МОНТАЖНЫЙ/СБОРОЧНЫЙ ЭЛЕМЕНТ ДЛЯ СБОРКИ ИЗДЕЛИЙ, В ЧАСТНОСТИ ПЕРЕКРЫВАЮЩИХСЯ ПЛАСТИН И/ИЛИ СОСТАВНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ
MOUNTING/ASSEMBLY ELEMENT TO ASSEMBLE ITEMS, IN PARTICULAR, OVERLAPPING PLATES AND/OR COMPOSITE ELEMENTS

Данное изобретение относится к монтажному/сборочному элементу, предназначенному для использования при сборке изделий, в частности перекрывающихся пластин и/или составных элементов, и содержащему втулочную заклепку, которая имеет первый конец, имеющий деформируемую зону, предназначенную для введения в наложенные друг на друга отверстия в указанных изделиях, и второй конец и в которой размещена тяга, первый конец которой имеет головку диаметром, превышающим диаметр тяги, и зону слома, расположенную над указанной головкой в деформируемой зоне заклепки, а второй конец проходит вверх над вторым концом втулочной заклепки, имеющим внешнюю резьбу, на которую навинчена соответствующая гайка. Указанный монтажный/сборочный элемент предназначен для крепления с помощью затягивающего инструмента, взаимодействующего с тягой для ее разлома в зоне слома.
Из патентного документа Германии №3902226 А1 известен такой монтажный/сборочный элемент, содержащий втулочную заклепку, вводимый конец которой имеет зону деформации и в которой выполнена тяга с зоной слома, при этом деформирование зоны деформации заклепки выполняется путем вытягивания указанной тяги вверх с помощью затягивающего инструмента, и в результате продолжительного тянущего воздействия происходит разлом тяги в указанной зоне слома, так что заостренный конец тяги остается в заклепке, внешние стенки которой прижаты к стенкам частей, удерживаемых в сборе указанным монтажным элементом. После установки указанного монтажного/сборочного элемента, т.е. после разлома тяги в зоне слома, зона слома той части тяги, которая соединена с головкой тяги, размещена в заклепке снаружи конца заклепки, расположенного напротив зоны деформации.
Отличительным признаком указанного монтажного элемента является то, что конец втулочной заклепки, расположенный напротив зоны деформации и проходящий от поверхности частей, в которых установлен крепежный элемент, имеет внешнюю резьбу, на которую навинчена соответствующая гайка, образующая контактную поверхность элемента, соприкасающуюся с поверхностью соответствующего изделия. Таким образом, затяжка гайки может быть ослаблена, в результате чего изделие, закрепленное с помощью одного или более указанных крепежных элементов, может быть снято или установлено с использованием общеизвестного ручного инструмента без необходимости удаления/высверливания втулочной заклепки и без необходимости доступа к той ее части, которая закреплена в нижележащей части конструкции. Кроме того, преимуществом является возможность использования болта в качестве контрольного защитного элемента, поскольку попытка ослабить болт приведет к образованию царапин на поверхности изделия, закрепленной монтажным элементом.
Однако крепежный элемент, описанный в патентном документе Германии №3902226 А1, имеет недостаток, состоящий в том, что при снятии и установке гайки втулочная заклепка иногда может не выдерживать крутящего момента, прикладываемого к гайке, вследствие чего заклепка просто поворачивается вместе с гайкой, когда крутящий момент превышает силу трения, возникающую при креплении заклепки в соответствующем отверстии конструкции, частью которой является указанный монтажный элемент. Для противодействия этому моменту на внешней стороне зоны деформации заклепки выполнены канавки для обеспечения повышения надежности крепления заклепки в отверстии соответствующего изделия/пластинчатой части с увеличением сопротивления заклепки крутящему моменту.
Однако этого оказалось недостаточно, и таким образом, при использовании указанного известного монтажного элемента было невозможно создать достаточный момент сопротивления для обеспечения снятия и повторной установки гайки на элемент без поворота заклепки в ее посадочном месте в самой нижней части конструкции. Также указанный монтажный элемент не может применяться в случае креплений, требующих приложения большего усилия. Кроме того, указанный монтажный элемент не подходит для крепления/установки частей в местах, где возникают вибрации, например, на частях механизмов, где иногда для обеспечения удержания гайки в необходимом положении применяется жидкость для фиксации резьбовых соединений.
Из патента США №4560312 В (James H. Grady) известен крепежный элемент, содержащий резьбовую тягу, противоположный резьбе конец которой содержит тяговый стержень, и заклепку, имеющую деформируемую зону на одном конце и контактную кромку на другом конце, и предназначенный для введения в перекрывающиеся отверстия собираемых конструктивных элементов, причем указанная кромка предназначена для контакта соответственно с лицевой поверхностью конструктивных элементов, а также гайку, установленную на резьбовой тяге и предназначенную для затягивания тягового стержня с обеспечением деформации деформируемой зоны заклепки под действием указанного тягового стержня, в результате чего указанная кромка прижимается к лицевым поверхностям собираемых таким образом конструктивных элементов. Для выполнения завинчивания гайки необходимо иметь возможность закрепления тяги, для чего в резьбовом конце указанной тяги выполнено углубление, обеспечивающее также размещение соответствующего монтажного инструмента, предназначенного для противодействия крутящим моментам, которые возникают при затягивании гайки на тяге вплотную к кромке заклепки, для деформации деформируемой зоны заклепки на противоположной стороне конструктивных элементов. Гайка может быть снята с использованием указанного монтажного инструмента.
Необходимо понимать, что монтажный элемент, описанный в патенте США №4560312 В, может использоваться для сборки или крепления на конструктивных элементах только при условии деформации деформируемой зоны заклепки путем нормального затягивания гайки на резьбовом конце тяги с обеспечением вхождения указанной гайки в контакт с кромкой заклепки, в результате чего головка тяги при непрерывном затягивании гайки вызывает деформацию деформируемой зоны заклепки и приводит ее в контакт с поверхностью конструктивного элемента, обращенной в противоположную от кромки сторону. Это означает, что при установке монтажного элемента необходимо использовать затягивающий инструмент для гайки, а также монтажный инструмент, взаимодействующий с указанной выемкой, для создания стопора, требуемого для затягивания гайки. При прочих одинаковых условиях для указанного монтажного элемента потребуется трудоемкая и сложная процедура установки, которая вряд ли будет соответствовать требованиям эффективности, предъявляемым на сегодняшний день при сборке конструктивных элементов. Кроме того, указанные монтажные элементы редко применяются при автоматизированной сборке конструктивных элементов, например, с помощью сборочных роботов.
Целью данного изобретения является создание монтажного/сборочного элемента описанного типа, который обеспечивает возможность более сильного затягивания гайки на резьбовой части втулочной заклепки и, следовательно, более надежного крепления, а также позволяет использовать жидкости для фиксации резьбовых соединений и исключает поворот закрепленной части втулочной заклепки во время снятия гайки.
Дополнительной целью изобретения является создание крепежного элемента, который обеспечивает возможность быстрого монтажа, например, с помощью известных монтажных инструментов или роботов, с одновременным достижением вышеуказанной цели.
Указанная цель достигается путем создания монтажного/сборочного элемента, описанного в ограничительной части п.1 формулы и отличающегося тем, что второй конец втулочной заклепки имеет нецилиндрическое внутреннее поперечное сечение, причем при нахождении монтажного/сборочного элемента в прочно закрепленном состоянии часть зоны слома, соединенная с головкой тяги, расположена в первом конце втулочной заклепки, или альтернативно при нахождении указанного элемента в прочно закрепленном состоянии зона слома расположена в нижней половине второго конца втулочной заклепки, обращенного к головке тяги.
Таким образом, достигается возможность введения инструмента в ту часть втулочной заклепки, на внешней стороне которой нанесена резьба и установлена гайка, при этом указанный инструмент может использоваться в качестве стопора для компенсации крутящего момента, возникающего на заклепке во время снятия гайки. Вводимый конец инструмента должен соответствовать внутреннему нецилиндрическому поперечному сечению заклепки и, следовательно, может представлять собой специальный инструмент, предназначенный для предотвращения возможности несанкционированного снятия гайки. Кроме того, указанный элемент может быть установлен с помощью тянущего инструмента, например известных плоскогубцев, который обеспечивает возможность быстрой установки указанного элемента. Быстрая установка может осуществляться с еще большей эффективностью при использовании роботизированных инструментов, содержащих необходимый тянущий инструмент, при этом крепежный элемент устанавливается в виде вставки, которая вводится через два совмещенных отверстия, выполненных в конструкции. Затем тяга подвергается тянущему воздействию для осуществления деформации деформируемой части заклепки до тех пор, пока не произойдет разлом, так что оставшаяся часть тяги, соединенная с головкой тяги, локализуется в деформируемой зоне заклепки, а в альтернативном варианте - в нижней части резьбового конца указанной заклепки, с предоставлением пространства для введения монтажного инструмента, взаимодействующего с нецилиндрическим внутренним поперечным сечением заклепки для обеспечения стопора при снятии и установке гайки.
Попытки снятия гайки могут быть выявлены по царапинам на поверхности/покрытии стороны изделия, обращенной к гайке. Таким образом, необходимость в использовании специального инструмента сокращается. Такой результат не достигается при использовании крепежных элементов, известных из патента США №4560312 В, где при затягивании гайки остаются царапины на лицевой стороне соответствующего конструктивного элемента.
Для обеспечения более универсального использования монтажного/сборочного элемента внутреннее нецилиндрическое поперечное сечение второго конца заклепки может быть сечением, подходящим для взаимодействия с монтажным инструментом, обычно стандартным монтажным инструментом.
Таким образом, затяжка гайки может быть ослаблена с помощью общедоступных стандартных инструментов. Нецилиндрическое поперечное сечение может быть, например, шестиугольным сечением, обеспечивающим взаимодействие с соответствующим шестигранным ключом, например, типа Unbraco. Таким образом, затяжка гайки ослабляется сначала путем введения подходящего стандартного шестигранного ключа в отверстие втулочной заклепки, а затем путем использования подходящего двустороннего/разводного гаечного ключа, конфигурация которого соответствует внешней конфигурации гайки, после чего гайка удаляется путем поворота указанного гаечного ключа и одновременного удерживания шестигранного ключа в исходном положении, в результате чего заклепка удерживается на месте без поворота в своем посадочном месте в нижележащем изделии.
Для обеспечения быстрой установки монтажного элемента при его использовании свободный конец головки тяги может иметь заостренную коническую часть. Таким образом, достигается быстрое центрирование и установка монтажного элемента в перекрывающихся отверстиях изделий, соединяемых указанным монтажным элементом.
Для обеспечения эффективной контактной поверхности между первым концом (зоной деформации) втулочной заклепки и головкой тяги, а также для обеспечения равномерной деформации указанной зоны при приложении тягового усилия к тяге над конической частью между ней и зоной слома может быть выполнено углубление, с которым контактирует первый конец заклепки. В результате достигается контактное взаимодействие по всему периметру заклепки, которая, таким образом, деформируется равномерно во время процесса деформации, происходящего при вытягивании/перемещении головки.
Для обеспечения наибольшей контактной поверхности между втулочной заклепкой и стороной изделия, с которой контактирует внешняя сторона зоны деформации заклепки, головка тяги может иметь коническую часть, расположенную между углублением и зоной слома тяги и соответствующую сопряженной внутренней конической части между первым концом и вторым концом заклепки.
Для обеспечения лучшего фрикционного взаимодействия между внешней стороной заклепки и лицевой стороной изделия на внешней поверхности зоны деформации заклепки могут быть выполнены канавки. При креплении заклепки канавки более прочно сцепляются с лицевой стороной изделия, что противодействует повороту заклепки вместе с гайкой при снятии указанной гайки. Кроме того, это повышает сопротивление заклепки вибрациям.
В первом варианте выполнения канавок указанные канавки на внешней поверхности зоны деформации заклепки предпочтительно представляют собой зубцы.
Во втором варианте выполнения канавок указанные канавки на внешней поверхности зоны деформации заклепки предпочтительно представляют собой зигзагообразные канавки.
В третьем варианте выполнения канавок указанные канавки на внешней поверхности зоны деформации заклепки предпочтительно представляют собой спиральные канавки с наклоном, ориентированным в направлении резьбы на внешней стороне второго конца заклепки.
Для обеспечения хорошего взаимодействия с затягивающим инструментом, который используется для крепления монтажного элемента, на внешней поверхности конца тяги, противоположного зоне слома, могут быть выполнены канавки или рифление. Таким образом, достигается возможность лучшего сцепления в результате повышения трения между элементами затягивающего инструмента и тягой.
Для обеспечения выявления попыток несанкционированного снятия гайки, установленной на монтажном элементе, а также на относительно твердых поверхностях, на боковой поверхности гайки, обращенной к зоне деформации заклепки, могут быть выполнены канавки или рифление. Таким образом, повышается вероятность того, что во время поворота гайки при попытках ее снятия на поверхности изделия, обращенной к канавкам/рифлению, образуются царапины, даже несмотря на относительную твердость лицевой поверхности изделия, благодаря чему повышается вероятность выявления попыток несанкционированного снятия гайки.
Далее приведено более подробное описание данного изобретения со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых:
фиг.1 изображает вид в аксонометрии предложенного монтажного/ сборочного элемента непосредственно перед его установкой в перекрывающиеся отверстия двух наложенных друг на друга пластинчатых изделий, которые необходимо соединить с помощью указанного сборочного элемента,
фиг.2 изображает вид в аксонометрии монтажного/сборочного элемента, показанного на фиг.1, вставленного в перекрывающиеся отверстия двух наложенных друг на друга пластинчатых изделий,
фиг.3 изображает вид в аксонометрии монтажного/сборочного элемента, показанного на фиг.1 и фиг.2, втулочная заклепка которого закреплена в нижнем пластинчатом изделии,
фиг.4 изображает вид в аксонометрии монтажного/сборочного элемента, показанного на фиг.1, фиг.2 и фиг.3, со снятой гайкой,
фиг.5 изображает вид в аксонометрии готового к установке монтажного/сборочного элемента, показанного на фиг.4, без гайки и верхнего пластинчатого изделия,
фиг.6 изображает разрез в аксонометрии предложенного монтажного/сборочного элемента, показанного на фиг.1,
фиг.7 изображает разрез в аксонометрии конструкции, показанной на фиг.2,
фиг.8 изображает разрез в аксонометрии конструкции, показанной на фиг.3,
фиг.9 изображает разрез в аксонометрии конструкции, показанной на фиг.4,
фиг.10 изображает разрез в аксонометрии конструкции, показанной на фиг.5,
фиг.11 изображает вид в аксонометрии иллюстративного варианта выполнения монтажного/сборочного элемента, показанного на фиг.1-10, во время введения инструментов для снятия гайки, и
фиг.12 изображает то же, что и фиг.10, но при использовании инструментов для снятия/установки гайки.
На фиг.1 показан первый вариант выполнения монтажного/сборочного элемента 2 для сборки изделий, в частности перекрывающихся пластинчатых частей 4, 6 и составных элементов.
Указанный монтажный/сборочный элемент 2 содержит втулочную заклепку 7, имеющую первый конец 8 и второй конец 10. Как лучше видно из фиг.6-10, первый конец 8 имеет деформируемую зону 12, предназначенную для введения в перекрывающиеся отверстия 14, 16 указанных изделий 4, 6, при этом в указанной заклепке 7 размещена тяга 18, первый конец 20 которой имеет головку 22 диаметром больше диаметра тяги 18, и зону 24 слома, расположенную над указанной головкой 22.
Головка 22 тяги расположена в деформируемой зоне 8, 12 втулочной заклепки. Второй конец 26 тяги проходит вверх над вторым концом 10 заклепки 7 и в изображенном варианте выполнения имеет рифление 28, предназначенное для обеспечения лучшего сцепления с затягивающим инструментом, который используется для установки/крепления элемента 2 в самом нижнем пластинчатом изделии 6.
Второй конец 10 втулочной заклепки также имеет внешнюю резьбу 30, на которую навинчена соответствующая гайка 32, выполняющая функцию стопора для крепления самой верхней части 4 пластины при установке элемента 2, как видно из фиг.4 и фиг.8. Затяжка гайки 32 может быть ослаблена с использованием известных инструментов, как видно из фиг.11 и фиг.12. Указанный инструмент может представлять собой двусторонний/разводной гаечный ключ 34, торцовый гаечный ключ или аналогичные инструменты, которые могут взаимодействовать с внешней конфигурацией гайки 32.
Как указано выше, второй конец 10 имеет нецилиндрическое внутреннее поперечное сечение 36, как показано на фиг.3-5 и фиг.8-10 и лучше всего видно на фиг.11. В изображенном варианте выполнения указанное нецилиндрическое внутреннее поперечное сечение имеет шестиугольный профиль 36, конфигурация которого соответствует конфигурации рабочего конца 38 шестигранного ключа 40, например типа Unbraco, который, как показано на фиг.12, может использоваться в качестве стопора при установке и снятии гайки 32.
Крутящие моменты (в обоих направлениях), которые в противном случае должны компенсироваться силами трения между внешней поверхностью первого конца заклепки и боковыми поверхностями отверстий 24, 16 в пластинчатых изделиях 4, 6 и задней поверхностью нижнего изделия 6, таким образом компенсируются стопором, созданным шестигранным ключом 40, который вставлен во второй конец 10 заклепки, в результате чего предотвращается совместный поворот первого конца заклепки во время поворота гайки 32 как при установке, так и при снятии указанной гайки 32. Таким образом, достигается важное преимущество, состоящее в том, что предложенный монтажный/сборочный элемент 2 при установке может быть затянут гораздо сильнее, чем при использовании известного способа, поскольку можно пренебречь силами трения на первом конце 8 заклепки, закрепленном в нижнем пластинчатом изделии 6, и поскольку гайка 32 может быть снята без приложения крутящего момента к первому концу 8 заклепки, а также в том, что может быть создан стопор для компенсации момента с помощью монтажного инструмента, например шестигранного ключа, показанного в изображенном варианте выполнения предложенного монтажного/сборочного элемента 2, вследствие чего предотвращается поворот заклепки вместе с гайкой 32 как при установке, так и при снятии указанной гайки 32.
Поскольку при использовании предложенного монтажного/сборочного элемента во время снятия гайки 32 может быть создан стопор, то также обеспечивается возможность применения жидкостей для фиксации резьбовых соединений вместе с предложенным элементом, что особенно подходит для использования при установке обшивочных пластин на станках и в других местах, где возникают вибрации и где в результате эксплуатации было выявлено, что с течением временем такие монтажные элементы могут расшатываться, а также в местах, где требуется защита от несанкционированного доступа.
Как видно из сриг.1, первый конец 8 заклепки может иметь на внешней стороне 41 канавки 42, предназначенные для улучшения взаимодействия в отверстии 16 и нижнем изделии 6 при установке предложенного монтажного/сборочного элемента.
Как видно из фиг.6-10, головка 22 тяги также имеет коническую часть 48, расположенную между углублением 46 и зоной 24 слома тяги 28 и соответствующую сопряженной внутренней конической части 50 между первым концом 8 и вторым концом 10 заклепки.
Кроме того, как видно из фиг.1-10, головка тяги имеет внешнюю коническую часть 44, которая облегчает введение монтажного элемента в перекрывающиеся отверстия 14, 16 пластинчатых изделий 4, 6 или других изделий, которые необходимо соединить с помощью предложенного монтажного/сборочного элемента 2. Таким образом, помимо всего прочего, облегчается установка указанного элемента механическим способом, т.е. с помощью роботов или других автоматизированных средств.
Кроме того, как видно из фиг.6-10, над внешней конической частью 44 имеется углубление 46, с которым контактирует первый конец заклепки 7. Такая конфигурация головки тяги обеспечивает достижение равномерной деформации деформируемой зоны 12 заклепки с ее равномерным вытягиванием относительно соответствующих частей монтажного элемента или пластины, в которой она установлена.
Ниже приведено описание использования монтажного элемента 2 со ссылками на фиг.1-10.
Две перекрывающиеся пластины 4, 6, имеющие отверстия 14, 16, диаметр которых подходит для размещения монтажного элемента 2, располагают с обеспечением совпадения указанных отверстий 14, 16. Монтажный элемент 2 вставляют в отверстия 14, 16, как показано на фиг.2 и фиг.7, с введением первого конца 8 заклепки в отверстия 14, 16 и приведения гайки 32 в контакт с лицевой стороной самого верхнего изделия 4. После этого с помощью не показанного на чертеже инструмента к тяге 18 прикладывают тяговое усилие, что приводит к деформации деформируемой зоны 12 заклепки с обеспечением прикрепления втулочной заклепки к нижнему пластинчатому изделию 6. При дальнейшем приложении тягового усилия к тяге 18 происходит ее разлом в зоне 24 слома, которая после полной деформации деформируемой области 12 также расположена в первом конце уже деформированной зоны заклепки. В результате монтажный/сборочный элемент 2 оказывается закреплен в нижнем пластинчатом изделии 6, после чего верхнее пластинчатое изделие 4 фиксируют с помощью гайки 32, поверхность которой, обращенную к поверхности пластины 4, приводят в контакт с указанной пластиной 4. После удаления отломанной части тяги 18 предоставляется свободный доступ к нецилиндрическому поперечному сечению 36 внутри второго конца 10 заклепки 7, на внешней стороне которого имеется резьба 30, на которую навинчена гайка 32, как видно из фиг.3 и фиг.8.
Снятие гайки 32 со второго конца 10 заклепки или ее установку, как видно из фиг.4, фиг.5, и фиг.9, и фиг.10, выполняют путем введения свободного конца 38 подходящего монтажного инструмента 40 с нецилиндрическим внутренним поперечным сечением 36 в отверстие 36 и приведения подходящего двустороннего/разводного гаечного ключа во взаимодействие с указанной гайкой 32, после чего одновременно с приложением усилия к гаечному ключу 34 прикладывают соответствующее усилие к монтажному инструменту 40, в результате чего гайка 32 может быть снята без поворота заклепки вместе с ней, и после снятия гайки 32 верхнее пластинчатое изделие может быть удалено. Вследствие фрикционного взаимодействия между гайкой 32 и поверхностью указанного верхнего пластинчатого изделия 4 поворот гайки приводит к образованию царапин на поверхности пластины, которые свидетельствуют о произведенном перемещении пластины.
Повторную установку гайки 32 осуществляют способом, аналогичным описанному выше, но в обратном порядке, при этом гайку 32 поворачивают с помощью ключа 34, одновременно удерживая заклепку 7 на месте с помощью монтажного инструмента 40.