专利名称：测试样品保持器的制作方法
测试样品保持器
背景技术：
以下论述只用于提供一般的背景技术信息，而不试图用来帮助确定所要求保 护的主题的保护范围。
测试样品保持器在材料测试方法中是熟知的，并且经常用于在材料测 试系统中保持测试样品。所述保持器包括对置的夹钳或楔形件，夹钳或楔 形件通过在其之间夹住测试样品的活塞来操作。流体压力(液压或气压) 对活塞腔增压以操作夹钳。优选地，在不改变夹钳在测试样品上的垂直位 置的情况下，夹钳夹住测试样品，因此可以预先选择样品将被保持的准确 位置以便在将测试样品置于材料测试系统的过程中不会施加拉伸载荷。在 较大的测试样品被测试时具有困难，特别当平面的测试样品必须沿着纵向 侧面边缘被夹住时更是如此。
发明内容
此发明内容和摘要被提供用于以简化的形式介绍一些在下面将进一步详细 说明的构想。发明内容和摘要不是试图确定要求保护的主题的关键特征或本质特 征，也不试图用来帮助确定要求保护的主体的保护范围。此外，在此提供的说明 以及要求保护的主题不应该被解释作直接解决在背景技术中讨论的任何问题。
一种测试样品保持器，包括至少一对楔形件，多个活塞以及连接各个活塞的 系杆。单个缸体可借助多个活塞和多个楔形件中的^操作。所述缸体适于随缸
体相对于活塞的相x寸运动推动多个楔形件。
图1是加M架的立体图2是测试样品保持器的俯视图3是测试样品保持器的侦舰图； '
图4是测试样品保持器的端视图；图5是图示其操作的测试样品保持器的端视图； 图6是测试样品保持器的第二实施例的立体图7是沿着图6的线7-7的、图6的测试样品保持器的咅舰图； 图8是沿着图6的线8-8的、图6的领赋样品保持器的剖视图； 图9是借助第一联结器皮连接的一X^形件；禾B
图io是借助第二联结m皮连接的一对楔形件。
具体实施例方式
图1图示了一种材料测试系统10，其用于在平面测试样品上施加力负 荷。所述系统10典型地包括将在以下图示并说明的上部测试样品保持器和 同样的下部测试样品保持器。所述测试样品保持器沿着纵向轴线15保持测 试样品。在图示的实施例中，下部测试样品保持器被连接在致动器16上， 通过所述致动器16将力负荷施加在测试样品上并且力负荷反抗通常以18
标明的反作用结构。
在图示的此示范性实施例中，所述材料测试系统10包括具有基部22 的框架20 。 一对支承部件24自基部22向上延伸并通过横梁26连接在一起， 所述横梁26提供牢固的支承表面。 一对支承圆柱28自横梁26向上延伸至可 移动的十字头(crosshead) 30。测力传感器(load cell) 32将上部测试样 品保持器连接在所述十字头30上。如本领域已知的，测力传感器32提供施 加在测试样品上的张力或压力的信号指示。所述十字头30和支承圆柱28 提供反作用结构18。液压升降机34将十字头30移动至选择性固定的位置 上。
参照图2至5，测试样品保持器17特别有利地用于保持平面测试样品， 例如但不限于片金属制成的宽面板。测试样品保持器17在平面测试样品的 端部部分上施加均匀的压力，并且也允许用于更快地装载和卸下测试样
叩o
测试样品保持器的一方面包括由多对可移动楔形件和多个活塞形成 的多个夹紧组件。单个缸体可借助多个活塞禾哆个楔形件中的每一个操作，并 且适于一起推动每一对可运动楔形件。
参照图3-4， M实例的方式，测试样品保持器17包括四个夹紧组件41，42， 43和44。应该理解的是，两个或更多夹紧组件能使用在测试样品保持 器17的其他形式中。每个夹紧组件41至44借助适当的紧固件46 (例如此处 图示的固定柱和预载螺母)被安装在安装杆47上。特别地，在图示的实施 例中，在基于应用所选择的预载力下，紧固件46分别将楔形板48和活塞51、 52、 53、 54刚性地连接在安装杆47上。以此方法，由于所述活塞51、 52、 53和54全部被刚性地连接在系杆(例如安装杆47和/或楔形板48)上，活 塞51、 52、 53和54—同作用。被连接到紧固件46中每一个上的单个楔形板 48帮助确保刚性连接；然而，可以使用其他的技术使得活塞一同作用并被 刚性地连接在系杆(例如安装杆47和/或楔形板48)的结构上。
活塞51至54中的每一个被设置在形成在缸体56内的腔中。在图示的实 施例中，由单个整体件形成的集成缸体用于形成单个缸体56。在其他的实 施例中，可以使用多个件并且可以将多个件紧固在一起以形成其中具有腔 的单个缸体56。借助密封镗孔71、 72、 73和74，端盖61、 62、 63和64被设 置在缸体56的一端上以形成用于每个活塞51至54的密封腔，密封镗孔71、 72、 73和74允许每个活塞51至54的一部分延伸穿过其以安装在安装杆47 上。适当的紧固件(例如带螺纹的安装螺栓78)用于将端盖61至64连接在 缸体56上。在图3图示的实施例中图示了紧固件78，其用于与端盖61， 62 一起使用，其中端盖62和63也具有紧固件但是因为其被连接在缸体56的其
他部件上而没有示出。
所述多个夹紧组件41至44也可以借助适当的驱动流体被气压或液压
致动，所述驱动流体自没有示出的流体源被选择性地提供给腔。例如在图 5中以81、 82图示的端口在每个活塞相对侧被设置在每个腔上，以便如期 望的那样引起缸体56相对于活塞51至54运动。
多对楔形件91、 92、 93和94中的每一对被布置在楔形板48上(或如图 5图示直接设置在活塞上)用于彼此远离或彼此靠近滑动。弹簧96 (图5) 可以设置在楔形件中每一个的每一侧上。在图5的实施例中所述弹簧96将 楔形件连接在活塞上；然而，如果存在楔形板48的话，所述弹簧可以被连 接在楔形板48上。每个弹簧96施加力给楔形件从而推动它远离相对的楔形 件。可以设置空隙97 (图3)以容纳弹簧96。
为了限制楔形件不希望的横向(在测试样品同侧上朝向相邻楔形件和远离相邻楔形件)滑动，可以使用引导组件。这就是说，所述引导组件允 许楔形件彼此靠近和彼此远离的被引导运动并且限制对于被引导运动的横向运动。在图4图示的实施例中，凹槽100设置在楔形板48内，其中每对 91-94楔形件的每个楔形件的一部件延伸至相应的凹槽100内，以允许成对 地彼此靠近和彼此远离的滑动，但是抑制对于凹槽100的横向滑动。如果 需要的话，凹槽可以设置在楔形件内并且相应的凸起可以设置在楔形板48 上。参照图4，楔形件中的每一个接触在缸体56上的倾斜表面104、 105。 特别地，在由箭头107标明的组内的楔形件接触表面105的同时，由箭头106 标明的组内的楔形件接触表面104。所述表面104、 105是例如以相对于在 楔形件间延伸并包括加载框架10的纵向操作轴线15的平面成大致15。的 角度倾斜。在流体被供给至位于每个活塞51至54下侧的腔内时，缸体56 相对于活塞51至54移动使得每一对的楔形件彼此靠近移动。同样地，当流 体被供给至位于每个活塞51至54上侧的腔内时，缸体56向上移动，因此允 许楔形件彼此远离地移动，例如，在由弹簧96提供的弹力的作用下。图5 图示了此操作；然而，需注意的是，图示的缸体56的侧面显示了两个状态。 具有端口81和82的侧面图示了缸体56的状态，且楔形件处于其最大开启位 置，而所述缸体56的另一侧图示了楔形件处于接合测试样品的位置的状 态。通过示例，测试样品保持器17可以构造有多个夹紧组件(例如41至44) 使得能够夹住大约l米宽的测试样品。尽管如此，还可以制造具有多个夹 紧组件的测试样品保持器17，所述多个夹紧组件具有能夹住大于或小于l 米的测试样品的长度。有利地，活塞51至54中每一个在此示范性实施例中固定在一起，使得 其一同作用，因此不管实际夹住测试样品的楔形件91至94的对目，测试样 品保持器17的全部载荷能力可以被施加在测试样品上。在图示的实施例中，有利的是偶数个夹紧组件被用在测试样品保持器 17中，使得相同数量的夹紧组件被设置在加载框架10的纵向操作轴线15的每一侧上，从而例如有效地施加拉伸载荷。还需要注意的是，如果如图5图示的必要的情况下，楔形件对91至94可以被直接地支承在相应的活塞上。还需要注意的是，特别地，如果楔形板48将每个活塞彼此连接在一起 并且用做用于楔形件的支承表面，可以使用多对对置的楔形件91至94与多 个活塞51至54的任意组合。这在图6至8中图示了。此外，如果使用楔形板 48，对置的楔形件对不需要像图示的一样与活塞51至54的轴线对准。然而， 为了在测试样品上提供可能的期望的载荷，对置的楔形件对91至94设置在 楔形板48上，且形成在对置的楔形件的相邻对之间的间隙最小。图6至8图示了测试样品保持器117的第二实施例。在图6至8中及以下 的图示中，对以上图示过的相似组件以增加了数字100的附图标记表示。 例如，缸体156在功能上与上述缸体56相似。在图示的实施例中，测试样品保持器117包括夹紧组件121，夹紧组件 121具有活塞151和152，活塞151和152通过紧固件146固定在系杆(此处， 楔形板151和固定板147)上并且设置在具有端盖161和162的密封腔内。然 而，在此实施例中，在通过缸体156对于活塞151和152的相对运动被致动 时， 一对楔形件191设置用于接合并夹住测试样品。楔形件191可以很长， 例如1英寸，尽管如此也可以制造长度短于或长于l英寸的楔形件。在此实施例中，尽管楔形件191由耐磨板148支撑，楔形件191在一个 或更多耐磨板149 (此处图示的是两个)上滑动。耐磨板149借助设置在楔 形件191下面的适当的紧固件固定在耐磨板148上。耐磨板149是可移除的，使得其可以在损坏或过度磨损的情况下被容易地替换。使用多个耐磨板 149 (例如此处图示为两个)的优点在于在耐磨板149之间的间隙允许在 板间轻微的相对运动。例如，耐磨板149可以由坚硬但有点易碎的材料制 造。借助固定在耐磨板148上的两个活塞151和152可以轻微弯曲耐磨板 148，这转而会对单个耐磨板149产生不期望的压力或破裂。然而，如果需 要的话，单个耐磨板可以被使用在一些应用中。还应该注意的是，耐磨板 可以移除的固定到活塞上，其中楔形件可以在耐磨板上滑动。致动器组件157将楔形件191中的每一个移动至彼此远离的开启位置。所述致动器组件可以使用液压、气压、电力和/或通过弹簧操作。在图示 的实施例中，使用了压缩弹簧并且压縮弹簧被支承在壳体159内并且通过 向固定在楔形件191上的凸缘169推动推棒167推动每个相应的楔形件191与其他楔形件远离。考虑到每个楔形件191的长度和/或质量，可以使用多 个致动器组件。在一个实施例中，在楔形件191中每一个的每一侧上设置 有致动器组件，从而导致每个端部大体上相同的运动。此外，引导组件185可以被设置用于保持和/或引导楔形件191的中每一个。所述引导组件185 包括导轨和与导轨配合的部件。在图示的实施例中，导轨187在每个楔形 件191的每一侧设置有相对于导轨187固定在固定状态的部件195。如果需 要的话，导轨187可以被设置在固定的状态，并且部件195可以被附加在楔 形件191上。在一个实施例中，导轨和部件的接合部件(例如接合凸缘) 被布置成使得即使保持器117处于倒置的位置，也可以将楔形件保留在其 在(例如耐磨板149，楔形板148，活塞表面)上滑动的表面上，并且也能 抑制它们分离。相似的设想可以用在上述实施例中图示过的引导组件中， 使得即使保持器117处于倒置的位置，接合凸缘也能抑制楔形件自其在上 滑动的表面分离。图9和10图示了联结器198，其在需要的情况下可以用于将两个楔形件 200和201连接在一起以形成楔形件组件203，楔形件200和201被使用在测 试样品(例如在组106或组107内)的相同侧。在图9中，联结器包括弹性 板202，所述弹性板202在每一端连接到楔形件200和201并且跨过在其间的 间隙。所述板202允许沿由双箭头204标明的方向做少量的相对运动，但是 另外将楔形件200和201的端部保持连接在一起，使得上述致动器组件157 或弹簧96可以被分别作用在楔形件200和201的远端206和208上，以便推动 楔形件组件203运动。图10图示了包括连杆组件210的联结器198，所述连杆组件210具有在 销钉213和214上分别固定在楔形件200和201中每一个上的连杆部件211。 与弹性板202类似，连杆组件210允许沿由双箭头204标明的方向做少量的 相对运动，但是另外将楔形件200和201的端部保持连接在一起，使得上述 致动器组件或弹簧96可以被分别作用在楔形件200和201的远端206和208 上，以便推动楔形件组件203运动。如在本领域普通技术人员所理解的，也可以使用联结器的其他形式。此外，可以将超过两个楔形件联结在一起 以形成楔形件组件203并且在每个组106或107内可以使用多于一个的楔形 件组件203。虽然以结构特征和/或方法对主题进行了详细描述，应该理解的是， 在附加的权利要求中限定的主题不局限于上述特征或方法。相反，上述具 体特征和方法以执行权利要求的示例形式被公开。
权利要求
1.一种测试样品保持器，包括至少一对楔形件；多个活塞；连接到多个活塞中的每一个上的系杆；以及单个缸体，所述单个缸体能够利用多个活塞和多个楔形件中的每一个操作，所述缸体适于随缸体相对于活塞的相对运动推动楔形件。
2. 如权利要求l所述的测试样品保持器，其中，所述系杆包括连接在多个 活塞上的楔形板，所述楔形板支承多个 件。
3. 如权禾頓救所述的测i舒羊品保持器，其中，进一步包S^接在多个活 塞中的每一个上的安装杆，其中所述活塞被设置在楔形板和安装杆之间。
4. 如权禾腰彩或3所述的测试样品保持器，其中，所述多个楔形件在楔形 板的表面上滑动。
5. 如权利要求l所述的测试样品保持器，其中，所述多个楔形件在一个或 多个活塞的表面上滑动。
6. 如权利要彩或3所述的测i対羊品保持器，其中，进一步包括设置在楔形 板和多个楔形件之间的耐磨板，使得多个楔形件在耐磨板上滑动。
7. 如权利要求6所述的测试样品保持器，其中，所述楔形板被可移除地固 定在楔形板上。
8. 如权利要彩或3所述的测i辦品保持器，其中，进一步包括设置在楔形 板和多个楔形件之间的多个耐磨板，使得多个楔形件在多个耐磨板上滑动。
9. 如权利要救所述的测谢羊品保持器，其中，所述多个耐磨板设置为彼 此相邻，其中耐磨板与每个活塞对准。
10. 如权利要求9所述的测试样品保持器，其中，所述多个耐磨板可移除地 固定在1^^板上。
11. 如权利要求l所述的测说羊品保持器，其中，所述多个^f乡件在可移除 的多个耐磨板上滑动。
12. 如权禾腰求l至ll中任一项所述的测试样品保持器，其中，引导组件允许多个楔形件彼此靠近和彼此远离的弓l导运动并且限制相对于弓1导运动的横 向运动。
13. 如权利要求12所述的测试样品保持器，其中，所述引导组件包括在多 个楔形件中的每一个上的多个接合凸缘，所述多个凸缘与多个楔形件在其上滑动 的表面上的多个相应凸缘接合。
14. 如权利要求13所述的测试样品保持器，其中，所述多个凸缘抑制楔形件与楔形件在其上滑动的表面分开。
15. 如权利要求12所述的测试样品保持器，其中，所述引导组件包括在一 侧上的弓l导部件以及相对于楔形件在其上滑动的表面固定的弓l导部件。
16. 如权禾腰求1至15中任一项所述的测试样品保持器，还包括第二对楔形 件，其中所述单个缸体适于随缸体相对于活塞的相对运动推动第二对楔形件。
17. 如权利要求16所述的测试样品保持器，还包括第三对楔形件，其中所 述单个缸体适于随缸体相对于活塞的相对运动推动第H^楔形件。
18. 如权利要求16所述的测试样品保持器，进一步包括将每一对的相邻楔 形件彼此连接在一起的联结器。
19. 如权禾腰求18所述的测试样品保持器，其中，所述联结器包括弹性板。
20. 如权利要求18所述的测试样品保持器，其中，所述联结器包括连杆。
全文摘要
一种测试样品保持器(17，117)，包括至少一对楔形件(91，92，93，94，191)，多个活塞(51，52，53，54，151，152)以及连接在活塞(51，52，53，54，151，152)中的每一个上的系杆(47，48，147，148)。单个缸体(56，156)可借助活塞(51，52，53，54，151，152)和楔形件(91，92，93，94，191)中的每个运转。所述缸体(56，156)适于随缸体(56，156)相对于活塞(51，52，53，54，151，152)的相对运动推动楔形件(91，92，93，94，191)。
文档编号G01N3/04GK101305273SQ200680042231
公开日2008年11月12日 申请日期2006年11月10日 优先权日2005年11月10日
发明者斯蒂芬·E·斯凯拉, 斯蒂芬·R·莱默 申请人:Mts系统公司