專利名稱:盲鉚釘?shù)闹谱鞣椒?br>
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及盲鉚釘,比如那些適合于將工件的多個(gè)部件連接在一起的 盲鉚釘。更具體地說(shuō),本發(fā)明涉及盲鉚釘和對(duì)應(yīng)的使用方法以及用于盲鉚 釘安裝的工具,其中生產(chǎn)盲鉚釘所需的材料被顯著地減少,而對(duì)于盲鉚釘 緊固性能沒有任何有害的影響,乂人而減小了材料的量和成本。
背景技術(shù):
盲鉚釘為永久性地安裝在工件26中的緊固件(參見圖2)。大多數(shù)情 況下,工件26由兩個(gè)部件或?qū)有纬?,但是可以是一個(gè)部件到多個(gè)部件的 形式。當(dāng)工件26有多個(gè)部件時(shí),這些部件通過(guò)盲鉚釘緊固件連接到一起。 盲鉚釘^f義乂人工件26的一側(cè)安裝,因此相對(duì)側(cè)看不到。鉚釘在工件盲側(cè) (blind side)的那一部分在安裝過(guò)程中受到壓縮和膨脹而機(jī)械地變形,以 形成鐓頭。因?yàn)槊ゃT釘僅從工件26的一側(cè)安裝,所以它們是成本有效的 和多用途的。
盲鉚釘最初被設(shè)計(jì)成適應(yīng)只有工件的 一側(cè)可被安裝者接觸的情形。早 期采用盲鉚釘?shù)陌ㄆ嚬I(yè)和飛機(jī)工業(yè)。盲鉚釘為安裝者提供了許多好 處,包括安裝速度、多用性、簡(jiǎn)單性以及在大多數(shù)情形中相對(duì)較低的安裝 成本。與很多其它緊固件不同,通常不可能扭矩過(guò)小(under-torque)、扭矩過(guò)大(over-torque )或松動(dòng)地調(diào)整盲鉚釘,因?yàn)閵A緊負(fù)荷(clamping load) 由盲鉚釘心軸的預(yù)定斷裂負(fù)荷(breaking load)決定。
盲鉚釘10通常為兩件式緊固件(two-piece fastener ),其由一端具有 喇叭形凸緣(flared flange ) 14部分的中空鉚釘體或主體12以及穿過(guò)盲鉚 釘主體12的心軸16組成(參見
圖1 )。凸緣14端為盲鉚釘?shù)念^部。主體 12的相對(duì)端是孔18或閉合端(未示出),孔18或閉合端中的任一個(gè)與帶 有頭部的心軸16的頭部20部分連接。單件(或閉合端)型盲鉚釘具有固 定地且整體地與心軸連接的主體,而兩件型盲鉚釘具有可移除地與帶有頭 部的心軸連接的主體。兩件型盲鉚釘通過(guò)將具有干涉配合小凸塊(small interference fit bulge)的心軸插入盲鉚釘主體形成。
鉚釘主體12 —般為圓形。鉚釘主體12的直徑和盲鉚釘能夠緊固的夾 緊長(zhǎng)度決定盲鉚釘?shù)拇笮 6椿蛐?2,大多數(shù)情況下沿著鉚釘主體12的 長(zhǎng)度延伸。
心軸16,當(dāng)在一端與鉚釘主體12連接時(shí),在相對(duì)端延伸或伸到鉚釘 主體12的喇叭形凸緣14部分之外,從而產(chǎn)生心軸16的具有長(zhǎng)度尺寸PPA 的外露部分30。大多數(shù)情況下,心軸16酷似釘子或線結(jié)構(gòu)(wire structure )。
在盲鉚釘?shù)陌惭b過(guò)程中,鉚接工具物理地抓取延伸到鉚釘主體的凸緣 14部分之外的外露的心軸部分30。在安裝過(guò)程中,鉚釘主體12被插入到 工件26的洞中。在穿過(guò)盲鉚接工具砧(anvil)之后,鉗口夾緊心軸的延 伸到鉚釘主體的凸緣14之外的部分,即外露的心軸部分30,并拉動(dòng)心軸 16。因?yàn)殂T釘主體12的凸緣14將鉚釘主體12保持在適當(dāng)位置,并且心 軸頭部20大于鉚釘主體12的位于盲鉚4丁 10的相對(duì)端的孔18,所以鉚釘 主體12縱向地壓縮并徑向地向外膨脹以形成盲側(cè)頭部(blind-side head )。 在預(yù)定的安裝力(setting force )或拉伸負(fù)荷下,心軸16 —般設(shè)計(jì)成在心 軸的頭部處或接近于心軸的頭部處(或者在心軸與鉚釘主體連接的附近位 置)斷開。因此,心軸16的相當(dāng)一部分在安裝過(guò)程中從鉚釘主體12脫落。 斷開的部分有時(shí)候^^皮稱為已用心軸(spent mandrel) 24。在鉚釘安裝完成 后,盲頭部28在工件26的盲側(cè),并且鉚釘凸緣14在工件26的工作側(cè), 因此將工件26保持在一起??衫酶鞣N直徑、材料以及頭部樣式的盲鉚釘。用于形成盲鉚釘?shù)牟?料包括鋼、不銹鋼、鋁、銅、黃銅和塑料。盲鉚釘通常被歸類為拉型
(pull-type)或打入銷型(drive-pin-type)緊固件。
然而,外露的心軸部分30的長(zhǎng)度尺寸PpA通常沒有顯著變化。實(shí)際 上,外露的心軸部分30的長(zhǎng)度尺寸PpA已被標(biāo)準(zhǔn)化了。在美國(guó),規(guī)定盲 鉚釘?shù)囊?guī)格的標(biāo)準(zhǔn)組織之一是俄亥俄州克利夫蘭工業(yè)緊固件研究所 (Industrial Fasteners Institute of Cleveland, Ohio )。根據(jù)IFI STANDARD , 且特別是IFI-114,外露的心軸部分的長(zhǎng)度被認(rèn)為是該標(biāo)準(zhǔn)的表1中的"P"。 在所有的情況中,尺寸"P"被規(guī)定成具有1英寸或更大的尺寸(IFI-114 —Standard for Break Mandrel Blind Rivets (對(duì)于斷開心軸盲鉚釘?shù)臉?biāo)準(zhǔn)) 頒布1973年11月;修訂2003年2月)。
IFI-114標(biāo)準(zhǔn)的1英寸的最小尺寸(尺寸"P,,)指示,心軸的延伸到 鉚釘主體的凸緣14部分之外的部分,即外露的心軸部分30的長(zhǎng)度尺寸 PPA必須為至少1英寸或更長(zhǎng)(具體地,根據(jù)標(biāo)準(zhǔn),對(duì)于尺寸為#3和#4 的分別具有3/32英寸和4/32英寸的主體直徑的盲鉚釘為1.0英寸,對(duì)于 尺寸為#5和#6的分別具有5/32英寸和6/32英寸的主體直徑的盲鉚釘為 1.06英寸,或者對(duì)于尺寸為#8的具有8/32英寸的主體直徑的盲鉚釘為1.25 英寸)。這意味著,心軸16本身將一般具有大約1英寸加上鉚釘主體12 到心軸頭部20的距離的長(zhǎng)度尺寸LRB的長(zhǎng)度。因?yàn)樾妮S16大多數(shù)情況下 在心軸頭部20處或接近于心軸頭部20處斷開,所以在幾乎所有的盲鉚釘 安裝情況中,已用心軸24 (安裝操作過(guò)程中斷開的部分)具有至少1英
寸的長(zhǎng)度尺寸LpA,且在大多數(shù)情況中比鉚釘主體的長(zhǎng)度大1英寸或更多。
已用心軸24經(jīng)常被安裝者丟棄,即在每個(gè)盲鉚釘安裝完后扔掉。在 公司大量使用鉚釘?shù)那闆r下,已用心軸的數(shù)量可能是非常大的,大約每年 數(shù)百至數(shù)千磅。與心軸相關(guān)的成本既在于制造鉚釘?shù)纳a(chǎn)端,而且也在于 鉚釘被安裝并且已用心軸需要被以某些或其它形式丟棄的用戶端。具體 地,在生產(chǎn)端,有與形成鉚釘及心軸所需的材料的量相關(guān)的原材料(鋼、 不銹鋼、鋁、黃銅、銅、塑料等等)成本。在用戶端,有與已用心軸的收 集、儲(chǔ)存以及處理相關(guān)的成本,特別是在大量使用鉚釘?shù)膱?chǎng)所。心軸長(zhǎng)度的任何減小,在1英寸加上對(duì)于外露心軸30的長(zhǎng)度尺寸PPA
的TFT-114標(biāo)準(zhǔn)尺寸以下,將引起生產(chǎn)端(材料成本的降低)和用戶端(與 收集、儲(chǔ)存以及處理相關(guān)的成本的降低)的成本的降低。
然而,因?yàn)镮FI以及其它標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化了外露的心軸部分30的長(zhǎng) 度尺寸Ppa,所以還沒有認(rèn)識(shí)到此問(wèn)題。標(biāo)準(zhǔn)化有助于避免對(duì)于不同的心 軸需要顯著不同的鉚接工具的必要性。1英寸以上的可預(yù)知的尺寸意味 著,那些研制和生產(chǎn)中的鉚接工具可以設(shè)計(jì)成接收1英寸以上的外露的心 軸部分長(zhǎng)度尺寸的那些工具。另外,為了在心軸上產(chǎn)生足夠的夾緊以拉動(dòng) 心軸使鉚釘主體變形以及隨后離心軸斷開點(diǎn)更遠(yuǎn),用于形成心軸的金屬需 要1英寸以上的外露的心軸部分長(zhǎng)度尺寸。該1英寸以上的尺寸確保在心 軸上有足夠的表面面積以便被插入到鉚接工具內(nèi)并且充分夾緊。如果可由 鉚接工具夾緊的表面面積太小,那么可能在安裝鉚釘時(shí)產(chǎn)生問(wèn)題,比如, 在斷開所要求的更高的拉伸負(fù)荷下,鉚接工具的鉗口從心軸滑脫。然而, 此1英寸以上的尺寸僅僅是歷史實(shí)踐。
對(duì)于外露的心軸部分(1英寸以上的最小尺寸)的長(zhǎng)度尺寸PPA的標(biāo)
準(zhǔn)化和要求心軸具有足夠的表面面積以便被充分地夾緊的至少一個(gè)問(wèn)題, 外露的心軸部分的長(zhǎng)度尺寸PPA還沒有被現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)和慣例以既最大化材 料的使用效率又最小化生產(chǎn)、使用和已用心軸處理的成本的方式充分地解 決或指示。
發(fā)明概迷
有對(duì)于盲鉚釘設(shè)計(jì)的需要,其中外露的心軸部分的特征從常規(guī)的心軸 改進(jìn),以減小生產(chǎn)心軸所需材料的量和成本,同時(shí)也最小化與生產(chǎn)、^^用 以及已用心軸處理有關(guān)的成本,并同時(shí)仍然利用常規(guī)的鉚接工具來(lái)安裝鉚 釘并維持鉚釘性能。除了具有其它想要的特征之外,本發(fā)明涉及另外的解 決方案以解決此種需要。
依據(jù)本發(fā)明的一個(gè)示例性實(shí)施方式,鉚釘包括中空主體,該中空主體 具有第一端、第二端,以及在第一端和第二端之間延伸的管體(tube
10shank)。頭部凸緣(head flange )構(gòu)造成處于中空主體的第二端。心軸穿 過(guò)具有第一端和第二端的中空主體,心軸的第一端與中空主體的第一端連 接,并且心軸的第二端延伸到頭部凸緣之外大約0.75英寸或更短的距離。 心軸不要求具有用于在鉚釘安裝過(guò)程中由鉚接工具俘獲的非光滑的表面 特征。
依據(jù)本發(fā)明的變化形式,鉚釘為盲鉚釘。中空主體的第一端可以包括 敞開端或閉合端中的一個(gè),在敞開端或閉合端,心軸的第一端與中空主體 的第一端連接。心軸的第二端可以延伸到頭部凸緣之外至少0.25英寸的 距離。心軸的第二端延伸到頭部凸緣之外大約0.25英寸和大約0.75英寸 之間的距離。實(shí)際上,本發(fā)明的鉚釘?shù)男妮S可以延伸到頭部凸緣之外在 0.25英寸到0.75英寸的近似范圍以內(nèi)或者包括0.25英寸到0.75英寸的近 似范圍的任何長(zhǎng)度,包括大約0.25英寸、大約0.3英寸、大約0.35英寸、 大約0.4英寸、大約0.45英寸、大約0.5英寸、大約0.55英寸、大約0.6 英寸、大約0.65英寸、大約0.7英寸或者大約0.75英寸的距離。
依據(jù)本發(fā)明的另外的變化形式,心軸進(jìn)一步包括設(shè)置成靠近心軸的第 一端的斷開式頸部(breakaway neck )??梢栽谛妮S上形成表面改性(surface modification),以提高鉚接工具對(duì)心軸的夾緊。心軸被構(gòu)造成在施加預(yù)定 的拉伸負(fù)荷時(shí)折斷。
依據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式, 一種制造鉚釘?shù)姆椒òㄌ峁┲锌罩?體,該中空主體具有第一端、第二端,以及在第一端和第二端之間延伸的 管體,其中頭部凸緣被設(shè)置在中空主體的第二端。使心軸穿過(guò)中空主體, 該心軸具有第一端和第二端。將心軸連接到中空主體,心軸的第一端與中 空主體的第一端連接。心軸的第二端延伸到頭部凸緣之外大約0.75英寸 或更短的距離。
依據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面,提供了一種鉚接工具,其包括主體、用于致 動(dòng)鉚接工具的拉力發(fā)生器(pulling force generator),以及在主體內(nèi)的鉗口 組件(jaw assembly )。該鉗口組件包括具有帶角度的內(nèi)部環(huán)形表面的鉗口 套(jaw case),以及設(shè)置成頂靠著鉗口套的帶角度的內(nèi)部環(huán)形表面的至少 兩個(gè)分離的鉗口 (splitjaw),以用于夾緊被插入鉚接工具內(nèi)的鉚釘?shù)男妮S以便安裝。該鉚接工具進(jìn)一步包括連接到鉚接工具的主體的可移除并可更
換的鼻件(nosepiece)。該鼻件包括具有遠(yuǎn)端和近端的孔,遠(yuǎn)端適合于接收鉚釘?shù)男妮S,近端適合于接觸至少一個(gè)分離的鉗口并保持分離的鉗口敞開,以便使心軸穿過(guò)其插入。該鼻件可適合于以多個(gè)不同的尺寸生產(chǎn),以便4妻收對(duì)應(yīng)不同直徑的心軸,并且多個(gè)不同尺寸中的每個(gè)的遠(yuǎn)孔端和近孔端之間的距離大致上相同。鉚接工具可以被設(shè)置成執(zhí)行多階段的拉動(dòng)和釋放動(dòng)作,以便安裝鉚釘。
依據(jù)本發(fā)明的另外的方面, 一種安裝鉚釘?shù)姆椒òㄌ峁┿T釘,鉚釘包括中空主體,該中空主體具有第一端、第二端,以及在第一端和第二端之間延伸的管體。該鉚釘進(jìn)一步包括設(shè)置在中空主體的第二端的頭部凸緣,以及穿過(guò)中空主體并具有第一端和第二端的心軸,該心軸的第一端與中空主體的第一端連接。該方法接下來(lái)是將鉚釘插入鉚接工具內(nèi),并將鉚釘插入待鉚接的工件中。致動(dòng)鉚接工具,以?shī)A緊心軸的第二端的一部分,并拉動(dòng)鉚釘?shù)男妮S,直到中空主體實(shí)質(zhì)上變形以安裝心軸的第一端。釋放心軸,并將心軸重新放置在鉚接工具內(nèi),以便鉚接工具夾緊的部分比在重新放置心軸之前第二端被夾緊的那一部分大。隨后,再次拉動(dòng)心軸,直到心軸折斷。
依據(jù)本發(fā)明的另外的變化形式,該方法可以進(jìn)一步包括重復(fù)釋^:心軸和將心軸重新放置在鉚接工具內(nèi)的步驟,以便在折斷心軸前,鉚接工具夾緊的部分比在重新放置心軸之前第二端被夾緊的那一部分大。該鉚釘可以為盲鉚釘。中空主體的第一端可以包括敞開端或閉合端中的一個(gè),在敞開端或閉合端處,心軸的第一端與中空主體的第一端連接。心軸的第二端可
以延伸到頭部凸緣之外至少0.25英寸的距離。心軸的第二端可以類似地延伸到頭部凸緣之外在大約0.25英寸和大約0.75英寸之間的距離,或者包括大約0.25英寸和大約0.75英寸以及在大約0.25英寸和大約0.75英寸之間的3巨離。
依據(jù)本發(fā)明的另外的方面,安裝鉚釘?shù)姆椒梢园ㄌ峁┿T釘,鉚釘具有帶有第一端和第二端的中空主體、位于中空主體的第二端的頭部凸緣,以及穿過(guò)中空主體并且具有第一端和第二端的心軸。心軸的第一端與中空主體的第一端連接,并且心軸的第二端延伸到頭部凸緣之外大約0.75
英寸或更短的距離。心軸不要求具有用于在鉚接安裝過(guò)程中由鉚接工具俘獲的非光滑的表面特征。該方法接下來(lái)是將鉚釘插入鉚接工具內(nèi),并將鉚釘插入待鉚接的工件中。致動(dòng)鉚接工具,以使用鉗口夾緊表面的小于在夾緊鉗口上可利用的完整的鉗口夾緊表面的一部分來(lái)夾緊心軸的第二端。通過(guò)拉動(dòng)鉚釘?shù)男妮S來(lái)執(zhí)行第一次拉動(dòng),因此使中空主體變形。在中空主體充分變形到足以使心軸能進(jìn)一步行進(jìn)而進(jìn)入鉚接工具中的狀態(tài)下,釋放心軸,并且將心軸重新放置在鉚接工具內(nèi),以使得鉚接工具使用鉗口夾緊表面的大于用于第一次拉動(dòng)的鉗口夾緊表面的部分的一部分來(lái)夾緊心軸。通過(guò)拉動(dòng)心軸來(lái)執(zhí)行至少第二次拉動(dòng),以便安裝鉚釘。在完成鉚釘?shù)陌惭b之前,可能需要另外地重新調(diào)整心軸,并且可能需要另外的拉動(dòng)步驟。
附圖簡(jiǎn)述
通過(guò)參照結(jié)合附圖的以下詳細(xì)描述,將更全面地理解本發(fā)明的這些以
及其它特征,其中
圖1為依據(jù)盲鉚釘?shù)囊阎夹g(shù)的盲鉚釘?shù)膱D解說(shuō)明;
圖2為圖1依據(jù)盲鉚釘?shù)囊阎夹g(shù)的盲鉚釘在鉚釘安裝之后的截面圖
示;
圖3為依據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方式的盲鉚釘?shù)膱D解說(shuō)明;
圖4為依據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面的圖3盲鉚釘在鉚釘安裝之后的截面圖
圖5A和圖5B為依據(jù)盲鉚釘?shù)囊阎夹g(shù)的常規(guī)盲鉚釘安裝工具(blindrivet setting tool)的圖解i兌明;
圖6A和圖6B為依據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面具有改進(jìn)的鼻件和改進(jìn)的鼻外殼(nose hosing)的常規(guī)的盲鉚釘安裝工具的圖解說(shuō)明;
圖6C、 6D和6E為依據(jù)本發(fā)明方面的改進(jìn)的鼻件以適應(yīng)不同直徑的鉚釘心軸的變化形式的進(jìn)一步的圖示;圖7A、 7B、 7C和7D形成依據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面的使用鉚釘安裝工具將盲鉚釘安裝在工件中的分步驟圖示;
圖8為依據(jù)常規(guī)鉚釘安裝操作的鉚釘安裝操作過(guò)程中心軸拉伸負(fù)荷對(duì)心軸位移的曲線圖;以及
圖9A、 9B、 9C、 9D、 9E以及9F形成依據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面的使用帶有改進(jìn)的鼻件和改進(jìn)的鼻外殼的鉚釘安裝工具將盲鉚釘安裝在工件中的分步驟圖示。
詳述
露的心軸部分的盲鉚釘^:計(jì),以減小生產(chǎn)心軸所需要的材料的量和成本,同時(shí)也使與生產(chǎn)、使用和處理已用心軸關(guān)聯(lián)的成本最小化,而仍然全部利用常規(guī)的鉚接工具來(lái)安裝盲鉚釘并維持鉚釘性能。心軸不要求具有用于在鉚釘安裝過(guò)程中由鉚接工具俘獲的非光滑的表面特征。為了用本發(fā)明的盲鉚釘設(shè)計(jì)工作,可以使用常規(guī)的鉚接工具,即帶有可更換的鼻外殼和改進(jìn)的鼻件的鉚槍,其中改進(jìn)的鼻外殼連接改進(jìn)的鼻件。常M^的鉚釘安裝工具上的改進(jìn)的鼻外殼和改進(jìn)的鼻件使得與常規(guī)的和標(biāo)準(zhǔn)的心軸相比能夠使用具有減小的外露的心軸部分的心軸。另外,改進(jìn)的用于安裝鉚釘?shù)姆植襟E方法也可以與本發(fā)明的鉚釘設(shè)計(jì)結(jié)合使用,以使得能夠使用甚至進(jìn)一步減小的外露的心軸部分。除了具有其它想要的特征以外,本發(fā)明涉及進(jìn)一步的解決方案以解決此需要。
圖1至圖9F包含多個(gè)圖,其中整個(gè)附圖中類似部件用類似的參考數(shù)字指示,類似部件說(shuō)明示例性實(shí)施方式,或者用于描述盲鉚釘?shù)陌l(fā)明方面、具有改進(jìn)的鼻件和改進(jìn)的鼻外殼的鉚釘安裝工具,以及依據(jù)本發(fā)明的分步驟鉚釘安裝程序。雖然將參照?qǐng)D中示出的示例性實(shí)施方式描述本發(fā)明,但是應(yīng)理解,很多可選擇的形式可以實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。此外,本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解以仍然遵守本發(fā)明的精神和范圍的方式改變公開的實(shí)施方式的參數(shù),比如元件或材料的尺寸、形狀或樣式的不同方式?,F(xiàn)轉(zhuǎn)到圖3,提供了依據(jù)本發(fā)明的盲鉚釘40。盲鉚釘40被描述為兩 件式緊固件;然而,本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)理解,盲鉚釘40可以被制成單件 式緊固件或其它構(gòu)造。示例性的盲鉚釘40由一端具有喇叭形凸緣44部分 的中空鉚釘體或主體42以及穿過(guò)鉚釘主體42的改進(jìn)的心軸46組成。凸 緣44端為盲鉚釘40的頭部。主體42的相對(duì)端是孔48或閉合端(未示出), 孔48或閉合端中的任一個(gè)與改進(jìn)的心軸46的頭部50部分連接。單件形 式具有固定地和整體地與心軸連"t妄的主體,而兩件形式具有可移除地與改 進(jìn)的心軸46連接的主體。兩件形式通過(guò)將具有干涉配合小凸塊的心軸插 入盲鉚4丁主體內(nèi)形成。
鉚釘主體42 —般為圓形。鉚釘主體42的直徑和夾緊長(zhǎng)度決定盲鉚釘 的尺寸。洞或芯52,大多數(shù)情況下沿著鉚釘主體42的長(zhǎng)度延伸。
改進(jìn)的心軸46,當(dāng)在一端與鉚釘主體42連接時(shí),在相對(duì)端延伸或伸 到鉚釘主體42和凸緣44以外,從而形成心軸46的具有長(zhǎng)度尺寸PN的外 露部分60。大多數(shù)情況下,改進(jìn)的心軸46酷似釘子或線結(jié)構(gòu)。改進(jìn)的心 軸,像常規(guī)的心軸一樣,不要求用于在鉚釘安裝過(guò)程中由鉚接工具俘獲的 非光滑的表面特征。不同地講, 一些其它的現(xiàn)有的心軸構(gòu)造已經(jīng)包括了多 種表面特征改進(jìn),比如槽口、溝槽、滾花(knurl)或其它等價(jià)的表面特 征,以便使心軸能合適地被鉚接工具俘獲以用于鉚釘安裝。本發(fā)明可以利 用帶有這些表面特征的心軸,然而,與其它現(xiàn)有構(gòu)造相比,卻不要求或不 需要本發(fā)明的心軸46具有這些表面特征改進(jìn)。改進(jìn)的心軸46可以使用下 文描述的常規(guī)鉚釘安裝工具安裝,而不要求對(duì)通常為光滑的心軸表面另行 改進(jìn)。因此,不要求改進(jìn)的心軸具有非光滑的表面特征。改進(jìn)的心軸46 可以依據(jù)常規(guī)實(shí)踐制造,然而,遵照本發(fā)明對(duì)改進(jìn)的心軸46的長(zhǎng)度進(jìn)行 了調(diào)整。例如,改進(jìn)的心軸46可以通過(guò)對(duì)形成心軸的機(jī)器提供連續(xù)巻繞 線(continuous spooled wire)來(lái)制造。該線遵照本發(fā)明稍后描述的預(yù)定的 長(zhǎng)度切斷,并隨后與分開生產(chǎn)的鉚釘主體42組裝在一起。改進(jìn)的心軸46 的一些實(shí)施方式可以包括但是不要求具有環(huán)形溝槽(未示出)的表面,或 者其它粗糙表面,以增加鉚釘安裝工具在安裝盲鉚釘40時(shí)的夾緊能力。
改進(jìn)的心軸46可以進(jìn)一步在靠近頭部50的端包括斷開式頸部58。
15該斷開式頸部58可以按由本領(lǐng)域技術(shù)人員理解的多種不同方式實(shí)施,包
括在心軸頭部中巻邊,同時(shí)在滾壓出環(huán)形夾緊溝槽的滾絲機(jī)(thread roller) 中滾壓斷開式頸部58、蝕刻、4故凹痕、縮窄直徑以及類似方式。斷開式 頸部58的功能為提供沿著改進(jìn)的心軸46的長(zhǎng)度的薄弱點(diǎn),在該點(diǎn)處,心 軸46被做成當(dāng)在鉚釘安裝過(guò)程中在心軸上放置需要的拉伸負(fù)荷時(shí)更容易 斷開,如稍后描述的。
如在本說(shuō)明書的背景中提到的,IFI-114標(biāo)準(zhǔn)的1英寸的最小尺寸(尺 寸"P")要求心軸的延伸到鉚釘主體的凸緣之外的部分,即,外露的心 軸部分30的長(zhǎng)度尺寸PpA,必須為至少1英寸或更長(zhǎng)(具體地,根據(jù)標(biāo) 準(zhǔn),對(duì)于尺寸為弁3和#4的分別具有3/32英寸和4/32英寸的主體直徑的 盲鉚釘為1.0英寸,對(duì)于尺寸為#5和#6的分別具有5/32英寸和6/32英寸 的主體直徑的盲鉚釘為1.06英寸,或者對(duì)于尺寸為#8的具有8/32英寸的 主體直徑的盲鉚釘為1.25英寸)。
與IFI-114標(biāo)準(zhǔn)相反,且依據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式,盲鉚釘40的外露 的心軸部分60的長(zhǎng)度尺寸PN比現(xiàn)有技術(shù)中已知的外露的心軸30的常規(guī) 的長(zhǎng)度尺寸PM短。具體地,對(duì)于具有例如3/32英寸或4/32英寸的主體 直徑的鉚釘,其外露的心軸部分60的長(zhǎng)度尺寸Pn小于大約0.75英寸, 并且在大多數(shù)的實(shí)施過(guò)程中大于大約0.25英寸,并且包括介于0.25英寸 和0.75英寸之間的任何尺寸。外露的心軸部分60的實(shí)際長(zhǎng)度尺寸Pn可 以隨盲鉚釘40的每種不同尺寸的執(zhí)行方式略微地變化;但是此長(zhǎng)度變化 不被本發(fā)明的實(shí)施方式要求。另外,應(yīng)注意到,確定外露的心軸部分60 的長(zhǎng)度尺寸PN的最大長(zhǎng)度的基本因素是希望減小形成改進(jìn)的心軸46所需 要的材料的量,以及簡(jiǎn)化盲鉚釘40的用法,同時(shí)保持常規(guī)的鉚釘性能并 且仍維持使用常規(guī)的工具安裝鉚釘?shù)哪芰Α1疚氖褂玫年P(guān)于尺寸#3和#4 的盲鉚釘?shù)木唧w例子同樣不應(yīng)被理解為限制本發(fā)明,而僅僅是代表一些實(shí) 際尺寸以及適合于一些實(shí)施過(guò)程的鉚釘尺寸。
應(yīng)注意到,通常來(lái)說(shuō),很好理解具體裝置的尺寸差異可稍微變化。然 而,本發(fā)明旨在減小被本領(lǐng)域技術(shù)人員理解為標(biāo)準(zhǔn)組織比如IFI STANDARD⑧所要求的使裝置(盲鉚釘)可操作的最小尺寸的尺寸。因此,相對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員所期望的以及相對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)化的最小值來(lái)說(shuō),從外露
心軸30的長(zhǎng)度尺寸PpA到外露的心軸部分60的長(zhǎng)度尺寸Pn的威小超出 了所期望的和可預(yù)測(cè)的尺寸變化。
另外,應(yīng)理解,外露的心軸部分60的長(zhǎng)度尺寸PN的小于1英寸的任 何值代表現(xiàn)有技術(shù)中已知的常規(guī)的外露的心軸部分30的長(zhǎng)度尺寸Ppa的 減小,并且因此代表相對(duì)于常規(guī)的心軸來(lái)說(shuō)制作這樣的心軸所需的材料的 量的減小。然而,在1英寸以上的尺寸的某個(gè)范圍內(nèi),具有最小改進(jìn)的常 規(guī)的鉚釘安裝工具比如縮短的砧將仍然能操作以安裝盲鉚釘,且形成盲鉚 釘?shù)男妮S所需的材料的減小將是最小的。因此,本發(fā)明試圖鑒別用于外露 的心軸部分60的長(zhǎng)度尺寸Pn的但,該值不僅足以引起形成改進(jìn)的心軸 46所需的材料的相當(dāng)?shù)暮陀杏玫臏p小,同時(shí)也仍然可以使用常M^的鉚釘 安裝工具操作,但需要如下文描迷的使常規(guī)的鉚釘安裝工具具有對(duì)砧和鼻 外殼的組合的可移除并可更換的改進(jìn)。大約0.75英寸的最大尺寸被認(rèn)為 代表該值。然而,大約0.5英寸的外露的心軸部分60的長(zhǎng)度尺寸Pn—般 是為了使用本發(fā)明得到的效率最大化并且也保持使用常規(guī)的鉚釘安裝工 具操作的能力的優(yōu)選長(zhǎng)度。
對(duì)形成改進(jìn)的心軸46所需的材料的可觀的和有用的減小可以被理解 為意味著,不僅在生產(chǎn)端通過(guò)減小形成改進(jìn)的心軸46所需的材料的量, 而且在用戶端通過(guò)減小收集的需要儲(chǔ)存和最終處理的已用心軸的重量和 體積以及縮短已用心軸的長(zhǎng)度以提升真空操作的收集而引起成本可觀的 減小的量。主體直徑為3/32英寸或4/32英寸的#3或斜鉚釘上為大約0.75 英寸或更短的外露的心軸部分60的長(zhǎng)度尺寸PN相對(duì)于具有鉚釘?shù)囊话愠?寸的至少1英寸或更大的外露的心軸部分60的長(zhǎng)度尺寸Pw的常規(guī)心軸 16產(chǎn)生形成改進(jìn)的心軸46所需材料的量的大約17°/。的減小。在數(shù)以千計(jì) 的盲鉚釘被生產(chǎn)和/或使用的場(chǎng)所中,這可以引起顯著的成本節(jié)約。
雖然本發(fā)明已經(jīng)將外露的心軸部分60的長(zhǎng)度尺寸PN描述為小于大約 0.75英寸,但是本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式實(shí)施了長(zhǎng)度減小,以對(duì)于帶有3/32 英寸或4/32英寸的主體直徑的大小為#3或斜的鉚釘產(chǎn)生大約0.5英寸或 更短的外露的心軸部分60的長(zhǎng)度尺寸Pw。此大約為0.5英寸的尺寸進(jìn)一步減小了涉及形成改進(jìn)的心軸46并連同帶有下文描述的改進(jìn)的鼻件和改 進(jìn)的鼻外殼的鉚釘安裝工具的材料的量,其仍然可以利用常規(guī)的鉚釘安裝
工具。因此,對(duì)于大小為#3或#4的帶有3/32英寸或4/32英寸的主體直 徑的鉚釘,外露的心軸部分60的通常優(yōu)選長(zhǎng)度尺寸Pw為大約0.5英寸, 但是應(yīng)理解,盡管多達(dá)大約0.75英寸的尺寸可能具有一些益處,但是小 于大約0.5英寸或更短的尺寸實(shí)現(xiàn)的益處。另外,大約0.25英寸的最小尺 寸仍然在使用分步驟安裝方法時(shí)為常規(guī)的鉚釘安裝工具提供了用于在鉚 釘安裝過(guò)程中夾緊心軸的足夠的長(zhǎng)度。
圖3和圖4示出了本發(fā)明的改進(jìn)的心軸46,并附加地示出了與常規(guī) 心軸,比如圖1和圖2中示出的盲鉚釘10的心軸16的對(duì)比。在圖3中, 本發(fā)明的盲鉚釘40包括外露的心軸部分60。外露的心軸部分60的長(zhǎng)度 尺寸PN為大約0.5英寸。圖1的常規(guī)的盲鉚釘10的外露的心軸部分30 以虛線展示以指示相關(guān)尺寸。常規(guī)的盲鉚釘10的外露的心軸部分30的長(zhǎng) 度尺寸PPA為大約1.06英寸。因此,在示出的實(shí)施方式中,外露的心軸部 分60的長(zhǎng)度尺寸Pw和常規(guī)的盲鉚釘10的外露的心軸部分30的長(zhǎng)度尺寸 PpA之間的長(zhǎng)度差(LA)為大約0.56英寸。如圖4中所示,在改進(jìn)的心軸 在斷開式頸部58處折斷之后,已用心軸54具有在鉚釘主體42內(nèi)直到折 斷點(diǎn)的心軸部分長(zhǎng)度尺寸Lrb,加上外露的心軸部分60的長(zhǎng)度尺寸PN, 產(chǎn)生了由改進(jìn)的盲鉚釘46得到的已用心軸54的總長(zhǎng)度尺寸LN。由常規(guī) 心軸16得到的類似形成的已用心軸24具有在鉚釘主體12內(nèi)直到折斷點(diǎn) 的相同的心軸部分長(zhǎng)度尺寸Lrb,加上盲鉚釘10的外露的心軸部分30的 長(zhǎng)度尺寸PPA,產(chǎn)生了由常規(guī)的盲鉚釘10得到的已用心軸24的總長(zhǎng)度尺 寸LPA。在示例性實(shí)施方式中,常規(guī)的已用心軸24和改進(jìn)的已用心軸54 之間的長(zhǎng)度差U為大約0.56英寸,這是因?yàn)橥饴兜男妮S部分60的長(zhǎng)度 尺寸PN和常規(guī)的盲鉚釘10的外露的心軸部分30的長(zhǎng)度尺寸PpA之間的 長(zhǎng)度差U為大約0.56英寸。在此例子中,常規(guī)的盲鉚釘10的外露的心 軸部分30的長(zhǎng)度尺寸PPA的減小,減小到改進(jìn)的心軸46的外露的心軸部 分60的長(zhǎng)度尺寸PN,為大約0.56英寸,除以總和(0.43英寸的長(zhǎng)度尺 寸Lrb+1.06英寸的長(zhǎng)度尺寸Ppa),引起心軸材料減小將近38%。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)理解,外露的心軸部分60的長(zhǎng)度尺寸Pn和常規(guī)的 盲鉚釘10的外露的心軸部分30的長(zhǎng)度尺寸PpA之間的長(zhǎng)度差La的范困 可以在想要的多個(gè)長(zhǎng)度尺寸之間。例如,具有接近于0的長(zhǎng)度差La的尺
寸的心軸將會(huì)是更加常規(guī)的尺寸的心軸。具有接近于大約0.25英寸至大 約0.75英寸,到差不多大約1英寸或更大的長(zhǎng)度差la的尺寸的心軸將為 符合本發(fā)明的特征的心軸,并且和常規(guī)的及標(biāo)準(zhǔn)的盲鉚釘技術(shù)相比顯示出 顯著的效率。
因此,本發(fā)明認(rèn)為,如先前構(gòu)造的盲鉚釘?shù)某R?guī)的和標(biāo)準(zhǔn)的心軸對(duì)于 安裝盲鉚釘?shù)木o固所需的功能是多余的。本發(fā)明的盲鉚釘縮短了心軸的長(zhǎng) 度,產(chǎn)生改進(jìn)的心軸46,其可以如下所述的用于使用改進(jìn)的常規(guī)鉚釘安 裝工具來(lái)安裝盲鉚釘40。
另夕卜,本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)理解,盲鉚釘40可以制作成具有多種直徑、 材料以及頭部樣式。用于形成盲鉚釘40的材料包括但不限于鋼和不銹鋼、 鋁、銅、黃銅以及塑料。盲鉚釘40的直徑可以是如先前對(duì)于常^見的鉚釘 生產(chǎn)的任何直徑。本發(fā)明沒有對(duì)盲鉚釘?shù)闹睆匠叽缭O(shè)置任何限制。另夕卜, 鉚釘可有多種不同的頭部樣式。本發(fā)明使用所有已知的直徑、材料以及盲 鉚釘領(lǐng)域內(nèi)已知的頭部樣式操作。
在操作中,本發(fā)明的盲鉚釘40 (或常規(guī)的盲鉚釘IO)可以-使用常規(guī) 的鉚接工具62設(shè)置或安裝,如圖5A和5B中描繪的??蛇x擇地,或?qū)τ?br>
長(zhǎng)度差la的尺寸較大以致心軸不能充分地到達(dá)鉗口組件的實(shí)施方式,本
發(fā)明的盲鉚釘40可以使用具有改進(jìn)的鼻件85和改進(jìn)的鼻外殼84的常規(guī) 的鉚接工具62設(shè)置或安裝,如圖6A和6B中描繪的。常規(guī)的鉚接工具 62包括鼻外殼64以及與鼻件殼64螺紋連接的環(huán)形砧66。該鼻外殼64 可以同樣地與鉚接工具62的主體68螺紋連接,使得其容易被移除以便進(jìn) 入工具62的前端的內(nèi)部作業(yè),并且也以便更換。鉚接工具62進(jìn)一步包括 力發(fā)生機(jī)構(gòu)(未示出),比如機(jī)械的、電的、氣動(dòng)的或用于致動(dòng)工具62 以及設(shè)置或安裝盲鉚釘?shù)念愃茩C(jī)構(gòu)。鉚接工具62的鼻外殼64之內(nèi)是鉗口 組件72。該4計(jì)口組件72包括心軸孔74,常規(guī)的盲鉚釘10的心軸16可以 穿過(guò)該心軸孔74。鉗口組件可操作地與由力發(fā)生機(jī)構(gòu)產(chǎn)生的拉力耦合。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)理解,有很多已知機(jī)構(gòu)用于轉(zhuǎn)化由用戶手動(dòng)地或通過(guò)機(jī) 械(氣動(dòng)的、液壓的、電的或其它力)或以其它形式提供的力以在鉚釘安 裝工具中產(chǎn)生拉力。因此,本文將不提供這些眾所周知的機(jī)構(gòu)的細(xì)節(jié)。這
足夠指示拉力由作用在鉗口組件的鉗口套76上的鉚接工具62的操作產(chǎn)生。
鉗口組件進(jìn)一 步包括鉗口套76,該鉗口套76具有帶角度的楔形物78, 其形狀一皮設(shè)置成頂靠著兩個(gè)或更多個(gè)分離的鉗口 80。兩個(gè)或更多個(gè)分離 的鉗口 80—般在其表面上具有與心軸接觸的夾緊齒82,以改進(jìn)分離的鉗 口在鉚釘安裝操作的過(guò)程中夾緊和保持心軸的能力。
延伸到鉚釘主體12和凸緣14之外的外露的心軸部分30 (或者對(duì)于 本發(fā)明的盲鉚釘40的心軸部分60 )在鉚釘安裝過(guò)程中被鉚接工具物理地 夾緊。具體地,在安裝過(guò)程中,將鉚釘主體12插入工件26的洞內(nèi)。在穿 過(guò)砧66之后,鉚接工具的鉗口夾緊心軸的延伸到鉚釘主體的凸緣之外的 部分,即外露的心軸部分30,并且拉動(dòng)心軸16。因?yàn)殂T釘主體12的凸緣 14將鉚釘主體12保持在適當(dāng)位置,并且心軸頭部20比鉚釘主體12的位 于鉚釘10的相對(duì)端的孔18大,所以鉚釘主體12縱向地壓縮并徑向地向 外膨脹以形成盲側(cè)頭部。心軸16被設(shè)計(jì)成在心軸的頭部處或靠近心軸的 頭部處(或者在心軸與鉚釘主體連接的接近位置)在預(yù)定的安裝力或拉伸 負(fù)荷下斷開。因此,心軸16的相當(dāng)一部分在安裝過(guò)程中掉落出鉚釘主體 12。該斷開部分為已用心軸24。盲頭部28在鉚釘;故安裝之后位于工件26 的盲側(cè),且鉚釘凸緣14在工件26的工作側(cè)上,因此將工件26保持在一 起。
為了開始鉚釘安裝過(guò)程,用戶將盲鉚釘10的心軸16穿過(guò)砧66提供 或插入鉚接工具62內(nèi)并進(jìn)入分離的鉗口 80以及鉗口組件72的心軸孔74。 提供拉力,并且鉗口套76以箭頭A的大致方向移動(dòng)。這引起帶角度的楔 形物78頂靠著分離的鉗口 80傳遞壓力,從而引起分離的鉗口頂靠著壓縮 心軸16并開始以箭頭A的方向和4f口套76 —起移動(dòng)。^立力越大以及由 心軸16的強(qiáng)度及其抗拉伸性提供的阻力越大,在心軸16上由分離的鉗口 80承載的力就越大,優(yōu)選地防止分離的鉗口 80在心軸16上打滑。如果心軸16上的夾緊不足,或者如果心軸16證明抗拉伸性過(guò)大,那
么鉚接工具62可能打滑,并且鉚釘將不能被正確地安裝。這部分地源于 對(duì)于1英寸的最小外露的心軸部分30的要求,以確保分離的鉗口 80具有 足夠的表面區(qū)域來(lái)夾緊和拉動(dòng)心軸,直到達(dá)到預(yù)定的安裝力或拉伸負(fù)荷, 引起心軸16斷開,并且盲鉚釘將被安裝。
圖6A和圖6B示出了大體上類似于圖5A和圖5B的鉚接工具62', 但是具有改進(jìn)的鼻件85和改進(jìn)的鼻外殼84的形式的輕微改進(jìn)。常規(guī)的鉚 接工具62的鼻外殼64大多數(shù)情況下是帶螺紋的,并且可容易移除及容易 地用類似螺紋的和類似尺寸的鼻外殼替換。本發(fā)明利用該模塊化的特征以 用圖6A和圖6B的改進(jìn)的鼻外殼84代替標(biāo)準(zhǔn)鼻外殼,其包括改進(jìn)的鼻件 85。改進(jìn)的鼻件85替換了常規(guī)的鉚接工具的砧66,并且改進(jìn)的鼻外殼84 被設(shè)置成接收改進(jìn)的鼻件85。該改進(jìn)的鼻件85和改進(jìn)的鼻外殼84使心 軸(在此例子中為改進(jìn)的心軸46)能達(dá)到并延伸穿過(guò)分離的鉗口 80并進(jìn) 入心軸孔74內(nèi)。因此,在外露的心軸部分60的長(zhǎng)度尺寸PN和常規(guī)的盲 鉚釘10的外露的心軸部分30的長(zhǎng)度尺寸PpA之間有長(zhǎng)度差U時(shí),該改 進(jìn)的心軸46仍然可以達(dá)到由分離的鉗口 80提供的夾緊齒82的全部表面,
另外,圖6C、圖6D和圖6E示出了改進(jìn)的鼻外殼84,并且具體地為 可移除的改進(jìn)的鼻件85的能力,以適應(yīng)多種不同的常規(guī)鉚釘心軸直徑尺 寸。如示出的,改進(jìn)的鼻件85包括孔90和帶螺紋的內(nèi)表面92,以便以 才莫塊化的或可移除的以及可更換的形式將改進(jìn)的鼻件85與改進(jìn)的鼻外殼 84連接,改進(jìn)的鼻外殼84隨后與常規(guī)的鉚釘安裝工具(比如鉚接工具62 或62,)連接。具體地,尺寸D,、 D"或D",為從改進(jìn)的鼻件85的底部到 改進(jìn)的鼻件85的相對(duì)端的距離,在該相對(duì)端處,布置有孔90。如所描繪 的,尺寸D,小于尺寸D",而尺寸D"小于尺寸D",。另外,孔90,具有比 孔90"大的直徑,而孔90"比孔90",的直徑大。從尺寸D,到D"到D",(以 及孔90'、 90"和90",)的變化引起鉚釘安裝工具被構(gòu)造成接收不同直徑 的鉚釘心軸。對(duì)于具有帶有尺寸D,和孔90,的改進(jìn)的鼻件85,的鉚釘安裝 工具,此工具將被構(gòu)造成接收具有相對(duì)較大直徑的鉚釘心軸,因?yàn)槌叽鏒'
21相對(duì)較短,并因此將分離的鉗口 80推開得更遠(yuǎn),以產(chǎn)生較寬的開口。同
樣,孔90,相對(duì)較大以便接收較大直徑的心軸。盲鉚接工具能夠處理的最 大心軸用圖6B的構(gòu)型表示,其中分離的鉗口被完全地推入鉗口套76內(nèi)。 同樣,具有帶有尺寸D,,和孔90,,的改進(jìn)的鼻件85,,的鉚釘安裝工具將被 構(gòu)造成接收具有相對(duì)于帶有直徑D,的構(gòu)造的較小的或較窄的直徑的鉚釘 心軸,因?yàn)榉蛛x的鉗口 80將不會(huì)被保持為離得相當(dāng)遠(yuǎn),并且將在鉗口套 76 (未示出)的前面部分地延伸。另外,具有帶有尺寸D,"和孔90",的改 進(jìn)的鼻件85,"的鉚釘安裝工具將被構(gòu)造成接收仍然具有相對(duì)于帶有直徑 D"的構(gòu)造的較小的或較窄的直徑的鉚釘心軸。因此,對(duì)于較大的尺寸D (比如D",),直徑較小的鉚釘心軸由鉚接工具的分離的鉗口接受,并且 對(duì)于較小的尺寸D (比如D,),直徑較大的鉚釘心軸由鉚接工具的分離的 鉗口接受。因此, 一旦改進(jìn)的鼻外殼84被安裝在常規(guī)的鉚接工具上,改 進(jìn)的鼻件85可以-故調(diào)換出,以適應(yīng)不同直徑的鉚釘心軸(比如,例如, 在具有3/32英寸、1/8英寸、5/32英寸或3/16英寸的主體直徑的盲鉚釘 上),同時(shí)仍然避免常規(guī)心軸的多余的長(zhǎng)度需要。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)理解, 可得到的改進(jìn)的鼻外殼84和改進(jìn)的鼻件85有各種變化形式。例如,改進(jìn) 的鼻外殼84可以與改進(jìn)的鼻件85組合,以形成用于調(diào)整鉚接工具使其接 收不同的鉚釘尺寸的單獨(dú)的帶螺紋的可移除的部件,而不是被形成為兩個(gè) 分離的部件。如本領(lǐng)域:汰術(shù)人員應(yīng)理解的,用于形成可移除的和可調(diào)換的 外殼或改進(jìn)的鼻件的其它等價(jià)的物理結(jié)構(gòu)同樣被視為屬于本發(fā)明描述的 范圍內(nèi)。
在操作中,如圖7A、 7B、 7C和7D中描繪的,可通過(guò)圖6A和圖6B 的鉚接工具62,將本發(fā)明的盲鉚釘40安裝進(jìn)入工件26內(nèi)。在圖7A中, 盲鉚釘40插入穿過(guò)工件26并穿過(guò)改進(jìn)的鼻件85和改進(jìn)的鼻外殼84進(jìn)入 鉚j妄工具62,內(nèi),穿過(guò)分離的4計(jì)口 80,并進(jìn)入心軸孔74內(nèi)。在產(chǎn)生拉力 時(shí),鉗口套76拉帶角度的楔形物78,并進(jìn)而拉分離的鉗口 80。分離的鉗 口 80的夾緊齒咬入改進(jìn)的心軸46,并開始以箭頭A的方向拉。如圖7B 中示出的,盲鉚釘40的主體42開始徑向地向外膨脹,從而允許心軸46 的頭部50拉進(jìn)主體42中。在鉗口組件72在箭頭A的方向移動(dòng)更遠(yuǎn)時(shí), 并且如圖7C中所示,心軸46 —直拉入鉚釘40的主體42內(nèi),并且主體經(jīng)常圍繞心軸頭部50向內(nèi)彎曲,從而將頭部50保持在適當(dāng)位置。膨脹的 主體42現(xiàn)在比工件26中的孔更寬,因此工件不會(huì)脫開。盲鉚釘40的凸 緣44在相對(duì)側(cè)將工件保持在一起。 一旦達(dá)到想要的預(yù)定安裝力或拉伸負(fù) 荷,心軸46就在心軸46的頭部處或者靠近心軸46的頭部處斷開,大多 數(shù)情況下是在斷開式頸部58處斷開,因此像圖7D中所示的安裝鉚釘40。
如先前討論的,外露的心軸部分60的長(zhǎng)度為在鉚釘安裝操作過(guò)程中 使用分離的鉗口 80完全地夾緊和拉動(dòng)心軸46所需的量。為了與分離的鉗 口 80接觸,外露的心軸部分60必須充分地延伸一段距離以使分離的鉗口 80適當(dāng)?shù)貖A緊心軸46。在分離的4計(jì)口 80在心軸46上回拉(通過(guò)手動(dòng)、 氣動(dòng)、液壓、電或其它力)時(shí),心軸^皮拉進(jìn)盲鉚釘主體42中,然后優(yōu)選 地在預(yù)定負(fù)荷下延伸和拉伸,直到最后在斷開式頸部58處斷開。申請(qǐng)人 已經(jīng)觀察到,在分離的一睹口 80夾緊心軸46并以箭頭A的方向行進(jìn)時(shí), 心軸46受到類似于圖8中示出的大致上增加的拉伸負(fù)荷。具體地,拉伸 負(fù)荷的水平在鉚接工具62,的整個(gè)安裝行程中變化,并且多少取決于工件 26的幾何形狀以及盲鉚釘40的金屬類型。
在相對(duì)較低的負(fù)荷下,在拉動(dòng)運(yùn)動(dòng)開始時(shí),心軸46開始運(yùn)動(dòng)(區(qū)域 A)(同樣參見圖7A)。這與初始地夾緊心軸46并拉動(dòng)頭部50與盲鉚釘 40的主體42密合接觸的分離的鉗口 80相關(guān)聯(lián),并且頭部50開始移動(dòng)進(jìn) 入主體42內(nèi)。應(yīng)注意到,與心軸相關(guān)4關(guān)的生產(chǎn)組件過(guò)程以及組裝方法可 以引起盲鉚釘?shù)慕M裝,其中盲鉚釘?shù)男妮S頭部50的底側(cè)被組裝,并略微 地從鉚釘主體42位移開。一旦頭部50的最大直徑部分已經(jīng)完全i也與鉚4丁 主體42嚙合(同樣參見圖7B ),負(fù)荷就隨著增加的力被加栽到鉚釘主體 42上(區(qū)域B)而以大致線性前進(jìn)地增加。隨著工件26的部件5故拉到一 起且盲鉚釘主體42膨脹以填充主體42和工件26之間的空隙,并且頭部 50接近工件26的盲側(cè)(參見圖7C),心軸46的位移以相對(duì)恒定的或略 微減小的負(fù)荷增加(區(qū)域C )。 一旦鉚釘主體42完全地轉(zhuǎn)移到安裝鉚釘?shù)?位置(參見圖7C),心軸上的負(fù)荷隨著增加的力被加載到鉚釘主體42上 而開始另一個(gè)大致線性的行進(jìn),直到心軸46最終在曲線的頂部(區(qū)域D) (同樣參見圖7D)折斷(優(yōu)選地在斷開式頸部58處)。申請(qǐng)者已經(jīng)進(jìn)一步認(rèn)識(shí)到,考慮圖8的拉伸負(fù)荷曲線,改進(jìn)的心軸
46實(shí)際上可以被做得相對(duì)于分離的鉗口 80比圖7A至圖7D中示出的甚 至更短。相對(duì)于區(qū)域D的較高拉伸負(fù)荷和斷開點(diǎn),區(qū)域A、 B和C的較 低拉伸負(fù)荷形成了具有兩階段的拉動(dòng)過(guò)程來(lái)安裝鉚釘?shù)目赡埽?shí)現(xiàn)了甚 至更短的改進(jìn)的心軸46。具體地,如圖7A中所示,改進(jìn)的心軸46,雖 然比常規(guī)的心軸短,但仍然達(dá)到分離的鉗口 80的夾緊齒82表面的整個(gè)長(zhǎng) 度。如果改進(jìn)的心軸^^皮另外地縮短,以初始地達(dá)到僅有如圖9A中所示的 分離的鉗口 80的表面的大約50% (或者實(shí)質(zhì)上小于100%的某一量),則 分離的鉗口 80有可能在安裝過(guò)程中最終從心軸46滑脫。然而,對(duì)于兩階 段過(guò)程,心軸46被拉動(dòng),接觸分離的鉗口 80的夾緊表面的大約50%(或 者小于100%的某一百分比),穿過(guò)區(qū)域A、 B并進(jìn)入?yún)^(qū)域C。 一旦頭部 50的最大直徑部分完全地進(jìn)入鉚釘主體42 (同樣參見圖9A和圖9B), 負(fù)荷在增加的力被加載到鉚釘主體42上時(shí)以大致線性推進(jìn)地增加(區(qū)域 B)(參見圖9B到圖9C)。隨著工件26的部件被拉到一起并且盲鉚釘主 體42膨脹以填充主體42和工件26之間的空隙,并且頭部50 4矣近工件 26的盲側(cè)(同樣也參見圖9B至圖9C ),心軸46的位移以相對(duì)恒定的或 略微減小的負(fù)荷增加(區(qū)域C )。 一旦鉚釘主體42實(shí)質(zhì)上已經(jīng)轉(zhuǎn)移到安裝 鉚釘?shù)奈恢弥?參見圖9C),心軸上的負(fù)荷隨著增加的力^皮力口載到鉚釘 主體42上而開始另一個(gè)大致線性的推進(jìn)。然而,在此點(diǎn)或者在具有某一 安全邊緣之前,以及在力的另外的增加之前,分離的鉗口80被釋放并在 心軸46上重新定位,以使心軸46此刻實(shí)質(zhì)上如圖9D中所示的由分離的 鉗口 80的夾緊表面的100%夾緊。不同地說(shuō),在安裝過(guò)程結(jié)束時(shí)或者在 安裝過(guò)程的區(qū)域C中,或者稍稍在結(jié)束前,心軸46被分離的鉗口 80釋 放并進(jìn)一步一皮插入心軸孔74中,因?yàn)榇藭r(shí)鉚釘主體42已經(jīng)壓縮以允許心 軸46的頭部50更接近凸緣44。分離的鉗口 80隨后重新夾緊心軸46,同 時(shí)心軸46此刻接觸分離的鉗口 80的夾緊齒82的整個(gè)夾緊表面。
然后,安裝過(guò)程接下來(lái)是拉伸負(fù)荷再次隨著分離的鉗口 80壓在心軸 46上而增加(參見圖9E)。如此繼續(xù)直到在曲線的頂部(區(qū)域D)(同樣 參見圖9F )心軸46最終折斷(優(yōu)選地在斷開式頸部58處)。利用這個(gè)兩 階段過(guò)程,仍然可以利用實(shí)質(zhì)上更短的改進(jìn)的心軸46,由于整個(gè)安裝過(guò)程中分離的鉗口 80在心軸部分上的重新定位而不會(huì)在較高的拉力下打滑。
同樣地,該兩階段過(guò)程使得在對(duì)于具有l(wèi).O英寸的心軸伸出部分的最 短心軸的可能長(zhǎng)度尺寸為接近0.75英寸端且對(duì)于帶有1.25英寸的心軸伸 出部分的心軸為多達(dá)1.0英寸時(shí),能夠利用具有外露的心軸部分60的長(zhǎng) 度尺寸PN和常規(guī)的盲鉚釘10的外露的心軸部分30的長(zhǎng)度尺寸PM之間 的長(zhǎng)度差LA的改進(jìn)的心軸。對(duì)于分離的鉗口 80,從短得多的改進(jìn)的心軸 46滑脫的可能性由兩階段安裝過(guò)程消除,在該兩階段安裝過(guò)程中,較小 的拉伸負(fù)荷需要更小的夾緊表面,并且在安裝過(guò)程的區(qū)域D為4交高的拉 伸負(fù)荷提供了全部的夾緊表面。
本文描述的兩階段過(guò)程可以通過(guò)多種不同的方式達(dá)到。例如,鉚接工 具的用戶可以控制第一階段的開始、第一階段的結(jié)束、心軸的重新定位、 第二階段的開始以及第二階段的結(jié)束??梢宰龅竭@點(diǎn)的一種方式是把鉚接
工具的安裝行程限制到由特定用途確定的特定長(zhǎng)度,以便心軸在第一階段 被拉動(dòng)的距離受到對(duì)應(yīng)地限制??蛇x擇地,鉚接工具可以被預(yù)編程,以基 于不同的判據(jù)比如例如時(shí)間、施加的力、在圖8的拉伸負(fù)荷曲線上的位置、 由心軸實(shí)現(xiàn)的負(fù)荷、工件的材料、鉚釘和心軸的材料和類型以及類似事物 來(lái)開始和結(jié)束每個(gè)階^:。在自動(dòng)化構(gòu)造中,整個(gè)的兩階^:安裝過(guò)程可以通 過(guò)自動(dòng)化的鉚接工具控制、變化以及實(shí)現(xiàn)。如杲需要,這樣的系統(tǒng)可以接 收來(lái)自用戶/操作者的輸入。同樣地,如本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)理解的,依據(jù) 具體的工件、鉚釘、心軸以及安裝鉚釘?shù)沫h(huán)境的需要或要求,兩階段過(guò)程 可以為兩階段、三階l史或更多個(gè)階,殳。
本發(fā)明提供了改進(jìn)的盲鉚釘以及關(guān)聯(lián)的允許使用容易改進(jìn)的常規(guī)鉚 釘安裝工具的鉚釘安裝過(guò)程和改進(jìn)。該改進(jìn)的盲鉚釘具有實(shí)質(zhì)上縮短的延 伸到鉚釘主體的凸緣之外的外露的心軸部分。該改進(jìn)的盲鉚釘可以使用常 規(guī)制造方法制作,仍提供較短的心軸以便與鉚釘主體連接,以便促進(jìn)盲鉚 釘?shù)慕?jīng)濟(jì)的生產(chǎn)、包裝、船運(yùn)、處理、輸送以及已用心軸的移除。較短的 心軸直接關(guān)聯(lián)于基于用較少的材料制作心軸的成本節(jié)約的實(shí)現(xiàn)、由于較少 的重量和較小的體積引起的每個(gè)鉚釘?shù)妮^低船運(yùn)成本的實(shí)現(xiàn)、由于較短的心軸的改進(jìn)的盲鉚釘自動(dòng)化地加載進(jìn)入自動(dòng)化鉚接工具的實(shí)現(xiàn)、通過(guò)要求已用心軸行進(jìn)穿過(guò)彎曲管道(較短的已用心軸可以更好地機(jī)動(dòng)穿過(guò)此種管
道)的管狀真空移除系統(tǒng)的改進(jìn)已用心軸的收集的實(shí)現(xiàn),而無(wú)須犧牲鉚釘性能。另外,較大數(shù)量的較短心軸可以被收集在可以連接到盲鉚釘安裝工具的心軸收集瓶中,因此進(jìn)一步增加生產(chǎn)率。
另外,本發(fā)明的改進(jìn)的鼻外殼84和改進(jìn)的鼻件85使得能夠使用常規(guī)
的鉚接工具和改進(jìn)的盲鉚釘。這允許現(xiàn)存的制造工廠利用它們的現(xiàn)存設(shè)備對(duì)鉚接工具(改進(jìn)的鼻外殼和改進(jìn)的鼻件)進(jìn)行容易調(diào)換的、可移除的以及可更換的改進(jìn),以便能夠使用實(shí)質(zhì)上較短心軸的盲鉚釘。因此,在現(xiàn)存的鉚接工具已經(jīng)就位并運(yùn)行時(shí),利用本發(fā)明的盲鉚釘不需要顯著的資本支出。
鑒于前面的描述,本發(fā)明的許多改進(jìn)和可選擇的實(shí)施方式對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員將是明顯的。因此,本發(fā)明應(yīng)被理解為僅為說(shuō)明性的,并且目的是教導(dǎo)本領(lǐng)域技術(shù)人員執(zhí)行本發(fā)明的最佳^=莫式。結(jié)構(gòu)的細(xì)節(jié)實(shí)質(zhì)上可以變化,而不背離本發(fā)明的精神,并且保留了屬于所附權(quán)利要求的范圍的所有改進(jìn)的排他性使用。預(yù)期,本發(fā)明僅被限制到由所附權(quán)利要求和適用的法規(guī)要求的程度。
也應(yīng)理解,接下來(lái)的權(quán)利要求將覆蓋本文描述的本發(fā)明的一般的和具體的特征以及本發(fā)明的范圍的所有陳述,而就語(yǔ)言方面,所有這些可以被
i人為落入其間。
2權(quán)利要求
1.一種鉚釘,其包括中空主體,其具有第一端、第二端,以及在第一端和第二端之間延伸的管體;頭部凸緣,其設(shè)置在所述中空主體的第二端;以及心軸,其穿過(guò)所述中空主體,并具有第一端和第二端,所述心軸的第一端與所述中空主體的第一端連接,并且所述心軸的第二端延伸到所述頭部凸緣之外大約0.75英寸或更短的距離;其中,所述心軸不要求具有設(shè)置成用于在鉚釘安裝過(guò)程中由鉚接工具俘獲的非光滑的表面特征。
2. 如權(quán)利要求l所述的鉚釘,其中,所述鉚釘為盲鉚釘。
3. 如權(quán)利要求1所述的鉚釘,其中,所述中空主體的第一端包括敞開端或閉合端中的一個(gè),所述心軸的第一端與所述中空主體的笫一端在所述敞開端或閉合端處連接。
4. 如權(quán)利要求1所述的鉚釘,其中,所述心軸的第二端延伸到所述頭部凸緣之外至少0.25英寸的距離。
5. 如權(quán)利要求1所述的鉚釘,其中,所述心軸的第二端延伸到所述頭部凸緣之外大約0.25英寸和大約0.75英寸之間的距離。
6. 如權(quán)利要求1所述的鉚釘,其中,所述心軸的第二端延伸到所述頭部凸緣之外大約0.25英寸、大約0.3英寸、大約0.35英寸、大約0.4英寸、大約0.45英寸、大約0.5英寸、大約0.55英寸、大約0.6英寸、大約0.65英寸、大約0.7英寸或者大約0.75英寸的距離。
7. 如權(quán)利要求1所述的鉚釘,其中,所述心軸進(jìn)一步包括設(shè)置成靠近所述心軸的第 一端的斷開式頸部。
8. 如權(quán)利要求1所述的鉚釘,其進(jìn)一步包括形成在所述心軸上的表面改性,以改進(jìn)由鉚^接工具對(duì)所述心軸的夾緊。
9. 如權(quán)利要求1所述的鉚釘,其中,所述心軸被構(gòu)造成在施加預(yù)定的拉伸負(fù)荷時(shí)折斷。
10. —種制造鉚釘?shù)姆椒?,其包括提供中空主體,所述中空主體具有第一端、第二端,以及在第一端和第二端之間延伸的管體,其中, 一頭部凸緣被構(gòu)造成位于所述中空主體的第二端^ 以及使心軸穿過(guò)所述中空主體,所述心軸具有第一端和第二端;將所述心軸連接到所述中空主體,所述心軸的第一端與所述中空主體的第一端連才妻;其中,所述心軸的第二端延伸到所述頭部凸緣之外大約0.75英寸或更短的距離,并且其中,所述心軸不要求具有用于在鉚釘安裝過(guò)程中由鉚接工具俘獲的非光滑的表面特征。
11. 如權(quán)利要求10所述的方法,其中,所述鉚釘為盲鉚釘。
12. 如權(quán)利要求10所述的方法,其中,所述中空主體的第一端包括敞開端或閉合端中的一個(gè),所述心軸的第一端與所述中空主體的第一端在所述敞開端或閉合端處連接。
13. 如權(quán)利要求10所述的方法,其中,所述心軸的第二端延伸到所述頭部凸緣之外至少0.25英寸的距離。
14. 如權(quán)利要求10所述的方法,其中,所述心軸的第二端延伸到所述頭部凸緣之外大約0.25英寸到大約0.75英寸之間的距離。
15. 如權(quán)利要求10所述的方法,其中,所述心軸的第二端延伸到所述頭部凸緣之外大約0.25英寸、大約0.3英寸、大約0.35英寸、大約0.4英寸、大約0.45英寸、大約0.5英寸、大約0.55英寸、大約0.6英寸、大約0.65英寸、大約0.7英寸或者大約0.75英寸的距離。
16. —種鉚接工具,其包括主體;拉力發(fā)生器,其用于致動(dòng)所述鉚接工具;^"口組件,其在所述主體內(nèi),所述^l片口組件包括鉗口套,其具有帶角度的內(nèi)部環(huán)形表面;至少兩個(gè)分離的鉗口 ,其頂靠著所述4計(jì)口套的帶角度的內(nèi)部環(huán)形表面布置,以?shī)A緊插入所述鉚接工具內(nèi)的鉚釘?shù)男妮S,以便安裝;以及可移除并可更換的鼻件,其連接到所述鉚接工具的所述主體,所述可移除并可更換的鼻件包括具有遠(yuǎn)端和近端的孔,所述遠(yuǎn)端適合于接收鉚釘?shù)男妮S,所述近端適合于接觸至少一個(gè)分離的鉗口并保持所述至少一個(gè)分離的4計(jì)口敞開,以穿過(guò)其插入所述心軸;其中,所述鼻件適合于以多個(gè)不同的尺寸制造,以接收對(duì)應(yīng)不同的直徑的心軸,且多個(gè)不同的尺寸中的每一個(gè)的遠(yuǎn)孔端和近孔端之間的距離基本相同。
17. 如權(quán)利要求16所述的鉚接工具,其中,所述工具被設(shè)置成執(zhí)行多階段的拉動(dòng)和釋放動(dòng)作,以用于安裝鉚釘。
18. —種安裝鉚釘?shù)姆椒?,其包括提供鉚釘,所述鉚釘包括中空主體,其具有第一端、第二端,以及在第一端和第二端之間延伸的管體;頭部凸緣,其設(shè)置在所述中空主體的第二端;以及心軸,其穿過(guò)所述中空主體,并具有第一端和第二端,所述心軸的第一端與所述中空主體的第一端連接,并且所述心軸的第二端延伸到所迷頭部凸緣之外大約0.75英寸或更短的距離;其中,所述心軸不要求具有用于在鉚釘安裝過(guò)程中由鉚接工具俘獲的非光滑的表面特征;將所述鉚釘插入鉚接工具內(nèi),并將所述鉚釘插入待鉚"f矣的工件內(nèi);致動(dòng)鉚接工具,以?shī)A緊所述心軸的第二端的一部分,并拉動(dòng)所述鉚釘?shù)乃鲂妮S,直到所述中空主體實(shí)質(zhì)上變形以安裝所述心軸的第一端;釋放所述心軸,并將所述心軸重新安裝在鉚接工具內(nèi),以使鉚接工具夾緊的部分比在重新安裝所述心軸之前第二端被夾緊的那一部分大;以及 拉動(dòng)所述心軸,直到所述心軸折斷。
19. 如權(quán)利要求18所述的方法,其進(jìn)一步包括重復(fù)釋放所述心軸 的步驟和將所述心軸重新安裝在鉚接工具內(nèi)的步驟,以使在所述心軸折斷 之前,鉚接工具夾緊的部分比在重新安裝所述心軸之前第二端被夾緊的那一部分大。
20. 如權(quán)利要求18所述的方法,其中,所述鉚釘為盲鉚釘。
21. 如權(quán)利要求18所述的方法,其中,所述中空主體的第一端包括 敞開端或閉合端中的一個(gè),所述心軸的第一端與所述中空主體的第一端在 所述敞開端或閉合端處連接。
22. 如權(quán)利要求18所述的方法,其中,所述心軸的第二端延伸到所 述頭部凸緣之外至少0.25英寸的距離。
23. 如權(quán)利要求18所述的方法,其中,所述心軸的第二端延伸到所 述頭部凸緣之外大約0.25英寸和大約0.75英寸之間的距離。
24. 如權(quán)利要求18所述的方法,其中,所述心軸的第二端延伸到所 述頭部凸緣之外大約0.25英寸、大約0.3英寸、大約0.35英寸、大約0.4 英寸、大約0.45英寸、大約0.5英寸、大約0.55英寸、大約0.6英寸、大 約0.65英寸、大約0.7英寸或者大約0.75英寸的距離。
25. —種安裝鉚釘?shù)姆椒ǎ浒ㄌ峁┿T釘,所述鉚釘包括中空主體,其具有第一端、第二端,以及在第一端和第二端之間 延伸的管體;頭部凸緣,其設(shè)置在所述中空主體的第二端;以及心軸,其穿過(guò)所述中空主體,并具有第一端和第二端,所述心軸 的第一端與所述中空主體的第一端連接,并且所述心軸的第二端延伸到所 述頭部凸緣之外大約0.75英寸或更短的距離;其中,所述心軸不要求具有用于在鉚釘安裝過(guò)程中由鉚接工具俘獲的非光滑的表面特征;將所述鉚釘插入鉚接工具內(nèi),并將所述鉚釘插入待鉚接的工件內(nèi);致動(dòng)鉚接工具,以使用鉗口夾緊表面的小于可使用的完整的鉗口夾緊 表面的 一部分來(lái)夾緊所述心軸的第二端;通過(guò)拉動(dòng)所述鉚釘?shù)乃鲂妮S來(lái)執(zhí)行第 一次拉動(dòng),從而使所述中空主 體變形;在所述中空主體充分地變形到足以使所述心軸能行進(jìn)更遠(yuǎn)而進(jìn)入鉚 接工具內(nèi)的狀態(tài)時(shí),釋放所述心軸,并將所述心軸重新安裝到鉚接工具內(nèi), 以使鉚接工具使用鉗口夾緊表面的大于第 一次拉動(dòng)時(shí)使用的鉗口夾緊表 面的部分的一部分來(lái)夾緊所述心軸;以及通過(guò)拉動(dòng)所述心軸來(lái)執(zhí)行至少第二次拉動(dòng),以安裝所述鉚釘。
全文摘要
一種盲鉚釘設(shè)計(jì)具有由常規(guī)的和標(biāo)準(zhǔn)的心軸改進(jìn)成的外露的心軸部分,以減小生產(chǎn)心軸所需的材料的量和成本,同時(shí)也使與生產(chǎn)、使用和處理已用心軸關(guān)聯(lián)的成本最小化,而仍然全部利用常規(guī)鉚接工具來(lái)安裝鉚釘和保持鉚釘性能。為了用本發(fā)明的盲鉚釘設(shè)計(jì)工作,可以使用常規(guī)的鉚接工具,即帶有可更換的鼻件的鉚槍,其中改進(jìn)的鼻外殼連接鼻件??筛鼡Q的鼻件和常規(guī)的鉚釘安裝工具上的改進(jìn)的鼻外殼使得與常規(guī)的和標(biāo)準(zhǔn)的心軸相比能夠使用具有減小的外露的心軸部分的心軸。另外,改進(jìn)的安裝鉚釘?shù)姆植襟E方法也可以與本發(fā)明的鉚釘設(shè)計(jì)結(jié)合使用,以使得能夠使用甚至進(jìn)一步減小的外露的心軸部分。
文檔編號(hào)F16B19/00GK101641524SQ200880008614
公開日2010年2月3日 申請(qǐng)日期2008年1月4日 優(yōu)先權(quán)日2007年1月16日
發(fā)明者哈里·E·泰勒 申請(qǐng)人:哈里·E·泰勒