KR20230165388A - 인장계 구조체 - Google Patents

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KR20230165388A
KR20230165388A KR1020237040982A KR20237040982A KR20230165388A KR 20230165388 A KR20230165388 A KR 20230165388A KR 1020237040982 A KR1020237040982 A KR 1020237040982A KR 20237040982 A KR20237040982 A KR 20237040982A KR 20230165388 A KR20230165388 A KR 20230165388A
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arm
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리처드 에이. 메이어
더스틴 보너
데이비드 얍 추아
존 알버트 크리스티안센
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엠티에스 시스템즈 코포레이숀
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Abstract

인장계 구조체(12)는 제1 시편 맞물림 부재(58)를 지지하도록 구성된 제1 장착부(44)를 갖는 제1 익스텐션 암(34) 및 제2 시편 맞물림 부재(58)를 지지하도록 구성된 제2 장착부(46)를 갖는 제2 익스텐션 암(36)을 포함한다. 커넥팅 부재(76, 76')는 제1 및 제2 익스텐션 암(34, 36) 사이에서 연장되며, 익스텐션 암(34, 36)의 원단과 각 해당 장착부(44, 46) 사이에서 제1 및 제2 익스텐션 암(34, 36)을 회전 가능하게 연결한다. 후방 커플링 조립체는 익스텐션 암(34, 36)의 종단을 함께 연결한다.

Description

인장계 구조체{EXTENSOMETER STRUCTURE}
본 발명은 인장계 구조체에 관한 것이다.
아래 내용은 단지 일반적인 배경 정보를 위해 제공된 것이며, 청구 대상의 범위를 정하기 위해 사용되도록 의도된 것이 아니다.
인장계는 흔히 시편의 변형을 측정하기 위해 사용된다. 다양한 형태의 인장계가 이 기술분야에서 개발되어 왔다. 인장계 중 한 타입은 크로스 플렉셔 조립체에 의해 함께 고정된 두 익스텐션 암을 활용한다. 크로스 플렉셔 조립체의 플렉셔 부재는 익스텐션 암이 서로에 대해 회전하여 시편의 변형을 측정하도록 허용하는 회전축을 형성한다. 비록 이러한 형태의 인장계가 비교적 잘 기능하지만, 더 개선될 수 있다.
본 개요와 요약은 상세한 설명에서 아래 더 설명되는 단순화된 형태의 몇몇 컨셉을 소개하기 위해 제공된다. 본 개요와 요약은 청구 대상의 핵심 특징 또는 본질적인 특징을 나타내기 위해 의도된 것이 아니며, 청구 대상의 범위를 한정하기 위한 것으로 사용되도록 의도된 것도 아니다. 청구 대상은 배경기술에서 언급된 임의의 또는 모든 문제를 해결하는 실시예로 제한되지 않는다.
일 전반적인 양상은 제1 시편 맞물림 부재를 지지하도록 구성된 제1 장착부를 갖는 제1 익스텐션 암, 제2 시편 맞물림 부재를 지지하도록 구성된 제2 장착부를 갖는 제2 익스텐션 암, 제1 및 제2 익스텐션 암 사이에서 연장되며 익스텐션 암의 원단과 각 해당 장착부 사이에서 제1 및 제2 익스텐션 암 각각에 회전 가능하게 연결되는 커넥팅 부재 및 익스텐션 암의 원단을 함께 연결하는 후방 커플링 조립체를 포함하는 인장계 조립체를 포함한다.
실시예는 아래 특징 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 후방 커플링 조립체는 제1 익스텐션 암과 제2 익스텐션 암의 원단에 직렬로 연결되는 회전 조립체 및 적어도 하나의 커플링 링크를 포함하는 인장계 구조체. 적어도 하나의 커넥팅 링크 및 회전 조립체는 제1 익스텐션 암의 원단에 연결된 커넥팅 링크 및 제2 익스텐션 암의 원단에 연결된 제1 일부 및 제1 일부에 대해 회전하며 제1 익스텐션 암에 연결된 종단에 반대되는 종단에서 커넥팅 링크에 연결된 제2 일부를 포함하는 회전 조립체를 포함하는 인장계 구조체. 커넥팅 링크는 플렉셔를 포함하는 인장계 구조체. 회전 조립체는 크로스 플렉셔 조립체를 포함하는 인장계 구조체. 제2 회전 연결부, 크로스 플렉셔의 회전축 및 제2 익스텐션 암과 커넥팅 부재 사이의 회전 연결부는 서로 동일 선상에 있는 인장계 구조체. 제1 및 제2 회전 연결부 사이의 간격은 커넥팅 부재에 제1 및 제2 익스텐션 암을 연결하는 회전 연결부의 간격과 거의 동일한 인장계 구조체. 커넥팅 링크는 제1 익스텐션 암에 연결되는 제1 회전 연결부 및 회전 조립체의 제2 일부에 연결되는 제2 회전 연결부를 갖는 강성 링크를 포함하는 인장계 구조체.
인장계 구조체 및 익스텐션 암 각각에 맞물리며 서로에 대해 고정된 위치에서 암을 선택적으로 고정하도록 구성되는 이동 가능한 로킹 부재를 갖는 결합 조립체. 결합 조립체는 커넥팅 부재와 커플링 링크 사이에 배치되는 인장계 구조체. 결합 조립체는 익스텐션 암 중 적어도 하나에 대해 선회하거나 회전하는 로킹 부재를 포함하는 인장계 구조체. 결합 조립체는 제1 익스텐션 암과 제2 익스텐션 암을 관통하여 연장되는 회전 가능한 샤프트를 포함하는 인장계 구조체. 결합 조립체는 샤프트에 고정되어 그와 함께 회전하며 제1 익스텐션 암과 선택적으로 맞물릴 수 있는 제1 캠 및 샤프트에 고정되어 그와 함께 회전하며 제2 익스텐션 암과 선택적으로 맞물릴 수 있는 제2 캠을 포함하는 인장계 조립체. 제1 익스텐션 암은 제1 구멍을 포함하고, 제2 익스텐션 암은 제2 구멍을 포함하며, 회전 가능한 샤프트는 제1 구멍과 제2 구멍을 관통하여 연장되고, 제1 캠은 제1 구멍에 배치되며, 제2 캠은 제2 구멍에 배치되는 인장계 구조체. 로킹 부재는 익스텐션 암 중 적어도 하나에 대해 선형적으로 움직이는 인장계 구조체. 결합 조립체는 익스텐션 암 각각의 일부에 탈착 가능하게 맞물리는 일부를 포함하는 로킹 플레이트를 포함하는 인장계 구조체. 로킹 플레이트는 익스텐션 암 각각에 제공된 구멍을 관통하여 연장되는 인장계 구조체. 시편을 향해 익스텐션 암을 강제하기 위한 스프링 요소를 갖는 인장계 암에 결합된 힘 발생 조립체를 더 포함하는 인장계 구조체. 힘 발생 조립체는 컨트롤 요소를 포함하고, 컨트롤 요소는 스프링 요소에 연결되며, 컨트롤 요소는 고정식 부재에 대해 이동 가능한 인장계 구조체. 로킹 플레이트는 컨트롤 요소와 함께 움직이는 인장계 구조체. 스프링 요소는 커넥팅 부재에 연결되는 인장계 구조체. 커넥팅 부재는 제1 익스텐션 암에 회전 가능하게 연결된 상부 자유단 및 제2 익스텐션 암에 회전 가능하게 연결된 하부 자유단을 갖는 h형 부재를 포함하고, h형 부재는 제1 및 제2 익스텐션 암 사이에 배치된 중앙부를 갖는 인장계 구조체. 스프링 요소는 익스텐션 암의 제1 측의 제1 스프링 요소 및 익스텐션 암의 제2 측의 제2 스프링 요소를 포함하는 인장계 구조체. 힘 발생 조립체는 커넥팅 부재에 회전 가능하게 연결된 이동 가능한 마운팅 블록을 더 포함하고, 스프링 요소 각각은 이동 가능한 마운팅 블록에 연결되는 인장계 구조체. 스프링 요소 각각은 플렉셔를 포함하는 인장계 구조체. 스프링 요소 각각은 한 쌍의 평행한 플렉셔를 포함하는 인장계 구조체. 로킹 플레이트는 컨트롤 요소에 대해 움직이는 인장계 구조체.
고정식 부재에 대한 컨트롤 요소의 위치를 조절하기 위한 컨트롤 요소에 연결된 사용자가 조절 가능한 드라이버를 더 포함하는 인장계 구조체. 사용자가 조절 가능한 드라이버는 고정식 부재에 대한 컨트롤 요소의 위치를 조절하도록 구성된 회전 가능한 나사산 부재를 포함하는 인장계 구조체. 사용자가 조절 가능한 드라이버는 컨트롤 요소에 슬라이딩 가능하게 맞물린 이동 가능한 블록을 포함하는 인장계 구조체. 이동 가능한 블록은 고정식 부재에서 슬라이딩 가능한 인장계 구조체. 이동 가능한 블록은 고정식 부재 및 컨트롤 요소와의 슬라이딩 맞물림 사이에서 가변 폭을 갖는 인장계 구조체. 이동 가능한 블록은 임의의 복수의 반복 가능한 위치로 고정식 부재에 대해 이동 가능한 인장계 구조체. 복수의 반복 가능한 위치의 각 위치를 나타내는 스케일을 더 포함하는 인장계 구조체. 고정식 부재에 이동 가능한 블록을 선택적으로 결합하기 위한 결합 장치를 더 포함하는 인장계 구조체.
다른 전반적인 양상은 제1 익스텐션 암 및 제1 익스텐션 암에 이동 가능하게 연결된 제2 익스텐션 암을 포함하는 인장계 구조체를 포함한다. 인장계 구조체는 또한 제2 익스텐션 암에 제1 익스텐션 암을 선택적으로 결합하도록 구성된 제1 익스텐션 암과 제2 익스텐션 암 각각에 결합되는 결합 조립체를 포함한다.
실시예는 아래 특징 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 결합 조립체는 제1 익스텐션 암과 제2 익스텐션 암을 관통하여 연장되는 회전 가능한 샤프트를 포함하는 인장계 구조체. 결합 조립체는 샤프트에 고정되어 그와 함께 회전하며 제1 익스텐션 암과 선택적으로 맞물릴 수 있는 제1 캠 및 샤프트에 고정되어 그와 함께 회전하며 제2 익스텐션 암과 선택적으로 맞물릴 수 있는 제2 캠을 포함하는 인장계 구조체. 제1 익스텐션 암은 제1 구멍을 포함하고, 제2 익스텐션 암은 제2 구멍을 포함하며, 회전 가능한 샤프트는 제1 구멍과 제2 구멍을 관통하여 연장되고, 제1 캠은 제1 구멍에 배치되며, 제2 캠은 제2 구멍에 배치되는 인장계 구조체. 결합 조립체는 제1 익스텐션 암과 제2 익스텐션 암 사이에 배치되며 회전 가능한 샤프트에 회전 가능하게 결합되는 암을 포함하는 인장계 구조체. 인장계 구조체 및 익스텐션 암 각각에 회전 가능하게 연결되는 커넥팅 부재. 커넥팅 부재는 제1 익스텐션 암에 회전 가능하게 연결된 상부 자유단 및 제2 익스텐션 암에 회전 가능하게 연결된 하부 자유단을 갖는 h형 부재를 포함하고, h형 부재는 제1 및 제2 익스텐션 암 사이에 배치된 중앙부를 갖는 인장계 구조체. 인장계 구조체 및 커넥팅 부재에 회전 가능하게 연결되며 암이 연결되는 장착부. 결합 조립체는 익스텐션 암 각각의 일부에 탈착 가능하게 맞물린 일부를 포함하는 로킹 플레이트를 포함하는 인장계 구조체. 로킹 플레이트는 익스텐션 암 각각에 제공되는 구멍을 관통하여 연장되는 인장계 구조체. 시편을 향해 익스텐션 암을 강제하기 위한 스프링 요소를 갖는 인장계 암에 결합된 힘 발생 조립체를 더 포함하는 인장계 구조체. 힘 발생 조립체는 컨트롤 요소를 포함하고, 스프링 요소는 컨트롤 요소에 인장계 구조체를 연결하며, 컨트롤 요소는 고정식 부재에 대해 이동 가능한 인장계 구조체. 로킹 플레이트는 컨트롤 요소와 함께 움직이는 인장계 구조체. 로킹 플레이트는 컨트롤 요소에 대해 움직이는 인장계 구조체.
또 다른 전반적인 양상은 제2 마운팅 블록에 대해 이동 가능한 제1 마운팅 블록을 갖는 마운팅 조립체 및 제2 마운팅 블록에 연결된 인장계 구조체를 포함하는 인장계 구조체를 포함한다. 인장계 구조체는 또한 제1 익스텐션 암을 포함한다. 인장계 구조체는 또한 제1 익스텐션 암에 이동 가능하게 연결된 제2 익스텐션 암을 포함한다. 인장계 구조체는 또한 시편을 향해 익스텐션 암을 강제하기 위한 스프링 요소를 갖는 인장계 구조체에 결합되는 힘 발생 조립체를 포함한다.
실시예는 아래 특징 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 힘 발생 조립체는 컨트롤 요소를 포함하고, 스프링 요소는 컨트롤 요소에 인장계 구조체를 연결하며, 컨트롤 요소는 고정식 부재에 대해 이동 가능한 인장계 구조체. 힘 발생 조립체는 익스텐션 암 각각에 회전 가능하게 연결된 커넥팅 부재를 포함하고, 스프링 요소는 커넥팅 부재에 연결되는 인장계 구조체. 커넥팅 부재는 제1 익스텐션 암에 회전 가능하게 연결된 상부 자유단 및 제2 익스텐션 암에 회전 가능하게 연결된 하부 자유단을 갖는 h형 부재를 포함하고, h형 부재는 제1 및 제2 익스텐션 암 사이에 배치된 중앙부를 갖는 인장계 구조체. 스프링 요소는 익스텐션 암의 제1 측의 제1 스프링 요소 및 익스텐션 암의 제2 측의 제2 스프링 요소를 포함하는 인장계 구조체. 힘 발생 조립체는 커넥팅 부재에 회전 가능하게 연결되는 이동 가능한 마운팅 블록을 더 포함하고, 스프링 요소 각각은 이동 가능한 마운팅 블록에 연결되는 인장계 구조체. 스프링 요소 각각은 플렉셔를 포함하는 인장계 구조체. 스프링 요소 각각은 한 쌍의 평행한 플렉셔를 포함하는 인장계 구조체. 고정식 부재에 대한 컨트롤 요소의 위치를 조절하기 위한 컨트롤 요소에 연결된 사용자가 조절 가능한 드라이버를 더 포함하는 인장계 구조체. 사용자가 조절 가능한 드라이버는 고정식 부재에 대한 컨트롤 요소의 위치를 조절하도록 구성되는 회전 가능한 나사산 부재를 포함하는 인장계 구조체. 사용자가 조절 가능한 드라이버는 컨트롤 요소에 슬라이딩 가능하게 맞물리는 이동 가능한 블록을 포함하는 인장계 구조체. 이동 가능한 블록은 고정식 부재에서 이동 가능한 인장계 구조체. 이동 가능한 블록은 고정식 부재 및 컨트롤 요소와의 슬라이딩 맞물림 사이에서 가변 폭을 갖는 인장계 구조체. 이동 가능한 블록은 임의의 복수의 반복 가능한 위치로 고정식 부재에 대해 이동 가능한 인장계 구조체. 복수의 반복 가능한 위치의 각 위치를 나타내는 스케일을 더 포함하는 인장계 구조체. 고정식 부재에 이동 가능한 블록을 선택적으로 결합하기 위한 결합 장치를 더 포함하는 인장계 구조체.
다른 전반적인 양상은 제1 익스텐션 암 및 제1 익스텐션 암에 이동 가능하게 연결되는 제2 익스텐션 암을 포함하는 인장계 구조체를 포함한다. 인장계 구조체는 또한 제1 시편 맞물림 장치를 고정하도록 구성되는 제1 장착부를 포함하고, 제1 장착부는 제1 익스텐션 암에 대한 제1 장착부의 움직임을 허용하는 제1 플렉셔로 제1 익스텐션 암에 연결된다. 인장계 구조체는 또한 제2 시편 맞물림 장치를 고정하도록 구성되는 제2 장착부를 포함하고, 제2 장착부는 제2 익스텐션 암에 연결된다.
실시예는 아래 특징 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 제1 플렉셔는 제1 장착부의 자유로운 측 방향 움직임을 허용하도록 구성되고, 측 방향 움직임은 제1 익스텐션 암의 연장축에 직각인 인장계 구조체. 제2 익스텐션 암에 제2 장착부를 연결하는 제2 플렉셔를 더 포함하고, 제2 플렉셔는 제2 장착부의 자유로운 측 방향 움직임을 허용하도록 구성되며, 측 방향 움직임은 제2 익스텐션 암의 연장축에 직각인 인장계 구조체. 제2 익스텐션 암에 제2 장착부를 연결하는 제2 플렉셔를 더 포함하고, 제2 플렉셔는 제2 장착부의 자유로운 측 방향 움직임을 허용하도록 구성되며, 측 방향 움직임은 제1 익스텐션 암의 제1 연장축과 제2 익스텐션 암의 제2 연장축을 갖는 평면에 직각인 인장계 구조체. 제1 플렉셔는 제1 장착부의 자유로운 측 방향 움직임을 허용하도록 구성되며, 측 방향 움직임은 제1 익스텐션 암의 제1 연장축과 제2 익스텐션 암의 제2 연장축을 갖는 평면에 직각인 인장계 구조체. 제1 플렉셔는 제1 익스텐션 암에 대한 제1 장착부의 선택된, 고정된 배치를 허용하도록 구성되는 인장계 구조체. 제1 플렉셔는 제1 익스텐션 암에 고정적으로 결합된 제1 종단 및 제1 장착부에 고정된 제2 종단을 포함하고, 제2 종단은 제2 종단과 제1 익스텐션 암 사이의 간격을 조절하기 위한 조절 가능한 부재를 포함하는 인장계 구조체. 제1 플렉셔는 제1 익스텐션 암에 대한 제1 장착부의 선택된, 고정된 배치를 허용하도록 구성되는 인장계 구조체. 제1 플렉셔는 제1 장착부와 제2 장착부 사이의 간격을 조절하기 위해 제1 익스텐션 암에 대한 제1 장착부의 선택된, 고정된 배치를 허용하도록 구성되는 인장계 구조체.
또 다른 전반적인 양상은 제1 시편 맞물림 부재를 지지하도록 구성된 제1 장착부를 갖는 제1 익스텐션 암 및 제2 시편 맞물림 부재를 지지하도록 구성된 제2 장착부를 갖는 제2 익스텐션 암을 포함하는 인장계 구조체를 포함한다. 인장계 구조체는 또한 익스텐션 암 각각에 회전 가능하게 연결되는 커넥팅 부재, 커넥팅 부재의 제1 측에서 제1 익스텐션 암에 장착되는 제1 카운터웨이트로서, 제1 카운터웨이트에 반대되는 커넥팅 부재의 제2 측에서 제1 익스텐션 암에 있는 무게 중 적어도 일부를 오프셋하는 무게의 제1 카운터웨이트 및 커넥팅 부재의 제1 측에서 제2 익스텐션 암에 장착되는 제2 카운터웨이트로서, 제2 카운터웨이트에 반대되는 커넥팅 부재의 제2 측에서 제2 익스텐션 암에 있는 무게 중 적어도 일부를 오프셋하는 무게의 제2 카운터웨이트를 포함하는 인장계 구조체.
실시예는 아래 특징 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 암의 각 종단에 연결되는 장착부를 더 포함하고, 각 장착부는 시편 맞물림 부재를 고정하도록 구성되며, 카운터웨이트 각각은 각 해당 장착부에 고정되는 인장계 구조체. 각 카운터웨이트는 각 연관된 장착부에 장착된 시편 맞물림 장치가 관통하여 연장되는 구멍을 포함하는 인장계 구조체. 각 카운터웨이트는 연장 플랜지를 포함하고, 연장 플랜지는 이격되어 서로 겹쳐지는 인장계 구조체. 각 카운터웨이트는 열 에너지를 반사하기 위한 반사성 외부 표면을 포함하는 인장계 구조체.
다른 전반적인 양상은 제1 익스텐션 암 및 제1 익스텐션 암에 이동 가능하게 연결되는 제2 익스텐션 암을 포함하는 인장계 구조체를 포함한다. 인장계 구조체는 또한 제1 익스텐션 암의 종단에 연결되며 제1 시편 맞물림 장치를 고정하도록 구성되는 제1 장착부를 포함한다. 인장계 구조체는 또한 제2 시편 맞물림 장치를 고정하도록 구성된 제2 익스텐션 암의 종단에 대한 제2 장착부를 포함하고, 제2 장착부는 제2 익스텐션 암에 연결된다. 인장계 구조체는 또한 각 장착부와 각 익스텐션 암의 연관된 종단이 냉각수 통로를 포함하는 것을 포함한다.
실시예는 아래 특징 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 각 통로는 냉각수 튜브를 포함하는 인장계 구조체. 인장계 구조체 및 입력 포트와 출력 포트에 통로 각각을 유체 연결하는 복수의 냉각수 라인. 통로는 서로, 그리고 입력 포트 및 출력포트와 직렬로 연결되는 인장계 구조체.
추가적인 세부 사항과 장점들이 도면을 참조하여 본 발명의 실시예의 아래 설명으로부터 나타난다.
도 1은 인장계의 사시도다.
도 2는 일부가 제거된 도 1의 인장계의 측면도다.
도 3은 인장계의 제2 실시예의 개략적인 측면도다.
도 4는 일부가 제거된 인장계의 사시도다.
도 5와 6은 일부가 제거된 도 1의 인장계의 확대도다.
도 7 내지 9는 다른 커플링 링크를 갖는 도 1의 인장계의 확대도다.
도 10은 도 1의 인장계의 배면도다.
도 11은 인장계의 제2 실시예의 사시도다.
도 12와 13은 일부가 제거된 도 11의 인장계의 사시도다.
도 14는 쿨링 라인을 갖는 인장계의 사시도다.
도 15는 카운터웨이트 열 차폐부를 갖는 인장계의 부분적인 사시도다.
본 발명의 양상을 갖는 인장계의 실시예가 도 1 내지 10에 도시되어 있다. 인장계(10)는 마운팅 조립체(14)에 장착된 인장계 구조체(12)를 포함한다. "인장계 구조체"는 상호 연결된 기계적인 구성요소 중 적어도 일부를 의미하며, 인장계 구조체의 구성요소의 움직임을 측정하기 위한 임의의 센싱 장치는 포함하지 않는다. 오히려, 시편의 인장과 같은 변위를 나타내는 출력 신호를 제공하는 작동 가능한 인장계를 형성하기 위해 다양한 타입의 센싱 장치가 개시된 인장계 구조체와 함께 사용될 수 있다.
마운팅 조립체(14)는 인장계(10)가 적절한 고정식 지지부(미도시)에 고정되도록 허용한다. 도시된 실시예에서, 마운팅 조립체(14)는 고정식 지지부에 고정된 마운팅 블록(16)을 포함한다. 슬라이드 조립체(18)는 플레이트 어댑터(26)로 인장계 구조체(12)에 장착된 슬라이드 플레이트(22)를 포함한다. 슬라이드 플레이트(22)는 마운팅 블록(16)에 고정된 슬라이드 플레이트(24)와 결합되어 그에 대해 슬라이딩한다. 예컨대 슬라이딩 플레이트(22, 24) 중 하나, 여기서는 슬라이드 플레이트(22)에 고정된 블록(28)을 포함하는 초과 이동 멈춤부는 오버래핑 플랜지(28A)와의 슬라이드 플레이트(24)의 접촉으로 마운팅 조립체(14)에 대한 인장계 구조체(12)의 움직임을 제한한다.
도 2를 참조하면, 인장계 구조체(12)는 커플링 링크(38)를 일부로 바람직하게 포함하는 후방 커플링 조립체에 의해 원단(remote end)에서 함께 연결된 제1 익스텐션 암(34)과 제2 익스텐션 암(36)을 포함한다. 제1 익스텐션 암(34)은 커플링 링크(38)로부터 먼 익스텐션 암(34)의 종단에 장착부(44)를 포함한다. 유사하게, 제2 익스텐션 암(36)은 커플링 링크(38)로부터 먼 종단에 장착부(46)를 포함한다. 장착부(44, 46)는 연장 로드(58)로 도시된 시편 맞물림 장치를 고정하도록 구성되는데, 이는 제한적인 것으로 간주되어서는 안 되고, 장착부(44, 46)는 나이프 에지 또는 다른 형태의 시편 맞물림 장치와 같되 이로 제한되지 않는 다른 종단 장치를 고정하도록 구성될 수 있다.
개시된 제1 양상은 사용자가 연장 로드(58)로 예시된 제1 및 제2 익스텐션 암(34, 36)의 종단에 장착된 시편 맞물림 장치에 의해 시편에 가해지는 힘의 양을 조절하도록 허용하는 힘 발생 조립체(60)이다. 힘 발생 조립체(60)는 익스텐션 암(34, 36) 각각을 통해 실질적으로 동등한 힘을 가하도록 구성되기 때문에 특히 유리하다. 일반적으로, 힘 발생 조립체(60)는 익스텐션 암(34, 36)을 통해 가해지는 힘을 동등하게 나누거나 균형을 이루도록 익스텐션 암(34, 36)을 결합하는 커플링 조립체(62)를 포함한다. 힘 발생 조립체(60)는 또한 컨트롤 암(66)에 연결되는 플렉셔 조립체(flexure assembly)(64)를 포함한다. 컨트롤 암(66)은 마운팅 조립체(14)에 이동 가능하게 또는 조절 가능하게 연결되어, 컨트롤 암(66)이 마운팅 조립체(14)에 대해 인장계 구조체(12)의 일부를 움직이도록 허용한다. 도 1을 참조하면, 마운팅 조립체(14)는 리액션 블록(68)을 포함하는 일부를 포함한다. 회전 가능한 스크루를 포함하는 구동 장치(70)는 시편을 향하는 인장계 구조체(12)의 움직임이 필요할 때 컨트롤 암(66)이 리액션 블록(68)으로부터 멀리 선택적으로 이동하도록 허용한다.
플렉셔 조립체(64)는 커플링 조립체(62)에 컨트롤 암(66)을 결합하며, 순응하는 스프링으로 기능을 한다. 커플링 조립체(62)는 회전 연결부(78)를 갖는 커넥팅 부재(76)로 익스텐션 암(34, 36)의 일부를 함께 결합하여, 커넥팅 부재(76)가 익스텐션 암(34, 36) 각각에 대해 회전하도록 허용한다. 회전 연결부(78)는 임의의 형태의 회전 연결부일 수 있으며, 바람직하게는 낮은 회전 저항성을 가질 수 있다. 일 유리한 실시예에서, 회전 연결부는 결합 부품 사이의 마찰을 회피하도록 비결합 구성요소를 갖는다. 특히 유리한 실시예는 직각인 크로스 플렉셔(cross-flexure)를 이용하여 회전 연결부를 형성하는 것이다.
플렉셔 조립체(64)는 플렉셔 마운팅 블록(80) 및 컨트롤 암(66)에 고정된 (컨트롤 암(66)에 대해) 고정된 플렉셔 장착부(82)를 더 포함한다. 플렉셔 마운팅 블록(80)은 회전 연결부(78)로 커넥팅 부재(76)에 회전 가능하게 연결된다. 적어도 하나의 플렉셔 부재(88)는 고정된 플렉셔 장착부(82)에 플렉셔 마운팅 블록(80)을 연결하며, 스프링 요소로 기능을 한다. 마운팅 조립체(14)의 리액션 블록(68)에 대해 컨트롤 암(66)을 움직이기 위한 구동 장치(70)의 구동은 시편 맞물림 장치와 접촉될 때까지 시편을 향하는 익스텐션 암(34, 36)의 움직임을 야기하는데, 이때 리액션 블록(68)에 대한 컨트롤 암(66)의 추가적인 움직임은 그에 스프링 힘을 발생시키는 플렉셔 부재(88)의 굴절을 야기하며, 이는 익스텐션 암(34, 36)과 시편 맞물림 장치, 여기서는 연장 로드(58)를 통해 시편(미도시)에 가해진다. 더욱이, 커넥팅 부재(76)에 대한 플렉셔 마운팅 블록(80)의 회전 연결부 및 익스텐션 암(34, 36) 각각에 대한 커넥팅 부재(76)의 회전 연결부에 의해, 익스텐션 암(34, 36) 각각과 시편 맞물림 장치를 통해 실질적으로 동등한 힘이 제공된다. 사용자는 마운팅 조립체(14)의 리액션 블록(68)에 대한 컨트롤 암(66)의 강제된 변위를 통해 가해지는 힘의 양을 조절할 수 있다. 커플링 조립체(62)는 익스텐션 암(34, 36)을 통해 가해지는 힘이 실질적으로 동등하도록 보장한다.
도 3의 측면도는 커플링 조립체(62), 컨트롤 암(66), 커넥팅 부재(76), 리액션 블록(68), 구동 장치(70), 회전 연결부(78), 플렉셔 마운팅 블록(80), 고정된 플렉셔 장착부(82) 및 하나 이상의 플렉셔 부재(88)를 포함하는 적어도 하나의 스프링 요소인 힘 발생 조립체(60)를 포함하는 요소를 나타낸다. 도 3에서, 힘 발생 조립체(60)는 커넥팅 부재(76)에 플렉셔 마운팅 블록(80)을 연결하는 회전 연결부(78)의 회전축의 반대 측에 제공된 두 플렉셔 부재(88A, 88B)를 포함한다. 플렉셔 부재(88A, 88B)는 예컨대 마운팅 블록(90)을 포함하는 적절한 고정 장치 및 나사산 스크루(92)(도 2)와 같은 적절한 고정구로 플렉셔 마운팅 블록(80) 및 고정된 플렉셔 장착부(82)에 고정될 수 있다(도 2).
도 1 및 4 내지 6은 힘 발생 조립체(60)의 바람직한 실시예를 도시한다. 이러한 실시예에서, 힘 발생 조립체(60)는 익스텐션 암(34, 36)의 각 측에 적어도 하나의 플렉셔 부재(88)를 포함한다. 바람직하게는 고정된 플렉셔 장착부(82)에 플렉셔 마운팅 블록(80)을 연결하는 두 평행한 스프링 구조체를 형성하도록 두 플렉셔 부재(88)가 각 측에 제공된다. 도 4에 가장 잘 도시된 바와 같이, 커넥팅 부재(76)는 "H" 구성을 갖는데, 연장 자유 암부(91)는 회전 연결부(78)로 익스텐션 암(34, 36) 각각에 회전 가능하게 연결되는 한편(도 4 및 5), 중앙 상호 연결부(95)는 종단부(91)를 함께 연결한다(도 6). 스프링 요소가 익스텐션 암(34, 36)의 각 측에 제공될 때, 익스텐션 암(36)의 각 측에서 플렉셔 마운팅 블록(80)은 적어도 하나의 링크로 함께 연결되는데, 바람직한 실시예에서 커넥팅 부재(76)의 각 측에 하나의 링크(100)가 제공되어 있다. 바람직하게는 플렉셔 마운팅 블록(80)과 링크(들)(100)는 일체로, 단일의 통합 바디로 형성된다. 도 1에 도시된 실시예에서, 슬라이드 조립체(18)는 양방향 화살표(20)로 나타난 방향으로 플렉셔 부재(88)의 굽힘을 제한하기 위해 선형 가이드로 역할을 한다.
이때, 필요시 수평 및 수직 컴플라이언스 및/또는 조절성을 제공하도록 추가적인 플렉셔 부재가 익스텐션 암(34, 36)의 종단에 제공될 수 있다. 도 5를 참조하면, 익스텐션 암(34)을 위한 장착부(44)는 단일의 통합 바디로 장착부에 일체로 형성되거나 그에 별개로 부착된 플렉셔 부재(120)를 포함한다. 플렉셔 부재(120)는 양방향 화살표(122)로 표시된 바와 같은 수평 컴플라이언스를 허용한다. 양방향 화살표(122)는 익스텐션 암(34)의 연장축에 대한 장착부(44)의 측 방향 움직임, 바람직하게는 익스텐션 암(34)의 연장축과 익스텐션 암(36)의 연장축에 의해 정의되는 평면에 대한 장착부(44)의 측 방향 움직임을 포함한다.
이러한 실시예에서, 하부 익스텐션 암(36)을 위한 장착부(46)는 익스텐션 암(36)의 종단에 연결된 플렉셔(124)를 포함한다. 플렉셔(124)는 장착부(46)의 일부를 형성하는 별개의 블록일 수 있거나 단일의 통합 바디로 그와 일체로 형성될 수 있다. 플렉셔(124)는 익스텐션 암(36)에 고정적으로 결합된 제1 종단(124A)을 갖는 한편, 이동 가능한 종단(124B)은 장착부(44)에 연결되거나 그와 일체로 형성된다. 플렉셔(124)는 따라서 장착부(46)가 양방향 화살표(126)로 표시된 바와 같이 익스텐션 암(36)의 종단에 대해 움직이도록 허용한다. 바람직한 실시예에서, 종단(124B)은 양방향 화살표(126)로 표시된 방향으로 그에 연결된 장착부(46)를 조절하여, 장착부(44, 46) 또는 그에 연결된 시편 맞물림 장치 사이의 게이지 길이 또는 간격을 조절하도록, 익스텐션 암(36)의 종단을 향해 또는 그로부터 멀리 조절 가능하다. 도 4를 참조하면, 익스텐션 암(36)의 종단과 종단(124B) 사이의 간극을 조절하기 위해 하나 이상의 조절 가능한 부재, 예컨대 스크루(125)가 사용된다.
본 개시의 다른 양상은 필요시 익스텐션 암(34, 36)을 함께 선택적으로 고정하는 암 결합 조립체(140)를 포함한다. 익스텐션 암(34, 36)을 함께 고정하는 것은 취급, 운반 등 동안 인장계(10)를 손상시키지 않도록 하기 위해 특히 유리하다. 결합 조립체(140)는 로킹 장치로 간주될 수 있다. 예컨대 도 2, 7 및 8을 참조하면, 일 실시예에서, 결합 조립체(140)는 익스텐션 암(34, 36) 각각에 제공된 나란한 구멍을 관통하여 연장된 연장 샤프트(142)를 포함한다. 각 익스텐션 암(34, 36)에 대한 로킹 캠(144)으로 도시된 이동 가능한 로킹 부재는 해당 익스텐션 암(34, 36)에 선택적으로, 탈착 가능하게 맞물리며, 고정된 위치에서 이들을 함께 고정한다. 로킹 캠(144)이 연장 샤프트(142)를 포함하는 커플링 부재를 통해 함께 결합되기 때문에, 익스텐션 암(34, 36)의 동시 로킹이 제공된다. 로킹이 일어날 때 촉각적인 표시가 바람직하게 제공된다. 도시된 실시예에서, 결합 조립체(140)에 대해 적어도 하나의 플런저(150)가 제공되며, 각 로킹 캠(144)에 대해 적어도 하나의 플런저를 바람직하게 포함한다. 각 플런저(150)는 각 캠(144)의 마주하는 표면에 맞물리는 돌출 요소 또는 이동 가능한 볼을 포함한다. 돌출 요소(들)에 의해 맞물려, 연장 샤프트(142)와 캠(144)이 충분히 자리했다는 촉각적인 표시를 제공하기 위해 캠(144) 각각에 오목한 표면부(145)(도 2)가 제공될 수 있다. 특히 간편한 형태에서, 로킹 캠(144) 각각은 익스텐션 암(34, 36) 각각에 형성된 구멍(144A) 내에 배치된다. 이러한 구성은 적어도 일부 환경적인 먼지 또는 오염으로부터 로킹 캠(144)의 접촉 표면을 차폐할 뿐만 아니라, 플런저(150)를 장착하기 위한 간편한 방식을 제공하여 그 돌출 요소가 구멍(144A)으로 돌출되도록 한다.
결합 조립체(140)는 연장 샤프트(142)에 회전 가능하게 결합된 제1 종단 및 플렉셔 마운팅 블록(80)에 연결된 고정된 제2 종단을 갖는 익스텐션 암(34, 36) 사이에 배치된 암(151), 특히 도 6에 도시된 바와 같이 그들 사이에 연결된 링크(100)를 더 포함할 수 있다. 중앙 상호 연결부(95)는 암(151)의 종단에 링크(100)를 연결하기 위한 마운팅 스크루(152)에 대한 접근을 허용하도록 구멍(92A)을 포함할 수 있다. 스크루(152)에 대한 접근을 허용하기 위해 다른 링크(100)에 구멍(100A)이 또한 제공된다. 도시된 실시예에서, 결합 조립체(140)의 연장 샤프트(142)는 암(151)에 의해 지지되는데, 암(151)은 힘 발생 조립체(60)에 연결된다. 다른 실시예에서, 연장 샤프트(142)는 마운팅 조립체(14)에 있는 고정식 요소, 예컨대 리액션 블록(68)에 의해 지지될 수 있다. 캠(144)이 플런저(150)에 맞물릴 때 암(34, 36)이 결합되는 반면, 캠(144)이 플런저(150)로부터 분리되도록 회전할 때 암(34, 36)이 자유롭게 움직인다.
익스텐션 암(34, 36)에 대한 회전 연결부(78)를 갖는 커넥팅 부재(76)는 높은 정밀도로 반복 가능하도록 인장계의 게이지 길이를 설정하거나 정의하는 것을 도와, 필요에 따라 시편 맞물림 장치(58)가 특정한 간격으로 시편에 맞물리도록 보장하기 위해 게이지 블록이나 그밖에 기술들을 사용할 필요를 회피한다. 또한, 결합 조립체(140)는 시편 맞물림 장치(58)가 시편에 맞물릴 수 있을 때까지 원하는 간격으로 익스텐션 암(34, 36)을 견고하게 고정한다. 맞물림이 일어난 후, 결합 조립체(140)는 암(34, 36)을 해제하도록 작동될 수 있다. 암(151)은 결합 조립체(140)의 구성요소를 지지하는 것을 돕고, 기준 장치로 역할을 하여 암(34, 36)이 커넥팅 부재(76)에 대해 동일하게 배향되도록 하는데, 일 바람직한 실시예에서, 암(34, 36)은 서로 평행하다.
커플링 링크(38)는 본 개시의 다른 양상을 포함한다. 크로스 플렉셔 조립체의 종래 연결부에서, 크로스 플렉셔 조립체는 익스텐션 암이 서로에 대해 회전하도록 허용하기 위해 대칭적으로 익스텐션 암의 종단에 직접적으로 연결되도록 배열된다. 다만, 커플링 링크(38)가 존재하여, 종래 설계의 크로스 플렉셔 조립체(160)를 포함하는 센서 조립체는 익스텐션 암(34, 36) 중 하나, 예컨대 익스텐션 암(36)에 연결된다.
일반적으로, 커플링 링크(38)는 시편에 연결된 시편 맞물림 장치의 종단이 서로를 향해 또는 그로부터 멀리 움직일 때, 익스텐션 암(34, 36)의 동등한 변위를 보장하도록 제공된다. 도 1, 2 및 4에 도시된 실시예에서, 커플링 링크(38)는 두 전체적으로 이격된 회전부를 갖는 익스텐션 암(34, 36)의 움직임을 갖는 플렉셔를 포함한다. 커플링 링크(38)의 플렉셔의 길이는 회전부가 익스텐션 암, 특히 시편에 맞물리는 종단의 원하는 간격과 거의 동일하도록 선택된다. 이러한 구성은 익스텐션 암(34, 36)이 같은 방향으로 함께 움직이는 공통 모드 에러를 최소화한다. 특히 유리한 실시예에서, 커넥팅 부재(76)와 익스텐션 암(34, 36) 사이에 형성된 회전부(78) 사이의 간격은 시편에 대해 인장계를 위한 게이지 길이를 반복 가능하게 설정하는 데 도움이 된다. 바람직하게는 커넥팅 부재(76)와 익스텐션 암(34, 36) 사이에 형성된 회전부(78) 사이의 간격은 플렉셔(190)에 형성된 이격된 회전부와 거의 동일하다.
도 4와 같은 도면에 도시된 실시예에서, 크로스 플렉셔(160)의 제1 일부(180)는 하부 익스텐션 암(36)에 연결되는 한편, 제2 일부(182)는 '184'로 표시된 직각으로 배향된 플렉셔 요소로 그 일부(180)에 대해 움직인다. 비록 제1 일부(180)가 익스텐션 암 중 하나에 직접적으로 연결되어 있지만, 제2 일부(182)는 나머지 익스텐션 암에 직접적으로 연결되는 것이 아니라, 바람직하게는 익스텐션 암(34, 36)의 연장축에 직각으로 연장된 커플링 링크(38)를 통해 연결된다. 도시된 실시예에서, 커플링 링크(38)는 커넥팅 부재(192)를 이용해 익스텐션 암(34)에 연결된 플렉셔(190)를 포함하는데, 이는 필요시, 익스텐션 암(34)과 단일의 통합 바디로 일체로 형성될 수 있다. 커플링 링크(38)/플렉셔 부재(190)의 타단은 크로스 플렉셔(160)의 제2 일부(182)에 고정된다. 바람직하게는 플렉셔 부재(190)에 형성된 (크로스 플렉셔(160)가 부착된 암에 가장 가까운) 회전부 중 하나는 익스텐션 암(36)이 부착되는 시편 맞물림 장치(58)의 종단 및 크로스 플렉셔(160)의 회전축과 나란하다. 플렉셔 부재(190)는 예컨대 커넥팅 부재(192)와 상기 일부(182)에 플렉셔(190)의 종단 각각을 고정하기 위해 스크루(198)와 홀드 다운 블록(196)을 이용해 임의의 적절한 방식으로 장착될 수 있다.
종래 공지된 바와 같이, 크로스 플렉셔 조립체는 비접촉 방식으로 서로 직각으로 배향된 두 플렉셔 요소를 이용해 제2 일부에 대해 회전하는 제1 일부를 포함한다. 일부 실시예에서, 변형 센서 게이지(미도시)가 크로스 플렉셔 조립체(160)를 형성하는 플렉셔에 제공되어, 서로에 대한 일부(180, 182)의 움직임 및 익스텐션 암(34, 36)의 움직임을 감지하도록 제공된다. 다른 실시예에서, 다른 형태의 센서가 익스텐션 암(34, 36)의 움직임을 감지한다. 예를 들어, 전기 용량, 유도 용량 또는 저항의 변화에 기반한 센서가 사용될 수 있다. 마찬가지로, 필요시 광학 기반 센서가 사용될 수 있다. 이러한 센싱 장치는 이미 공지되어 있다. 개시된 양상은 사용된 센서 또는 센싱 장치의 타입에 의존하지 않으며, 이러한 것들은 더 설명되지 않는다.
도 7 내지 9는 다른 실시예 또는 앞서 설명된 양상의 특징을 도시하는데, 같거나 유사한 구성요소에 대해 같은 참조 번호가 사용되어 있다. 먼저, 도 7-9에 도시된 커플링 링크(38')는 앞서 설명된 바와 같은 플렉셔(190)가 아닌, 강성 링크(200)를 포함한다. 컴플라이언스를 제공하기 위해, 링크(200)는 바람직하게는 앞서 언급된 바와 같은 크로스 플렉셔를 포함하는 회전 연결부(78)와 같은 회전 연결부로 연결된다. 이러한 실시예에서, 익스텐션 암(34)은 링크(200)에 직접적으로 연결되는데, 앞선 실시예에서 커넥팅 부재(192)는 본질적으로 익스텐션 암(34)의 일부로, 그에 견고하게 연결된다.
일반적으로, 커플링 링크(38')는 시편에 연결된 시편 맞물림 장치의 종단이 서로를 향해 그리고 서로로부터 멀리 움직일 때, 익스텐션 암(34, 36)의 동등한 변위를 보장하도록 제공된다. 도 7과 8에 도시된 실시예에서, 커플링 링크(38')는 익스텐션 암(34, 36), 특히 시편에 맞물리는 종단의 원하는 간격과 거의 같은 두 전반적으로 이격된 회전부(78)를 갖는 익스텐션 암(34, 36)의 움직임을 갖는 강성 링크(200)를 포함한다. 이러한 구성은 익스텐션 암(34, 36)이 같은 방향으로 함께 움직이는 공통 모드 에러를 최소화하는 것을 돕는다. 바람직하게는, (부착된 크로스 플렉셔(160)를 갖는 암에 가장 가까운) 회전부(78) 중 하나는 익스텐션 암(36)이 부착된 시편 맞물림 장치(58)의 종단 및 크로스 플렉셔(160)의 회전축과 나란하다. 바람직하게는, 커넥팅 부재(76)와 익스텐션 암(34, 36) 사이에 형성된 회전부(76) 사이의 간격은 링크(78)에 형성된 이격된 회전부(78)와 거의 동일하다.
도 3은 커플링 링크(38")의 또 다른 실시예를 도시한다. 이러한 실시예에서, 두 커넥팅 링크(201A, 201B)는 회전부(78)로 각자 익스텐션 암(34, 36)의 종단에 회전 가능하게 연결된다. 크로스 플렉셔 조립체(160)는 익스텐션 암(34, 36)의 연결부로부터 먼 커넥팅 링크(201A, 201B)의 종단에 직렬로 연결된다. 회전부(78)의 간격은 익스텐션 암(34, 36)에 장착된 시편 맞물림 장치의 간격과 거의 동일하다.
앞서 설명된 바와 같이, 구동 장치(70)를 통해 사용자는 힘 발생 조립체(60)를 통한 시편의 접촉 힘의 양을 변화시킬 수 있다. 다만, 만약 사용자가 같은 힘을 반복적으로 가하고자 한다면, 예컨대 별개의 시간에 시험되는 시편을 여러 번 시험하고자 한다면, 그 힘은 총 회전량에 의존하기 때문에, 구동 장치(70)의 회전을 통한 것이 어려울 수 있다. 도 7 내지 10에서, 힘 발생 조립체(60)는 반복 가능한 방식으로 리액션 블록(68)에 대한 컨트롤 암(66)의 변위를 제어하기 위한 드라이버(202)를 갖는 구동 장치(70')를 포함한다. 일반적으로, 드라이버(202)는 컨트롤 암(55)의 종단에 접촉되는 이동 가능한 부재(204)를 포함한다. 일 실시예에서, 이동 가능한 부재(204)는 리액션 블록(68)에 형성된 가이드(206)에서 슬라이딩하는 플레이트이다. 이동 가능한 부재(204)는 길이를 따라 변하는 폭을 갖는데, 이동 가능한 부재(204)와 가이드(206)는 컨트롤 암(66)의 종단과의 이동 가능한 부재(204)의 접촉이 컨트롤 암(66)의 종단과 접촉되는 이동 가능한 부재(204)의 일부의 폭의 함수로 컨트롤 암(66)을 이동시키도록 구성된다. 비록 일 실시예에서는 요구되지 않지만, 가이드(206)는 컨트롤 암(66)의 변위가 이동 가능한 부재(204)와 접촉되는 이동 가능한 부재(204)의 일부의 폭에만 의존하도록, 컨트롤 암(66)의 연장축에 직각인 이동 가능한 부재(204)를 위한 가이드 경로를 제공하도록 구성된다.
도 10을 참조하면, 드라이버(202)는 그에 부착된 인디케이터(210)를 갖는 노브(208)와 같은 사용자가 파지 가능한 부재를 포함한다. 인디케이터(210)는 이동 가능한 부재(204)와 함께 리액션 블록(68)에 제공된 스케일(212)에 대해 상대적으로 움직인다. 노브(208)를 사용해, 사용자는 스케일(212)에서 선택된 위치로 인디케이터(210) 및 이동 가능한 부재(204)를 움직일 수 있다. 필요시, 노브(208)는 노브(208)가 마찰로 맞물려 선택된 위치에서 리액션 블록(68)에 고정되도록 회전할 수 있다.
이때, 이동 가능한 부재(204)와 컨트롤 암(66)의 종단 사이의 접촉 경사각(203)(예컨대 도 9 참조)은 힘 발생 장치(60)에 의해 발생할 원하는 범위의 힘을 제공하도록 조절될 수 있다. 경사각(203)은 이동 가능한 부재(204)의 가이드된 움직임의 경로에 평행한 기준 축(203A)을 기준으로 할 수 있다. 일반적으로, 더 큰 경사각(203)은 더 큰 범위의 힘이 발생할 수 있도록 제공한다. 더 작은 경사각(203)은 더 작은 범위의 힘이 발생할 수 있도록 할 수 있지만, 더 높은 분해능을 갖는다. 비록 경사각(203)이 도시된 실시예에서 일정하지만, 이는 제한적인 것으로 간주되어서는 안 되고, 컨트롤 암(66)에 접촉되는 이동 가능한 부재(204)의 표면의 형상은 나타난 바와 같이 평면일 필요가 없고 변할 수 있으며, 컨트롤 암(66)의 종단이 이동 가능한 부재(204)에 접촉되는 곳에 따라 변하는 경사각(203)을 제공할 수 있다.
필요시, 이동 가능한 부재(204)가 스케일(212)로 표시된 위치 중 적어도 일부에 해당하는 미리 선택된 위치에 배치되는 것의 함수로 사용자에게 촉각적인 표시가 제공될 수 있다. 도 8과 9를 참조하면, 디텐트 메커니즘이 촉각적인 표시를 제공하기 위한 영역과 선택적으로 맞물리게 된다. 도시된 실시예에서, 디텐트 메커니즘은 구멍 또는 리세스(224)와 선택적으로 맞물리게 되는 플런저(220)를 포함한다. 예시적인 실시예에서, 플런저(220)는 고정된 위치에서 리액션 블록(68)에 고정되는 한편, 이동 가능한 부재(204)는 구멍 또는 리세스(224)를 포함하는데, 다른 실시예에서 플런저(220)는 리액션 블록(68)에 제공된 구멍 또는 리세스를 갖는 이동 가능한 부재(204)와 함께 움직일 수 있다.
도 11 내지 13은 설명된 양상의 특징 중 일부의 변경을 갖는 인장계의 다른 실시예를 도시하는데, 동일하거나 유사한 구성요소에 대해 동일한 참조 번호가 사용되어 있다. 특히, 도 11 내지 13은 필요시 익스텐션 암(34, 36)을 함께 선택적으로 고정하는 암 결합 조립체(140')를 도시한다. 앞서 언급된 바와 같이, 익스텐션 암(34, 36)을 함께 고정하는 것은 취급, 운반 등 동안 인장계를 손상시키지 않도록 하기 위해 특히 유리하다. 결합 조립체(140)처럼, 결합 조립체(140')는 본 실시예에서 익스텐션 암(34, 36) 각각의 일부에 선택적으로 탈착 가능하게 맞물린 로킹 플레이트(144')인 이동 가능한 로킹 부재를 갖는 로킹 장치로 간주될 수 있다. 도시된 바와 같이, 로킹 플레이트(144')는 핀(149A, 149B)을 각자 포함하는 암(34, 36)의 일부를 수용하는 노치 또는 리세스(147A, 147B)를 포함한다. 본 실시예에서, 각 암(34, 36)은 핀(149A, 149B)이 각자 배치되는 구멍(153A, 153B)을 각자 포함한다. 구멍(153A, 153B)은 또한 로킹 플레이트(144')를 수용하기 위한 크기를 가지며, 그에 상대적인 움직임을 허용한다. 로킹 플레이트(144')는 컨트롤 암(66')에 의해 지지된다. 앞서 설명된 컨트롤 암(66)처럼, 컨트롤 암(66')은 힘 발생 조립체(60)에 결합되며, 양방향 화살표(159)로 도 11에 도시된 바와 같이 구동 장치를 통해 이동 가능하되, 그 구동 장치(70, 70')와 유사하거나 기능적으로 동등한 요소를 포함할 수 있다. 컨트롤 암(66)처럼, 시편(미도시)을 향해 이동할 때 컨트롤 암(66')은 시편에 접촉되도록 시편 맞물림 장치(58)를 움직일 것이다. 시편과의 시편 맞물림 장치(58)의 접촉 후 컨트롤 암(66')의 지속적인 변위는 힘 발생 조립체(60)에 스프링 에너지를 축적하게 될 것이다. 다만, 본 실시예에서, 로킹 플레이트(144')가 컨트롤 암(66')에 결합되기 때문에, 컨트롤 암(66')의 움직임은 또한 익스텐션 암(34, 36) 그리고 특히 핀(149A, 149B)에 대해 로킹 플레이트(144')를 움직여, 핀(149A, 149B)이 노치(147A, 147B)를 빠져나가 로킹 플레이트(144')로부터 암(34, 36)을 해제하여 암(34, 36)이 자유롭게 움직이도록 허용한다. 따라서, 본 실시예에서, 결합 조립체(140')는 결합 조립체(140)로 수행되는 바와 같이 결합 조립체를 언로킹 또는 로킹하는 별도의 단계를 요구하지 않고, 컨트롤 암(66')의 움직임으로 암(34, 36)을 자동으로 해제하거나 고정한다. 필요시, 로킹 플레이트(144')는 구멍(153A, 153B)으로가 아니라, 익스텐션 암(34, 36)의 외부 표면을 따라 연장되도록 구성될 수 있다. 필요시, 로킹 플레이트(144')는 익스텐션 암(34, 36)으로 로킹 플레이트(144')를 로킹 또는 언로킹하기 위해 컨트롤 암(66')을 움직이는 것에 추가적으로 또는 대안적으로 별도의 작동 또는 단계를 갖는 것이 바람직하다면, 컨트롤 암(66')에 대해 선택적으로 이동 가능하도록 컨트롤 암(66')에 연결되어, 예컨대 컨트롤 암(66')에서 선형적으로 슬라이딩 및/또는 컨트롤 암(66')에 회전 가능하게 연결될 수 있다.
도 11 내지 13의 실시예는 또한 커넥팅 부재(76')가 익스텐션 암(34, 36)에 플렉셔 부재(88)를 결합하는 변경을 갖는 커플링 조립체(62')를 나타낸다. 본 실시예에서, 커넥팅 부재(76')는 H형이 아니라, 두 익스텐션 암(34, 36)이 관통하여 연장되는 구멍(76A')을 갖는 직사각형이다. 회전 연결부(78)는 암(34, 36) 각각에 커넥팅 부재(76')를 회전 가능하게 연결하며, 플렉셔 마운팅 블록(80)에서 힘 발생 조립체(60)에 커넥팅 부재(76')를 연결한다. 본 실시예에서, 단일의 링크(100')는 힘 발생 조립체(60)의 각 측에서 플렉셔 마운팅 블록(80)을 함께 연결한다.
결합 조립체(140)와 유사하게, 결합 조립체(140')는 시편 맞물림 장치(58)가 시편에 맞물릴 수 있을 때까지 원하는 간격으로 익스텐션 암(34, 36)을 견고하게 고정한다. 맞물림이 일어난 후, 결합 조립체(140')는 암(34, 36)을 해제하도록 작동한다. 노치(147A, 147B)를 갖는 로킹 플레이트(144')는 암(34, 36)이 커넥팅 부재(76')에 대해 동일하게 배향되도록 하는 기준 장치로 역할을 하는 것을 돕는데, 일 바람직한 실시예에서, 암(34, 36)은 서로 평행하다.
흔히 시편이 환경 챔버에 배치될 때 시편을 측정하도록 인장계를 사용할 필요가 있다. 도 14와 15는 인장계가 환경 챔버와 함께 유리하게 사용될 수 있게 하는 (예컨대 앞서 설명되고 도 14와 15에 도시된 인장계(10)와 같은) 인장계를 위한 다른 양상을 도시한다. 장착부(44, 46) 및 장착부(44, 46)에 가장 가까운 익스텐션 암(34, 36)의 종단을 쿨링하기 위해 쿨링 조립체 또는 시스템(240)이 제공된다. 도시된 바와 같이, 익스텐션 암(34, 36)의 종단과 장착부(44, 46) 각각은 냉각수 튜브(244, 245, 246, 247)로 구현된 냉각수 통로가 제공된다. 일 실시예에서, 냉각수 통로 또는 튜브(244-247)는 익스텐션 암(34, 36)의 연장축에 대해 익스텐션 암(34, 36)의 종단과 장착부(44, 46)를 횡 방향으로 관통하여 연장되도록 구성된다. 전체적으로 '250'으로 표시된 유체 냉각수 라인은 냉각수 튜브(244-247)에 입력 포트(252)와 출력 포트(254)를 유체 결합한다. 도시된 실시예에서, 제1 냉각수 라인(256A)은 냉각수 튜브(244)에 입력 포트(252)를 연결한다. 제2 냉각수 라인(256B)은 냉각수 튜브(245)에 냉각수 튜브(244)를 유체 결합한다. 제3 냉각수 라인(256C)은 냉각수 튜브(246)에 냉각수 튜브(245)를 유체 연결한다. 제4 냉각수 라인(256D)은 냉각수 튜브(247)에 냉각수 튜브(246D)를 유체 연결한다. 제5 냉각수 라인(256E)은 출력 포트(254)에 냉각수 튜브(247)를 연결한다. 도시된 실시예에서, 장착부(44, 46)가 환경 챔버의 열기에 가장 가깝기 때문에, 가장 저온의 냉각수 유체가 먼저 냉각수 튜브(244, 245)로 장착부(44, 46)에 제공되는데, 도 15에 도시된 구성은 제한적인 것으로 간주되어서는 안 되며, 냉각수 튜브는 임의의 간편한 방식으로 냉각수 유체를 수용할 수 있다. 도시된 실시예에서, 냉각수 튜브(244-247)는 직렬로 연결되는데, 필요시, 냉각수 튜브(244-247)는 냉각수 튜브(244-247) 각각에 냉각수 유체를 동시에 효과적으로 제공하는 냉각수 라인으로 구성될 수 있는 것으로, 즉 냉각수 튜브(244-247)가 병렬로 유체 연결될 수 있다.
도 15를 참조하면, 열복사 차폐부(264, 266)가 장착부(44, 46)에 각자 연결된다. 차폐부(264, 266)는 환경 챔버의 복사열로부터 장착부(44, 46) 및 인장계(10)의 다른 구성요소를 차폐한다. 다만, 본 실시예에서 차폐부(264, 266)는 또한 암(34, 36)이 회전 가능하게 연결되는 커넥팅 부재(76)의 타측에서 각 암(34, 36)에 있는 무게 중 적어도 일부를 오프셋하도록, 익스텐션 암(34, 36) 각각에서 카운터웨이트로 기능을 한다. 바람직한 실시예에서, 카운터웨이트(264, 266) 각각의 무게는 각각이 부착되는 암(34, 36) 각각에 모든 무게가 있지 않다면 실질적으로 가장 근사하게 선택된다. 이러한 방식으로, 카운터웨이트(264, 266)는 암(34, 36)이 회전에 있어서 중립적으로 만드는데, 이는 인장계를 더 민감하게 만들 수 있다. 만약 크로스 플렉셔 조립체와 같되 그로 제한되지 않는 플렉셔 조립체가 카운터웨이트(264, 266)에 반대되는 커넥팅 부재(76)의 일측에서 암(34, 36)에 연결된다면, 카운터웨이트(264, 266)가 존재해 커넥팅 부재(76)의 타측에서 각 암(34, 36)의 무게에 근사하면, 플렉셔 조립체에서 플렉셔의 양이 최소화된다. 마찬가지로, 만약 전기 용량 또는 광학 센서와 같은 비접촉 센싱 장치가 커넥팅 부재(76)의 타측에서 암(34, 36)에 사용된다면, 카운터웨이트(264, 266)는 이들 구성요소의 무게를 오프셋하도록 구성될 수 있다. 카운터웨이트(264, 266)는 나사산 스크루(미도시)와 같은 적절한 고정구로 해당 장착부(44, 46)에 고정될 수 있다.
도시된 실시예에서, 시편 맞물림 장치(58)는 카운터웨이트(264, 266) 각각에 제공된 연관된 구멍(272)을 관통하여 연장된다. 시편 맞물림 장치가 구멍(272)을 관통하여 연장되는 이러한 구성은 카운터웨이트(264, 266)가 열 차폐부로서 기능을 할 때 특히 간편한데, 만약 이러한 구성이 필요하지 않다면, 카운터웨이트(264, 266)는 임의의 간편한 형상을 가질 수 있다. 만약 카운터웨이트(264, 266)가 열 차폐부로서 기능을 한다면, 카운터웨이트(264, 266) 각각은 바람직하게는 카운터웨이트(264, 266)가 장착부(44, 46)에 장착될 때 서로 이격되어 겹쳐진 연장 플랜지(264A, 266A)를 포함한다. 이러한 방식으로, 환경 챔버로부터의 열복사가 오버래핑 플랜지(264A, 266A)에 의해 차단된다. 일 실시예에서, 표면(264B, 266B)과 같이 복사열 에너지를 향하거나 그밖에 노출된 표면은 카운터웨이트(264, 266)로부터 멀리 복사열 에너지를 반사하도록, 연마되거나 그밖에 반사성을 갖는다.
비록 본 발명이 구조적인 특징 및/또는 방법론적인 동작에 관해 설명되었으나, 첨부된 청구항에 정의된 본 발명은 판례의 입장과 같이, 앞서 설명된 특정한 특징 또는 동작으로 반드시 제한되지 않는다. 오히려, 앞서 설명된 특정한 특징 및 동작은 청구항을 구현하는 예시 형태로 개시된다.

Claims (16)

  1. 제2 마운팅 블록에 대해 이동 가능한 제1 마운팅 블록을 갖는 마운팅 조립체,
    제2 마운팅 블록에 연결되며, 제1 익스텐션 암 및 제1 익스텐션 암에 이동 가능하게 연결된 제2 익스텐션 암을 포함하는 인장계 구조체 및
    시편을 향해 익스텐션 암을 강제하기 위한 스프링 요소를 갖는 인장계 구조체에 결합된 힘 발생 조립체를 포함하는 인장계 구조체.
  2. 제1항에 있어서,
    힘 발생 조립체는 컨트롤 요소를 포함하고,
    스프링 요소는 컨트롤 요소에 인장계 구조체를 연결하며,
    컨트롤 요소는 고정식 부재에 대해 이동 가능한 인장계 구조체.
  3. 제1항에 있어서,
    고정식 부재에 대한 컨트롤 요소의 위치를 조절하기 위한 컨트롤 요소에 연결된 사용자가 조절 가능한 드라이버를 더 포함하는 인장계 구조체.
  4. 제3항에 있어서,
    사용자가 조절 가능한 드라이버는 고정식 부재에 대한 컨트롤 요소의 위치를 조절하도록 구성된 회전 가능한 나사산 부재를 포함하는 인장계 구조체.
  5. 제4항에 있어서,
    사용자가 조절 가능한 드라이버는 컨트롤 요소에 슬라이딩 가능하게 맞물린 이동 가능한 블록을 포함하는 인장계 구조체.
  6. 제5항에 있어서,
    이동 가능한 블록은 고정식 부재에서 슬라이딩 가능한 인장계 구조체.
  7. 제6항에 있어서,
    이동 가능한 블록은 고정식 부재 및 컨트롤 요소와의 슬라이딩 맞물림 사이에서 가변 폭을 갖는 인장계 구조체.
  8. 제6항 또는 제7항에 있어서,
    이동 가능한 블록은 임의의 복수의 반복 가능한 위치로 고정식 부재에 대해 이동 가능한 인장계 구조체.
  9. 제8항에 있어서,
    복수의 반복 가능한 위치의 각 위치를 나타내는 스케일을 더 포함하는 인장계 구조체.
  10. 제6항 내지 제8항 중 어느 하나에 있어서,
    고정식 부재에 이동 가능한 블록을 선택적으로 결합하기 위한 결합 장치를 더 포함하는 인장계 구조체.
  11. 제1항 내지 제8항 중 어느 하나에 있어서,
    힘 발생 조립체는 익스텐션 암 각각에 회전 가능하게 연결된 커넥팅 부재를 포함하고,
    스프링 요소는 커넥팅 부재에 연결되는 인장계 구조체.
  12. 제11항에 있어서,
    커넥팅 부재는 제1 익스텐션 암에 회전 가능하게 연결된 상부 자유단 및 제2 익스텐션 암에 회전 가능하게 연결된 하부 자유단을 갖는 H형 부재를 포함하고,
    H형 부재는 제1 및 제2 익스텐션 암 사이에 배치된 중앙부를 갖는 인장계 구조체.
  13. 제12항에 있어서,
    스프링 요소는 익스텐션 암의 제1 측의 제1 스프링 요소 및 익스텐션 암의 제2 측의 제2 스프링 요소를 포함하는 인장계 구조체.
  14. 제13항에 있어서,
    힘 발생 조립체는 커넥팅 부재에 회전 가능하게 연결된 이동 가능한 마운팅 블록을 더 포함하고,
    스프링 요소 각각은 이동 가능한 마운팅 블록에 연결되는 인장계 구조체.
  15. 제14항에 있어서,
    스프링 요소 각각은 플렉셔를 포함하는 인장계 구조체.
  16. 제14항에 있어서,
    스프링 요소 각각은 한 쌍의 평행한 플렉셔를 포함하는 인장계 구조체.
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