(57)【要約】  ピン（１１）と、スリーブ（２１）と、取付部材（３２）とを備える、被加工物の開口に挿入するためのブラインド締結具であって、ピン（１１）は、スリーブ（２１）の内部に延びるとともに、スリーブの第１の端（２４）にてまたはこの端の付近にてスリーブと係合し、スリーブ（２１）は、半径方向に拡張可能な部分を有し、取付部材（３２）は、スリーブの第２の端（２５）に隣接し、この端から半径方向に張出し、ピン（１１）は、取付部材（３２）を越えて延び、取付部材は、組立てられたブラインド締結具の取り扱いを可能にする、被加工物の開口に挿入して内部に据付けることができるほどに強い手段ではあるが、取付部材をスリーブから取り外すことを可能にする、ピンとスリーブとを被加工物の開口から出して、被加工物からブラインド締結具を取り外すことができるほどに弱い手段により、スリーブに取外し可能に固定される、ブラインド締結具。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ピン（１１）と、スリーブ（２１）と、取付部材（３２）とを備える、被加工物の開口に挿入するためのブラインド締結具であって、
前記ピン（１１）は、前記スリーブ（２１）の内部に延びるとともに、前記スリーブ（２１）の第１の端（２４）にてまたは前記第１の端の付近にて前記スリーブと係合し、
前記スリーブ（２１）は、半径方向に拡張可能な部分を有し、
前記取付部材（３２）は、前記スリーブの第２の端（２５）に隣接し、前記第２の端から半径方向に張出し、前記ピン（１１）は、前記取付部材（３２）を越えて延び、
それにより、前記スリーブ（２１）が、適した厚みを有する被加工物の適した開口に挿入され、前記スリーブ（２１）の前記拡張可能な部分が前記被加工物のブラインド面すなわち遠位面を越えて突出し、前記取付部材（３２）が前記被加工物の近位面（近接面）に当接したときに、かつ、漸増引張り力が、前記ピン（１１）のうち前記取付部材（３２）を越えて延びる部分に加えられ、前記引張り力が前記取付部材（３２）により支持されることで、前記取付部材（３２）と、前記スリーブの前記ピン（１１）との係合部との間に、前記スリーブ（２１）に軸方向圧縮が加えられるときに、前記スリーブ（２１）の前記半径方向に拡張可能な部分は、半径方向に拡張して、前記被加工物の前記遠位面と当接するブラインドヘッドを形成し、それにより、前記ブラインドヘッドおよび前記取付部材（３２）間で前記被加工物に圧縮が加えられ、その後、前記取付部材（３２）を前記ピン（１１）に固定することができ、
前記取付部材（３２）は、
組立てられた前記ブラインド締結具の取り扱いを可能にする、前記被加工物の前記開口に挿入して内部に据付けることができるほどに強い手段ではあるが、
前記取付部材（３２）を前記スリーブ（２１）から取り外すことを可能にする、前記ピン（１１）と前記スリーブ（２１）とを前記被加工物の前記開口から出して、前記被加工物から前記ブラインド締結具を取り外すことができるほどに弱い手段により、
前記スリーブ（２１）に取外し可能に固定される
ブラインド締結具。
【請求項２】
前記スリーブ（２１）および前記取付部材（３２）は、別個の部材であり、前記取外し可能な固定手段は、前記スリーブ（２１）および前記取付部材（３２）のうち少なくとも一方を変形させて他方と係合させることを含む、請求項１に記載のブラインド締結具。
【請求項３】
前記スリーブ（２１）は、半径方向に延びたヘッド（２５）を有し、前記リム（２５）は、前記スリーブ（２１）が前記開口内を押し進められるのを妨げるほどには強くなく、前記取付部材（３２）は、前記スリーブヘッド（２５）が受け入れられる対応する凹部（３７）を有し、前記取付部材（３２）のうち前記凹部（３７）に隣接した部分は、前記スリーブヘッド（２５）に被さるようにかつ接触するように変形する、請求項２に記載のブラインド締結具。
【請求項４】
前記取付部材は、前記スリーブヘッドの周りに離間した複数の位置にて前記のように変形する、請求項３に記載のブラインド締結具。
【請求項５】
実質的に以上に説明されるとともに添付の図面に示される、ブラインド締結具。
【請求項６】
前記のように前記被加工物に据付けられている、請求項１ないし５のいずれか１項に記載のブラインド締結具を、被加工物から抜き取る方法であって、前記スリーブから前記取付部材を取外し、次いで、前記開口のブラインド側から前記ピンおよび前記スリーブを抜き取ることを含む、請求項１〜５のいずれか一項に記載のブラインド締結具を、被加工物から抜き取る方法。
【請求項７】
実質的に以上に説明されるとともに添付の図面に示される、据付られたブラインド締結具を抜き取る方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ブラインド締結具、すなわち、被加工物の一側面のみへのアクセス(access)により据付けられることができる締結具に関する。より詳細には、本発明は、ピンと、スリーブと、取付(abutment)部材とを備える形式のブラインド締結具に関する。合わせて固定すべき２つ以上の部材から成る被加工物における締結具の使用では、ピンとスリーブは、その遠位（remote）端部分が被加工物の遠位面すなわちブラインド面を越えて突出するように被加工物の開口に挿入される。スリーブに対してピンにかかる引張り力によりスリーブに軸方向圧縮を加えることにより、スリーブの突出端部分を変形させて、被加工物のブラインド面と接触するブラインドヘッドになるようにする。次いで、被加工物をブラインドヘッドおよび取付部材間で圧縮し、次いで、取付部材を例えば据え込み（swaging）によりピンに固定して、被加工物部材を圧縮状態で合わせて固定する。
【０００２】
締結具の種々の構成部材間に必要な機械的係合を提供する、代替的な考えられ得る方法がいくつかある。ピンの遠位端は、スリーブの端と接触してその端に圧縮力を加える半径方向に突出した頭部を有してもよく、またはピンの遠位端がスリーブと螺合状態にあってもよい。
【０００３】
取付部材は、被加工物内の開口に締結具を正しく挿入することを可能にするように、スリーブの近位端に固定される。
【０００４】
かかる締結具の１つは、商標「ＨＵＣＫ  ＢＯＭ」の名で市販されており、これは、米国特許第２，５２７，３０７号明細書に記載されている。この締結具では、当接部は、スリーブと一体形の半径方向に拡大した頭部（半径方向拡大頭部）の形態である。
【０００５】
使用の際、時として、例えば被加工物が一部を形成している備品の点検（servicing）または修理のために、被加工物内に据付けられている締結具を抜き取る必要があることがある。取付部材はピンに据え込まれているとともにスリーブと一体形となっているため、そのように抜き取ることは非常に困難である。ピンはあまりに硬いためにドリル穿孔することができない。いずれの場合においても、締結具を抜き取ることにより被加工物の隣接部分に損傷が生じることは許されない。
【０００６】
本発明は、必要であれば、より容易にかつ好都合に抜き取ることができるこのような形式の締結具を提供することを目的としている。
【０００７】
本発明は、本発明の態様のうちの１つの態様では、添付の特許請求の範囲の請求項１に記載のブラインド締結具を提供する。本発明のさらなる特徴は、請求項２〜５に記載されている。本発明は、請求項６および７に記載の締結具を抜き取る方法を含む。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
次に、本発明の具体的な実施形態を例として添付の図面を参照して説明する。
【０００９】
ピン、スリーブ、および取付部材はすべて円形対称を有する。
【００１０】
ピン１１（図１Ａ）は、中炭素合金鋼から成り、一端に一体形の半径方向に拡大した頭部１３を有する細長い筒状シャンク１２を含み、このシャンクによりピンがスリーブの一端と係合する。ピンシャンクは、頭部１３に隣接して、長手方向リブ３０を有して形成されたわずかに拡大した部分２０を有する。この部分２０の次に平坦部分１４があり、この後に係止（locking）溝部分１５、次いで、ピンの最も弱い部分である破断首部（breakneck)１６が続いている。破断首部の次には、別の平坦部分１７があり、この後に引き溝部分１８が続いており、この溝は締結具据付け工具のジョーとの係合のためのものである。
【００１１】
スリーブ２１（図１Ｂ）は、ほぼ円筒状であり、低炭素鋼から成る。スリーブ２１は、ピンシャンク１２に対して滑り嵌めとなる、均一な直径を有する貫通穴２２、および均一な外径を有する筒状シャンク２３を有する。スリーブシャンクの一端（尾端）は平坦面２４を有し、他端（頭端）は一体形成されたわずかに半径方向に拡大した頭部２５を有する。スリーブヘッドは、頭部下円錐面２７を有するフランジ２６を有する。図１Ｂに示すように、ヘッドは、平坦な上面２９を有する。
【００１２】
スリーブシャンクは、軟化ゾーン１９を中心に半径方向に拡張可能な部分を有し、この軟化ゾーンは、図１Ｂに示すように、この例では、スリーブシャンク２１の長さに沿ってほぼ中間の所定位置から、スリーブヘッド２６から約４分の３の所定位置にスリーブ尾端２４の方へ軸方向に延びる。この例では、軟化部分１９は、バンド焼鈍し（band annealing）によりスリーブの残りの部分よりも軟質につくられている。軟化部分１９は、ピンシャンク１２の拡大部分２０のしまり嵌めとなる貫通穴２２を有する。
【００１３】
取付部材（図１Ｃ）は、中炭素鋼から成るカラー３２の形態である。カラーの一端の周縁はベベル（bevel)３４を有し、他端は半径方向に張出したフランジ３５を有する。端面３６は平坦であるが、凹部３７が設けられているため環状となっている。この凹部はカラーの軸に関してほぼ円形である。外側凹部３７は、凹部３７を囲む環状底面４１を有して、スリーブのヘッドフランジ２６を受け入れるのに適した直径および深さを有する。凹部３７の軸方向深さは、スリーブヘッド２６の軸方向全厚よりも幾分深い。
【００１４】
ピン、スリーブ、およびカラーは一緒に組立てられて、図２Ａ、図２Ｂ、および図２Ｃに示すように締結具を形成する。スリーブは、スリーブ端面２４がピン頭部１３の環状面に当接するようにピンシャンク１２に組立てられ、ピンのリブ付拡大部分２０とスリーブ２１のうち軟化ゾーン１９の先の尾端部分との間にしまり嵌めが得られる。次いで、カラー３２は、スリーブヘッドの端面２９がカラー凹部の環状面４１と接触するように、スリーブヘッドフランジ２６をカラー凹部３７に挿入することによって、スリーブに組立てられる。次いで、スリーブおよびカラーを、凹部３７の外周の３つの位置にて凹部３７に隣接してカラーヘッドをかしめる（staking down）ことにより、ともに取外し可能に固定して、これらの位置にてヘッド材料をスリーブヘッドの円錐面２７に被さるようにかつ接触するように変形させ、３つの耳部または突起（lugs or projections）３８が形成されるようにする。ピン平坦部分１７は、カラー３２の端面から突出している。
【００１５】
図３Ａに示すように、締結具は、スリーブ２１が内部ですきま嵌めとなる筒状開口４４を有する２つの構造金属パネル４２、４３を合わせて固定するのに用いられる。パネル４２および４３で形成されている被加工物の全厚は、スリーブシャンク２３の長さの半分以上であり、そのため、カラーの頭部下面３６が被加工物の近位面４５と接触したときに図１Ｂに示すスリーブ軟化ゾーン１９の近位端が被加工物の遠位面４６の内側にくる。
【００１６】
図３Ａの拡大詳細図に示すように、スリーブヘッドフランジ２６と接触したかしめられた突起３８は、妨げられることなく、スリーブおよびカラーを合わせて保持し続ける。
【００１７】
しかしながら、被加工物の開口４４への締結具スリーブの挿入に対し妨げがある場合（例えば、開口４４が小さいためしまり嵌めがもたらされるか、または開口４４の２つの部分が整合していないことによる（図３Ｂおよび図３Ｃには示さず））、図３Ｂに矢印Ｂで示すようにピンへの軸方向力により、例えば、ピンの突出尾端にハンマーブローを加えることにより、締結具を挿入するのに力を用いることが必要となり得る。このことは、図３Ｂおよびその拡大図において３９で示すように、かしめられた突起３８を変形するのに十分であり得る可能性がある。スリーブは、そのヘッド２６が被加工物の近位面４５と接触するように移動し、ヘッド２６の半径方向の長さ（extent）およびその強度は、この位置にスリーブを保持するのに十分なものである。
【００１８】
スリーブを開口に挿入させるのにピンに非常に大きな軸方向力を加えなければならない場合、ピンおよびスリーブ間の保持力（それらの間でのピンの部分２０におけるしまり嵌めによる）に打ち勝つことができ、そのため、図３Ｃに示すように、ピンが、スリーブ内を軸方向に移動し、しまり部２０がスリーブの尾端から突出する。ピン引き溝位置１８がカラー３２の外側に十分に出ている状態のままであれば、後述するように締結具を据付けることが依然として可能であるが、据付工具の２つの連続した作動が必要となるであろう。
【００１９】
ピンは、スリーブ内に押し込まれすぎると、据付けられることができず、スリーブ内にすっかり入り込んで（knock）しまうおそれがある。その場合、カラーを持ち上げて外すことができ（スリーブとの接続はすでに外れているため）、スリーブを被加工物の開口から突つき出す（punched through and out of）。あるいは、据付けられていない締結具は、ピンまたはスリーブを把持して引張ることによって抜くことができる。
【００２０】
図３Ａに示すように通常の方法で被加工物内に挿入されている締結具を、スリーブ２１に対してピン１１の突出部に漸増引張り力を加えることによって据付けることができる。このことは、先に言及したピンおよびカラー形式の締結具を据付けるのに用いられる、ＡＶＤＥＬ（登録商標）型７２２という呼称で市販されているもの等、標準の油圧駆動式締結具据付工具によりなされる。
【００２１】
工具は、カラー３２を据え込むのに適した形状になっている内部スロート４８を有する環状アンビル４７（図４Ａ）を備える。工具はまた、ピンの部分１８の引き溝と係合するジョー４９、およびアンビルに対してジョーに漸増引込み力を加える油圧ピストン／シリンダ装置（図示せず）を備える。かかる工具およびそれらの使用方法は、ブラインド締結具を使用する者に既知であるため、本明細書では詳細に説明する必要はない。
【００２２】
工具は、ピンの突出部に提供され、図４Ａに示すように、アンビルスロートの外端がカラー３２の頂部のベベル３４の周りと接触するようになっている。次いで、工具は、ジョーがピンの引き溝部１８と係合し、かつ、アンビル４７に対してピンに漸増引抜き力を加えるように作動する。引込み力は、被加工物に抗してカラー３２を介して端面３６に伝わり、そこから、カラーの環状面４１を介してスリーブヘッド２５に伝わる。締結具が開口に挿入されている間、スリーブヘッド２５がカラーの環状面４１から離れても、スリーブヘッドは戻されてカラーの環状面と接触する。そのため、スリーブは、ヘッドフランジ２６の面と、ピン頭部１３と接触している端面２４との間で軸方向に圧縮される。スリーブの軟化部分は、外側に膨出することで変形して、被加工物の後面４６と接触するブラインドヘッドを徐々に形成する。ブラインドヘッドは、徐々に形成されるにつれ（図４Ｂを参照）、後パネル４３の後面４６に圧縮力を加え、この圧縮力により、パネル４２、４３がともに付勢され（かつ、両パネル間に存在し得るいかなる間隙もかなり詰められる）、両パネルが互いにしっかりと接触し、カラー端面３６およびブラインドヘッド間でともに圧縮される。この例では、ブラインドヘッドの最終形態を図５Ａにおいて４９で示す。
【００２３】
工具が加える力がさらに増加するにつれ、アンビル４７は、カラーの外側に被さるように下方に押され、それによって、アンビルスロート４８がカラー３２を半径方向内側にピンの係止溝（locking groove）１５に据え込む。アンビルは、カラーの底部のフランジ付近の下面で係止する。この位置を図５Ｂに示す。
【００２４】
工具が加える力がさらに増加することにより、ピンを破断首部１６で破断させ、図６Ａに示すように、ピンの破断された尾部がジョーにより引き上げられ、破断面５２が残される。次いで、工具を抜き取り、図６Ｂに示すように、据付けられた締結具が残される。
【００２５】
先に述べたように、上記の締結具は、必要であれば、据付けられた締結具を被加工物から容易に抜き取ることができるという点で有利である。
【００２６】
図７Ａは、カラー３２に提供される一対のボルトクロッパーブレード（bolt cropper blades）５１を示す。これらのブレードは、据え込まれたカラーに完全に被さるようにその径方向面に設置され、工具は、図７Ｂおよび図７Ｃに示すようにカラーをほぼ半分に分断するように両ブレードにともに力を加える。
【００２７】
カラーの２つの半体は、その材料の薄片でともにつながったままであり、この場合、カラーの２つの半体は、ハンマーおよびたがね（chisel）または動力たがね（power chisel）により、図７Ｄに示すように被加工物内にピンおよびスリーブを残したまま分離しかつ取り外すことができる。
【００２８】
次いで、ピンおよびスリーブを被加工物から抜き取るが、この抜き取りは、好都合には、図８Ａ、図８Ｂ、および図８Ｃに示すように、単一の２段パンチ５２を用いることにより行われる。パンチは、スリーブに挿入するとともにピンを押すのに適した直径を有する幅狭の前部５３と、被加工物の開口に挿入するのに適した直径を有する幅広の後続部５４とから成り、幅広後続部は、スリーブヘッド面と接触するのに適した環状面５５により幅狭部５３に接合している。図８Ａに示すように、パンチ部５３は、締結具のピンの端まで押し込められ、軸方向の力がハンマー打ちにより加えられることで、ピンおよびスリーブ間のしまり嵌めが外れ、拡大詳細図を含めた図８Ｂに示すように、パンチの環状面がスリーブヘッド面２９と接触するまで、スリーブ内をピンを押し進める。図８Ｃおよびその拡大詳細図に示すように、パンチにさらに力を加えることにより、スリーブヘッドフランジ２６の外周部を変形させる（場合によっては、外周部はせん断される可能性がある）。パンチのさらなる移動により、被加工物の開口の遠くの端までスリーブおよびピンが押し進められ、よって、据付けられた締結具を抜き取ることができる。
【００２９】
締結具を上記の方法で据付け、かつ抜き取るようにするために、別個の各種部材に必要とされる種々の軸方向力間に適正な関係がなければならないことは明らかである。したがって、スリーブをカラーから分離させる（図３Ｂを参照して説明したように、かしめられた突起３８に打ち勝つことによる）のにスリーブに必要とされる軸方向力は、ピンおよびスリーブ間のしまり嵌めに打ち勝つ（図３Ｃおよび図８Ｂを参照して説明したように）のに必要とされる軸方向力よりも小さくなければならず、当該軸方向力は、開口内にスリーブヘッドを押し込むのに必要とされる力よりも小さくなければならない（図８Ｃを参照して説明したように）。
【００３０】
外径が１０ｍｍであるスリーブの締結具の一例について測定された３つの力値は、それぞれ９００ニュートン、１，９００ニュートン、および６，０００ニュートン（図８Ｃの、最大直径を有する開口（スリーブヘッドが折り込まれている）の場合）〜９，０００ニュートン（最小直径を有する開口の場合）である。
【００３１】
本発明は、上記例の詳細に限定されない。例えば、スリーブおよび取付部材は、いかなる任意の好都合な構成により互いに解除可能に接続されることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１Ａ】ピンの外側立面図である。
【図１Ｂ】スリーブ内の軸方向断面図である。
【図１Ｃ】取付部材内の軸方向断面図である。
【図２Ａ】据付け準備が整った状態の、締結具を形成するように組立てられた３つの部品を示す図である。
【図２Ｂ】図２Ａの部分拡大図である。
【図２Ｃ】図２Ａの平面図である。
【図３Ａ】内部への据付けの準備が整った状態の、被加工物内の開口に挿入された締結具内の断面図であり、その詳細拡大図をともに示す。
【図３Ｂ】図３Ａと同様であるが、他の考えられ得る状態を示す図である。
【図３Ｃ】図３Ａと同様であるが、他の考えられ得る状態を示す図である。
【図４Ａ】図３Ａと同様であり、締結具を据付ける連続段階のうちの一段階を示す図である。
【図４Ｂ】図３Ａと同様であり、締結具を据付ける連続段階のうちの一段階を示す図である。
【図５Ａ】図３Ａと同様であり、締結具を据付ける連続段階のうちの一段階を示す図である。
【図５Ｂ】図３Ａと同様であり、締結具を据付ける連続段階のうちの一段階を示す図である。
【図６Ａ】図３Ａと同様であり、締結具を据付ける連続段階のうちの一段階を示す図である。
【図６Ｂ】図３Ａと同様であり、締結具を据付ける連続段階のうちの一段階を示す図である。
【図７Ａ】据付けられた締結具を被加工物から抜き取る連続段階のうちの一段階を示す図である。
【図７Ｂ】据付けられた締結具を被加工物から抜き取る連続段階のうちの一段階を示す図である。
【図７Ｃ】図７Ｂの線Ｃ−Ｃでの断面図である。
【図７Ｄ】据付けられた締結具を被加工物から抜き取る連続段階のうちの一段階を示す図である。
【図８Ａ】据付けられた締結具を被加工物から抜き取る連続段階のうちの一段階を示す図である。
【図８Ｂ】据付けられた締結具を被加工物から抜き取る連続段階のうちの一段階を示す図である。
【図８Ｃ】据付けられた締結具を被加工物から抜き取る連続段階のうちの一段階を示す図である。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図１Ｃ】
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【図２Ａ】
2007502395.tif 000006
【図２Ｂ】
2007502395.tif 000007
【図２Ｃ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５Ａ】
2007502395.tif 000014
【図５Ｂ】
2007502395.tif 000015
【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
2007502395.tif 000019
【図７Ｃ】
2007502395.tif 000020
【図７Ｄ】
2007502395.tif 000021
【図８Ａ】
2007502395.tif 000022
【図８Ｂ】
2007502395.tif 000023
【図８Ｃ】
2007502395.tif 000024
【国際調査報告】
2007502395.tif 000025
2007502395.tif 000026