用于紧固件安装的工具组件和紧固件安装系统的制作方法

本公开的实施例总体上涉及用于紧固件安装的工具，并且更具体地，涉及用于易卸紧固件(frangiblefastener)的安装工具的实现方式。

背景技术：

易卸紧固件已成为结构制造中标准螺母和螺栓应用的高效替代品。当前的自动化过程允许在螺纹螺柱上安装螺纹螺母，这会用到昂贵的工具以及在工具上进行扭矩设置的重复再校准。用于安装易卸紧固件的手动工具明显更便宜并且需要更少的维护，从而使这种工具成为比自动化工具更理想的选择。但是，对紧固件的断开部分的处理应适当地完成。

技术实现要素：

示例性实施方式提供了一种用于紧固件安装的工具组件，其具有插口主体，该插口主体构造成与驱动机构接合，该插口主体可通过驱动机构可逆地旋转。该插口主体具有孔，该孔具有第一端部、中央部和第二端部，第一端部从插口主体的第一端延伸并在第一端处敞开，中央部包含螺纹，第二端部延伸到插口主体的第二端并在第二端处敞开。第二端部构造成容纳并接合易卸紧固件的可分离部分。销容纳在插口主体的孔中，并通过驱动机构被限制旋转。销具有带有配合螺纹的推出轴，配合螺纹可选择地容纳在孔的中央部的螺纹中。在配合螺纹定位在孔的第一端部中的情况下，插口主体可自由地旋转。插口主体在第一方向上的旋转扭转螺柱上的易卸紧固件，从而使可分离部分断开。插口主体沿第二方向的旋转使配合螺纹接合在螺纹中，从而在纵向方向上平移销。推出轴与可分离部分接合并从第二端部推动可分离部分。

示例性实施方式允许用于安装易卸紧固件的方法。工具组件具有插口主体和通过驱动机构相接合的销。易卸紧固件插入插口主体中的孔的第二端部中的插口中并且与摩擦保持元件接合。驱动机构定位成使易卸紧固件与螺柱接合。销沿纵向方向被弹性地推入孔中，以使销的键形顶端与螺柱接合，并且防止销和螺柱的旋转。驱动机构使插口主体沿第一方向旋转，从而扭转螺柱上的易卸紧固件并使易卸紧固件的可分离部分断开。可分离部分保持在摩擦保持元件中。然后通过驱动机构将插口主体从螺柱上移除并定位插口主体以便处理可分离部分。插口主体通过驱动机构沿与第一方向相反的第二方向旋转，并且销上的配合螺纹与孔的中央部中的螺纹接合，以使销平移，从而推动可分离部分与摩擦保持元件脱离接触，并从第二端部推出可分离部分。

附图说明

已经讨论的特征、功能和优点可以在本发明的各种具体实施方式中独立地实现，或者可以在其他具体实施方式中进行组合，其进一步的详细情况可以参考以下描述和附图看出。

图1是带有以相对定向显示的易卸紧固件、结构元件和螺柱的易卸紧固件安装工具的实施方式的上部分解图的图示；

图2是安装工具和易卸紧固件的实施方式的下部分解图的图示；

图3是安装工具的带有接合的易卸紧固件和锁定销的旋转插口(socket)主体的剖视图；

图4是在安装到结构元件上期间与易卸紧固件接合的安装工具的上部图示；

图5是安装工具的剖视图，其中插口主体与易卸紧固件接合，并且销的键形顶端与穿过结构元件延伸的螺柱相接合；

图6是插口主体的详细剖视图，示出了在安装到螺柱上期间插口与易卸紧固件接合；

图7是在断开易卸紧固件之后插口主体与螺柱脱离的剖视图；

图8是插口主体的剖视图，其中锁定销与保持在插口主体中的易卸紧固件的可分离部分初始接合；

图9是插口主体的剖视图，其中锁定销旋转以排出可分离部分；

图10是显示可分离部分从保持环移位的详细剖视图；

图11是排出可分离部分之后的插口主体的剖视图；和

图12a和图12b是示出采用所公开的实施方式用于易卸紧固件安装的方法的流程图。

具体实施方式

本文描述的示例性实施方式提供了一种工具组件，用于将易卸紧固件自动安装到螺柱上并处理紧固件的可分离部分。工具组件构造成附接到驱动机构，诸如末端执行器。该工具组件包括插口主体和销，插口主体可操作地接合以通过驱动机构进行可逆旋转；销构造成选择性地接合插口主体。插口主体具有中央孔，该中央孔在第一端和与第一端间隔开的第二端之间轴向地延伸。孔容纳销并且包括至少三个互连部分，第一端部、中央部和第二端部。中央部包括多个螺纹。另外，插口主体靠近第二端限定了从孔延伸的保持凹部，用于将保持装置(诸如保持环)接收于其中，保持装置用于可移除地固定易卸紧固件的可分离部分。更具体地说，保持装置在安装之前和安装期间将易卸紧固件保持在适当的位置，并保持易卸紧固件的可分离部分，该可分离部分在安装期间断开，直到被销推出(eject，弹出，顶出)。销具有头部、主体、推出轴和键形顶端，头部构造成受驱动机构限制，主体从头部延伸，推出轴从主体延伸，其中推出轴包括多个配合螺纹，键形顶端从推出轴延伸。

在操作期间，由驱动机构限制的键形顶端接合螺柱以防止螺柱旋转，并且插口主体能够相对于销沿第一方向自由旋转。紧固件被放置在螺柱上，并且插口主体在第一方向上旋转，以扭转和分离(sever，断开)易卸紧固件，其中易卸紧固件的锁定部分保留在螺柱上，且可分离部分通过保持构件保持在插口主体中。然后工具组件移动到处理区域，并且插口主体沿与第一方向相反的第二方向进行旋转。当插口沿第二方向旋转时，销上的螺纹与插口主体内的螺纹接合，从而使销沿着中央孔朝向插口主体的第二端平移，以接合并推出紧固件的可分离部分。

参考附图，图1和图2示出了由紧固件安装系统13的驱动机构12接合的工具组件10的示例性实施方式。工具组件10构造成与易卸紧固件14接合，以附接到通过结构18插入的螺柱16。如图3所示，工具组件10具有插口主体20。插口主体20具有用于工具附接的第一端22并具有用于与易卸紧固件14接合的第二端24。孔26在中央轴线28上延伸穿过插口主体20。孔26具有第一端部30、中央部32和第二端部36，第一端部在第一端22处开口并从第一端延伸，中央部包含螺纹34，第二端部靠近并通向插口主体20的第二端24。保持凹部38从第二端部36周向地延伸并且容纳摩擦保持装置，诸如o形环40，该摩擦保持装置接合易卸紧固件14的可分离部分42。可分离部分42可以具有六边形周边或类似的几何形状，以容纳在孔26的具有互补的六边形插口44(在图2中最佳地看到)的第二端部36中。易卸紧固件14具有套环或锁定部分46，该套环或锁定部分构造成接合螺柱16，如随后将更详细地描述的。孔26的第二端部36可以在第二端24处包括扩展的引导锥形体48，以帮助易卸紧固件14插入到插口主体20中。

销50容纳在插口主体20的孔26中。销50具有头部52和主体54。推出轴56从主体54延伸，该推出轴具有配合螺纹58以选择性地容纳在孔26的中央部32中的螺纹34中，如随后将更详细地描述的。孔26的第一端部30的尺寸设计成容纳销50的主体54，根据需要具有润滑间隙且在为推出轴56上的配合螺纹58提供间隙的同时允许自由旋转和纵向运动。在销50定位在孔26中并且配合螺纹58位于第一端部30中的情况下，插口主体20可相对于销50自由地旋转。肩部60存在于推出轴56上，以选择性地接合易卸紧固件14的可分离部分42，这将在后文更详细地进行描述。键形顶端62从推出轴56延伸。对于所示的实施方式，键形顶端62采用六角形键64(在图2中最佳地看到)，该六角形键尺寸设计成容纳在螺柱16中的六角形孔66中(在图1中最佳地看到)。

如图4、图5和图6所示，在螺柱16插入结构18中的开孔70(见图1)内的情况下，易卸紧固件14插入到插口主体20中的孔26的第二端部36中，并且通过将可分离部分42接合在o形环40中而被保持。插口主体20具有齿轮72，该齿轮通过齿轮系可操作地接合以便可逆地旋转，齿轮系在驱动机构12中具有至少一个驱动齿轮74。通过由插口主体20沿第一方向的旋转引起的相互配合的螺纹(未示出)的接合，易卸紧固件14的锁定部分46接收在螺柱16上。

销50通过弹性防旋转机构(诸如驱动机构12上的叉件76)接合，该弹性防旋转机构在纵向方向29上沿中央轴线28推动销50，以将键形顶端62的六角形键64接合到螺柱16的六角形孔66中。叉件76可以接合平面件78或销50的头部52上的类似限制件，以防止销50和接合螺柱16的旋转，并且平面件78可以终止于凸缘80中，以通过叉件76对销50上的纵向弹性压力作出反应。联接到叉件76的片簧77为示例性实施方式提供弹性纵向压力。虽然在示例性实施方式中示出为叉件，但是防旋转机构可以是与头部52接合的盖、插入头部52中的横向孔中的杆或其他合适的结构。孔26的中央部32中的螺纹34和销50的推出轴56上的配合螺纹58分别地定位，其中插口主体20定位成易卸紧固件14完全接合在螺柱16上，并且销50相应定位成六角形键64插入六角形孔66中，配合螺纹58保留在孔26的第一端部30中，从而允许插口主体20相对于销50进行自由旋转。

易卸紧固件14随着插口主体20在第一方向上的旋转所进行的扭转导致断开易卸紧固件14，如图7所示。然后，驱动机构12停止插口主体20的旋转，并且驱动机构升高以将工具组件10从螺柱16移除。可分离部分42保持接合在孔26的第二端部36中并由o形环40保持。从螺柱16移除插口主体20和销50导致销50通过叉件76在纵向方向29上被弹性地推动到第一端部30的底部，从而将销50的配合螺纹58定位在插口主体20的螺纹34附近，如图7和8所示。在配合螺纹58位于第一端部30的底部的情况下，推出轴56的肩部60接近或接触由o形环40保持的可分离部分42。

驱动机构12然后移动到处理位置，并且插口主体20通过驱动机构12在与第一方向相反的第二方向上进行旋转，使配合螺纹58接合在螺纹34中并使销50沿纵向方向29平移，从而使肩部60推动可分离部分42与孔26的第二端部36中的o形环40脱离接触，如在图9和图10中可看出。通过插口主体20在第二方向上的旋转进一步推进推出轴56使得可分离部分42从第二端部36被推出以进行处理，如图11所示。

通过驱动机构12在第一方向上旋转插口主体20使得接合螺纹34和配合螺纹58将销50相反于纵向方向29进行平移，直到配合螺纹58从螺纹34中退出为止。在螺纹34不再接合的情况下，工具组件10处于接收另一个易卸紧固件14以便安装的状态。

在示例性实施方式中，为了实现销50的所需平移，孔26的第一端部30和中央部32在接合点p处相交(meet，接触)，如图8所示。销50上的配合螺纹58具有螺纹长度t。螺纹34在接合点p处开始并且以螺纹深度d延伸到中央部32中。中央部32具有长度lc，并且螺纹深度d可以在整个长度lc上延伸(如示例性实施方式的附图中所示)，或者在该长度的一部分上延伸。第二端部36具有足以可操作地接合插口44中的易卸紧固件14和保持元件o形环40的长度l2。螺纹长度t优选地至少与脱离长度ld一样长，从而使销50从肩部60与可分离部分42的接合平移为可分离部分42与保持元件o形环40的脱离。如果螺纹深度d小于脱离长度ld，则可消除(relieve)中央部32延伸超过螺纹深度d的任何部分，以允许配合螺纹58的平移。在示例性实施方式中，第二端部36的长度l2大于脱离长度ld，以容纳引导锥形体48并且为易卸紧固件14在插口44中的插入深度提供公差。另外，螺纹长度t比脱离长度ld长，以允许推出轴56的扩展的平移，以将可分离部分42从第二端部36完全地推出。

如图12a和图12b所示，示例性实施方式提供了用于安装易卸紧固件14的方法1200。在步骤1202，通过驱动机构12接合具有插口主体20和销50的工具组件10。在步骤1204，将易卸紧固件14插入在插口主体20中的孔26的第二端部36中的插口44中，并且在步骤1206，通过摩擦保持元件(诸如o形环40)将可分离部分42接合在释放的保持凹部38中。在步骤1208，将驱动机构12定位成使易卸紧固件14与螺柱16接合。在步骤1210，叉件76在纵向方向29上将销50弹性地推动到孔26中，以使销50的键形顶端62与螺柱16接合，在步骤1212，叉件76防止销50和螺柱16旋转。在步骤1214，驱动机构12使插口主体20在第一方向上旋转，从而使易卸紧固件14在螺柱16上扭转，并且在步骤1216，使易卸紧固件14的可分离部分42断开。在步骤1218，使可分离部分42保持在o形环40中。在步骤1220，然后将驱动机构12从螺柱16移除并定位以便处理可分离部分42。在步骤1222，通过驱动机构12使插口主体20在与第一方向相反的第二方向上进行旋转，并且在步骤1224，销50上的配合螺纹58接合孔26的中央部32中的螺纹34以平移销50。在步骤1226，销50上的肩部60与可分离部分42接合，并且销50的进一步平移推动可分离部分42与o形环40脱离接触，在步骤1228，从第二端部36推出可分离部分42。在步骤1230，然后驱动机构12使插口主体20在第一方向上进行旋转，以使销50相反地平移，从而使配合螺纹58与螺纹34脱离。

此外，本公开包括根据以下条款的示例：

条款1.一种用于紧固件安装的工具组件，所述工具组件包括：插口主体，构造成由驱动机构接合，所述插口主体通过所述驱动机构可逆地旋转并且具有孔，所述孔具有第一端部、中央部和第二端部，所述第一端部从所述插口主体的第一端延伸，所述第一端部在第一端处敞开，所述中央部包括螺纹，所述第二端部延伸到所述插口主体的第二端，所述第二端部在所述第二端处敞开并构造成容纳和接合易卸紧固件的可分离部分；和销，所述销容纳在所述插口主体中的孔内并通过所述驱动机构被限制旋转，所述销具有推出轴，所述推出轴具有可选择地容纳在所述孔的中央部的螺纹中的配合螺纹，在配合螺纹定位在所述孔的第一端部中的情况下，所述插口主体可自由旋转，其中所述插口主体在第一方向上的旋转使易卸紧固件在螺柱上扭转，从而使可分离部分断裂，并且所述插口主体在第二方向上的旋转使配合螺纹接合在螺纹中，从而使销在纵向方向上平移，所述推出轴与所述可分离部分接合并从所述第二端部推动所述可分离部分。

条款2.如条款1所述的工具组件，其中所述销还包括头部，所述头部构造成由所述驱动机构中的弹性防旋转机构接合，所述弹性防旋转机构在所述纵向方向上推动所述销并防止所述销的旋转。

条款3.如条款2所述的工具组件，其中所述弹性防旋转机构包括叉件，并且所述销还包括头部和凸缘，所述头部具有与防止旋转的所述叉件结合的平面件，所述凸缘与所述叉件接合用于在纵向方向上起作用。

条款4.如条款2或3所述的工具组件，其中所述销还包括从头部延伸的主体，所述主体容纳在所述孔的第一端部中，并且所述推出轴从所述主体延伸。

条款5.如条款1至4中任一项所述的工具组件，其中所述销还包括与螺柱接合的键形顶端。

条款6.如条款1至5中任一项所述的工具组件，其中保持凹部从所述孔的第二端部周向地延伸，并且所述插口主体还包括容纳在所述保持凹部中的保持元件，所述保持元件与所述易卸紧固件的可分离部分摩擦接合。

条款7.如条款6所限定的工具组件，其中所述保持元件包括o形环。

条款8.如条款6或7所述的工具组件，其中所述推出轴还包括肩部，所述孔的第一端部和所述中央部在接合点处相交(meet)，所述配合螺纹具有螺纹长度，并且所述螺纹从接合点开始并延伸到中央部中，所述螺纹长度至少与脱离长度一样长，以使得在第一方向上旋转时所述销从所述肩部与可分离部分的接合平移为所述可分离部分与所述保持元件的脱离。

条款9.如条款8所述的工具组件，其中所述第二端部的长度至少与所述脱离长度一样长。

条款10.如条款1至9中任一项所述的工具组件，其中所述第二端部还包括与所述易卸紧固件接合的插口。

条款11.如条款1至10中任一项所述的工具组件，其中所述第二端部还包括扩展的引导锥形体。

条款12.一种紧固件安装系统，所述系统包括：驱动机构，具有至少一个驱动齿轮，所述至少一个驱动齿轮可逆地旋转；插口主体，构造成与所述驱动机构接合，所述插口主体具有可与所述至少一个驱动齿轮可操作地接合的齿轮，所述插口主体具有孔，所述孔具有第一端部、中央部和第二端部，所述第一端部在所述插口主体的第一端上敞开并从所述第一端延伸，所述中央部包含螺纹，所述第二端部在所述插口主体的第二端上敞开，所述第二端部构造成容纳并接合易卸紧固件的可分离部分；和销，所述销容纳在所述插口主体中的孔内并通过所述驱动机构被限制旋转，所述销具有推出轴，所述推出轴具有可选择地容纳在所述孔的中央部的螺纹中的配合螺纹，在所述配合螺纹定位于所述孔的所述第一端部中的情况下，所述插口主体能自由地旋转，其中所述插口主体沿第一方向上的旋转使易卸紧固件在螺柱上扭转，从而使可分离部分断开，并且所述插口主体在第二方向上的旋转将所述配合螺纹接合在螺纹中，从而使销在纵向方向上平移，所述推出轴接合所述可分离部分并从所述第二端部推动所述可分离部分。

条款13.如条款12所述的紧固件安装系统，其中所述销还包括头部，所述头部构造成由所述驱动机构中的叉件弹性地接合，所述叉件在纵向方向上推动所述销。

条款14.一种使用工具组件安装易卸紧固件的方法，所述工具组件具有插口主体和销并带有驱动机构，所述方法包括：将易卸紧固件插入所述插口主体中的孔的第二端部中的插口中；定位所述驱动机构以使易卸配件与螺柱接合；在孔中弹性地推动销以使所述销与所述螺柱接合；在第一方向上旋转所述插口主体，从而在所述螺柱上扭转易卸紧固件；使易卸紧固件的可分离部分断开；将所述易卸紧固件的可分离部分保持在摩擦保持元件中；以及从所述第二端部推出所述可分离部分。

条款15.如条款14所述的方法，还包括将所述插口中的所述易卸紧固件与所述摩擦保持元件接合。

条款16.如条款14或15所述的方法，还包括从所述螺柱上移除所述插口主体并定位所述插口主体以便处理所述可分离部分。

条款17.如条款16所述的方法，还包括：将可分离部分与所述销上的肩部相接合；以及使销平移以推动所述可分离部分与所述摩擦保持元件脱离接触。

条款18.如条款17所述的方法，其中使所述销平移的步骤还包括在第二方向上旋转所述插口主体并使所述销上的配合螺纹与所述孔中的螺纹接合以平移所述销。

条款19.如条款18所述的方法，还包括：利用驱动机构在第一方向上旋转插口主体，以使销相反地平移；并使所述配合螺纹与所述螺纹中脱离。

条款20.如条款14至20中任一项所述的方法，其中在所述孔中弹性地推动所述销的步骤还包括在纵向方向上推动销以使所述销的键形顶端与所述螺柱相接合。

现在已经根据专利法规的要求详细描述了本发明的各种具体实施方式，本领域技术人员将认识到对本文公开的具体实施方式进行的修改和替换。这些修改在如以下权利要求所限定的本发明的范围和意图内。