临时紧固件系以及用于安装临时紧固件系的设备的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种可插入的临时紧固件（100）系，包括：具有支承面（102）的本体（101）；具有钩状突出部（104）的至少一个卡夹（103）；连接至卡夹的螺纹杆（105，205），控制螺母（107，207）旋拧到所述螺纹杆上。所述系包括具有不同直径的至少两个临时紧固件（100）和带有不同长度的螺母（116）。本发明还涉及一种套件，包括这种紧固件系，以及包括检测螺母的长度的装置（26，30）的安装设备（13）。本发明使得安装设备能够在安装紧固件时基于螺母的长度自动确定恰当的紧固转矩。
【专利说明】临时紧固件系以及用于安装临时紧固件系的设备
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种可插入的临时紧固件以及用于安装这种临时紧固件的设备。
【背景技术】
[0002]在航空工业中，在执行金属板或类似的元件的最终组装之前，通常的作法是使用插入到通孔中的临时紧固件实现所述板的临时组装。
[0003]这种临时紧固件——例如，在文献GB2126146或EP0336808中描述的那些临时紧固件——通常包括:(1)具有支承面的本体，该支承面能够与将被组装的结构的前表面接触；(2)用于穿过钻孔的至少一个卡夹，该至少一个卡夹有能够被抵靠要组装的结构的后表面地应用的钩状突出部；以及(3)能够相对于本体移动的机构，该机构包括与本体同轴地放置、螺纹杆的一端通过卡夹延伸，以及旋拧到螺纹杆的另一端上的控制螺母。借助初始运动，该机构能够使得突出部从“闭合”位置切换至“打开”位置，使得形成的外直径从而大于通孔的直径。该运动接着在打开的突出部和本体的前表面之间对金属板施加张力。
[0004]这些紧固件通常使用像电动螺丝刀之类的机动化设备配合至金属板，该机动化设备装有安装工具，包括:
[0005]-第一圆柱状护套，第一圆柱状护套在紧固件的本体一旦被插入后将其锁定在适当位置中。旋转该护套允许在可插入或移除紧固件的位置与将紧固件在安装工具内锁定在适当位置的位置之间交替；
[0006]-第二圆柱状护套，第二圆柱状容纳在第一圆柱状护套内，防止紧固件本体的旋转;
[0007]-第三圆柱状护套，第三圆柱状护套容纳在第二圆柱状护套内，该第三圆柱状护套被机动化设备旋转，使得第三圆柱状护套的一个端部旋转紧固件上的控制螺母。
[0008]在文献EP0466609中描述了这种安装工具。
[0009]当旋转时，螺母移动紧固件的螺纹杆，使得钩状突出部和本体的支承面分别应用到堆叠的金属板的后表面和前表面。
[0010]通常，紧固件被设计为用以在安装过程中受到尤其基于紧固件的直径的设定的紧固转矩。当卡夹上的突出部彼此接触时(在闭合位置)，卡夹被设计为具有明显的圆形或椭圆形外部形状，该圆形或椭圆形外部形状的最大直径不大于在要组装的金属板中的钻孔的直径。在本发明中，在当卡夹在闭合位置中形成具有不同直径的圆形形状时，两个临时紧固件因此被规定具有不同的直径。
[0011]有误的紧固转矩会具有不良影响，例如，如果紧固转矩过紧或过大将造成金属板的降级，如果紧固转矩过松将使得金属板松弛。这种临时组装故障将危及到最终的组装质量。
[0012]如果同一安装设备被用于具有不同直径的两个紧固件，则必不可少的是设备依照适用性被调节至恰当的紧固转矩。
[0013]通常的作法是为紧固件装上识别标记或十分简单的系统——例如使用颜色编码。这种标记允许操作者根据使用的紧固件正确地调节安装设备。但是，这种系统是令人厌烦的并且不排除人为误差。
[0014]又一通常的作法是使用多个相同的但被设定为不同转矩值的几何专用的安装设备。但是，这种系统增加了需求的装备的数量并且不排除人为误差。
【发明内容】
[0015]本发明的目标是解决这些问题并且提供如上所述的临时紧固件系，其装有用以使得安装工具对于每个紧固件自动地确定恰当的紧固转矩的装置。
[0016]实际上，本发明的一个方面涉及用于至少两个预先钻制的结构的临时组装的临时紧固件系，包括:本体，本体具有能够与要组装的结构的前表面接触的支承面；至少一个卡夹，该至少一个卡夹用于穿过钻孔并且装有能够被抵靠要组装的所述结构的后表面地应用的钩状突出部；能够相对于本体移动的机构，该机构包括螺纹杆，螺纹杆与本体同轴地放置，螺纹杆的一个端部连接至卡夹，以及旋拧到螺纹杆上的控制螺母。该系包括具有不同直径的至少两个临时紧固件，临时紧固件的控制螺母具有相同的外部径向尺寸和不同的外部轴向尺寸。
[0017]根据使用的紧固件，能够通过安装设备检测控制螺母的轴向尺寸，从而使得所述设备确定恰当的紧固转矩。
[0018]不同的螺母长度还可用作用于操作者进行区分的视觉装置。优选地，例如颜色编码的附加视觉识别器将被包含在紧固件上。
[0019]本发明的另一方面涉及一种临时紧固件安装套件，包括:如上所述的紧固件系，以及安装工具，该安装工具包括:放置在轴线上的第一圆柱形护套，该护套能够与临时紧固件的本体相互作用以将本体在轴线上锁定在适当位置中；容纳在第一圆柱形护套内的第二圆柱形护套，第二圆柱形护套能够与临时紧固件的本体相互作用以阻止所述本体绕着该轴线旋转；容纳在第二圆柱形护套内的第三圆柱形护套，第三圆柱形护套能够相对于第一和第二护套在轴线上旋转和移动；第三护套的相对于轴线的一个端部装有通过电动机系统上的输出轴开始绕着所述轴线旋转的装置，并且第三护套的相对于轴线的另一端部能够与在临时紧固件上的控制螺母相互作用以旋转该控制螺母。该工具还包括检测第三护套相对于第一或第二护套的轴向位置的装置。
[0020]第三护套的轴向位置由在使用的紧固件上的控制螺母的长度而确定，该长度已经基于临时紧固件的直径被选定。安装工具因此使得能够识别使用的紧固件的直径。
[0021]优选地,套件还将包括电动螺丝刀型电动机系统，该电动机系统包括:输出轴，该输出轴能够连接至在安装工具上的第三护套的第一端部，以便使第三护套相对于第一护套旋转；用于临时紧固件的紧固转矩控制盒，其包括基于紧固转矩值调节该设备的装置，该紧固转矩值取决于第三护套相对于第一护套的轴向位置；在检测第三护套相对于第一护套的轴向位置的装置和转矩控制盒之间的通信装置。
[0022]安装工具因此发送与临时紧固件的直径有关的信息至控制盒，从而使得控制盒选择恰当的紧固转矩。由安装工具和电动机系统组成的紧固设备因此对自身自动地调节以便适用于所使用的紧固件的直径。【专利附图】
【附图说明】
[0023]当阅读以下的说明并查阅附图时，本发明将被更好地理解。提供这些附图仅仅是出于提供信息的目的但并非详尽地涉及本发明。附图示出了以下内容:
[0024]-图1:基于组装本发明的一个方法的临时紧固件的安装套件；
[0025]-图2:图1中示出的套件的局部截面图；
[0026]-图3:图1中示出的套件的另一局部截面图；
[0027]-图4:基于组装的第二方法的临时紧固件安装套件的局部截面图；
[0028]-图5:基于一个组装变型的图4中示出的套件的局部截面图。
【具体实施方式】
[0029]图1示出基于组装本发明的一种方法的临时紧固件安装套件10的示意图。
[0030]套件10包括电动螺丝刀型电动机系统11。系统11包括能够绕着轴线12旋转输出轴(未示出)的电动机(未示出)。
[0031]系统11既可由连接至电力电源的电缆线供电，也可由电池供电。
[0032]系统11可呈现不同的形式一一般为“直线型”，电动机轴线平行于轴线12，或者为如图1中所示的“方形”，使得电动机轴线垂直于轴线12。
[0033]系统11的输出轴连接至可插入的临时紧固件安装工具13。工具13具有明显的圆柱形形状并且被放置在轴线12上。
[0034]图1还描绘出临时紧固件100，临时紧固件100在该情形中为可插入的紧固件，该可插入的紧固件出于其安装目的被插入到工具13中。如下文将描述的，紧固件100属于可形成套件10的一部分的临时紧固件系。
[0035]图2示出安装工具13和被插入到所述工具中的紧固件100的截面示意图。
[0036]紧固件100包括放置在轴线12上的明显的圆柱形本体101。所述轴线上的本体101的一个端部具有能够与要组装的元件(例如被钻孔的金属板)的一个面接触的支承面102。
[0037]紧固件100还包括两个延伸的半卡夹103，每个半卡夹103具有钩状突出部104，钩状突出部104能够通过要组装的金属板中的排成直线的钻孔而被抵靠这些金属板的另一表面地应用。
[0038]固定的金属板结构的形式的间隔件114放置在半卡夹103之间。间隔件的作用是将间隔开的突出部保持在打开位置中。当紧固件处于闭合位置中时，半卡夹103延伸到本体101外以使得钩状突出部104超过间隔件并且彼此接触。在图2中示出的示例中，紧固件被示出为处于打开位置并且处于最大紧固范围，使得间隔件114超过突出部。
[0039]紧固件100还包括放置在轴线12上的螺纹杆105，螺纹杆105能够相对于本体101移动。螺纹杆的一个端部106附接至两个半卡夹103。
[0040]控制螺母107被旋拧到螺纹杆上的螺纹上。该螺母例如可为六角螺母。此外，压缩弹簧108在轴线12上围绕螺纹杆105放置在螺母107和本体101上与支承面102相对的一个端部109之间。
[0041]安装工具13包括放置在轴线12上的第一圆柱形护套14。第一护套14形成工具13的外表面并且划定空腔31，在空腔31中放置有也位于轴线12上的第二护套15。[0042]第一护套14防止紧固件本体朝着支承面102运动，第一护套14被布置为与本体101的端部109相互作用。
[0043]第二护套15被布置为使得它与端部109相互作用，从而止挡绕着轴线12旋转的本体101。端部109具有靠近轴向开口 16的例如六边形的截面并且第二护套15具有与该截面相同形状的内壁。
[0044]第二护套15划定出空腔17，在空腔17中插入有本体101的端部109，而本体的其余部分通过轴向开口 16延伸到工具13外。
[0045]安装工具13还包括容纳在第二护套15的空腔17内的第三圆柱形护套18或套管。套管18能够在轴线12上在所述空腔17内旋转和移动。
[0046]套管18形成内空腔19，内空腔19在轴线12上在套管18的两个端部敞开。空腔19的一个端部具有与紧固件100上的螺母107相同的形状。如能从图2中观察到的，螺母107因此配合到空腔19的端部20中。螺母的外部径向表面可为圆柱形或非圆柱形，并且形成为例如六边形。端部20的内表面因此能够与螺母107相互作用，以便使螺母107绕着轴线12旋转。在圆柱形螺母的情形中，内表面通过楔入而装有完整的驱动系统。
[0047]空腔19的另一端部21容纳用于连接至系统11的输出轴(图1)的驱动轴22。套管18能够相对于轴22在轴线12上移动，轴22被阻止相对于第一护套14移动。压缩弹簧23在空腔19的端部21中容纳在分别由轴22和套管18的内表面形成的两个轴向端部止挡件之间。弹簧23用作使套管18朝着护套14、15的开口 16移动。
[0048]套管18的面对轴22的轴向端部25具有布置在与图2中的截面图垂直、包含轴线12的平面上的狭槽。穿过轴22的销24滑动到狭槽中。轴22因此能够绕轴线12旋转套管18。
[0049]当紧固件100出于其安装目的被插入到工具13中时，控制螺母107配合到套管空腔19的端部20中。螺母107的面对驱动轴22的一个轴向端部111与通过端部20的内壁形成的端部止挡件29接触。通过轴向地接触螺母107，套管18接着相对于第一护套14选定轴线12上的某一位置。该位置取决于控制螺母107的长度116。
[0050]套管18的面对轴22的轴向端部25与销26接触。销垂直于轴线12放置。销26能够在平行于轴线12的轴线27上滑动到第一和第二护套14、15中。在图2中示出的示例中，销26接触布置在轴线27上的压缩弹簧28。弹簧28用作保持销26和套管18的端部25之间的接触。
[0051]工具13还与靠近销26设置的位置传感器30配合。传感器30例如为电感应线性位置传感器或另一类型的位置传感器。
[0052]传感器30能够确定在轴线27上的销26的位置。该位置取决于套管18相对于第一护套14的轴向位置，而该轴向位置取决于前述的长度116。
[0053]此外，系统11包括紧固转矩控制盒40，其示意图在图1中示出。盒40包括微处理器41、程序存储器42、数据存储器43以及至少一个通信母线44。传感器30通过接口 45连接至盒40。与销26的轴向位置有关的信息因而能够通过传感器30发送至盒40。
[0054]盒40存储将系统11的设置调节到期望的紧固转矩值的程序46。此外，数据存储器43包括将紧固转矩C链接到在轴线27上的销26的位置P的功能。
[0055]当紧固件100在闭合位置中被插入到工具13中时，即，当不压缩弹簧108并且突出部104彼此不接触时，控制螺母107的长度116确定销26的位置P。程序46因此基于长度116通过选择恰当的转矩C而自动地调节系统11的设置。另外，通过锁定第一护套14并且因此将紧固件的本体101轴向地固定在适当位置中而控制了长度116。
[0056]如果用于该系统的电力供应来自电池，则通过通信盒(未示出)使用波来控制转矩。
[0057]图3为插入有另一临时紧固件200 (在该情形中为可插入的紧固件)的工具13的示意图。在图2和图3中的紧固件100、200属于临时紧固件的相同系。
[0058]紧固件200类似于紧固件100。更具体地，紧固件200包括放置在轴线12上的明显的圆柱形本体201，并且本体的一个端部具有支承面202。紧固件200还包括两个半卡夹203，每个半卡夹203具有钩状突出部204。紧固件200还包括放置在轴线12上的能够相对于本体201移动的螺纹杆205。螺纹杆的一个端部附接至卡夹203并且在轴线12上被卡夹延伸。
[0059]控制螺母207被旋拧到螺纹杆上的螺纹上。压缩弹簧208绕着螺纹杆205放置在螺母207和本体201的与面202相对的一个端部209之间。
[0060]紧固件100、200具有不同的直径，即，在闭合位置中，由半卡夹103、203形成的各个组件被设计为具有带有不同直径的明显的圆形外部形状。
[0061]十分简单的系统被结合到图2和图3中的紧固件100、200所属的紧固件系中。更具体地，特定的螺母107长度116、螺母207长度216与轴线12上的每个紧固件100、200的
直径相关。
[0062]此外，由于紧固件100、200部分的其他轴向长度大体相等，因此从螺母的一个端部111、211到本体上的端部止挡件112、212的长度110、210对于具有不同直径的两个紧固件有所不同。在图2和图3示出的示例中，螺母107的长度116小于螺母207的长度216。紧固件100的长度110因此小于紧固件200的长度210。
[0063]此外，螺母107、207具有相同的径向尺寸。因而，当紧固件200如图3所示被插入到工具13中时，螺母207配合到套管18空腔的端部20中。螺母的端部211与端部止挡件29接触并且使套管10朝着轴22移动，这改变和图2中示出的情形有关的套管的轴向位置。套管18移动在轴线27上的销26。传感器30因此检测销的与图2中示出的情形中检测到的位置P不同的位置P’。
[0064]在盒40中的数据存储器43把将被施加至紧固件200的紧固转矩C’与位置P’关联。转矩C’被选定为适于紧固件200的直径的转矩。类似地，数据存储器43中的与销位置P关联的转矩C被选定为适于紧固件100的直径的转矩。
[0065]程序46因此将系统11的设定自动地调节到适于销26的位置P’，该位置取决于紧固件200的长度210。
[0066]在紧固件100和200所属的紧固件系中，螺母的不同长度116、216既可用作用于操作者从视觉上区分的装置，也可用作构造紧固件安装设备的自动装置。
[0067]紧固件100、200的外表面上还可包含附加的视觉区别器，例如根据直径的着色标记。
[0068]能够通过使用工具13安装的紧固件系可包括用于其本体的端部109、209以及螺母107、207的具有不同直径和相同的径向尺寸的不限数量的紧固件。此外，安装套件10可包括能够适于同一系统11的多个工具13，每个工具专用于例如某一直径范围并且具有不同的本体端部109、209，并且控制螺母107、207的形状以便在这些不同的直径范围之间进行区分。
[0069]图4示出了基于组装本发明的另一方法的安装工具53和插入到安装工具53中的紧固件300的截面示意图。工具53与工具13的不同在于它检测轴向位置的方式有所不同，但所有其他部分都相同。工具53能够结合到图1中示出的套件10中。
[0070]紧固件300类似于紧固件100、200并且可被包含在结合所述紧固件100、200的紧固件系中。
[0071]在图4中示出的组装方法中，检测轴向位置的装置包括磁性传感器50。该传感器通过使用例如粘合剂配合到工具53上的第一外护套54。传感器通过接口 45联结到图1中示出的盒40。替代性地(未示出)，磁性传感器50可配合到工具53上的第二护套55。
[0072]检测位置的装置还包括放置在护套58上的——例如放置在它的外表面上的——磁性环52。因此，当紧固件300插入到工具53中时，在紧固件300上的控制螺母的长度316改变套管58相对于它的没有被插入紧固件的位置的轴向位置。磁性传感器50检测套管58已经移动到的位置并且发送该信息至盒40。
[0073]图5示出了图4中示出的组装方法的变型。更具体地，图5示出了安装工具73和已经插入到该工具中的紧固件400的截面示意图。工具73类似于工具53。特别地，工具73包括由配合到第一外护套74或者替代性地(未示出)配合到第二护套75的磁性传感器50组成的检测轴向位置的装置。工具53、73之间的不同之处在于工具73在套管78上不具有磁性环。
[0074]紧固件400类似于紧固件100、200、300。但是,紧固件400与上述紧固件显著不同的是它具有放置在它的控制螺母407上的磁性环52。
[0075]环52的轴向尺寸对于属于与紧固件400同一系的所有临时紧固件是相同的。此夕卜，环52总是放置在螺母上的相同地方，例如，放置在螺母407上与紧固件400的半卡夹403相对的一个端部411处。
[0076]在这种紧固件系中，如在上面描述的示例中，螺母407的轴向长度根据半卡夹403的外直径有所不同。
[0077]因此，当紧固件400被插入到安装工具73中时，传感器50检测磁体在螺母407上的位置并且发送该信号至盒40。程序46然后基于该测量结果选择恰当的紧固转矩，该结果取决于半卡夹403的外直径。
【权利要求】
1.一种用于至少两个预先钻制的结构的临时组装的临时紧固件(IOO，200，300，400 )系，包括: -本体(IOI，201)，所述本体(IOI，201)具有能够与要组装的所述结构的前表面接触的支承面(102，202)； -用于穿过钻孔的至少一个卡夹(103，203)，所述至少一个卡夹有钩状突出部(104，204)，所述钩状突出部(104，204)能够被施加抵靠在要组装的所述结构的后表面上； -能够相对于所述本体移动的机构，所述机构包括螺纹杆(105，205)以及旋拧到所述螺纹杆上的控制螺母(107，207，307，407)，所述螺纹杆与所述本体同轴地放置，所述螺纹杆的一个端部连接至所述卡夹； 所述临时紧固件系的特征在于，包括具有不同的直径的至少两个临时紧固件(100，200,300)以及具有相同的外部径向尺寸和不同的外部轴向尺寸(116，216，316)的螺母。
2.根据权利要求1所述的临时紧固件系，其中，每个紧固件包括和所述紧固件的直径相关的附加的视觉识别器。
3.根据权利要求1或2所述的临时紧固件(400)系，其中，每个紧固件包括放置在所述控制螺母(407)上的磁性环(52)。
4.一种临时紧固件安装套件(10)，包括: -根据权利要求1至3中之一的紧固件系； -安装工具(13)，包括: -放置在轴线(12)上的第一圆柱形护套(14，54，74)，所述第一圆柱形护套能够与临时紧固件的所述本体(109，209)相互作用以防止所述本体在所述轴线上移动； -容纳在所述第一圆柱形护套内的第二圆柱形护套(15，55，75)，所述第二圆柱形护套能够与所述临时紧固件的本体(109，209)相互作用以防止所述本体绕着所述轴线旋转； -容纳在所述第二圆柱形护套内的第三圆柱形护套(18，58，78)，所述第三圆柱形护套能够相对于所述第一护套在所述轴线上旋转和移动； 所述第三护套的相对于所述轴线的一个端部(21)装有用以通过电动机系统的输出轴开始绕着所述轴线的旋转的装置(22)，并且 所述第三护套的相对于所述轴线的另一端部(20)能够与在所述临时紧固件上的控制螺母(107，207，307，407)相互作用，以便旋转所述控制螺母； -检测所述第三护套相对于所述第一护套的轴向位置的装置(20，30，50，52)。
5.根据权利要求4所述的套件，包括根据权利要求1或2的紧固件系，其中，检测所述第三护套的轴向位置的装置(30)包括位置传感器(30)和销(26)，所述销(26)放置在与所述第三圆柱形护套(18，218)的一个端部(25)接触的所述第一圆柱形护套和所述第二圆柱形护套(14，15，214，215)内，所述销(26)能够滑动到所述第一圆柱形护套和所述第二圆柱形护套(14，15)中。
6.根据权利要求4所述的套件，包括根据权利要求1或2所述的紧固件系，其中，检测所述第三护套(58)的轴向位置的所述装置(50，52)包括放置在所述第一或第二圆柱形护套(54，55)上的磁性位置传感器(50)以及放置在所述第三圆柱形护套(58)上的磁性环(52)。
7.根据权利要求4所述的套件，包括根据权利要求3所述的紧固件系，其中，检测所述第三护套的轴向位置的装置(50，52)包括放置在所述第一或第二圆柱形护套(74，75)上的磁性位置传感器(50 )，所述磁性位置传感器(50 )能够检测放置在所述控制螺母(407 )上的所述磁性环(52)的位置。
8.根据权利要求4至7所述的套件还包括电动螺丝刀型电动机系统(11)，所述电动机系统(11)包括: -输出轴，所述输出轴能够连接至所述安装工具上的所述第三护套(18，58，78)的第一端部(21)，以便相对于所述第一护套(14，54，74)旋转所述第三护套； -用于所述临时紧固件的紧固转矩(C，C’)控制盒(40)，所述控制盒包括基于紧固转矩(C，C’)调节所述系统的装置(46)，所述紧固转矩(C，C’)取决于所述第二护套(18，58，78)相对于所述第一护套(14，54，74)的轴向位置(P，P’)； -在检测所述第三护套相对于所述第一护套的轴向位置的所述装置(30，50)和所述转矩控制盒(40)之间的通信装置(45)。
9.根据权利要求8所述的套件，其中，所述安装工具(13)包括驱动轴(22)，所述驱动轴(22)能够将来自所述电动机系统(11)的输出轴连接至所述第三护套(18，58，78)，所述第三护套连接至所述驱动 轴同时旋转且能够相对于所述驱动轴移动。
10.根据权利要求8或9所述的套件，其中，所述系统通过使用电线连接至电力电源。
11.根据权利要求8或9所述的套件，其中，所述系统通过电池用电产生动力。
【文档编号】B21J15/42GK103447451SQ201310195194
【公开日】2013年12月18日 申请日期:2013年5月23日 优先权日:2012年5月30日
【发明者】维亚内·德斯库尔蒂, 亚历克西斯·加比永, 艾蒂安·吕诺, 菲利普·普罗特 申请人:Lisi 航空