JP6431542B2 - 力変換器較正のための精密加力装置 - Google Patents

Description

以下の議論は、単に、一般的背景情報のために提供され、請求される主題の範囲を判定する補助として使用されるように意図されない。

力測定変換器は、試験中の変換器と参照標準変換器の比較による周期的較正を要求する。較正は、国際基準に準拠して、ある範囲の漸増力において行われなければならない。多くの場合、試験を行うための試験機は、較正目的のための加力装置として使用されることができる。しかしながら、いくつかの状況では、これは、可能ではなく、すなわち、較正を行うために必要とされる結果として生じる固定が、容認可能ではない誤差をもたらす。

１つのそのような場合において、電気力学的駆動材料試験システムは、その短期動的力能力がその静的力を超えるという固有の特性を有する。その動的定格力は、較正のために要求されるより短い持続時間に対して維持されることができる。したがって、加力の代替手段が、全範囲を達成するために要求される。

他のシステムでは、コントローラまたは制御システムは、較正のために必要とされる試験を行うことが可能ではない。同様に、いくつかのシステムの構造は、原位置較正を可能にしない。原位置較正を可能にするそれらの機械に対して、現在使用されている結合および固定技術は、満たされなければならない最新の高精度基準に対して十分に正確ではない。方法および装置が、外部荷重を加えるために使用されているが、これらは、高精度で再現可能な結果をもたらすことが不可能であることを示している。

本明細書における本概要および要約は、以下の発明を実施するための形態にさらに説明される一連の概念を簡略化された形態において紹介するために提供される。本概要および要約は、請求される主題の重要な特徴または不可欠な特徴を識別することを意図するものではなく、請求される主題の範囲の決定の補助として使用されることを意図するものでもない。請求される主題は、背景に記述される任意または全ての不利点を解決する実装に限定されるものではない。

開示される第１の側面は、加力（荷重）試験機内の原位置力変換器（または、ロードセル）を較正するための加力装置アセンブリである。加力装置は、固定構造に固定されるように構成されている静止部材と、可動部材と、可動部材の端部に動作可能に結合されているロードセルと、可動部材を静止部材に接続する差動ねじアセンブリとを含む。

開示される第２の側面は、加力（荷重）試験機内の原位置力変換器（または、ロードセル）を較正するための加力装置アセンブリである。加力装置は、原位置力変換器を近接して搭載するように構成されている基部を有する反力フレームを含む。垂直支持体は、基部に固定され、クロスヘッドは、垂直支持体に固定される。静止部材は、クロスヘッドに固定される。差動ねじアセンブリは、可動部材を静止部材に接続する。

以下の特徴のうちの１つ以上のものが、別段の定めがない場合、所望に応じて、前述の側面のいずれか内に含まれ、さらなる実施形態を提供することができる。

差動ねじアセンブリは、第１のねじ山ピッチを有する第１のねじ山の組を用いて可動部材にねじ式で接続されている回転可能部材を含むことができる。回転可能部材はまた、第２のねじ山ピッチを有する第２のねじ山の組を用いて、静止部材にねじ式で接続され、第２のねじ山ピッチは、第１のねじ山ピッチと異なる。可動部材は、ねじ山付きロッドを備えていることができる一方、回転可能部材は、第１のねじ山の組を備えているねじ山付きボアを有する管を備えていることができる。本実施形態では、管は、静止部材とねじ式で接続される、第２のねじ山の組を有する外側表面を有する。別の実施形態では、可動部材および静止部材の各々は、互に整列させられる、ねじ山付きロッドを備えている。回転部材は、ねじ山付きロッドの各々のねじ山に係合する。回転部材の回転は、静止部材ねじ山付きロッドに対して可動部材ねじ山付きロッドの線形移動を生じさせる。

回転防止デバイスが、静止部材に接続され、かつ可動部材に接続され、少なくとも可動部材の回転または回転静止部材および可動部材の両方の回転を阻止するように構成されるように提供されることができる。回転防止デバイスは、可動部材内に形成されている陥凹と、静止部材に固定され、陥凹内に延びているピンとであることができる。同様に、回転防止デバイスは、静止部材内に形成されている陥凹と、可動部材に固定され、陥凹内に延びているピンとであることができる。各陥凹は、ピンのためのガイドとして機能することができる。

第１の側面はまた、原位置力変換器を近接して搭載するように構成されている基部を有する反力フレームを含むことができる。垂直支持体が、基部に固定され、クロスヘッドが、垂直支持体に固定される。静止部材は、クロスヘッドに固定される。

別の実施形態では、結合アセンブリは、可動部材に動作可能に接続されることができる。結合アセンブリは、可動部材から離れた遠位端を有する。結合アセンブリは、力が、結合アセンブリを通して伝達されている場合、可動部材の軸と遠位端の軸を整列させるように構成される。

開示される別の側面は、第１の要素を第２の要素に結合し、直線的な圧縮および／または引っ張り力を伝達するための結合アセンブリである。結合アセンブリは、第１の要素と接続可能な保持装置アセンブリを含み、保持装置アセンブリは、第１の３次元湾曲表面を有する第１の部材と、第１の３次元湾曲表面から間隔を置かれ、それに面している第２の３次元湾曲表面を有する第２の部材とを有する。反力構造が、第２の要素に接続可能であって、第１の３次元湾曲表面と第２の３次元湾曲表面との間に配置される。反力構造は、力をその間に伝達している場合、反力構造が、第１または第２の３次元表面のうちの１つのみに接触するように、第１の３次元湾曲表面と第２の３次元湾曲表面との間の間隔を有する。

以下の特徴のうちの１つ以上のものは、別段の定めがない場合、所望に応じて、前述の第１、第２、および第３の側面のそれぞれ内に含まれ、さらなる実施形態を提供することができる。

結合アセンブリは、可動部材をロードセルに接続するために使用されることができる一方、遠位端は、原位置力変換器に接続されるように構成される。

保持装置アセンブリは、少なくとも１つの開口を含むことができ、反力構造は、開口を通って延びている。所望に応じて、２つの対向する開口が、提供されることができ、反力構造は、開口の各々を通って延びている。第１および第２の３次元湾曲表面の各々は、少なくとも部分的ボールを備えていることができる。反力構造は、対向する凹面表面を含むことができ、各凹面表面は、３次元湾曲表面のうちの１つに係合する。

開示される別の側面は、加力試験機内の原位置力変換器を較正する方法である。本方法
は、力発生器（例えば、前述の加力装置またはアクチュエータ等の試験機上の力発生デバ
イス）と原位置力変換器との間に荷重経路を得るように、参照ロードセルおよび結合器を
搭載することであって、結合アセンブリは、反力構造と、反力構造の片側に選択的に係合
するように構成されている第１の部材と、該片側と反対の方向に面する反力構造の側に選
択的に係合するように構成されている第２の部材とを備えている、ことと、第１の部材と
反力構造との間の第１の空間を構成すること、および、第２の部材と反力構造との間の第
２の空間を構成することも行うように力発生器を動作させることとを含む。前述の上記の
特徴のいずれかは、所望に応じて、本方法において使用されることができる。
本願明細書は、例えば、以下の項目も提供する。
（項目１）
加力試験機内の原位置力変換器を較正するための加力装置アセンブリであって、
固定構造に固定されるように構成されている静止部材と、
可動部材と、
前記可動部材の端部に動作可能に結合されているロードセルと、
前記可動部材を前記静止部材に接続している差動ねじアセンブリと
を備えている、加力装置アセンブリ。
（項目２）
前記差動ねじアセンブリは、第１のねじ山ピッチを有する第１のねじ山の組を用いて、
前記可動部材にねじ式で接続されている回転可能部材を含み、前記回転可能部材は、第２
のねじ山ピッチを有する第２のねじ山の組を用いて、前記静止部材にねじ式で接続され、
前記第２のねじ山ピッチは、前記第１のねじ山ピッチと異なる、項目１に記載の加力装
置アセンブリ。
（項目３）
前記可動部材は、ねじ山付きロッドを備え、前記回転可能部材は、前記第１のねじ山の
組を備えているねじ山付きボアを有する管を備え、前記管は、前記静止部材とねじ式で接
続する前記第２のねじ山の組を有する外側表面を有する、項目２に記載の加力装置アセ
ンブリ。
（項目４）
前記静止部材に接続され、かつ前記可動部材に接続されている回転防止デバイスをさら
に備え、前記回転防止デバイスは、前記可動部材の回転を阻止するように構成されている
、項目１に記載の加力装置アセンブリ。
（項目５）
前記回転防止デバイスは、前記可動部材内に形成されている陥凹と、前記静止部材に固
定され、前記陥凹内に延びているピンとを備えている、項目４に記載の加力装置アセン
ブリ。
（項目６）
前記回転防止デバイスは、前記静止部材内に形成されている陥凹と、前記可動部材に固
定され、前記陥凹内に延びているピンとを備えている、項目４に記載の加力装置アセン
ブリ。
（項目７）
前記静止部材は、管を備え、前記可動部材は、前記管のボアの中に延びているシャフト
を備えている、項目２に記載の加力装置アセンブリ。
（項目８）
前記原位置力変換器を近接して搭載するように構成されている基部を有する反力フレー
ムと、
前記基部に固定されている垂直支持体と、
前記垂直支持体に固定されているクロスヘッドであって、前記静止部材は、前記クロス
ヘッドに固定されている、クロスヘッドと
をさらに備えている、項目１に記載の加力装置アセンブリ。
（項目９）
前記可動部材に動作可能に接続されている結合アセンブリをさらに備え、前記結合アセ
ンブリは、前記可動部材から離れた遠位端を有し、前記結合アセンブリは、力が前記結合
アセンブリを通して伝達されている場合、前記可動部材の軸を前記遠位端の軸と整列させ
るように構成されている、項目１に記載の加力装置アセンブリ。
（項目１０）
前記結合アセンブリは、
第１の３次元湾曲表面を有する第１の部材と、前記第１の３次元湾曲表面から間隔を置
かれ、前記第１の３次元湾曲表面に面している第２の３次元湾曲表面を有する第２の部材
とを含む保持装置アセンブリと、
前記第１の３次元湾曲表面と第２の３次元湾曲表面との間に配置されている反力構造と
を備え、
前記反力構造、および前記第１の３次元湾曲表面と第２の３次元湾曲表面との間の間隔
は、力を前記第１の３次元湾曲表面と第２の３次元湾曲表面との間で伝達している場合、
前記反力構造が、前記第１または第２の３次元表面のうちの１つのみに接触しているよう
なものである、項目９に記載の加力装置アセンブリ。
（項目１１）
前記結合アセンブリは、前記可動部材を前記ロードセルに接続している、項目１０に
記載の加力装置アセンブリ。
（項目１２）
前記結合アセンブリは、前記ロードセルに接続され、前記遠位端は、前記原位置力変換
器に接続されるように構成されている、項目１１に記載の加力装置アセンブリ。
（項目１３）
前記保持装置アセンブリは、少なくとも１つの開口を含み、前記反力構造は、前記開口
を通って延びている、項目１０に記載の加力装置アセンブリ。
（項目１４）
前記保持装置アセンブリは、対向する開口を含み、前記反力構造は、前記開口の各々を
通って延びている、項目１３に記載の加力装置アセンブリ。
（項目１５）
加力試験機内の原位置力変換器を較正するための加力装置アセンブリであって、
前記原位置力変換器を近接して搭載するように構成されている基部を有する反力フレー
ムと、
前記基部に固定されている垂直支持体と、
前記垂直支持体に固定されているクロスヘッドと、
前記クロスヘッドに固定されている静止部材と、
可動部材と、
前記可動部材を前記静止部材に接続している差動ねじアセンブリと
を備えている、加力装置アセンブリ。
（項目１６）
第１の要素を第２の要素に結合し、直線的な圧縮および／または引っ張り力を伝達する
ための結合アセンブリであって、前記結合アセンブリは、
前記第１の要素に接続可能な保持装置アセンブリであって、前記保持装置アセンブリは
、第１の３次元湾曲表面を有する第１の部材と、前記第１の３次元湾曲表面から間隔を置
かれ、前記第１の３次元湾曲表面に面している第２の３次元湾曲表面を有する第２の部材
とを有する、保持装置アセンブリと、
前記第２の要素に接続可能な反力構造と
を備え、
前記反力構造は、前記第１の３次元湾曲表面と第２の３次元湾曲表面との間に配置され
、前記反力構造、および前記第１の３次元湾曲表面と第２の３次元湾曲表面との間の間隔
は、力を前記第１の３次元湾曲表面と第２の３次元湾曲表面との間で伝達している場合、
前記反力構造が、前記第１または第２の３次元表面のうちの１つのみに接触するように構
成されている、結合アセンブリ。
（項目１７）
前記第１および第２の３次元湾曲表面の各々は、少なくとも部分的ボールを備えている
、項目１６に記載の結合アセンブリ。
（項目１８）
前記保持装置アセンブリは、少なくとも１つの開口を含み、前記反力構造は、前記開口
を通って延びている、項目１６に記載の結合アセンブリ。
（項目１９）
前記保持装置アセンブリは、対向する開口を含み、前記反力構造は、前記開口の各々を
通って延びている、項目１６に記載の結合アセンブリ。
（項目２０）
前記反力構造は、対向する凹面表面を含み、各凹面表面は、前記３次元湾曲表面のうち
の１つに係合する、項目１６に記載の結合アセンブリ。
（項目２１）
加力試験機内の原位置力変換器を較正する方法であって、前記方法は、
力発生器と前記原位置力変換器との間に荷重経路を得るように、参照ロードセルおよび
結合アセンブリを搭載することであって、前記結合アセンブリは、反力構造と、前記反力
構造の片側に選択的に係合するように構成されている第１の部材と、前記反力構造の前記
片側と反対方向に面している側に選択的に係合するように構成されている第２の部材とを
備えている、ことと、
前記第１の部材と前記反力構造との間の第１の空間を構成すること、および、前記第２
の部材と前記反力構造との間の第２の空間を構成することも行うように前記力発生器を動
作させることと
を含む、方法。

図１は、加力装置アセンブリの斜視図である。 図２は、ロードセルを有する試験機に搭載される、加力装置アセンブリの斜視図である。 図３は、加力装置アセンブリの断面図である。 図４Ａは、力を伝達するための結合器の平面図である。 図４Ｂは、図４Ａにおける線４Ｂ-４Ｂに沿った結合器の断面図である。 図５は、加力装置アセンブリの一部の斜視図である。 図６は、一部が除去された、加力装置アセンブリの一部の斜視図である。 図７は、反力フレームを伴わない、加力装置アセンブリの断面図である。 図８は、加力装置アセンブリの第２の実施形態の概略図である。 図９は、加力装置の第２の実施形態の概略図である。

本発明の側面は、限定ではないが、ここでは参照基準であるロードセル１２に対して精密力を発生させる加力装置１０を有する精密加力装置アセンブリを含む。しかしながら、本明細書に説明される特定のタイプのロードセルは、本発明のどんな部分も形成しない。革新的結合器または結合アセンブリ１４も、図に例証され、以下に説明されるように加力装置１０とロードセルとの間で力を結合するために使用されることができる。加力装置１０は、アクチュエータ１６を含み、アクチュエータ１６は、典型的に、荷重をロードセル１２（および、図３における試験中のロードセル１０２）に加えるように反力フレーム１８によって支持される。

図３および６を参照すると、アクチュエータ１６は、静止部材２２（ここでは支持管として具現化されている）に対して移動し、ここではアクチュエータロッドとして図示される可動部材２０を含む。差動ねじアセンブリ２４は、可動部材２０を静止支持体または部材２２に結合し、回転可能力受け取り部材２６の回転によって、可動部材２０が静止部材２２に対して変位させられるようにする。差動ねじアセンブリ２４は、第１のねじ山ピッチを有する第１のねじ山の組３０を用いて可動部材２０にねじ式に結合されている力受け取り部材２６を含む。力受け取り部材２６は、加えて、第２のねじ山ピッチを有する第２のねじ山の組３２を用いて、静止部材２２にねじ式に結合されている（第２のねじ山ピッチは、第１のねじ山ピッチと異なる）。可動部材２０および静止支持体２２は両方とも、回転を阻止されている。力受け取り部材２６が回転されると、可動部材２０は、第１のねじ山ピッチと第２のねじ山ピッチとの間の差動に等しい量だけ、静止支持体２２に対して平行移動する。結果は、力受け取り部材２６の比較的に大量の回転に対する可動部材２０の非常にわずかな平行移動である。故に、加力装置１０は、高精度および再現性を伴って、選択される力を提供することができる。第１のねじ山ピッチが、第２のねじ山ピッチよりも粗くあることも、第２のねじ山ピッチが、第１のねじ山ピッチよりも粗くあることも可能である。例示的実施形態では、ねじ山における差異は、０．０００１〜０．００８インチの範囲内であることができる。力受け取り部材２６の動作の観点から述べると、必ずしも、与えられる前述の範囲に相関しないが、例示的実施形態では、無荷重から全荷重までの力受け取り部材２６の回転は、１／２回転（無荷重から全荷重）〜１０回転（無荷重から全荷重）の範囲内であることができる。

図示される実施形態では、力受け取り部材２６は、第１のねじ山の組３０を含む、内部ボア４２を有するシャフト４０を含む。シャフト４０の外側表面４４は、第２のねじ山の組３２を含む。シャフト４０は、第１のねじ山の組３０と第２のねじ山の組３２との間のピッチにおける差異に起因して、可動部材２０の平行移動を生じさせるように回転される。少なくとも１つの半径方向に延びるハンドル４６が、シャフト４０の端部４８に固定される。図示される実施形態では、拡大されたノブ部材５０が、ハンドル４６をシャフト４０に結合する。シャフト４０は、ノブ５０内に提供される中心開口５２を通して延びる。シャフトの端部４８は、ねじ山付きボルト５６等の好適な留め具を用いてノブ５０に留められる、延長フランジ５４を含む。

シャフト４０に留められると、ノブ５０は、静止支持体２２に対して回転し、かつ中心軸６０に沿って軸方向に移動するであろう。ノブ５０は、その中に、アクセス開口７２を伴う、拡大された陥凹７０を含む。静止部材２２の端部７４は、アクセス開口７２を通して、陥凹７０の中に延びる一方、シャフト４０は、陥凹７０を通して、アクセス開口７２の外へ静止部材２２（ここでは管を備えている）の中に延びる。陥凹７０を形成するノブ５０の外壁７６は、汚染物質が第２のねじ山の組３２に到達することを阻止する一方、第１のねじ山の組３０は、可動部材２０からの汚染物質がボア４２内に入り込まないように密閉され、細長いブッシング８０が、静止部材２２のボアの中に延びる、可動部材２０のための安定したガイド表面を提供しながら、管２２の第２の端部８４を密閉する。図示される実施形態では、ブッシング８０は、ここではねじ山付きボルト８８として例示される好適な留め具を用いて、管２２の端部８４に固定される。

回転防止部材９０が、可動部材２０の回転を阻止するために提供される。概して、回転防止部材９０は、可動部材２０および静止部材に動作可能に結合される。図６に図示される実施形態では、回転防止部材９０は、静止支持体２２に固定されるピン９０等の延長要素を備えている。ここでは、ピン９０は、静止支持体２２にねじ式で据え付けられる。ピン９０の部分９２は、可動部材２０の拡大された陥凹またはスロット９４の中に延びる。陥凹９４は、ピン９０を受け取り、ピン９０が、限定距離にわたる静止ピン９０に対する可動部材２０の平行移動を可能にしながら、陥凹９４の内側半径方向壁に接触することにより、可動部材２０の回転を阻止するように構成される。好適な潤滑剤が、ピン９０と陥凹９４の壁との間に提供され、可動部材２０の平行移動のための摩擦を最小限にすることができる。

図７は、反力フレーム１８を含まない、実施形態を図示し、代わりに、親もしくは試験機クロスヘッド（可動または静止）またはアクチュエータアセンブリもしくは試験機フレーム２０５の他の部分等の他の要素は、反力構造（ｒｅａｃｔｉｏｎ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）を備え、これらの要素の任意のものは、加力装置１０が搭載される要素である。

図９は、加力装置１０’を図示し、加力装置１０’も、第１のねじ山ピッチを有する第１のねじ山の組３０’および第２のねじ山ピッチを有する第２のねじ山の組３２’を差動ねじアセンブリ２４’内に含む。回転可能力受け取り部材２６’は、回転可能シャフト４０’を含み、ねじ山付きボア４２’（ここでは２つのねじ山ピッチを伴う）を有し、アクチュエータ１６’を形成する。図示される実施形態では、回転可能シャフト４０’は、一体型であり、単一の一体型本体から形成される。当業者によって理解されるように、シャフト４０’は、別個の部品から形成され、次いで、一緒に接合されることができる。

可動部材２０’は、ねじ山付きロッドを備えている。動作において、ねじ山付きロッド１０１は、静止部材を備え、フレーム１８、または図８の例示的実施形態に図示されるような親試験機の一部のいずれかであるような反力構造に接合される。シャフト４０’の回転は、ねじ山ピッチにおける差異に起因して、ねじ山付きロッド２０’を下向きに移動させる。可動部材２０’の回転を阻止し、回転防止デバイスは、ここでは、可動部材２０’の回転を阻止する、可動部材２０’とロッド１０１との間の結合部１０３を備えている。結合部１０３は、ピンおよびガイド結合を備え、ピン１０５は、可動部材２０’またはロッド１０１のうちの一方（ここでは、実施例として、ロッド１０１内に提供されるボア１０９の中に延びる部分１０７を伴う可動部材２０’）に接続され、ガイドまたは陥凹１１１は、他方（ここではロッド１０１）内に提供される。

結合器１４の側面が、ここで説明される。結合器１４は、加力装置１０とともに使用されると、有利な特徴を提供することができるが、結合器１４の使用は、加力装置１０が、所望に応じて、結合器１４を伴わずに使用されることができるという点において、要求されないことに留意されたい。

結合器１４は、可動部材２０に動作可能に接続され（直接または間接的に）、可動部材２０から離れた遠位端１４Ａを有する。結合器１４は、較正されているロードセル１０２の中心軸１００と整列させられるように可動部材２０の中心軸６０を整列させ、すなわち、力が結合器１４を通して伝達されると、可動部材２０の軸と遠位端１４Ａの軸を整列させるように構成される。言い換えると、結合器１４は、加力装置に、転倒モーメントをロードセル１０２に加えさせるであろう、軸６０と１００との間に存在し得る任意の半径方向オフセットを最小限にする。図３の実施形態では、ロードセル１０２は、参照ロードセル１２に固定結合され、順に、参照ロードセル１２は、結合器１４を介して、可動部材２０に結合される。インターフェース結合１０６は、ロードセル１１２がロードセル１０２と適切に整列させられることを確実にする。図示される実施形態では、インターフェース結合１０６は、スタッド１０８と、スパイラルワッシャ１１０とを含む。

概して、結合器１４は、可動部材２０、２０’または静止部材２２に動作可能に結合される、反力構造１２０を含む。反力構造１２０は、可動部材２０、２０’に接続されることができる。反力構造１２０は、反力部材（ｒｅａｃｔｉｏｎ ｍｅｍｂｅｒ）１２２Ａと１２２Ｂとの間に配置され、反力部材の各々は、結合器１４を通して伝達される力の方向に応じて、反力構造１２０に選択的に係合する３次元湾曲表面を有する。図示される実施形態では、反力部材１２２Ａおよび１２２Ｂ上の３次元湾曲表面は、部分的球状ボールを備えている。

保持装置１２６は、反力構造１２０の両側で互に面する、３次元湾曲表面反力部材１２２Ａおよび１２２Ｂ（以下、「３次元湾曲部材」）の各々を支持する。図示される実施形態では、３次元湾曲部材１２２Ａは、ねじ山付きボルト１２８等の好適な留め具を用いて、保持装置１２６に固定される。反力構造１２０は、その両側において、保持装置１２６内の開口１３０を通して延びる。例示的実施形態では、保持装置１２６は、開口１３０を有する、円筒形部分１３４を含む。第１の３次元湾曲部材１２２Ａは、円筒形構成要素１３４に固定され、その陥凹１４０内に配置される。第２の３次元湾曲表面部材１２２Ｂは、キャップ部材１４４に固定され、順に、キャップ部材１４４は、好適な留め具（ここではねじ山付きボルト１４８を備えている）を用いて、円筒形部分１３４の端部１４６に固定される。

反力構造１２０は、力を試験中のロードセル１０２に伝達するために、３次元湾曲部材１２２Ａまたは１２２Ｂのうちの１つに選択的に係合し、それに支持される。特に、図３および７の実施形態に関して、圧縮力が、反力構造１２０が３次元湾曲部材１２２Ａに係合するような可動部材２０の下向き移動によって、試験中のロードセル１０２に加えられる。対照的に、引っ張り力は、反力構造１２０が３次元湾曲部材１２２Ｂに係合するように、可動部材２０が上向きに移動すると、ロードセル１０２に加えられる。

一実施形態では、３次元湾曲部材１２２Ａと１２２Ｂとの間の距離は、反力構造１２０の幅より大きく、第１のねじ山の組３０と第２のねじ山の組３２との間にねじ山ピッチにおける差異を伴って構成され、それによって、反力構造１２０が他の３次元湾曲部材１２２Ａ、１２２Ｂに係合するまで、３次元湾曲部材１２２Ａ、１２２Ｂのうちの１つから係合解除または解放するように、シャフト２４の実質的な角運動が必要とされる。特に有利な実施形態では、シャフト１２４の約１回転または複数回転数が、反力構造１２０が他の３次元湾曲部材１２２Ａ、１２２Ｂに係合する前に、反力構造１２０が３次元湾曲部材１２２Ａ、１２２Ｂのうちの１つから係合解除するように、可動部材２０を移動させるために必要とされる。このように、非常に正確かつ再現可能な力が、シャフト４０によって必要とされる大きな角運動に照らして発生されることができる。加えて、反力構造１２０が３次元湾曲部材１２２Ａまたは３次元湾曲部材１２２Ｂのいずれにも係合しない、中立点が、容易に得られることができる。複数回転数が、反力構造１２０を３次元湾曲部材１２２Ａの一方から他方の３次元湾曲部材１２２Ｂに完全に平行移動させるために、シャフト４０によって必要とされるとき、シャフト４０は、反力構造１２０が３次元湾曲部材１２２Ａまたは１２２Ｂのいずれにも接触しない位置まで容易に回転されることができる。

結合器１４はまた、図４Ａ、４Ｂ、５、および６にも図示される。これらの図では、対の対向する３次元湾曲部材１２２Ａおよび１２２Ｂが、反力構造１２０に対して荷重をかけるように図示される。図には表れていないが、湾曲部材１２２Ａ、１２２Ｂと反力構造１２０との間には、少量の隙間または空間が存在する。これは、純引っ張りまたは純圧縮のみがロードセル１２、１０２に加えられることを確実にする。特に、可動部材２０は、引っ張り力または圧縮力のいずれかを、硬化されたバーを備え得る、反力構造１２０に伝える。反力構造１２０は、順に、力を３次元湾曲部材１２２Ａ、１２２Ｂのいずれか１つに伝達する。湾曲部材１２２Ａ、１２２Ｂと反力構造１２０との間の空間により、湾曲部材１２２Ａ、１２２Ｂと反力構造１２０との間の空間の存在が加力デバイスを結合器１４の他側に接続される要素から分断するので、隙間または空間が、湾曲部材１２２Ａ、１２２Ｂと反力構造１２０との間に提供され、力（引っ張りまたは圧縮）が結合器１４を通して伝達されない動作状態を得るように、加力装置１０またはアクチュエータアセンブリ等の任意の加力デバイスを構成することが容易である。一実施形態では、結合アセンブリ１４は、そこに接続される任意の力発生器がそのような空間を達成するように動作させられるとき、湾曲部材１２２Ａ、１２２Ｂと反力構造１２０との間の空間が容易に見えるように構成される。図４Ｂに図示されるように、反力構造１２０は、対向する凹面表面１３１Ａおよび１３１Ｂを含むことができ、それらの各々は、３次元湾曲部材１２２Ａまたは１２２Ｂのうちの１つを受け取る。

図３に図示される実施形態では、可動部材２０は、拡大された端部部材１６０を含み、拡大された端部部材１６０は、キャップ部材１４４およびそこに取り付けられる保持装置１２６の一部を受け取るようなサイズの陥凹または空洞１６２を有する。陥凹または空洞１６２は、これらの部品のいずれにも接触しないようなサイズである。反力構造１２０は、ねじ山付きボルト１６４等の好適な留め具を用いて、拡大された端部部材１６０に接続される。保持装置１２６のキャップ部材１４４と反対の端部は、インターフェーススタンドオフ１６８を用いてロードセル１０２に固定され、インターフェーススタンドオフ１６８は、ねじ山付きボルト１７０等の好適な留め具を用いて保持装置１３４に固定される。スタンドオフ１６８は、部分１７２を用いてロードセル１０４にねじ式で固定される。

図７の実施形態では、スタンドオフ１６８は、試験中のロードセル１０２にねじ式に結合される一方、反力構造１２０は、陥凹または空洞１６２を有する支持体１９０に固定される。支持体１９０は、可動部材２０の反対側でロードセル１２に固定される。故に、本構成では、反力構造１２０は、直接（図３）またはロードセル１２を通して間接的に（図７）、可動部材２０に動作可能に接続され、保持装置は、原位置ロードセル１０２に動作可能に接続される。別の実施形態では、反力構造１２０は、原位置ロードセル１０２に動作可能に接続されることができ、保持装置１２６は、可動部材２０に動作可能に接続されることができる。

図８は、結合器１４が、ロードセル１０２を較正するための別の例示的較正状況において使用されることができることを図示する。本実施形態では、加力装置１０は、存在せず、むしろ、試験機アクチュエータアセンブリ１２５が、ロードセル１０２を較正するための較正荷重を提供する。

結合器１４の使用は、ロードセルの較正に限定されないことに留意されたい。結合器１４は、他の加力システム、特に、２つの部材間に圧縮および／または引っ張り荷重の整列を必要とするものにおいて使用されることができる。結合器１４は、有意なトルクを伝達することができない。第１の部材は、反力構造１２０に接続される一方、第２の部材は、保持装置１２６に接続される。

図１および３を参照すると、反力フレーム１８は、基部部材２００と、垂直支持体２０４によって基部部材２００の上に支持される反力クロスヘッド２０２とを含む。加力装置アセンブリは、定位置で組み立てられ、最初に、インターフェース結合１０６を用いて、較正基準１２を試験中のロードセル１０２に設置することによって、力の負荷をロードセル１０２に加える。基部２００が、次いで、図２および８に図示されるように、載荷フレームまたは載荷機２０５に搭載され、垂直支持体２０４は、載荷機２０５への基部２００の搭載に先立って取り付けられる。次に、そこに取り付けられる反力クロスヘッド２０２を伴う加力装置１０は、ここではねじ留め具２３０を用いて、垂直支持体２０４に搭載される。一実施形態では、反力クロスヘッド２０２は、加力装置１０の全体的位置付けを提供するように、静止支持体２２に調節可能に固定される、クランプを備えている。特に、クランプは、最初に、非クランプ締め位置に設定され、加力装置１０および結合器１４が、回転されて平行移動され、インターフェース１６８をロードセル１０４の中にねじ込むことを可能にする。結合器１４とロードセル１０４との間にしっかりとした接続が作られると、加力装置１０は、反力クロスヘッド２０２にクランプ締めされる。図５および６は、静止支持体２２に選択的に係合する、クランプ締め部分２４０Ａおよび２４０Ｂを図示する。

加力装置１０は、力変換器またはロードセルの除去を伴わずに、機械内またはその上に搭載され、原位置較正を可能にすることができる。これは、変換器がそのままであることを要求する較正のための国際基準への準拠を可能にする。さらに、一実施形態では、反力構造１８が、図２または６に図示されるように、基部等の試験機に固定されることを考慮すると、試験機の残り、特に、試験機のクロスヘッド（図２に示されるように、力アクチュエータを含み得る）は、反力構造を提供するために使用される必要がない。この独立性は、誤差源としての親機械品質を排除する。モジュール式設計は、容易かつ段階的設置を可能にする。実施形態は、再現性のある正確な設置および結果を促進する、整列特徴を組み込むことができる。試験機の基部に搭載されるロードセルまたは力変換器の原位置較正を行うような加力装置の搭載は、限定ではないことを理解されたい。別の用途では、加力装置は、任意の向きに荷重を加えるアクチュエータに搭載される原位置ロードセルに動作可能に接続されることができる。例えば、アクチュエータが、基部に搭載され、原位置ロードセルが、アクチュエータに搭載される場合、加力装置は、原位置ロードセルに動作可能に結合されることができる。反力構造１８が必要とされる場合、任意の様式において、アクチュエータまたはアクチュエータのための支持体に固定されることができる。同様に、アクチュエータが、必要に応じて、試験を実施するために移動可能であり得る、クロスヘッドに搭載され、原位置ロードセルが、アクチュエータに搭載される場合、加力装置は、原位置ロードセルに動作可能に結合される。反力構造１８が必要とされる場合、再び、任意の様式において、アクチュエータまたはクロスヘッド等のアクチュエータのための支持体に固定されることができる。原位置ロードセルの試験が所望されると、加力装置１０は、引っ張りまたは圧縮荷重が加えられていない状態を有することが必要であるとき、湾曲部材１２２Ａ、１２２Ｂと反力構造１２０との間に前述の空間を達成するように動作させられることができる。

本主題が、構造特徴および／または方法論的行為に特有の言語で説明されたが、添付の請求項に定義される主題は、裁判所によって支持されているように、必ずしも、前述の特定の特徴または行為に限定されないことを理解されたい。むしろ、前述の特定の特徴または行為は、請求項を実装する例示的形態として開示される。

Claims (13)

1. 第１の要素（１２；１０２）を第２の要素（２０；２０’）に結合し、直線的な圧縮および／または引っ張り力を伝達するための結合アセンブリ（１４）であって、前記結合アセンブリは、
   前記第１の要素に接続可能な保持装置アセンブリ（１２６）であって、前記保持装置アセンブリは、第１の表面（１２２Ａ）を有する第１の部材と、前記第１の表面から間隔を置かれ、前記第１の表面に面している第２の表面（１２２Ｂ）を有する第２の部材とを有する、保持装置アセンブリ（１２６）と、
   前記第２の要素に接続可能な反力構造（１２０）と
   を備え、
   前記反力構造（１２０）は、前記第１の表面と第２の表面との間に配置され、前記反力構造、および前記第１の表面と第２の表面との間の間隔は、力を前記第１の表面と第２の表面との間で伝達している場合、前記反力構造が前記第１または第２の表面のうちの１つのみに接触するように構成され、
   前記第１および第２の表面は、それぞれ、３次元湾曲表面であり、前記第１および第２の３次元湾曲表面は、力が前記結合アセンブリを通して伝達されている場合、前記第１の要素の軸（１００）を前記第２の要素の軸（６０）と整列させるように構成されている、ことを特徴とする、結合アセンブリ。
2. 前記第１および第２の３次元湾曲表面の各々は、少なくとも部分的ボールを備えている、請求項１に記載の結合アセンブリ。
3. 前記保持装置アセンブリは、少なくとも１つの開口（１３０）を含み、前記反力構造は、前記開口を通って延びている、請求項１〜２のいずれかに記載の結合アセンブリ。
4. 前記保持装置アセンブリは、対向する開口（１３０）を含み、前記反力構造は、前記開口の各々を通って延びている、請求項１〜３のいずれかに記載の結合アセンブリ。
5. 前記反力構造は、対向する凹面表面（１３１Ａ、１３１Ｂ）を含み、各凹面表面は、前記３次元湾曲表面のうちの１つに係合する、請求項１〜４のいずれかに記載の結合アセンブリ。
6. 前記第１の要素は、ロードセルを備えている、請求項１〜５のいずれかに記載の結合アセンブリ。
7. 前記ロードセル（１０２）と整列された参照ロードセル（１２）をさらに備えている、請求項６に記載の結合アセンブリ。
8. 前記第２の要素は、アクチュエータアセンブリ（１６）の可動部材を備えている、請求項１〜７のいずれかに記載の結合アセンブリ。
9. ３次元湾曲部材間の距離は、前記反力構造の幅よりも大きく、前記幅は、前記軸（６０）に沿った距離である、請求項１〜８のいずれかに記載の結合アセンブリ。
10. 前記保持装置アセンブリは、少なくとも１つの開口（１３０）を含み、前記反力構造は、前記開口を通って延びており、３次元湾曲部材間の距離は、前記反力構造の幅よりも大きく、前記幅は、前記軸（６０）に沿った距離であり、前記第１および第２の表面と前記反力構造との間の１つ以上の空間は、前記結合アセンブリの外部の見晴らしの良い点から見える、請求項１に記載の結合アセンブリ。
11. 加力試験機内の原位置力変換器（１０２）を較正する方法であって、前記方法は、
    力発生器（１０）と前記原位置力変換器との間に荷重経路を得るように、参照ロードセル（１２）および結合アセンブリ（１４）を搭載することであって、前記結合アセンブリは、反力構造（１２０）と、前記反力構造の片側に選択的に係合するように構成されている第１の部材（１２２Ａ）と、前記反力構造の前記片側と反対方向に面している側に選択的に係合するように構成されている第２の部材（１２２Ｂ）とを備えている、ことと、
    前記第１の部材と前記反力構造との間の第１の空間を構成すること、および、前記第２の部材と前記反力構造との間の第２の空間を構成することも行うように前記力発生器を動作させることと、
    前記反力構造が前記第１または第２の部材のうちの１つのみに接触するように前記力発生器を動作させることと
    を含み、
    前記第１および第２の部材のうちの１つが前記反力構造に接触するときに、前記力発生器の可動部材（２０；２０’）の軸（１００）を前記原位置力変換器の軸（６０）と整列させることであって、前記第１および第２の部材は、前記軸を整列させるように構成されたそれぞれの第１および第２の３次元湾曲表面を有する、ことを特徴とする、方法。
12. 前記可動部材を平行移動させるように差動ねじアセンブリ（２４）を回転させることをさらに含み、前記差動ねじアセンブリは、第１のねじ山ピッチを有する第１のねじ山の組を用いて、前記可動部材にねじ式で接続された回転可能な部材（２６）を含み、前記回転可能な部材は、第２のねじ山ピッチを有する第２のねじ山の組を用いて静止部材（２２）にねじ式で接続されており、前記第２のねじ山ピッチは、前記第１のねじ山ピッチとは異なる、請求項１１に記載の方法。
13. 前記結合アセンブリの外部の見晴らしの良い点から見えるように、前記第１および第２の表面と前記反力構造との間の１つ以上の空間を露出させることをさらに含む、請求項１１または１２に記載の方法。

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