(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
カラー及びピンを備えたロックボルトであって、
前記ピンは、ピンヘッドと、ワークピース部材の開口に挿入されるピンテイルと、を有し、
前記ピンテイルは、ロック溝を持つロック部と、前記ピンテイルの前記ピンヘッドから遠い側の端面と前記ロック部との間に設けられた一つの引張溝と、前記一つの引張溝及び前記端面の間に設けられたエンド部と、を有し、
前記一つの引張溝は、第１のテーパ部と、第２のテーパ部と、前記第１のテーパ部及び前記第２のテーパ部の間に設けられた平坦部と、を有し、前記一つの引張溝のテーパ部の一つが接触面を与え、
前記カラーは、前記ロック溝に適合し且つ該ロック溝に加締められるように適応し、前記カラーは、前記カラーのフランジに設けられた一つ又は複数の略矩形の突起を有するフル加締指示手段を備え、前記一つ又は複数の突起は、前記フランジの表面に沿って半径方向外向きに伸びていることを特徴とするロックボルト。
【請求項２】
前記引張溝及び前記エンド部を併せた長さは、前記ロック部の長さよりも短く、前記エンド部の最大直径が、前記ロック部の最大直径よりも小さいことを特徴とする請求項１に記載のロックボルト。
【請求項３】
前記ロック部の最大直径に対する前記一つの引張溝の最小直径の比は、０．５０〜０．７８の範囲であることを特徴とする請求項１に記載のロックボルト。
【請求項４】
前記ロック部の最大直径に対する前記エンド部の最大直径の比は、０．７〜１．０の範囲であることを特徴とする請求項１に記載のロックボルト。
【請求項５】
前記ロック部の最大直径に対する前記引張溝及び前記エンド部を含む前記ピンテイルの長さの比は、０．７〜１．２の範囲であることを特徴とする請求項１に記載のロックボルト。
【請求項６】
前記ロック部の最大直径に対する前記引張溝を含む前記ピンテイルの長さの比は、０．３〜０．７の範囲であることを特徴とする請求項１に記載のロックボルト。
【請求項７】
前記ロック部の最大直径に対する前記エンド部を含む前記ピンテイルの長さの比は、０．２６〜０．５の範囲であることを特徴とする請求項１に記載のロックボルト。
【請求項８】
前記引張溝の平坦部は、その長さ方向に沿って一定の断面積を有することを特徴とする請求項１に記載のロックボルト。
【請求項９】
前記ピン上において前記カラーを初期アセンブリ状態に保持する保持機構を更に備えたことを特徴とする請求項１に記載のロックボルト。
【請求項１０】
前記保持機構は、前記ロック部において前記引張溝に隣接した部位に設けられた螺旋状ねじ山と、前記ロック部の前記螺旋状ねじ山が係合して前記カラーの貫通孔に設けられた少なくとも一つのねじ山、螺旋又はタブと、を有することを特徴とする請求項９に記載のロックボルト。
【請求項１１】
前記保持機構は、前記カラーの貫通孔に設けられたタブが前記ロック部の１番目のロック溝に向かって下行するように前記ピンテイルに設けられた浅い軸スロット又は平坦部を有し、前記軸スロット又は平坦部に前記カラーが「プッシュ・アンド・ツイスト」動作で回転して係合することを特徴とする請求項９に記載のロックボルト。
【請求項１２】
前記保持機構は、前記カラーの貫通孔又は前記ピンテイルのロック溝のいずれかに設けられた弾性ビーズ又はリングにより構成されることを特徴とする請求項９に記載のロックボルト。
【請求項１３】
前記ピンテイルは、前記ピンテイルにおいて前記ピンヘッドから遠い側の端面と前記引張溝との間に設けられ該引張溝に隣接した段差部を更に有し、前記段差部は、前記エンド部よりも大きい断面積をもつことを特徴とする請求項１に記載のロックボルト。
【請求項１４】
前記ピンヘッドと前記ロック部との間に設けられた平坦部を更に備え、前記ロック部の長さに対する前記平坦部の長さの比は、公称ピン直径の少なくとも３倍の総ジョイント厚さを固定することができる長さのピンとなるように、０．６２〜１．２７の範囲であることを特徴とする請求項１乃至請求項１３のいずれか一項に記載のロックボルト。
【請求項１５】
前記一つ又は複数の突起は、設置工具のアンビル部による力で少なくとも部分的に変形又は折れるように構成されていることを特徴とする請求項１に記載のロックボルト。
【請求項１６】
請求項１に係るロックボルトと、テーパ状のアンビル部が設けられたノーズピースにより囲まれたコレットを有する設置工具と、を備えたロックボルトを設置するための装置。
【請求項１７】
前記設置工具は、押し下げ可能なプランジャを更に有し、前記プランジャが押し下げられていない間は動作しないことを特徴とする請求項１６に記載の装置。
【請求項１８】
前記プランジャは、前記ピンテイルの端面に設けられた窪みに係合可能な円形頂部を有することを特徴とする請求項１７に記載の装置。
【請求項１９】
前記コレットの一部の形状は、前記引張溝の少なくとも一部の形状に対して相補的となっていることを特徴とする請求項１６に記載の装置。
【請求項２０】
前記設置工具は、前記アンビル部に設けられた少なくとも一つの突部を有し、前記少なくとも一つの突部は、前記ロックボルトの設置により前記カラーのフランジの外表面を変形させるように構成されていることを特徴とする請求項１６に記載の装置。
【請求項２１】
油圧ピストン及びテーパ状アンビル部が設けられたノーズピースにより囲まれたコレットを備えた設置工具を用いて、開口を有するワークピース部材から成るワークピースに請求項１に係るロックボルトを設置して前記ワークピース部材を互いに固定する方法であって、
前記方法は、
前記ピンヘッドの下側が前記ワークピースの裏面に接触するまで、該ワークピースの裏側から該ワークピースの開口に前記ピンを挿入し、該ピンを前記ワークピースの表側から部分的に突出させるステップと、
前記ワークピースの表側から前記ピンテイルの突出端に前記カラーを嵌めるステップと、
前記ノーズピースのアンビル部が前記コレットを前記引張溝の接触面に接近且つ係合させるように前記コレットにけん引力を与えることで前記設置工具を作動させ、前記引張溝を介して前記ピンテイルにけん引力を与えるステップと、
前記カラーを前記ワークピース部材の方に押し付け、該ワークピース部材を互いに固定するステップと、
前記ノーズピースのアンビル部により前記カラーに力をかけ、前記カラーを前記ピンテイルのロック部に次第に加締めるステップと、を備えたことを特徴とする方法。
【請求項２２】
前記設置工具により課せられる力は、該力が予め定められた最大値に達すると前記カラーから前記アンビル部が引き上げられることで止められることを特徴とする請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
前記設置工具により課せられる力は、前記引張溝により形成されたブレーカ溝において前記ピンテイルの一部がちぎれることで止められることを特徴とする請求項２１に記載の方法。
【請求項２４】
前記ロックボルトは、前記カラーが前記ピンに嵌められた後で且つ前記設置工具が前記ワークピースに前記ロックボルトを設置するのに用いられる前に、前記カラーを前記ピン上において初期アセンブリ状態に保持する保持機構を更に有することを特徴とする請求項２１に記載の方法。
【請求項２５】
前記ロックボルトの設置の際に前記カラーが前記ピンテイル上に完全に加締められた後に、前記設置工具の前記アンビル部は、前記一つ又は複数の突起の少なくとも一部の変形又は折れを引き起こすことを特徴とする請求項２１に記載の方法。
【請求項２６】
前記アンビル部は、一つ又は複数の突部を有し、前記ロックボルトの設置に際して前記カラーが前記ピンテイル上に完全に加締められた後に、前記一つ又は複数の突部は、前記カラーのフランジの外表面の一部を変形させることを特徴とする請求項２１に記載の方法。
【請求項２７】
前記ピンテイル材料を押しのけて段差部を形成するために前記ピンを回転させるステップを更に備え、前記段差部は、前記エンド部よりも大きい断面積を持つことを特徴とする請求項２１に記載の方法。
【請求項２８】
開口を有するワークピース部材から成るワークピースに請求項１に係るロックボルトを設置するのに用いられ、油圧ピストン及びコレットを備えた設置工具であって、前記設置工具の作動に伴って前記コレットが開位置から閉位置に移動して前記油圧ピストンにより前記設置工具の内方に引き込まれるときに、前記コレットの内縁が前記ロックボルトの引張溝に係合することで該ロックボルトが前記設置工具の内方に引き込まれるように前記コレットが前記ロックボルトに近づくことを特徴とする設置工具。
【請求項２９】
前記コレットの内縁は、前記ピンテイルにおいて前記ピンヘッドから遠い側の端面と前記引張溝との間に設けられ該引張溝に隣接した段差部の表面に更に係合し、前記段差部は、前記エンド部よりも大きい断面積を有することを特徴とする請求項２８に記載の設置工具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、開口を有するワークピース部材を互いに固定するロックボルトに関する。
【背景技術】
【０００２】
英国特許ＧＢ２４４４４２０（ハック・インターナショナル社）に開示されているような既知のロックボルトファスナは、短く小口径のピンテイルを有するピンを備える。このようなピンテイルは、ワークピースへのファスナの設置の際に折れない。ＧＢ’４２０のロックボルトは、ピン部に設けられた複数の引張溝を備える。これら引張溝は、設置工具に設けられた複数のコレット歯と係合する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ＧＢ２４４４４２０に開示されているようなノンブレークステムロックボルトファスナの課題は、例えば、設置工具の歯の頂部が引張溝の頂部に近づき過ぎ、設置工具の歯の頂部がピンに設けられた浅い溝に十分に係合しないことで負荷の増加や滑りが起こり得、これによって設置工具及び／又はファスナにダメージを引き起こすことである。
【０００４】
また、設置工具の歯が、軸方向においてファスナのすべての引張溝に係合していない場合には、ファスナ上でロードされた引張溝のオーバーストレス及びストリッピングを引き起こし得る。
【０００５】
また、従来実施形態における複数の引張溝及び設置工具の歯は、コレットへの傾斜した導入に敏感であり、操作者は、設置工具を作動させる前にファスナがコレット内で正しく配置されているか確認する必要がある。
【０００６】
更に、複数の引張溝を備えた現在のノンブレークステムロックボルトファスナの欠点は、特に荒れた作業環境において、狭くて浅い引張溝及び設置工具の浅い歯がデブリで詰まり易いことである。ファインピッチ複数溝コレット歯も、ロックボルトファスナがしばしば用いられるアウトドア環境（例えば、砂漠地での太陽熱発電所の構築）で一般的な砂及び小さな石によるダメージに対して非常に脆弱である。
【０００７】
複数の引張溝を備えたロックボルトの製造は、複雑が故に高価なねじ転造工具を必要とし、ピン上に形成された複数の引張溝形状は生産中に検査するのが困難且つ手間となるので、生産にかかる時間及びコストが増加する。
【０００８】
設置工具の複数のコレット歯は、ストレスを増加させると共に早期クラッキングを引き起こす小さい歯周り半径を必要とする。また、これらの歯は、製造及び検査するには複雑であるので更にコストを増加させる。
【０００９】
更に、コレット歯及び引張溝の不整列又は通常製造公差に起因するコレット歯と引張溝との間のピッチエラーは、引き負荷の不均一な分布を引き起こし、その結果、早期故障へとつながる高い局在化ストレスを生み出す。
【００１０】
いくつかの既知のノンブレークステムロックボルトファスナは、カラーが加締められる螺旋状ロック溝も備えるが、これは、不正使用又は弛みによりカラーがロック溝から外れ得るという欠点になり得る。
【００１１】
更に、設置されたロックボルトの突出端は、鋭い引張溝頂部を有するので操作者又は他者に怪我をさせる虞がある。
【００１２】
また、既知のロックボルトファスナは、比較的深い溝深さを持つ比較的広いロック溝、すなわち、比較的広いピッチを持つので、ロック部の長さ方向に亘って設けられる溝の数が制限される。そのため、加締められたときにカラーとインターロックされる表面の数も減るので、設置されたロックボルトの全体強度が制限される。更に、深いロック溝へのカラーの加締めに伴い、カラー材料の溝への不完全な充填が起こり得るので、設置されたロックボルトの全体強度が更に低下する。
【００１３】
本発明は、上記課題を解決するロックボルトを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明は、第１の態様において請求項１に係るロックボルトを備える。
【００１５】
本発明は、複数の比較的小さな引張溝ではなく、一つの比較的大きな引張溝を備えているので、複数の引張溝を備えた従来実施形態よりも角度アラインメント及び軸調整に気を配る必要が無く、ピンと設置工具とを容易に係合させることができる。ロックボルトと設置工具との係合において、深い引張溝によりロックボルトが設置工具に対して初期位置に維持され、ロックボルトが設置工具の縦軸に対して斜めになっていたとしても、ロックボルトの角度アラインメントは設置工具の作動の際に補正される。従来実施形態よりもアラインメント及び位置調整に気を配る必要が無いので、操作者は、迅速且つ容易に設置工具のノーズにピンを挿入して設置生産性を向上することができる。
【００１６】
本発明の一つの引張溝は、従来実施形態の浅い複数溝よりもデブリで詰まり難い。
【００１７】
本発明のロックボルトは、複数の引張溝を有する従来のロックボルトよりも簡易且つ廉価に製造することができる。また、従来実施形態よりも溝がずっと大きくて深いので、製造公差の影響を受け難く、公差の影響がずっと低減される。更に、引張溝が一つなのでピッチエラーが生じ得ない。
【００１８】
ロック部は、好ましくは平行な形状、すなわち、長さ方向に沿って一定の外径を持つ。
【００１９】
本発明のロック溝は完全又は実質的に環形状であり、ロックボルトの設置後には、例えば、カラーは回転によりピンから分離し得ないようにねじ回し動作によってピンからカラーの分離が起こり得ないことを保証している。
【００２０】
好ましくは、ロック溝のピッチは０．４０ｍｍ〜２．１３ｍｍの範囲であり、ロック溝のピッチに対するロック部の外径の比は１１．１５〜１２．０１の範囲である。ロック溝の比較的狭いピッチは、加締め領域の長さ方向に亘ってカラーとの多くの連結面を与える。これは、より広いピッチを有するロック溝を備えた従来実施形態に比べて、固定の公称強度を増加させる。更に、ロック溝の比較的浅い形状は、ピンテイル上にカラーが加締められたときに各々の溝がカラー材料によりほぼ完全に満たされることを保証し、これにより設置されたロックボルトの引張強度が更に増加される。また、浅いロック溝はロック溝の谷径が大きく、従って、ピンの断面積が増加してせん断及び引張の両強度が高くなることを意味する。
【００２１】
好ましくは、一つの引張溝の接触面は、テーパ部により与えられる。
【００２２】
好ましくは、ロックボルトのピンテイルのエンド部は、ロック部よりも短く、ロック部の最大直径よりも小さい最大直径を持つ。
【００２３】
好ましくは、ロック部の最大直径に対する一つの引張溝の最小直径の比は、０．５０〜０．７８の範囲である。
【００２４】
好ましくは、ロック部の最大直径に対するエンド部の最大直径の比は、０．７〜１．０の範囲である。
【００２５】
好ましくは、ロック部の最大直径に対するピンテイルでの引張溝及びエンド部の伸長部分の長さの比は、０．７〜１．２の範囲である。
【００２６】
好ましくは、ロック部の最大直径に対するピンテイルでの引張溝の伸長部分の長さの比は、０．３〜０．７の範囲である。
【００２７】
好ましくは、ロック部の最大直径に対するピンテイルでのエンド部の伸長部分の長さの比は、０．２６〜０．５の範囲である。
【００２８】
好ましくは、引張溝は、第１のテーパ部と、第２のテーパ部と、第１及び第２のテーパ部の間で長さ方向に沿って一定の断面積を持つ平坦部である溝底と、を有する。別の実施形態は、引張溝の別のプロフィールを特徴としていてもよい。
【００２９】
好ましくは、ロックボルトは、操作者がワークピースにピン及びカラーを配置した後で且つカラーの加締めによりロックボルトを設置するために設置工具が作動される前に、ピン上においてカラーを初期アセンブリ状態に保持する保持機構を備える。保持機構は、設置が行われる前にカラーがピンテイルから脱落しないことを保証し、これは、特にテイル端が下を向いた状態でピン軸が鉛直となっているような困難な作業環境で有利である。また、保持機構は、操作者によってピンテイル上に設置工具のノーズが係合されているので、カラーからピンが偶発的に外れることを防止する。更に、保持機構を採用することで、設置工具のノーズ及びコレットの係合を許容するために、引張溝がカラーから十分に突出することが保証される。
【００３０】
保持機構は、ピンテイルに設けられた浅い軸スロット又は平坦部から成り、カラーの貫通孔に設けられたタブが、１番目のロック溝に向かって下行して、その１番目のロック溝に「プッシュ・アンド・ツイスト」動作で回転して係合するのを許容する。
【００３１】
保持機構は、ロック部において引張溝に隣接した部位に設けられた短い螺旋状ねじ山と、これに係合してカラーの貫通孔に設けられた短いねじ山、螺旋又はタブと、から成っていてもよい。この実施形態では、ロックボルトの設置の際にカラーが環状ロック溝に主に又は完全に加締められるので、カラー及びピンが弛む危険が無い。
【００３２】
更に別の保持機構は、カラーの貫通孔又はピンテイルのロック溝のいずれかに設けられた弾性ビーズ又はリングから成る。
【００３３】
カラー及びピンは共に押し出され、弾性ビーズ又はリングを押し潰すことで分離に抗う摩擦力を生み出す。
【００３４】
上述した各々の保持機構は、設置工具が次の設置段階に用いられるまでピン上にカラーを維持するのに十分な保持力を与える。設置工具の作動に伴い、保持力は、設置工具の加締めストロークにより克服され、ワークピースへの設置の間にシート取り出し及びカラーの加締め動作を妨げないぐらい弱い。
【００３５】
ロックボルトのピンテイルは、ピンテイルにおいてピンヘッドから遠い側の端面と引張溝との間に設けられ引張溝に隣接した段差部を更に有し、段差部は、エンド部よりも大きい断面積を持つ。段差部は、ピンテイルの過剰な重量増加を防止しつつ、効率的に荷重及びストレスを分散するピンテイル形状を与える。
【００３６】
更に、段差部は、設置工具の作動の前において設置工具のコレットへのピンテイルの挿入を補助する。
【００３７】
ロックボルトは、ロックボルトの設置の際に、カラーがピンロック溝に完全に加締められていることを視覚的に示すフル加締指示手段を備える。フル加締指示手段は、カラーのフランジの外表面に設けられ設置工具のアンビル部により部分的又は完全に変形される一つ又は複数の突起又は突部を有する。
【００３８】
また、フル加締指示手段は、設置工具のアンビル部の端面に設けられロックボルトの設置に伴ってカラーフランジの外表面に凹みを与える一つ又は複数の突起又は突部を有していてもよい。
【００３９】
設置されたロックボルトにおいて加締められたカラーから突出したピンテイル部分は尖っておらず、そのため、複数の溝を有し各々の溝毎に鋭い頂部がある従来実施形態よりも人を傷つける危険が少なくなる。
【００４０】
別の実施形態では、ピンテイルが、ワークピースへのロックボルトの設置の間に折れるように構成されている。この実施形態は、ピンテイルによる重量又は長さの付加が許容され得ない場合に有利である。更に、この実施形態は、例えば、ステンレス鋼又はアルミニウム合金ピンのようにピン材料が破断面において腐食の危険を与えない場合にも有利である。
【００４１】
また、更なる態様では、本発明は、本発明に係るロックボルトを設置する装置及び方法並びにピンを回転させることでテイル端に向けてピン材料を押しのけて引張溝に隣接した段差部を形成するステップを含んだ本発明に係るピンを製造する方法を与える。ロール成形の間の金属変形は、例えば、機械カット溝と比べて優れたピンテイル強度を与える。
【００４２】
本発明で用いられる設置工具のコレットは、ノーズピースの前部を超えて突出せず、そのため、従来実施形態よりも操作者が怪我をする危険が低くなる。また、激しく設置工具を落とした場合でもコレットが損傷し難い。
【００４３】
また、本発明のコレットの比較的広い内縁は、従来の設置工具の複数ファインピッチコレット歯よりもデブリで詰まり難い又は荒れた／アウトドア作業環境での砂や小さな石による損傷を受け難い。
【００４４】
本発明のコレット内縁は、従来の複数の引張噛み合い設置工具で必要とされる引張噛み合い歯のような小さい半径を必要としないので、内縁にかかるストレスが従来の設置工具の噛み合いよりも小さく早期クラッキングが起こり難い。
【００４５】
設置工具は、押し下げ可能なプランジャを更に備え、プランジャが押し下げられていない間は動作しない。これは、設置工具が偶発的に作動し得ないという安全機構を与える。
【００４６】
プランジャは円形頂部を有し、ロックボルトピンテイルの端面に窪みが設けられ、プランジャの円形頂部は窪みに係合可能となっている。円形頂部の係合は、設置工具の作動前にピンテイルが設置工具において正しい位置にある、すなわち、ピンテイルが設置工具のノーズ内で軸方向に完全に挿入されていることを保証し、これにより設置工具へのダメージ又は操作者へ危害が及ぶのを防止する。
【００４７】
好ましくは、設置工具のコレットの一部は、引張溝形状の少なくとも一部に相補的な形状を有する。
【００４８】
上述したようなピンテイルが段差部を有するロックボルトを設置する場合、段差部は、コレットの内縁との接触のために（引張溝の接触面に加えて）更なる面を効率的に与え、設置工具が接触する面の断面積を増やすことで設置に際してピンテイルを局所的に補強する。
【００４９】
ロックボルトは、ピンヘッドとロック部との間に第１の平坦部を備え、公称ピン直径の３倍のグリップ能力を持つロックボルトとするために、ロック部の長さに対する第１の平坦部の長さは好ましくは０．６２〜１．２７の範囲である。この範囲内の比であれば、ロック部の長さに対して短い平坦部を有するロックボルトに比べた場合に、せん断面内にロック部がないのでロックボルトのせん断強度が増加することが保証される。
【００５０】
本発明は、添付の図面を参照してほんの一例として以下に記述される。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明に係るロックボルトをワークピース（ワークピースは後の図で示される）に設置するための油圧駆動設置工具に挿入されたロックボルトの断側面図。
【図２】係合状態の保持機構を示すと共に、図１において領域ＩＩとして示された図１のロックボルト及び設置工具の詳細断面図。
【図２ａ−２ｂ】本発明に係る他のロックボルトのピンテイルを示す部分側面図。
【図３ａ】図１の設置工具の前面図（明確性のためにロックボルトは省略されている）及び断面図が取られる線Ｉを示す図。
【図３ｂ】図３ａにおける領域ＩＩＩｂに示される設置工具の一部を示す詳細図。
【図４】本発明に係るロックボルトが設置可能となった図３ｂの設置工具の線ＩＶ−ＩＶにおける断面図。
【図５ａ−５ｂ】明確性のためにカラー保持機構を省略した本発明に係るロックボルトピンの簡略側面図。
【図５ｃ】本発明に係るロックボルトカラーの簡略側面図。
【図５ｄ】フル加締指示手段を備えた本発明に係る別のロックボルトカラーの縦軸断面図。
【図５ｅ】図５ｄのロックボルトカラーの端面図。
【図５ｆ】図５ｄのロックボルトカラーの斜視図。
【図６−１５】設置工具、ワークピース及び本発明に係るロックボルトを断面又は部分断面で示し、同ロックボルトの設置を段階的に示す図。
【図１６】本発明の別の実施形態に係るロックボルトの設置段階を示す図。
【図１７】本発明の更に別の実施形態に係るロックボルトの設置段階を示す図。
【図１８ａ】設置後における図５ｄ〜５ｆのカラーの端面図（明確性のためにロックボルトピン及びワークピースは省略されている）。
【図１８ｂ】図１８ａのカラーの側面図。
【図１８ｃ】図１８ａのカラーの斜視図。
【図１９ａ】本発明に係る別の設置工具におけるアンビル部のアンビルを示す端面図。
【図１９ｂ】図１９ａに示すアンビルの側面図。
【図１９ｃ】図１９ａに示すアンビルの斜視図。
【発明を実施するための形態】
【００５２】
図示するように、本発明の第１実施形態に係るロックボルト２は、ピンテイル６及びピンヘッド８を有するピン４と、外表面１３を持つフランジ１１及び貫通孔１２（図７参照）を有するカラー１０と、を備える。ピンテイル６は、環状のロック溝１８を持つロック部３６と、ロック部３６及びピンヘッド８の間に設けられた第１の平坦部１４と、ピンテイル６のピンヘッド８から遠い側の端面２２及びロック部３６の間に設けられた一つの引張溝２０と、を有する。ロック部３６は、図５ｂに示すように外径Ｄを持ち、平行な形状、すなわち、長さ方向に沿って一定の外径を持つ。エンド部８０は、ロック溝１８とピンテイル６の端面２２との間に設けられている。エンド部８０は平坦で、平行な側面、すなわち、長さ方向に沿って一定の断面積を持つ。更に、エンド部８０はロック部３６の長さよりも短く、その最大直径はロック部３６の最大直径よりも小さい。例示した実施形態では、Ｄがロック部３６の最大直径であり、Ｇが引張溝２０の最小直径であり（図示した実施形態では、引張溝２０の最小直径は溝底２８での値である）、Ｔがエンド部８０の最大直径であり、以下の式を満たす。
Ｇ＝０．６７５Ｄ（より一般的には、０．５０Ｄ〜０．７８Ｄの範囲内）
Ｔ＝０．８３６Ｄ（より一般的には、０．７Ｄ〜１．０Ｄの範囲内）
【００５３】
更に、Ｌは引張溝２０及びエンド部８０を含むピンテイル６の長さであり、Ｎはエンド部８０の長さであり、そしてＭは引張溝２０の長さであり、以下の式を満たす。
Ｌ＝０．９３６Ｄ（より一般的には、０．７Ｄ〜１．２Ｄの範囲内）
Ｍ＝０．５８１Ｄ（より一般的には、０．３Ｄ〜０．７Ｄの範囲内）
Ｎ＝０．３５５Ｄ（より一般的には、０．２６Ｄ〜０．５Ｄの範囲内）
【００５４】
ピンの公称直径が４．８ｍｍ（３／１６インチ）〜２５．４ｍｍ（１インチ）であるときの第１の平坦部１４の長さ、ロック部３６の長さ及びロック部に対する第１の平坦部の比の例を以下の表１に示す。各々の場合において、選択されたピン長さは、公称ピン直径の少なくとも３倍の総ジョイント厚さを固定することができるものとなっている。ロック部３６の長さに対するピンテイル上の第１の平坦部１４の長さの比は、典型的には０．６２〜１．２７の範囲である。
【表１】
0006364492.tif 000002
【００５５】
ピンの公称直径が４．８ｍｍ（３／１６インチ）〜２５．４ｍｍ（１インチ）であるときのロック部３６の外径Ｄ、ロック溝１８のピッチ及びロック溝ピッチに対するロック部外径の比の例を以下の表２に示す。ロック溝１８のピッチは、典型的には０．４０ｍｍ〜２．１３ｍｍの範囲であり、ロック溝１８のピッチに対するロック部３６の外径Ｄの比は、典型的には１１．１５〜１２．０１の範囲である。
【表２】
0006364492.tif 000003
【００５６】
一つの引張溝２０は、第１のテーパ部２６と、第２のテーパ部３０（第２のテーパ部３０は、第１のテーパ部２６よりもピンテイル６のテイル端（端面）２２に近い）と、溝底２８と、を有する。溝底２８は、第１のテーパ部２６及び第２のテーパ部３０の間において長さ方向に沿って一定の断面積を有する、すなわち、ピンテイル６の軸に対して平行となっている。
【００５７】
図６〜１５は、ワークピース部材１３０、１４０を有するワークピースの開口１２０、１２２にロックボルト２を設置し、設置工具１００を用いてワークピース部材１３０、１４０を互いに固定する連続的な段階を示している。
【００５８】
まず、図６に示すように、ヘッドの下側３４がワークピースの裏面１５２に接触するまで、ピン４がワークピースの裏側１５０からワークピース部材１３０、１４０の開口１２０、１２２に操作者の手によって挿入される。この段階では、ピンテイル６の一部が、ワークピースの表側１６０に突出している。その後、図７に示すように、カラー１０が、ワークピースの表側１６０からピンテイル６の突出端に手で嵌められる。
【００５９】
ピン４上にカラー１０が適合された後、カラー１０が、ピン４上で初期アセンブリ状態（又は使用位置）に積極的に保持される。この積極的な保持は、保持機構２４により達成される。図１に示した実施形態では、保持機構２４は、ピンテイル６上に設けられた浅い軸スロット５６と、カラー１０の貫通孔１２に設けられたタブ５２と、を有する「プッシュ・アンド・ツイスト」型機構である。軸スロット５６は、タブ５２がロック部３６の１番目のロック溝１８へ下行するようにする。その後、カラーが１８０度回転することで、タブ５２が１番目のロック溝１８に係合する。図２において、保持機構２４は、係合した位置で示されている。保持機構２４は、理解を容易にするために設置連続図には示されていない。
【００６０】
保持機構２４は、設置工具が設置の次段階に用いられるまで、ピン上にカラーを維持するのに十分な程度の保持強度を与える。設置工具が作動されると、保持強度は、設置工具の加締めストロークにより克服され、ワークピースへの設置の間にカラー１０の加締め動作及びシートテイクアップを妨げないぐらい弱い。
【００６１】
その後、ロックボルト２は、設置工具１００を用いてワークピースに設置される。設置工具１００は、ノーズピース１０８により囲まれたスプリットコレット１０２（図１０〜１４参照）を有する。
【００６２】
円形頂部１１４（図１１ｂ、１１ｃにおいて最も明確に示されている）を持つスプリングプランジャ１０４（図１１〜１４参照）は、設置工具１００に設けられ、ロックボルトピンの端面２２に設けられた窪み３２に係合する。ピンテイル６が開いたコレット１０２に入ると、プランジャは、ピン４の端面２２により押し下げられる。窪み３２へのプランジャ１０４の係合は、ピンテイルが設置工具１００において正しい位置にある、すなわち、ピンテイルが設置工具の軸に対して許容できない角度で傾いていないことを保証する。プランジャ１０４の押し下げにより、操作者は、ロックボルト２の設置を開始可能となる。これにより、設置工具のコレット内において不正確に配置されたピンテイルによる設置工具の不安全な操作又はピンが入っていないことによる操作者の絞扼の危険を避けることができる。
【００６３】
設置工具１００の作動に伴い、油圧ピストン１０６（図１に示される）は、コレット１０２へのけん引力を増加させ、設置工具１００の内方にコレット１０２を引っ張り、引張溝２０を介してピンテイル６にけん引力を与える。コレット１０２が設置工具１００の内方に引っ張られると、ノーズピース１０８のテーパ状アンビル部１１２がコレット１０２をピンテイル６の端部付近に近づけ、コレット１０２の内縁１１０が第２のテーパ部３０により与えられる接触面において一つの引張溝２０に係合する。ここで例示されている実施形態では、コレット１０２の内縁１１０は、引張溝２０の少なくとも一部に相補的、すなわち、溝底２８及び引張溝２０の第２のテーパ部３０に相補的な形状を持ち、そのため、コレット１０２は、平坦な溝底２８及び第２のテーパ部３０に係合する。
【００６４】
油圧ピストン１０６によりコレット１０２に課せられるけん引力は、引張溝２０の第２のテーパ部３０により与えられる接触面を介してピンテイル６に伝えられる。その結果、コレット１０２が設置工具１００に引き込まれるときに、ピンテイル６も設置工具１００に引き込まれる。
【００６５】
次に、コレット１０２が油圧ピストン１０６により設置工具１００へ更に引き込まれたときには、ノーズピース１０８のアンビル部１１２がカラー１０と接触し、カラー１０がピンヘッド８の方向にアンビル部１１２によって徐々に押し込まれる。これにより、ワークピース部材１３０、１４０は互いに押し付けられ、それらの間の隙間が縮められ、締め付け荷重がワークピースに課せられる。設置工具１００により課せられる力が増加すると、アンビル部１１２は、ピンテイル６のロック溝１８の方にカラー１０を次第に加締める、すなわち、カラー１０の材料がロック溝１８の方に押し進められる。
【００６６】
ロック溝１８にカラー１０の加締めるために設置工具により課せられる力は、その力が予め設定された最大値に達したときに止められる。次いで、油圧ピストン１０６は作動前位置に戻り、アンビル部１１２は完全に加締められたカラー１０から離れる。カラー１０がピンテイル６に完全に加締められた場合には、カラーはピン４に確実に固定され、カラー及びピン４は偶発的に分離し得ない。
【００６７】
上述した実施形態では、ピンテイル６の端部は、ワークピースへのロックボルト２の設置の際に折れない。しかしながら、図１６に示す別の実施形態に係るロックボルト２’では、一つの引張溝２０’が第１実施形態の引張溝２０よりも深い、すなわち、第１のテーパ部２６’及び第２のテーパ部３０’が第１実施形態のものよりも急勾配になっている結果（及び溝底２８’がより小さい直径を持つ結果）、ピンテイル６’のエンド部８０’が設置の際にちぎれる。すなわち、引張溝は、ブレーカ溝として機能する。この実施形態では、ピンテイルがブレーカ溝／引張溝２０でちぎれるまで、設置工具がピンテイル６’にけん引力を課す。ブレークオフピン部（エンド部）８０’は、設置サイクルの後、設置工具１００から排出される。この実施形態では、コレット１０２（図１６には不図示）の内縁１１０の形状が引張溝２０の形状に対応していなくても、設置工具の力が、第２のテーパ部３０’により与えられる接触面を介してピンテイル６’に依然として伝えられる。
【００６８】
更なる実施形態（不図示）では、接触面が引張溝の別の特徴により形成され、例えば、引張溝に肩を設けることでピンテイル６の軸に対して９０度の接触面としてもよい。
【００６９】
保持機構２４は、ピンテイル６’’において引張溝２０に隣接した部位に設けられた短い螺旋状ねじ山５４（図２ａに示す）と、カラー１０の貫通孔１２に設けられロック部ねじ山が係合する短いねじ山、螺旋又はタブと、により構成されていてもよい。カラー１０が主に又は完全に環状のロック溝１８に加締められるので、カラー及びピンテイル６がゆるむ危険が無い。
【００７０】
更に別の実施形態では、保持機構２４は、カラー１０の貫通孔１２又はピンテイル６のロック溝１８のいずれかに設けられた弾性ビーズ又はリングにより構成される。
【００７１】
別の実施形態では、異なるプロフィールを持つ引張溝、例えば、長さ方向に沿って一定の断面積を有するような平行な溝底２８を持たず２つのテーパ部２６、３０のみから成る引張溝が設けられる。別の形状を持つ引張溝２０’’の例が図２ａに示されている。同様に、設置工具のコレット１０２の形状、プロフィール及び外形も異なっていてもよい。より具体的には、コレット１０２の内縁１１０の形状は、引張溝２０の形状に部分的に対応していなくてもよい。しかしながら、コレット１０２の内縁１１０と引張溝のテーパ部との接触は依然として維持される。
【００７２】
上述したピンテイル６のエンド部８０は、その長さ方向に沿って一定の断面積を有する平坦なものであった。しかしながら、エンド部８０は、図２ａに示すように、２つのテーパ部８２、８４及びテーパ部８２、８４の間に設けられた短い平坦部８６を含む別のエンド部８０’’のように異なるプロフィールを有していてもよい。
【００７３】
図２ｂに示す別のエンド部のように、ピンテイル６は、引張溝２０’’’に隣接してエンド部８０’’’に向かった段差部８８を有していてもよい。段差部８８は、平坦なエンド部８０’’’よりも大きな断面積を持つ。段差部８８は、製造過程におけるピンテイル６の回転により押しのけられた材料により生み出され、ロール成形の間の金属変形は、例えば、機械カットされた溝に比べてピンテイル６の強度を高める。段差部８８は、ピンテイルの過剰な重量増加を防止しつつ、効率的に荷重及びストレスを分散するピンテイル形状を与える。
【００７４】
段差部８８は、（引張溝２０’’’の接触面に加えて）コレット１０２の内縁１１０に接触する更なる表面９０を効率的に与え、設置工具が接触する面の断面積を大きくすることで設置時にピンテイルを局所的に補強する。
【００７５】
上述した実施形態は、ロックボルトピンテイルの端面に設けられ設置工具のプランジャと係合する窪みを有するが、図１７に示す別の実施形態では、窪み及びプランジャは存在しない。図１７は、ロックボルトの縦軸が設置工具の縦軸に対して整列していない状態でロックボルトに係合した設置工具を示している。一つの引張溝２０の深さにより、設置工具及びロックボルトは、角度ずれにもかかわらず係合するように維持される。設置工具に対するロックボルト２の角度ずれは、設置工具１００の作動により補正される。
【００７６】
本発明に係るロックボルトの別の実施形態は、フル加締指示手段を備える。図５ｄ〜５ｆの例では、フル加締指示手段は、カラー１０’のフランジ１１’の外表面１３’に設けられた突起５８を有する。ロックボルトの設置に伴い、一旦、設置工具１００のアンビル部１１２が突起５８に達すると、突起５８は少なくとも部分的に変形する。
【００７７】
突起５８は、カラー１０’がピンテイル６に完全に加締められる位置にアンビル部１１２が達するまで押しつぶされない。従って、設置工具１００がロックボルトから引き抜かれたときに、操作者は、突起５８が少なくとも部分的に押しつぶされているのをチェックすることで、カラー１０’がピンテイル６に完全に加締められていることを確認することができる。図１８ａ〜１８ｃは、設置後の図５ｄ〜５ｆのカラーを示している（ロックボルトピン及びロックボルトが設置されるワークピースは、明確性のために図示していない）。突起５８は、アンビル部１１２により部分的に変形している。３つの突起５８がカラー１０’の周りに等間隔を置いて設けられているので、操作者は、カラー１０’がカラー１０’の全周に亘ってピンテイル６に完全に加締められていることを確認することができる。
【００７８】
別の実施形態では、図１９ａ〜１９ｃに示すように、フル加締指示手段は、設置工具のアンビル部１１２’の端面５９に設けられた一つ又は複数の突部６０を備え、これら突部６０は、カラー１０がピンテイル６に完全に加締められた場合にカラー１０のフランジ１１の外表面１３を押しつぶし、ロックボルトから設置工具１００が取り外されたときにカラー１０がピンテイル６に完全に加締められていることを示すように配置されている。ここでも、互いに等間隔を置いて３つの突部６０が設けられているので、操作者は、カラー１０の全周に亘ってカラー１０がピンテイル６に完全に加締められていることを確認することができる。
【図１】
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【図２】
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【図２ａ−２ｂ】
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【図３ａ】
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【図３ｂ】
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【図４】
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【図５ａ−５ｂ】
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【図５ｃ】
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【図５ｄ】
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【図５ｅ】
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【図５ｆ】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１ａ】
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【図１１ｂ−１１ｃ】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８ａ】
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【図１８ｂ】
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【図１８ｃ】
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【図１９ａ】
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【図１９ｂ】
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【図１９ｃ】
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