專利名稱：用于安裝拉式緊固件的自動對正工具的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體涉及用于安裝拉式緊固件的工具，更具體地涉及一種這樣的工具，該工具含有自動對正零件。
背景技術(shù)：
用于安裝拉式緊固件的工具為工業(yè)中的標(biāo)準(zhǔn)件。這種工具包括打鉚機(jī)和其它工具，所述工具在將拉力傳給緊固件時把夾持力或連接力傳給工件，因此，將緊固件安裝在工件上。一般地，這種工具是手持的，它們或是手動或是液壓驅(qū)動的。具有這種用途的典型工具包括對活塞產(chǎn)生拉力的氣缸。所述活塞與傳遞所述拉力到緊固件的拉頭相接合。工業(yè)中，現(xiàn)有的這種工具的例子包括Textron Aerospace Fastener的G750A手動打鉚機(jī)和G704B動力工具，它們都構(gòu)造成依照特定應(yīng)用而使用多個拉頭工作。
圖1示出了典型拉牽拉工具的前部分1O和典型拉頭12的部件。如圖所示，拉頭12包括套筒14，所述套筒大致為圓柱形并在其內(nèi)有一腔體16。在該腔體16內(nèi)設(shè)置有筒夾18、爪20、爪隨動件22、緩沖器24和彈簧26。該套筒14的外表面28包括螺紋30，其用于接收鎖緊螺母32及擰入處于牽拉工具前部分1O的頭部氣缸34內(nèi)，而筒夾18的內(nèi)表面36包括螺紋38，其用于擰在處于牽拉工具前部分10的頭部活塞40上。在使用時，啟動所述牽拉工具，使頭部活塞40相對于頭部氣缸34向后移動，使筒夾18相對于套筒14向后移動，并使爪20夾住并拉動心軸或緊固件。此結(jié)構(gòu)和使用方法在工業(yè)中是常規(guī)的和眾所周知的。
無鉚螺母板(rivetless nut plate)也是工業(yè)中的標(biāo)準(zhǔn)件，并特別地用于與流體箱相關(guān)的場合，例如飛機(jī)等的油箱或水箱，用于提供接收緊固件的浮動螺紋座。一些無鉚螺母板設(shè)計(jì)成能使用拉式工具進(jìn)行安裝。例如，US2003/0091408(于2002年10月17日提交的美國專利申請No.10/272,721的公開)公開了一種無鉚螺母板，在該無鉚螺母板上，將止動件(retainer)或連接套筒(在本申請附圖中用標(biāo)號50表示)設(shè)置在工件中(在本申請附圖中用標(biāo)號54表示)的孔內(nèi)(在本申請附圖中用標(biāo)號52表示)，以及將桿(在本申請附圖中用標(biāo)號58表示)的加大的頭部位(在本申請附圖中用標(biāo)號56表示)設(shè)置在連接套筒內(nèi)。接下來，牽拉工具(例如具有如圖1中所示的前部分10的一個工具)用于拉動所述桿，使桿的頭部被拉動穿過連接套筒的管狀部分，使該管狀部分?jǐn)U大并接合在工件中孔的側(cè)壁上(如圖5到圖7的過程所示，及如圖10到圖12的過程所示)。
一般地，那些用牽拉工具來安裝的無鉚螺母板是由如圖1中所示的拉頭12來安裝的，所述拉頭包括能夠在安裝中保持貼緊工件54的平面。所述平面有助于保證安裝垂直于工件54表面。當(dāng)所述工具的平面貼緊工件54，為了對正位置，將所述拉頭12插入到工件54的孔52內(nèi)。因此，正確的安裝要靠操作者的能力來保證拉頭12被正確地定位在孔52內(nèi)。經(jīng)常出現(xiàn)的情況是牽拉工具壓靠在工件上，而所述拉頭12壓靠在孔54的一個側(cè)面上(而不是處于所述孔的中心)。因此，就出現(xiàn)了安裝偏離孔中心的情況。目前，廣泛使用的拉頭設(shè)計(jì)既沒有包括任何將無鉚螺母板對正孔的裝置，也沒包括任何測定鉆孔質(zhì)量的裝置。即使操作者花時間來正確地對正牽拉工具，但是仍然存在將無鉚螺母板與鉆孔對正的不確定性及鉆孔質(zhì)量的不確定性。
安裝無鉚螺母板需要工件上的孔是精確的。在垂直于工件表面上鉆孔的困難，加上相對于孔插入、對正和安裝所述無鉚螺母板的困難經(jīng)常不利地影響安裝質(zhì)量。當(dāng)使用薄工件的情形時，當(dāng)入口受到限制時的情況(即在窄工作空間中)，當(dāng)工件上的孔是橢圓形的情況時，且當(dāng)安裝時孔周圍的一些結(jié)構(gòu)已經(jīng)被損壞了的情況時，是特別難于鉆精確的孔并而后正確地將無鉚螺母板對正到孔中。通常來講，當(dāng)例如無鉚螺母板的緊固件被不準(zhǔn)確地安裝上了，則該緊固件的機(jī)械性能受到不利的影響。因此，正確地對正用于安裝在孔中的緊固件，例如無鉚螺母板，是重要的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明實(shí)施例的一個目的是提供用于安裝例如無鉚螺母板的拉式緊固件的自動對正工具。
本發(fā)明實(shí)施的另一個目的是提供一種通過最少的操作者參與而能夠用于有效地對正和安裝例如無鉚螺母板的拉式緊固件的工具。
簡單地，并根據(jù)前述的至少一個目的，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種用于安裝例如無鉚螺母板的拉式緊固件的拉頭，所述拉頭可與安裝工具或牽拉工具接合，且該拉頭包括套筒、套筒端部的管口件和從所述管口件中的開口伸出的插入件。所述插入件構(gòu)造成進(jìn)入到工件中的孔內(nèi)并將拉頭相對于該孔定心。所述插入件相對于所述管口件是可移動的，并優(yōu)選地包括在其端部的錐體，以利于進(jìn)入到所述孔內(nèi)。所述拉頭包括一組爪，其構(gòu)造成抓住并拉動桿或緊固件，且所述插入件構(gòu)造成當(dāng)桿或緊固件被拉動時，桿或緊固件的表面與插入件相接觸，并且插入件與所述桿或緊固件一起被拉動。因此，插入件最初在所述孔中，但當(dāng)所述桿或緊固件被拉動來進(jìn)行安裝時，所述插入件被拉出所述孔。
如可選擇地，所述牽拉工具可以包括彈簧和凸頭，它們均設(shè)置在插入件內(nèi)，其中所述凸頭延伸穿過插入件中的開口并可相對其移動，從而壓縮所述彈簧。所述凸頭可與例如無鉚螺母板相接合，且所述爪構(gòu)造成抓住并拉動桿或緊固件。所述凸頭構(gòu)造成與所述桿或緊固件一起被拉動，從而壓縮所述彈簧。所述插入件構(gòu)造成當(dāng)桿或緊固件被進(jìn)一步拉動時，所述凸頭變成相對于所述插入件完全縮回的狀態(tài)，而后，插入件就與所述桿或緊固件和所述凸頭一起被拉動。


參考以下說明并結(jié)合附圖，可以更好地理解本發(fā)明中結(jié)構(gòu)和操作的組織和方式，以及其它的目的和優(yōu)點(diǎn)，其中相同的附圖標(biāo)記表示相同的元件圖1是常規(guī)拉頭的分解橫截面圖及牽拉工具前部分的橫截面圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的拉頭的橫截面圖；圖3是圖2所示的拉頭的一些部件的分解圖；圖4是圖3所示的彈簧插入組件的分解圖；圖5-圖7示出了圖2和圖3中的拉頭安裝無鉚螺母板的順序視圖；圖8是根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的拉頭的橫截面圖；圖9是在圖8中所示的拉頭的一些部件的分解圖；圖10-圖12示出了圖8中的拉頭安裝無鉚螺母板的順序視圖；圖13是與拉頭相關(guān)聯(lián)使用的傳感機(jī)構(gòu)的分解圖，該拉頭是圖2或圖8所示的任意拉頭之一；圖14是圖13所示的傳感機(jī)構(gòu)的橫截面圖；圖15顯示了當(dāng)孔為正確尺寸時的傳感機(jī)構(gòu)；以及圖16顯示了當(dāng)孔太大時的傳感機(jī)構(gòu)。
具體實(shí)施例方式
盡管本發(fā)明可以易于以不同形式實(shí)施，但是應(yīng)當(dāng)理解的是，在附圖中示出并在此將詳細(xì)描述的實(shí)施例的目前的描述是認(rèn)為是發(fā)明原理范例，并不是想將本發(fā)明限制在如在這里所舉例和描述中。
圖2示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的拉頭100，而圖8示出了根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的拉頭100a。兩個拉頭100、100a均可構(gòu)造得與牽拉工具配合使用來安裝拉式緊固件，例如無鉚螺母板，且兩個拉頭均可構(gòu)造得用最少的操作者參與來對正工件上的孔。
如圖2-圖7所示，拉頭100包括套筒102，及與套筒102端部108處的螺紋孔106螺紋連接的管口件(nosepiece)104。套簡102大致為圓柱形并包括腔110。放置在套筒102的腔110內(nèi)的有筒夾112、彈簧114和彈簧插入組件116。筒夾112大致為圓柱形并包括通孔118。一組夾緊爪120、爪隨動件122和彈簧123均設(shè)置在筒夾112內(nèi)。筒夾112的內(nèi)表面124包括螺紋126，用于擰在牽拉工具的頭部活塞40上(見圖1)，套筒102的外表面128包括外螺紋130，用于擰入牽拉工具的頭部氣缸34內(nèi)(見圖1)，其中牽拉工具構(gòu)造得使頭部活塞40相對于頭部氣缸34前后移動。螺母132設(shè)置在套筒102的螺紋130上，用于有效地將拉頭100和牽拉工具緊固在一起。
彈簧插入組件116包括具有中心通孔142的大致圓柱形的插入件140。正如下面將要更加全面地描述的一樣，插入件140的端部部分144優(yōu)選地包括錐體146，所述錐體構(gòu)造得可與工件54上的孔52接合。插入件140包括臺肩148，所述臺肩構(gòu)造得可與管口件104的內(nèi)表面150相接合；以及底座部分152，其構(gòu)造得可與套筒102的內(nèi)表面154相接合。因此，插入件140大致保持在管口件104和套筒102內(nèi)。
蓋子156靠近插入件140的端部158與插入件140接合，優(yōu)選地，通過螺紋接合或通過壓配合而接合。凸頭(nose)160設(shè)置在插入件140內(nèi)，且其大致為具有中心通孔162的圓柱形。該凸頭160包括臺肩164，其與設(shè)置在插入件140內(nèi)的內(nèi)臺肩166接合，由此，凸頭160大致保持于插入件140內(nèi)。彈簧168放置在插入件140內(nèi)，大致位于凸頭160和蓋子156之間。
為了組裝拉頭100，首先組裝彈簧插入組件116。為了組裝彈簧插入組件116，將凸頭160插到插入件140內(nèi)，然后裝入彈簧168。隨后，將蓋子156與插入件140接合，例如通過螺紋接合或是壓配合。彈簧插入組件116組裝完成后，將彈簧插入組件116插入到套筒102內(nèi)，凸頭160先進(jìn)入套筒102。接下來，將彈簧114放置在彈簧插入組件116的后面，且將筒夾112壓在彈簧114上。然后繼續(xù)組裝，與其它常規(guī)拉頭相同，即爪120和爪隨動件122插入筒夾112內(nèi)，及將筒夾112和套筒102與牽拉工具接合(見圖1)。
此后，在使用時，將牽拉工具置于已準(zhǔn)備好用于緊固件安裝的孔52的上方，并使凸頭160穿過孔52伸出，則牽拉工具壓緊在工件54上。由于牽拉工具壓緊在工件54上，所以工件54上的孔52就碰到插入件140的錐體146，且孔52沿著錐體146向上移動。錐體146作用是將拉頭100與孔52同心對正。然后，將組裝好的無鉚螺母板的心軸58插入到突出的凸頭160內(nèi)(見圖5)，且將無鉚螺母板的套筒50牢固地壓在凸頭160上，所述無鉚螺母板是例如在US2003/0091408(于2002年10月17日提交的美國專利申請?zhí)?0/272,721的公開)中所公開的無鉚螺母板，該專利作為參考整體地合并于此。牢固的壓靠保證無鉚螺母板裝在凸頭160端部上。通過圍繞凸頭160安裝，無鉚螺母板與拉頭100和孔52同心。優(yōu)選地，凸頭160的通孔162和凸頭160的端部180應(yīng)分別設(shè)置成與無鉚螺母板的心軸58和連接套筒50的幾何形狀相一致，由此，可以在拉頭100的凸頭160和無鉚螺母板的連接套筒50和心軸58之間達(dá)到良好的配合(即心軸58良好地裝配在凸頭160內(nèi)，且無鉚螺母板的連接套筒50良好地裝配在凸頭160上)。
當(dāng)牽拉工具啟動時，拉心軸58。特別地，當(dāng)向后拉筒夾112且心軸58與筒夾112一起也被向后拉時，爪120鎖定在心軸58上。最初，插入件140不向后移動。而是由于受到彈簧114的壓縮，插入件140緊靠套筒102的內(nèi)表面150。凸頭160克服彈簧插入組件116的彈簧168首先縮回。凸頭160的內(nèi)部幾何形狀與心軸座182(見圖6)相互作用，且用于引導(dǎo)無鉚螺母板穿過孔52的中心。凸頭160一直處于縮回狀態(tài)直到內(nèi)部彈簧168被完全壓縮。當(dāng)凸頭160完全縮回時，如圖6所示，無鉚螺母板的止動件50將處在孔52的表面處。筒夾112縮回足夠遠(yuǎn)從而讓壓縮的彈簧168回復(fù)并釋放插入件140。后續(xù)的安裝是常規(guī)安裝。拉動心軸58穿過止動件52，擴(kuò)展止動件到工件54內(nèi)，并完成安裝，如圖7所示。結(jié)果是該安裝是不依靠操作者的技能的自動對正安裝。
圖8-12所示的拉頭100a與前述的拉頭100非常相似。因此，相同的附圖標(biāo)記用于表示相同的部件。拉頭100a設(shè)置成拉頭100a包括插入件140a(不包括彈簧114、168和端蓋156)，而不是設(shè)置成包括彈簧插入組件116和彈簧114。盡管此實(shí)施缺少前述實(shí)施例提供的彈簧的作用和空動，但是，該插入件140a仍然可以提供相對于工件54上的孔52的定心功能。優(yōu)選地，與拉頭100的插入件140一樣，拉頭100a的插入件140a也包括錐體146a。
為了組裝拉頭100a，將插入件140a和筒夾112均插入套筒102內(nèi)。然后繼續(xù)組裝，與其它常規(guī)拉頭相同，即爪120、爪隨動件122和彈簧123均插入筒夾112內(nèi)，且筒夾112和套筒102與牽拉工具接合。
此后，在使用時，將牽拉工具置于已準(zhǔn)備好用于緊固件安裝的孔的上方，并使插入件140a的端部190穿過孔52(見圖10)，則牽拉工具壓靠著工件54。由于牽拉工具壓靠在工件上，所以工件54上的孔52就遇到插入件140a的錐體146a，且孔沿著錐體146a向上移動。錐體146a的作用是將拉頭100a同心地對正孔52。然后，將組裝好的無鉚螺母板的心軸56(或不是心軸，而是其它的緊固件)插到插入件140a內(nèi)，且將無鉚螺母板牢固壓在插入件140a的端部190上。該牢固壓靠保證無鉚螺母板裝在插入件140a的端部190上。通過圍繞插入件140a的端部190安裝，無鉚螺母板與拉頭100a和孔52同心。優(yōu)選地，插入件140a與無鉚螺母板幾何形狀相一致，由此，心軸56良好地裝配在插入件140a中，且無鉚螺母板的連接套筒50良好地裝配在插入件140a的端部190上。
當(dāng)牽拉工具啟動時，拉心軸56。特別地，當(dāng)向后拉筒夾112且心軸56與筒夾112一起也被向后拉時，爪120鎖定在心軸56上。心軸56拉著插入件140a與其一起向后(見圖11)。插入件140a的內(nèi)部幾何形狀與心軸座相互作用，且引導(dǎo)無鉚螺母板穿過孔52的中心。拉動芯軸56穿過止動件50，將止動件的凸耳擴(kuò)展到工件54內(nèi)，并完成安裝，如圖12所示。結(jié)果是該安裝是不依靠操作者的技能的自動對正安裝。
拉頭100、100a任意之一提供了在薄結(jié)構(gòu)中安裝無鉚螺母板的工業(yè)問題的新穎的解決方案。當(dāng)前所使用的安裝工具均是使用拉頭，其結(jié)果是有許多不合格安裝。該不合格安裝是安裝時在孔的周圍弄裂和咬住該結(jié)構(gòu)。
上面所描述的和圖2-12所示的拉頭所提供的牽拉工具將能夠自動將其與孔對正、將緊固件與孔對正，并且識別和，若有必要的話，防止在質(zhì)量差的鉆孔內(nèi)安裝(即尺寸不夠的孔或超過尺寸的孔)。首先，在安裝中，即使?fàn)坷ぞ邲]有牢固地頂住結(jié)構(gòu)，在拉頭頂部增加有角度的錐體能同心地引導(dǎo)結(jié)構(gòu)中的孔到拉頭。
其次，優(yōu)選地，凸頭或插入件的一部分可構(gòu)造成在安裝前突出穿過孔。該突出部保證了無鉚螺母板或其它通用拉式緊固件均對正牽拉工具的中心。該突出部是在頂部帶有內(nèi)部彎曲形狀的圓柱體，其能夠裝配在無鉚螺母板連接套筒和無鉚螺母板的心軸之間，目的是在安裝中使無鉚螺母板與安裝工具同心地對正。
第三，圓柱突出部能夠用于在安裝前驗(yàn)證最小或最大孔尺寸要求是否得到滿足。如果孔尺寸太小，則圓柱突出部不能穿過該孔，停止安裝。如圖13-16所示，圓柱突出部203(例如拉頭100的凸頭160，或拉頭100a的插入件140a)的外徑202上的傳感元件200的增加，能夠用于探測是否孔尺寸太大。傳感元件200可由兩個或更多的小球形珠204組成，這些球形珠204以相等的間隔容納在圓柱突出部203的外徑上。如圖14所示，所述球形珠204由松弛的彈簧206支承在圓柱突出部203的表面205上方，目的是形成等于可允許的最大孔徑的外徑(即尺寸208)。如圖15所示，當(dāng)對球形珠204施加壓力時，彈簧206壓縮且傳感元件200觸發(fā)。因此，如圖16所示，在安裝中只要工件54上的孔52不是太大，則傳感元件200就觸發(fā)。如果傳感元件200不觸發(fā)，優(yōu)選地，則警示信號(如箭頭210所代表的)就會發(fā)送給操作者，例如，紅燈亮或鎖定安裝，這會阻止安裝工具的觸發(fā)開關(guān)釋放。
盡管已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實(shí)施例，但是顯而易見的是，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以在不脫離所公開內(nèi)容的精神和范圍內(nèi)對本發(fā)明進(jìn)行各種修改。
權(quán)利要求
1.一種用于安裝緊固件的拉頭，所述拉頭特征在于構(gòu)造成與安裝工具相接合的套筒；接合于所述套筒一端中的管口件；及從所述管口件中的開口伸出的插入件，其中所述插入件構(gòu)造成進(jìn)入到工件中的孔內(nèi)并將所述拉頭相對于所述孔定心。
2.如權(quán)利要求1所述的拉頭，特征在于，所述插入件相對于所述管口件可移動。
3.如權(quán)利要求1所述的拉頭，特征在于，所述插入件包括在一端的錐體，以利于進(jìn)入到所述孔內(nèi)。
4.如權(quán)利要求1所述的拉頭，特征還在于構(gòu)造成抓住和拉動桿或緊固件的內(nèi)部爪。
5.如權(quán)利要求4所述的拉頭，特征在于，所述插入件構(gòu)造成當(dāng)拉動所述桿或緊固件時，所述桿或緊固件的表面與所述插入件相接觸，且所述插入件與所述桿或緊固件一起被拉動。
6.如權(quán)利要求5所述的拉頭，特征在于，所述拉頭構(gòu)造成插入件最初在所述孔中，但當(dāng)所述桿或緊固件被拉動來進(jìn)行安裝時，所述插入件被拉出所述孔。
7.如權(quán)利要求1所述的拉頭，特征還在于設(shè)置在所述插入件內(nèi)的彈簧和凸頭，其中所述凸頭延伸穿過所述插入件中的開口，并可相對其移動，從而壓縮所述彈簧。
8.如權(quán)利要求7所述的拉頭，特征在于，所述凸頭可與桿或緊固件接合，且所述拉頭進(jìn)一步包括構(gòu)造成抓住和拉動所述桿或緊固件的為部爪。
9.如權(quán)利要求8所述的拉頭，特征在于，所述凸頭構(gòu)造成與所述桿或緊固件一起被拉動，從而壓縮所述彈簧。
10.如權(quán)利要求8所述的拉頭，特征在于，所述插入件構(gòu)造成這樣，即當(dāng)所述桿或緊固件被進(jìn)一步拉動時，所述凸頭相對于所述插入件完全縮回，而后，所述插入件與所述桿或緊固件和所述凸頭一起被拉動。
11.如權(quán)利要求1所述的拉頭，特征還在于所述拉頭外表面上的傳感元件，其構(gòu)造成探測工件中的所述孔是否太大。
12.如權(quán)利要求11所述的拉頭，特征在于，所述傳感元件設(shè)置在所述拉頭插入件圓柱突出部的外徑上。
13.如權(quán)利要求7所述的拉頭，特征還在于所述拉頭外表面上的傳感元件，其構(gòu)造成探測工件中的孔是否太大，其中所述傳感元件設(shè)置在所述拉頭凸頭的圓柱突出部的外徑上。
14.如權(quán)利要求11所述的拉頭，特征在于，所述傳感元件包括多個容納在所述拉頭外表面內(nèi)的珠。
15.如權(quán)利要求14所述的拉頭，特征在于，所述珠由彈簧支承在所述拉頭的外表面上方，從而所形成的外徑等于可允許的最大孔徑。
16.如權(quán)利要求11所述的拉頭，特征在于，所述拉頭構(gòu)造成產(chǎn)生與所述傳感元件相關(guān)的警示信號。
17.如權(quán)利要求1所述的拉頭，特征還在于筒夾、彈簧以及彈簧插入組件，其中所述筒夾、彈簧以及彈簧插入組件均設(shè)置在所述套筒內(nèi)。
18.如權(quán)利要求17所述的拉頭，特征還在于一組夾緊爪、爪隨動件和第二彈簧，其中所述的爪、爪隨動件和第二彈簧均設(shè)置在所述筒夾內(nèi)。
19.如權(quán)利要求18所述的拉頭，特征在于，所述筒夾的內(nèi)表面包括用于擰在安裝工具的頭部活塞上的螺紋。
20.如權(quán)利要求19所述的拉頭，特征在于，所述套筒的外表面包括用于擰入牽拉工具的頭部氣缸內(nèi)的外螺紋。
全文摘要
一種用于安裝例如無鉚螺母板的拉式緊固件的拉頭。該拉頭包括套筒，在套筒上的管口件，及從所述管口件伸出的插入件。所述插入件插入工件上的孔并將拉頭相對于孔定心。該插入件可相對于所述管口件移動，且優(yōu)選包括在其端部利于進(jìn)入所述孔內(nèi)的錐體。該拉頭包括抓住或拉動桿或緊固件的爪，該插入件設(shè)置成當(dāng)拉動該桿或緊固件時，該桿或緊固件的表面與插入件相接觸，并且該插入件與該桿或緊固件一起被拉動。因此，該插入件最初在孔中，但當(dāng)該桿或緊固件被拉動以進(jìn)行安裝時，該插入件被拉出所述孔。
文檔編號B25B11/00GK1769009SQ20051012005
公開日2006年5月10日 申請日期2005年11月3日 優(yōu)先權(quán)日2004年11月4日
發(fā)明者拉赫馬圖拉·法赫里·托斯基, 卡蒂耶·呂恩·埃斯特拉達(dá), 羅布·庫林庫斯 申請人:德事隆國際公司