ВРЕМЕННОЕ КРЕПЛЕНИЕ
TEMPORARY FASTENER

Изобретение относится к временным креплениям типа крепежных пистонов.
В авиационной промышленности перед окончательной сборкой листового проката или аналогичных материалов, как известно, осуществляют временное соединение листов при помощи пистонов, вставляемых в сквозные отверстия.
Такие пистоны описаны, например, в документе GB 1327021 или в документе US 3260151 и, как правило, содержат:
- корпус, имеющий опорную сторону, выполненную с возможностью вхождения в контакт с передней стороной соединяемых конструкций,
- по меньшей мере одну распорку, предназначенную для похождения через отверстия и имеющую крепежный носик, который может прижиматься к задней стороне соединяемых конструкций,
- механизм, перемещаемый относительно корпуса, при этом механизм содержит резьбовой стержень, расположенный коаксиально с корпусом, при этом один конец стержня продолжен распоркой, при этом механизм дополнительно содержит приводную гайку, установленную на другом конце стержня.
За счет первого перемещения резьбового стержня этот механизм позволяет переводить носики из «закрытого» положения в «открытое» положение, при котором образующийся наружный диаметр превышает диаметр проходимых отверстий. На втором этапе перемещение позволяет создать напряжение в листах между открытыми носиками и опорной стороной корпуса.
Как правило, эти пистоны устанавливают на листах при помощи механизированного прибора типа винтоверта, оснащенного инструментом, называемым «установочным наконечником».
Чтобы автоматизировать установку пистонов, необходимо обеспечивать автоматическое перемещение установочного наконечника между различными отверстиями соединяемых конструкций. Однако установочный наконечник может встречать помехи для доступа к отверстию, находящемуся между уже установленными пистонами, по причине габарита указанных пистонов. Это приводит к сбоям в работе, которые требуют вмешательства техника и замедляют установку пистонов.
Следовательно, настоящее изобретение призвано предложить пистон, имеющий небольшой габарит по диаметру и по высоте, чтобы облегчить использование автоматических установочных инструментов.
В связи с этим объектом изобретения является крепление для временного соединения по меньшей мере двух конструкций с предварительно просверленными отверстиями, содержащее: корпус, расположенный вдоль оси, при этом указанный корпус оснащен опорной стороной, по существу перпендикулярной к оси, при этом указанная сторона выполнена с возможностью вхождения в контакт с передней стороной соединяемых конструкций; расширитель, неподвижно соединенный с указанным корпусом; две упругие полураспорки, предназначенные для прохождения через отверстия, при этом каждая полураспорка оснащена крепежным носиком, выполненным с возможностью прижиматься к задней стороне соединяемых конструкций, при этом расширитель находится между двумя полураспорками; механизм, перемещаемый относительно корпуса, при этом указанный механизм содержит резьбовой стержень, расположенный коаксиально с корпусом, при этом один конец указанного стержня соединен с полураспорками, при этом указанный механизм дополнительно содержит приводную гайку, установленную на указанном стержне; при этом указанная гайка содержит: внутреннюю резьбу, взаимодействующую с резьбой стержня; наружную резьбу, взаимодействующую с внутренней резьбой корпуса, при этом резьба стержня и резьба гайки имеют противоположные направления.
Под противоположными направлениями резьбы следует понимать, что резьба резьбового стержня и резьба гайки образуют спирали вокруг оси крепления в противоположных направлениях вращения.
Противоположные направления резьбы позволяют соединять корпус и приводную гайку во время изготовления крепления, обеспечивать натяжение натяжного стержня во время установки пистона, застопорить гайку в поступательном движении во время удаления пистона и избегать таким образом выхода гайки из корпуса. Комбинация резьбы гайки и резьбы корпуса заменяет стопорный элемент и обеспечивает общее уменьшение диаметра пистона по сравнению с другими известными устройствами за счет передачи функции стопорения гайки корпусу пистона.
Предпочтительно один конец гайки оснащен приводным участком, выполненным с возможностью взаимодействия с установочным инструментом для приведения во вращение.
Предпочтительно резьба гайки выполнена на наружном цилиндрическом контуре конца гайки, образующего упор, при этом указанный конец расположен противоположно приводному участку.
Предпочтительно резьба корпуса выполнена на внутреннем цилиндрическом контуре конца, противоположного опорной стороне.
Предпочтительно гайка содержит средний участок, наружный диаметр которого меньше наименьшего диаметра резьбы корпуса.
Предпочтительно в корпусе между внутренней поверхностью указанного корпуса, расположенной по существу перпендикулярно к оси, и упором гайки установлены пружинные шайбы.
Объектом изобретения является также способ временного соединения по меньшей мере двух конструкций с предварительно просверленными отверстиями, содержащий следующие этапы:
- описанное выше крепление устанавливают на установочном автомате,
- указанный автомат вставляет две упругие полураспорки в отверстие соединяемых конструкций,
- приводной инструмент автомата приводит во вращение приводную гайку. Автоматической установке способствуют, в частности, размеры пистона в
соответствии с изобретением.
Изобретение будет более очевидно из нижеследующего описания прилагаемыхчертежей, которые иллюстрируют неограничительные примеры выполнения изобретения и на которых:
фиг. 1 - вид в разборе временного крепления типа крепежного пистона согласно варианту выполнения изобретения;
фиг. 2 - вид в разрезе пистона, показанного на фиг.1, в начале способа установки согласно варианту осуществления изобретения;
фиг. 3 - вид в разрезе пистона, показанного на фиг.1, во время способа установки согласно варианту осуществления изобретения.
фиг. 4 - вид в разрезе пистона, показанного на фиг.1, в конце способа установки согласно варианту осуществления изобретения;
фиг. 5 - вид в разрезе временного крепления типа крепежного пистона согласно другому варианту выполнения изобретения.
На фиг. 1 в разборе показано временное крепление типа крепежного пистона согласно варианту выполнения изобретения. На фиг. 2 показан в разрезе этот же пистон в собранном виде.
Пистон 10 содержит по существу цилиндрический корпус 11, расположенный вдоль оси 12. Один конец корпуса 11 вдоль указанной оси оснащен насадкой 13. Указанная насадка 14 содержит опорную сторону 14, перпендикулярную к оси 12 и выполненную с возможностью вхождения в контакт со стороной соединяемых элементов, таких как листы с отверстиями.
Пистон 10 содержит также две удлиненные полураспорки 15, каждая из которых оснащена крепежным носиком 16, выполненным с возможностью прижиматься к другой стороне соединяемых листов после прохождения через совмещенные отверстия листов.
Между полураспорками 15 расположен расширитель 17 в виде неподвижного листа. Расширитель предназначен для удержания носиков раздвинутыми в открытом положении. Когда пистон находится в «свободном» или «закрытом» положении, показанном на фиг.2, полураспорки 15 выходят за пределы корпуса 11 таким образом, что крепежные носики 16 выступают за пределы расширителя и входят друг с другом в контакт.
Пистон 10 дополнительно содержит резьбовой стержень 18, расположенный вдоль оси 12 и подвижный относительно корпуса 11. Конец стержня 18 закреплен на двух полураспорках 15.
Стержень имеет резьбу 25 на своей наружной поверхности. Приводная гайка 20 содержит на своей внутренней поверхности резьбу 19, выполненную с возможностью взаимодействия с резьбой 25 резьбового стержня 18, чтобы стержень мог перемещаться по длине гайки 20. Как показано на фиг. 2, в «свободном» положении резьба стержня 18 не зацепляется с резьбой 19.
Конец гайки 20, противоположный полураспоркам 15, оснащен приводным участком 21. Внешняя форма этого участка, например, содержащего плоские части, обеспечивает приведение во вращение гайки при помощи установочного инструмента. Участок 21 имеет, например, шестигранную форму, хотя может иметь и другие формы.
Кроме того, вдоль оси 12 установлены пружинные шайбы 22 между фронтальным упором 23 гайки, находящимся на конце, противоположном приводному участку 21, и внутренним упором 24 корпуса, образованным цилиндрическим дном, расположенным по существу перпендикулярно к оси 12.
Гайка 20 содержит также резьбу 26, выполненную на наружном цилиндрическом контуре вблизи фронтального упора 23. Эта резьба 26 является короткой и содержит только несколько витков.
На конце 27, противоположном дну 24, корпус 11 содержит внутреннюю резьбу 28, выполненную с возможностью взаимодействия с резьбой 26 гайки. Резьба 28 тоже содержит небольшое число витков.
Резьба 25 резьбового стержня и резьба 26 гайки 20 соответствуют противоположным направлениям завинчивания. В этом примере резьба 25 резьбового стержня выполнена по часовой стрелке, тогда как резьба 26 гайки проходит против часовой стрелки.
Между резьбовым кольцевым участком фронтального упора 23 и приводным участком 21 гайка содержит средний цилиндрический участок 29, наружный диаметр которого меньше наименьшего диаметра резьбового участка корпуса 11. Таким образом, существует зазор, позволяющий гайке перемещаться скольжением и вращаться в корпусе 11 с ходом, ограниченным, с одной стороны, пружинными шайбами 22 и, с другой стороны, концом 27, содержащим резьбу 28.
Резьба 26 гайки и резьба 28 корпуса зацепляются друг с другом только во время соединения временного крепления 10. Указанное соединение осуществляют следующим образом. На первом этапе внутрь корпуса 11 вставляют пружинные шайбы 22, которые входят в контакт с дном. Затем в корпус вставляют резьбовой стержень 18, оснащенный двумя полураспорками 15, пока полураспорки 15 не пройдут через пружинные шайбы 22. Между полураспорками в щель, выполненную на фронтальной стороне корпуса 11, вводят расширитель 17, затем на корпусе защелкивают или завинчивают насадку 13, чтобы заблокировать любое движение указанного расширителя. Одна сторона резьбового стержня 18 опирается на пружинные шайбы 22.
Гайку 20 завинчивают вручную в корпусе 11 в направлении против часовой стрелки посредством зацепления резьбы 26 гайки и резьбы 28 корпуса 11. Гайку 20 завинчивают, пока резьба 26 не выйдет из зацепления с резьбой 28.
Благодаря зазору между средним участком 29 гайки и резьбовым концом корпуса гайка 20 продвигается внутрь корпуса 11, пока не войдет в контакт с резьбовым стержнем 18.
Учитывая положительный зазор между вершинами витков резьбы 26 гайки и резьбы 28 корпуса и противоположные направления резьбы, гайку невозможно извлечь из корпуса во время установки пистона в конструкции или во время его удаления. Действительно, пистон 10 можно извлечь только вручную, потянув за гайку 20 таким образом, чтобы ввести резьбу 26 гайки в контакт с резьбой 28 конца 27 корпуса и завинчивая резьбу 26 на резьбе 28 по часовой стрелке.
Способ использования пистона 10 на конструкции состоит в следующем: пистон 10 вставляют в установочный наконечник (не показан), который блокирует корпус 11 в поступательном и вращательном движениях. Установочный наконечник установлен, например, на роботе, который позиционирует пистон 10 на конструкции (не показана), вводя полураспорки 15 в отверстие, выполненное в указанной конструкции.
Установочный наконечник оснащен, например, приводным ключом, форма которого соответствует форме поверхности гайки 20. Ключ оказывает давление и вращает гайку 20 вокруг оси 12 по часовой стрелке; при этом гайка перемещается поступательно на резьбе 25 относительно корпуса 11 таким образом, чтобы упор 23 гайки вошел в контакт с пружинными шайбами 22. В этом положении резьба 26 гайки и резьба 28 корпуса больше не входят в контакт и не могут зацепляться друг с другом. Таким образом, гайка 20 остается в корпусе 11.
Приводной ключ продолжает вращать гайку 20, при этом резьба 19 гайки зацепляется с резьбой 25 стержня 18 и указанный стержень продвигается внутрь гайки в направлении поверхности 21, как показано на фиг.3.
Расширитель 17 оказывается между носиками 16, которые могут войти в положение упора на сторону соединяемой конструкции. Момент затягивания и сжатие пружинных шайб 22 при помощи гайки 20 позволяют создать напряжение в элементах конструкции, при этом указанное напряжение предварительно параметрируют на уровне установочного инструмента.
На фиг. 4 стержень 18 показан после завершения своего максимального хода внутри гайки 20. Промежуток 30 между носиками 16 и стороной 14 насадки 13 показывает минимальную толщину конструкции, которую можно соединить при помощи пистона 10. Во время установки пистона 10 резьба 26 гайки и резьба 28 корпуса ни разу не входят в контакт друг с другом, поэтому они не могут войти в зацепление. Следовательно, гайка 20 остается в корпусе 11 в течение всей установки.
Для удаления пистона 10 установочный наконечник продвигают вперед, пока ключ не войдет в контакт с приводной поверхностью 21 гайки. Ключ вращает гайку 20 против часовой стрелки, при этом корпус удерживается неподвижно во вращении. Под действием вращения гайка 20 перемещается скольжением в корпусе 11, пока резьба 26 фронтального упора не войдет в контакт с резьбой 28 корпуса 11. За счет противоположного направления резьб гайка приходит в положение опоры на конец корпуса, но при этом резьба 26 и резьба 28 не зацепляются друг с другом. Резьбовой стержень проходит к фронтальному упору 23 гайки. Это продвижение выводит носики 16 за пределы расширителя 17, и они соприкасаются друг с другом и возвращаются к наружному диаметру, меньшему диаметра сквозного отверстия, выполненного в конструкции.
Пистон можно извлечь из отверстия для последующего использования.
За счет отказа от применения стопорного кольца между корпусом и гайкой такой пистон 10 является более компактным, чем большинство известных аналогичных устройств, и обеспечивает последовательность установки при помощи ручных или роботизированных инструментов в более узком диапазоне шага.
Кроме того, форма пистона предусматривает захватный кольцевой паз 31 (фиг. 4), предназначенный для взаимодействия с инструментом в фазе выжидания установки. Этот признак, а также цилиндрическая форма пистона облегчают его использование при помощи роботизированного механизма.
В варианте пистон может не содержать пружинных шайб 22.
На фиг. 5 показан пистон 110 согласно варианту выполнения изобретения. Пистон 110 содержит такие же элементы, что и описанный выше пистон, за исключением насадки 13. В частности, пистон 110 содержит насадку 133, имеющую трубчатую часть 115 с наружным диаметром, идентичным диаметру корпуса 11 пистона 110. Кроме того, насадка 113 содержит фланец 114, образующий сторону, опирающуюся на конструкцию. Фланец 114 имеет форму диска с диаметром, превышающим диаметр корпуса 11. Цилиндрическая часть 115 содержит на своей внутренней поверхности кольцевой выступ, который заходит посредством защелкивания в кольцевую канавку, выполненную на переднем конце корпуса 11.
Фланец 114 обеспечивает прямую опору установочного инструмента на пистон и позволяет улучшить определение места нахождения пистона визуальной системой робота, поскольку фланец находится близко к соединяемой конструкции.