly to the mobile table (10), or applied it

directamente al elemento seguidor (20) a través de una barra articulada (27). Para directly to the follower element (20) through an articulated bar (27). For

realizar un ensayo en esta última posición se impedía el desplazamiento horizontal de performing a test in this last position prevented the horizontal displacement of

la mesa móvil (10) y de la guía (19) fijada a dicha mesa móvil, mediante los the mobile table (10) and the guide (19) fixed to said mobile table, by means of

30 30
adecuados medios de retención (25), que: se construyeron a base de tomillos. En esta suitable retention means (25), which: were built on thyme. In this

configuración, con un el emento guía (19) con ranuras (22) mecanizadas con configuration, with a guide element (19) with grooves (22) machined with

diferentes formas de trayectoria a lo largo de su longitud, se podía posicionar la mesa móvil (10) de forma que el seguidor (20) siguiese una zona concreta de la guía (19). En cada una de estas zonas el movimiento impuesto a la muestra a ensayar (21) es diferente, con lo que se podían conseguir diferentes trayectorias de ensayo empleando different forms of trajectory along its length, the mobile table (10) could be positioned so that the follower (20) followed a specific area of the guide (19). In each of these areas the movement imposed on the sample to be tested (21) is different, so that different test paths could be achieved using

5 un único conjunto guía (19) y seguidor (20). 5 a single guide set (19) and follower (20).

En la parte inferior de la máquina se situó una base inferior de accionamiento (12) pivotable de acero inoxidable sustentada en un eje (13) horizontal cilíndrico, también de acero inoxidable, colocado transversalmente y apoyado en dos rodamientos en sus extremos, lo que permitía un movimiento rotacional. Este movimiento fue generado In the lower part of the machine there was a lower pivoting base (12) made of stainless steel supported on a cylindrical horizontal axis (13), also made of stainless steel, placed transversely and supported on two bearings at its ends, which allowed a rotational movement This movement was generated.

10 por un conjunto compuesto por unos medios motores angulares (9) y unos medios de transmisión. Los medios motores angulares (9) eran otro actuador lineal electromecánico y los medios de transmisión eran una palanca (17). Sobre dicha base inferior de accionamiento (12) se dispuso una zona de taladros roscados (14) que permitía la fijación de uno de los extremos de la muestra a ensayar (21). La base 10 by an assembly consisting of angular motor means (9) and transmission means. The angular motor means (9) was another electromechanical linear actuator and the transmission means was a lever (17). On said lower drive base (12) a threaded hole zone (14) was arranged that allowed the fixing of one of the ends of the sample to be tested (21). Base

15 inferior de accionamiento (12) se colocó en el interior de una caja estanca (11), lo que permitió la realización de los ensayos con la muestra a ensayar (21) sumergida en un determinado fluido. Sobre dicha caja estanca (11) se dispusieron los elementos necesarios para la recirculación del fluido y su acondicionamiento térmico. El conjunto se completó con los correspondientes medios de adquisición (28) de datos en Lower actuator (12) was placed inside a sealed case (11), which allowed the tests to be carried out with the sample to be tested (21) immersed in a certain fluid. The elements necessary for the recirculation of the fluid and its thermal conditioning were arranged on said sealed box (11). The set was completed with the corresponding data acquisition means (28) in

20 la forma de captadores de carga, desplazamiento y giro en cada uno de los actuadores, y los elementos de lectura y control de ensayo. 20 the form of load, displacement and rotation sensors in each of the actuators, and the test reading and control elements.

Claims (12)

REIVINDICACIONES l. Máquina para la realización de ensayos mecánicos o biomecánicos que l. Machine for performing mechanical or biomechanical tests that comprende: un annazón estructural, que soporta el conjunto y asegura su estabilidad, que a su vez comprende una placa base (6), cuatro barras (1) unidas perpendicularmente a dicha base (6) en su periferia y una placa superior (2) deslizable sobre las barras (1) mediante unos medios deslizantes (4); una placa intermedia (5), interpuesta entre la placa base (6) y la placa superior (2), deslizable sobre las barras (1) mediante medios de rodadura (3) y que comprende unas guías lineales (7) en lUla de sus caras; una mesa móvil (lO) desplazable sobre las guías lineales (7) de la placa intennedia (5); un conjunto de guía (19) y seguidor (20) desplazable sobre la guía (19) sobre el que se fija la muestra a ensayar (21) Y situado sobre la mesa móvil (10); unos medios de retención (25) que inmovilizan la mesa móvil (10) y el elemento guía (19) en cualquier posición a lo largo de las guías lineales (7); una base inferior de accionamiento (12), pi votable sobre al menos un eje horizontal (13), sobre la que se fija un extremo de la muestra a ensayar (21); unos medios motores horizontales (16) controlados que desplazan la mesa móvil (10) o el seguidor (20), unos medios motores verticales (8) controlados que desplazan la placa intennedia (5) y unos medios motores angulares (9) controlados que giran la base inferior de accionamiento (12) pivotable; unos medios de adquisición (28) de datos del ensayo. it comprises: a structural annazon, which supports the assembly and ensures its stability, which in turn comprises a base plate (6), four bars (1) connected perpendicularly to said base (6) at its periphery and an upper plate (2) sliding on the bars (1) by means of sliding means (4); an intermediate plate (5), interposed between the base plate (6) and the upper plate (2), slidable on the bars (1) by rolling means (3) and comprising linear guides (7) in one of their faces a movable table (10) movable on the linear guides (7) of the intended plate (5); a guide assembly (19) and follower (20) movable on the guide (19) on which the sample to be tested (21) is fixed and located on the mobile table (10); retention means (25) that immobilize the movable table (10) and the guide element (19) in any position along the linear guides (7); a lower drive base (12), pi voting on at least one horizontal axis (13), on which an end of the sample to be tested (21) is fixed; controlled horizontal motor means (16) that move the movable table (10) or the follower (20), controlled vertical motor means (8) that displace the intent plate (5) and controlled angular motor means (9) that rotate the lower pivotable drive base (12); means of acquisition (28) of test data. 2. Máquina según la reivindicación 1 caracterizada por que los medios deslizantes 2. Machine according to claim 1 characterized in that the sliding means (4) sobre los que se desliza la pla(;a superior (2) son unos casquillos abiertos que se cierran mediantes unos tornillos (18). (4) on which the plate slides (; to upper (2) are open bushings that are closed by means of screws (18). 3. Máquina según la reivindicación I caracterizada por que los medios de rodadura 3. Machine according to claim I characterized in that the rolling means (3) sobre los que se desliza la placa intennedia (5) son unos rodamientos lineales. (3) on which the intention plate slides (5) are linear bearings. 4. Máquina según la reivindicación 1 caracterizada por que los medios motores horizontales (16) son acoplables y desacoplables a la máquina en dos posiciones mediante unos medios de fijación (26) y desplazan la mesa móvil (10) o el seguidor (20) en función de su posición. Machine according to claim 1 characterized in that the horizontal motor means (16) are attachable and detachable to the machine in two positions by means of fixing means (26) and move the mobile table (10) or the follower (20) in function of your position.
5. 5.
Máquina según la reivindicación 1 caracterizada por que la guía (19) comprende dos ranuras (22) homólogas que describen una trayectoria lineal y/o curva de desplazamiento del seguidor (20). Machine according to claim 1 characterized in that the guide (19) comprises two homologous grooves (22) describing a linear path and / or displacement curve of the follower (20).
6. 6.
Máquina según la reivindicación 5 caracterizada por que el seguidor (20) comprende una placa prismática con cuatro rodillos (23) que se desplazan siguiendo la trayectoria definida por las ranuras (22). Machine according to claim 5 characterized in that the follower (20) comprises a prismatic plate with four rollers (23) that move along the path defined by the grooves (22).
7. 7.
Máquina segun la reivindicación l caracterizada por que los medios motores horizontales (16) y/o los medios motores verticales (8) y/o los medios motores angulares (9) son un actuador lineal. Machine according to claim 1, characterized in that the horizontal motor means (16) and / or the vertical motor means (8) and / or the angular motor means (9) are a linear actuator.
8. 8.
Máquina según la reivindicación 7 caracterizada por que además comprende unos medios de transmisión del movimiento de los medios motores horizontales (16), y los medios motores angulares (9). Machine according to claim 7 characterized in that it further comprises means for transmitting the movement of the horizontal motor means (16), and the angular motor means (9).
9. 9.
Máquina según la reivindicación 8 caracterizada por que los medios de trasmisión de los medios motores horizontales (16) al seguidor (20) son una barra articulada (27). Machine according to claim 8 characterized in that the transmission means of the horizontal motor means (16) to the follower (20) is an articulated bar (27).
10. 10.
Máquina según la reivindicación 8 caracterizada por que los medios de trasmisión de los medios motores angulares (9) a la base inferior de accionamiento (12) son una palanca (17). Machine according to claim 8 characterized in that the transmission means of the angular motor means (9) to the lower drive base (12) is a lever (17).
11 . Máquina según la reivindicación 1 caracterizada por que la base inferior de accionamiento (12) pivotable se dispone dentro de una caja estanca (ll) que permite contener un fluido y realizar ensayos con la muestra a ensayar (21) parcial o totalmente sumergida. eleven . Machine according to claim 1 characterized in that the pivotable lower drive base (12) is disposed within a sealed case (ll) that allows to contain a fluid and perform tests with the sample to be tested (21) partially or totally submerged. 12. Máquina según la reivindicación 1 caracterizada por que los medios de adquisición (28) de datos del ensayo son captadores de carga, desplazamiento y giro asociados a cada uno de los medios motores horizontales (16), medios motores verticales (8) y medios motores angulares (9). 12. Machine according to claim 1 characterized in that the means for acquiring test data (28) are load, displacement and rotation sensors associated with each of the horizontal motor means (16), vertical motor means (8) and means angular motors (9).
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