JP2013139054A - 電磁石バッキングバー垂直化を伴うリベット締結工具及び方法 - Google Patents

Abstract

【課題】航空機胴体の構造部品などの加工対象物に、リベット又は他の留め具を取り付ける場合において、リベットに対する打ち込み角度を垂直に保ち、加工対象物を通るリベット形成によって生じる衝撃を吸収するための装置を提供する。
【解決手段】磁石５２、磁気誘引性筐体１８、筐体内に配置される磁気誘引性でないバッキングバー１２、筐体に対してバッキングバーの軸方向に移動可能なバッキングバー、及びバッキングバーの軸に沿って移動する作動機構４２を含むリベット締結工具である。
【選択図】図４

Description

本出願は、例えば、限定しないが、航空機胴体の構造部品などの加工対象物に、リベット又は他の留め具を取り付ける装置及び方法に関する。より具体的には、本出願はリベットに対する打ち込み角度を垂直に保ち、加工対象物を通るリベット形成によって生じる衝撃を吸収するのための装置及び方法に関する。

航空機胴体の構造部品などの大型構造物でのリベット及び他のタイプの高強度締め具の取り付けは、典型的には加工対象物の両面から同時に作業する２名の作業員によって手作業で実施される。リベットは、典型的にはリベット径よりもわずかに大きい直径を有する、加工対象物の孔を通して配置される。次に、１名の作業者がリベットの頭部を打ち込む打撃工具を操作し、その間別の１名の作業者は加工対象物の反対側に立ち、リベットの尾部にバッキングバーを当てて反対方向に押し戻す。リベットの頭部に打撃工具が打ち込まれると、一連の大きな衝撃力が与えられ、金床と同様の役割を果たすバッキングバーに対してリベットの尾部は広がる。その結果、加工対象物内にリベットをしっかりと埋め込む尾部が形成され、加工対象物間に強力な結合がもたらされる。

この手作業による取り付けプロセスは２つの問題を提起する。第１に、リベット尾部の適切な形成が確実に行えるよう、リベット軸に対してバッキングバーを垂直に保持することが困難である。尾部が歪むと再加工の費用が発生する。第２に、作業者の身体は打撃によって生ずる振動を吸収せざるを得ないため、打撃プロセスはバッキングバーを取り扱う作業者に対して人間工学的に厳しいものとなっている。

これらの問題に対する現時点での典型的な解決策は、Ｃ型フレームリベット締結機などのコンピュータ制御による自動リベット締結機、又は二重同期リベット締結プロセスを実行する多機能エンドエフェクタを有するロボットシステムを取り込むことによって、このプロセスから作業者を排除することである。しかしながら、このようなシステムは高価であり、実装が難しく、十分に大きくないこともあり、航空機胴体パネルなどの特大の加工対象物を扱うことはできない。したがって、作業者を動員して手作業で行うリベット取付のニーズも依然として存在するため、作業者にとって人間工学的に難しくない正確なバッキングバー配置を可能にする、手作業によるリベット締結プロセスに対する代替的な手法が必要となっている。

本発明の一態様により、リベット締結工具が提供される。リベット締結工具は、磁石、磁気誘引性筐体、筐体内に配置される磁気誘引性でないバッキングバー、前記筐体に対してバッキングバーの軸に沿って移動可能なバッキングバー、及びバッキングバーの軸に沿ってバッキングバーを移動する作動機構を含むことができる。

有利には、作動機構はバイアスエレメントを含み、前記バイアスエレメントは前記磁石から離れた前記バッキングバーをバイアスするため前記バッキングバーにバイアス力を印加するように構成されている。好ましくは、作動機構はさらにハンドルを含み、且つ前記作動機構は、前記バイアス力に打ち勝つように前記ハンドルに手動で力を加えることによって作動される。有利には、作動機構は操作可能なように前記バッキングバーに接続されており、且つ前記作動機構は、前記バッキングバーの軸に沿って前記筐体に対して前記バッキングバーを移動するように選択的に作動可能となっている。有利には、作動機構は空気圧式作動機構である。有利には、作動機構は筐体及びピストンを含み、前記ピストンは前記バッキングバーに操作可能なように接続されており、前記筐体はチャンバを画定し、且つ前記ピストンは前記チャンバ内に近接して摺動可能に配置されている。好ましくは、前記チャンバが流体で加圧されると、前記ピストンは前記筐体に対して変位し、これによって、前記バッキングバーの軸に沿って前記バッキングバーに対応する運動を引き起こす。流体は空気であることが好ましい。

有利には、磁石は電磁石を含む。有利には、リベット締結工具はさらに、開口部を画定するプレートを含み、前記開口部は前記バッキングバーの軸に沿って整列される。好ましくは、筐体は前記プレートに隣接して係合している。有利には、リベット締結工具はさらにリベット軸を画定するリベットを含む。好ましくは、前記筐体と前記磁石との間の磁力は、前記バッキングバー軸と前記リベット軸とのほぼ同軸上の整列を維持する。好ましくは、リベット締結工具はさらに打撃工具軸を有する打撃工具を含み、前記打撃工具は前記リベット軸とほぼ同軸上に整列される。

有利には、筐体は第１端部及び第２端部を含む。好ましくは、第１端部は前記バッキングバーの軸に対して外向きに広がっている。有利には、リベット締結工具はさらに前記筐体と前記バッキングバーとの間に配置される軸受を含む。好ましくは、軸受は滑り軸受及び転がり軸受のうちの少なくとも１つを含む。

別の実施形態では、加工対象物にリベットを形成する方法が開示されている。この方法は、（１）磁気誘引性筐体及び筐体内に配置された磁気誘引性でないバッキングバーを含むバッキングバー組立部品を加工対象物の第１端部に配置するステップ、（２）加工対象物の第２端部上に磁石を配置するステップ、（３）バッキングバーがリベットに係合するように筐体に対してバッキングバーを移動するステップ、を含んでいてもよい。

有利には、この方法はさらに、前記リベットから離れた前記バッキングバーをバイアスするため前記バッキングバーにバイアス力を印加するステップを含む。好ましくは、前記筐体に対して前記バッキングバーを移動するステップは、前記バッキングバーに対して、前記バイアス力よりも大きな作動力を印加するステップを含む。有利には、リベットは頭部及び尾部を含む。好ましくは、この方法はさらに、前記バッキングバーが前記尾部に係合する間に、打撃工具によって前記頭部を打ち込むステップを含む。

有利には、磁石は電磁石を含む。好ましくは、この方法はさらに、前記バッキングバーによって画定されるバッキングバーの軸が、前記リベットによって画定されるリベット軸とほぼ同軸上に整列されるとき、前記電磁石を作動させるステップ含む。有利には、この方法はさらに、前記加工対象物と前記バッキングバー組立部品との間にプレートを配置するステップを含み、前記プレートはその中に開口部を画定し、前記開口部は前記バッキングバーに合わせてほぼ整列される。好ましくは、この方法はさらに、前記加工対象物に穿孔するステップを含み、前記穿孔するステップは前記プレートによって画定される前記開口部介して実施される。好ましく、この方法はさらに、前記穿孔するステップの後に前記孔に前記リベットを配置するステップを含む。

電磁石バッキングバー垂直化を伴うリベット締結工具及び加工対象物でのリベット形成に関連する方法に関する開示の他の態様は、後述する詳細な説明、添付図面及び添付されている特許請求の範囲から明らかになるであろう。

航空機の製造及び保守方法のフロー図である。 航空機のブロック図である。 本発明の電磁石バッキングバー垂直化を伴うリベット締結工具の機能ブロック図である。 本発明の電磁石バッキングバー垂直化を伴うリベット締結工具の第１の実施形態の側断面図である。 図４のリベット締結工具の一部の側断面図で、バッキングバーは機能しない位置に表示されている。 本発明のリベット締結工具の第２の実施形態の側断面図で、バッキングバーは機能する位置に表示されている。 図６のリベット締結工具の一部の側断面図で、バッキングバーは機能しない位置に表示されている。 本発明のリベット締結工具の第３の実施形態の側断面図で、バッキングバーは機能する位置に表示されている。 図８のリベット締結工具の一部の側断面図で、バッキングバーは機能しない位置に表示されている。 本発明のリベット締結方法の１つの実施形態を図解するフロー図である。 本発明のリベット締結方法の別の実施形態を図解するフロー図である。

より具体的に図を参照すると、本発明の実施形態は、図１に示す航空機の製造及び保守方法１０００、及び図２に示す航空機１００２に照らし説明することができる。製造前の段階では、例示的な方法１０００は、航空機１００２の仕様及び設計１００４及び材料の調達１００６を含みうる。製造段階では、航空機１００２のコンポーネント及びサブアセンブリの製造１００８と、システムインテグレーション１０１０とが行われる。したがって、航空機１００２は運航１０１４に供するために、認可及び納品１０１２が行われる。顧客により運航される間に、航空機１００２は定期的な整備及び保守１０１６（改造、再構成、改修なども含みうる）を受ける。

方法１０００の各プロセスは、システムインテグレーター、第三者、及び／又はオペレーター（例えば顧客）によって実施又は実行されうる。本明細書の目的のために、システムインテグレーターは、限定しないが、任意の数の航空機製造者、及び主要システムの下請業者を含むことができ、第三者は、限定しないが、任意の数のベンダー、下請業者、及び供給業者を含むことができ、オペレーターは、航空会社、リース会社、軍事団体、サービス機関などであってもよい。

図２示されるように、例示的方法１０００によって製造された航空機１００２は、複数のシステム１０２０及び内装１０２２を有する機体１０１８を含むことができる。高レベルのシステム１０２０の例には、推進システム１０２４、電気システム１０２６、油圧システム１０２８、及び環境システム１０３０のうちの一又は複数が含まれる。任意の数の他のシステムが含まれていてもよい。航空宇宙産業の例を示したが、本発明の原理は、自動車産業などの他の産業にも適用しうる。

本明細書に具現化された装置と方法は、製造及び保守方法１０００の一又は複数の任意の段階で採用することができる。例えば、製造プロセス１００８に対応するコンポーネント又はサブアセンブリは、航空機１００２の運航中に製造されるコンポーネント又はサブアセンブリと同様の方法で作製又は製造することができる。また、一又は複数の装置の実施形態、方法の実施形態、或いはそれらの組み合わせは、例えば、航空機１００２の組立てを実質的に効率化するか、又は航空機１００２のコストを削減することにより、製造段階１００８及び１０１０の間に利用することができる。同様に、一又は複数の装置の実施形態、方法の実施形態、或いはそれらの組み合わせを、航空機１００２の運航中に、例えば限定しないが、整備及び保守１０１６に利用することができる。

図３を参照すると、本発明の電磁石バッキングバー垂直化を伴うリベット締結工具は、全体を符号２００で示したように、電磁石２０２、磁気誘引性筐体２０４、及び前記筐体２０４内に移動可能なように配置されたバッキングバー２０６を含むことができる。作動機構２０８は、バッキングバーの軸Ｂに沿って筐体２０４に対してバッキングバー２０６を動かし、加工対象物２１２でリベット２１０と係合するよう操作可能なようにバッキングバー２０６に結合されていてもよい。

したがって、磁石２０２と筐体２０４との間の磁気誘引は、加工対象物２１２に対して筐体２０４を固定し、バッキングバーの軸Ｂとリベットの軸Ｃとをほぼ同軸上に整列させることができる。

図４を参照すると、本発明の電磁石バッキングバー垂直化を伴うリベット締結工具の第１の実施形態は、全体を符号４０で示したように、バッキングバー組立部品１０、プレート４６及び磁石５２を含むことができる。

第１の実施形態では、電磁石リベット締結工具４０のバッキングバー組立部品１０は手動で作動させることができる。バッキングバー組立部品１０は、バッキングバー１２、バイアスエレメント１４、任意選択の軸受１６、筐体１８及びハンドル４４を含むことができる。

バッキングバー組立部品１０の筐体１８は、第２端２８から長手方向に対向する第１端２６を含むことができる。筐体１８は、第１端２６から第２端２８に延伸するチャンバ２９を画定することができる。任意選択により、筐体１８の第２端２８の外形を大きくするために、筐体１８の第２端２８は外向きに広げることが可能で、これによってバッキングバー組立部品１０をプレート４６の上に配置したときのバッキングバー組立部品１０の安定性を増すことができる。

筐体１８は、磁性材料又は磁化可能な材料から形成されること、或いはそれらの材料を含むことがある。筐体１８の形成に適した材料の例には、限定しないが、鉄、ニッケル、コバルト及びこれらの混合物が含まれる。

バッキングバー組立部品１０のバッキングバー１２は、筐体１８によって画定されるチャンバ２９の中に配置可能であり、バッキングバーの軸Ａを画定することができる。バッキングバー１２は、バッキングバーの軸Ａに沿ってチャンバ２９を通り、筐体１８に対して移動可能であってもよい。

バッキングバー１２が磁石５２の磁場と相互作用しないように、バッキングバー１２は一又は複数の非磁性材料から形成されてもよい。好適な非磁性材料の例には、プラスチック、アルミニウム、複合材料、非鉄金属、及びこれらの組合せが含まれる。この時点で、当業者はバッキングバー１２、又は少なくともバッキングバー１２の作業端１３を形成するために選択された材料がリベット３２の形成に使用される材料よりも固い（例えば、より大きなビッカ−ス硬度を有する）ことを評価し、これによってバッキングバー１２に対して付勢されたときにリベット３２が変形されることを確認する。

軸受１６は筐体１８のチャンバ２９内に配置することができる。筐体１８に対してバッキングバー１２が移動する際の摩擦を低減させ、一方、バッキングバー１２が筐体１８に対して移動する際にバッキングバーの軸Ａが相対的に固定されるよう保証するため、筐体１８とバッキングバー１２との間に軸受１６を配置することが可能である。そのため、筐体１８に対するバッキングバー１２の直線的で滑らかな運動を保証するため、軸受１６は滑り軸受、転がり軸受又は他のタイプの軸受であってもよい。

リベット締結工具４０は、加工対象物３８にリベット３２を形成するために使用可能である。加工対象物３８は第１の面５０及び第２の面５８を画定することが可能で、リベット３２によって結合される複数の別々の加工対象物部材（図４には２個の部材を表示）を含むことがある。図５に示したように、リベット３２は加工対象物３８に形成された（例えば、穿孔された）開口部３３を通って延伸し、リベット軸Ｒを画定することができる。

図５を参照すると、尾部３４及び頭部３６を有する未形成リベット３２は、加工対象物３８に事前に穿孔した（及び任意選択により事前に皿穴が開けられた）開口部３３に挿入可能である。次に、リベット形成プロセスで、リベット３２の尾部３４はバッキングバー１２によって圧縮されることがあり、ベット３２の頭部３６は打撃工具５４によって圧縮されることがある。

プレート４６は加工対象物３８の第１の面５０の上に配置してもよい。図５に示すように、プレート４６は開口部４７を画定することが可能で、この開口部はリベット形成プロセスでリベット３２へのアクセスに使用される。プレート４６は、加工対象物３８を保持して加工対象物３８の中に間隙を除去するために、加工対象物３８にしっかりと固定される。磁石３２とバッキングバー組立部品１０との間の磁気誘引は、加工対象物３８の上にプレート４６を固定することができる。任意選択により、クランプ３９（図４）又は他の好適な締結装置又は技術は、プレート４６と加工対象物３８との間の接続を強化するために使用可能である。

プレート４６は、プレート４６が磁石５２に誘引されるように、磁性材料又は磁化可能な材料から形成されること、或いはそれらの材料を含むことがある。例えば、プレート４６は、鉄、鋼鉄、ニッケル及び／又はコバルトから形成されること、或いはそれらの材料を含むことがある。任意選択により、プレート４６はゴム被覆４８を有することが可能で、ゴム被覆はリベット締結プロセス中の振動を吸収することが可能で、且つ加工対象物３８の表面への損傷を最小限に抑えるかなくすことができる。

磁石５２は加工対象物３８の第２の面５８に配置可能であり、ここを通って延伸する開口部３３を画定して、リベット形成プロセス中にリベット３２へのアクセスを可能にする。磁石５２は、磁石５２とプレート４６との間の磁気誘引によって、加工対象物３８の第２の面５８にしっかりと取り付けられる。

任意選択によるブッシング５６が加工対象物３８と磁石５２との間に配置されることがある。ブッシング５６は当業者によって評価されている任意の好適な組成のものでよく、概してリベット形成プロセス中に引き起こされる振動を吸収するように働くことができる。

磁石５２は、プレート４６の上にバッキングバー組立部品１０を保持する十分に強力な磁場を発生させる任意の磁石でよい。例えば、磁石５２は永久磁石（すなわち、常時磁場を発生する磁石）又は電磁石（すなわち、電流が流れるときに磁場を発生する磁石）であってもよい。

リベット締結工具４０はさらに打撃工具５４を含むことができる。打撃工具５４は、リベット３２に一連の反復される高い衝撃力を与え、これによって加工対象物３８の開口部３３にリベット３２を押し込み、バッキングバー１２と係合させることができる工具であってもよい。打撃工具５４は、リベット３２と係合するため、磁石５２の開口部５３を通って延伸することができる。開口部５３は、打撃工具５４の軸Ｂがリベット３２の軸Ｒに合わせてと整列されるように、構成することができる。

磁石５２が開口部５３の中に配置されているとき、打撃工具５４が磁石５２と相互作用しないように、打撃工具５４は、一又は複数の非磁性材料から形成されてもよい。好適な非磁性材料の例には、限定しないが、プラスチック、複合材料、アルミニウム、非鉄金属、及びこれらの組合せが含まれることがある。この時点で、当業者は打撃工具５４、又は少なくとも打撃工具５４の作業端５５（図４）を形成するために選択された材料がリベット３２の形成に使用される材料よりも固い（例えば、より大きなビッカ−ス硬度を有する）ことを評価し、これによって打撃工具５４がリベット３２を打ったときに、打撃工具５４とは対照的に、リベット３２が変形されることを確認する。

バッキングバー組立部品１０は、筐体１８の第２端２８がプレート４６に隣接して係合するように、加工対象物３８の第１の面５０のプレート４６の上に配置されることがある。筐体１８と磁石５２との間の磁気誘引は、プレート４６の上にバッキングバー組立部品１０を固定することができる。

したがって、磁石５２の磁場にバッキングバー組立部品１０を導入する前に、バッキングバー１２の軸Ａが開口部４７に合わせて、さらに最終的にはリベット３２の軸Ｒに合わせてほぼ整列されるように、バッキングバー組立部品１０はプレート４６の開口部４７の上に配置されてもよい。バッキングバー組立部品１０がプレート４６の開口部の上に適切に整列されると、筐体１８と磁石５２との間の磁気誘引はバッキングバー組立部品１０をほぼ整列された構成に固定し、これによってリベットを形成するプロセスの間にバッキングバー１２がリベット３２に対してほぼ垂直になることを保証するように、磁石５２が導入／作動されてもよい。

バイアスエレメント１４及びハンドル４４は、バッキングバー組立部品１０の作動機構４２を形成することができる。バイアスエレメント１４は、筐体１８の第１端２６の近傍に配置することが可能で、筐体１８の第１端２６に向かってバッキングバーを付勢し、図５に示すようにリベット３２との係合を外すように、バッキングバー１２と相互作用することができる。１つの具体的な構造では、バイアスエレメント１４は、バッキングバー１２を付勢して係合していない構成にするため、バッキングバー１２の上に同軸上に配置されるバネであってもよい。

バイアスエレメント１４のバイアス力に十分に打ち勝つ力Ｆが作動機構４２のハンドル４４に印加されたとき、バッキングバー１２は図４に示すようにリベット３２と係合するように付勢される。したがって、リベットを形成するプロセスの間、ユーザーは作動機構４２のハンドル４４に必要な力を手動で印加することができる。力Ｆを印加することにより、所望のリベット尾部の形状が実現されるまで打撃工具５４を作動させることができる。

代替的な実施形態では、力Ｆは手動ではなく自動的に印加される。例えば、力Ｆは空気圧式作動機構（以下に説明）を使用して印加可能である。

その結果、本発明のリベット締結工具４０は、加工対象物３８に対してバッキングバー組立部品１０を固定するため、磁石５２によって確立された磁場を使用することができ、これにより、リベットを形成するプロセスの間、リベット３２の軸Ｒに対してバッキングバーの軸Ａの垂直性をほぼ確保することができる。

図６を参照すると、本発明の電磁石バッキングバー垂直化を伴うリベット締結工具の第２の実施形態は、全体を符号６０で示したように、バッキングバー組立部品６２、プレート４６´及び磁石５２´を含むことができる。バッキングバー組立部品６２は、バッキングバー１２´、任意選択の軸受１６´、筐体１８´及び空気圧式作動機構４２´を含むことができる。

リベット締結工具４０と同様に、リベット締結工具６０は、加工対象物３８´に対してバッキングバー組立部品６２を固定するため、磁石５２´によって確立された磁場を使用することができ、これにより、リベットを形成するプロセスの間、リベット３２´の軸Ｒ´に対してバッキングバーの軸Ａ´の垂直性をほぼ確保することができる。しかしながら、リベットを形成するプロセスの間、リベット締結工具４０はバッキングバー１２に力Ｆを手動で印加する必要があるのに対して、リベット締結工具６０はバッキングバー１２´に力Ｆ´を印加するため空気圧を使用することができる。

バッキングバー１２´への力Ｆ´の印加を自動化するため、他の技術も想定されている。例えば、油圧作動機構、電気機械作動機構又はロボットを使用して、バッキングバー１２´に力Ｆ´を印加することもできる。

筐体１８´は磁性材料から形成可能であり、第２端２８´から長手方向に対向する第１端２６´を含むことができる。筐体１８´は、第１端２６´から第２端２８´に延伸するチャンバ２９´を画定することができる。任意選択により、第２端２８´の外形を大きくするために、筐体１８´の第２端２８´は外向きに広げることが可能で、これによってバッキングバー組立部品６２をプレート４６´の上に配置したときのバッキングバー組立部品６２を安定させることができる。

バッキングバー組立部品６２のバッキングバー１２´は、筐体１８´によって画定されるチャンバ２９´の中に配置可能であり、バッキングバーの軸Ａ´を画定することができる。バッキングバー１２´は、バッキングバーの軸Ａ´に沿ってチャンバ２９´を通り、筐体１８´に対して移動可能であってもよい。

軸受１６´は筐体１８´のチャンバ２９´内に配置することができる。筐体１８´に対してバッキングバー１２´が移動する際の摩擦を低減させ、一方、バッキングバー１２´が筐体１８´に対して移動する際にバッキングバーの軸Ａ´が相対的に固定されるよう保証するため、筐体１８´とバッキングバー１２´との間に軸受１６´を配置することが可能である。

プレート４６´は加工対象物３８´の第１の面５０´の上に配置してもよい。図７に示すように、プレート４６´は開口部４７´を画定することが可能で、この開口部はリベット形成プロセスでリベット３２´へのアクセスに使用される。

磁石５２´は加工対象物３８´の第２の面５８´に配置可能であり、ここを通って延伸する開口部５３´を画定して、リベット形成プロセス中にリベット３２´へのアクセスを可能にする。磁石５２´は、磁石５２´とプレート４６´との間、及び／又は筐体１８´との間の磁気誘引によって、加工対象物３８´の第２の面５８´にしっかりと取り付け可能である。任意選択によるブッシング５６´が加工対象物３８´と磁石５２´との間に配置されることがある。

リベット締結工具６０はさらに打撃工具５４´を含むことができる。打撃工具５４´は、磁石５２´の開口部５３´を通って延伸し、係合して、リベット３２´を形成することができる。

バッキングバー組立部品６２は、筐体１８´の第２端２８´がプレート４６´に隣接して係合するように、加工対象物３８´の第１の面５０´のプレート４６´の上に配置されることがある。筐体１８´と磁石５２´との間の磁気誘引は、プレート４６´の上にバッキングバー組立部品６２´を固定することができる。

したがって、磁石５２´の磁場にバッキングバー組立部品６２を導入する前に、バッキングバー１２´の軸Ａ´が開口部４７´に合わせて、さらに最終的にはリベット３２´の軸Ｒ´（図７）に合わせてほぼ整列されるように、バッキングバー組立部品１０はプレート４６´の開口部４７´の上に配置されてもよい。バッキングバー組立部品６２がプレート４６の開口部４７´の上にほぼ整列されると、筐体１８´と磁石５２´との間の磁気誘引はバッキングバー組立部品６２をほぼ整列された構成に固定し、これによってリベットを形成するプロセスの間にバッキングバー１２´がリベット３２´に対してほぼ垂直になることを保証するように、磁石５２が導入／作動されてもよい。

作動機構４２´は空気圧式作動機構であってもよく、圧力ゲージ６４、バルブ６６、筐体６８及びピストン７０を含むことがある。筐体６８はチャンバ７２を画定することができる。ピストン７０は、チャンバ７２をピストンチャンバ７２Ａとロッドチャンバ７２Ｂとに分割するように、チャンバ７２内に近接して摺動可能に配置されてもよい。ロッド７４は、筐体６８に対するピストン７０の動きが筐体１８´に対するバッキングバー１２´の動きに対応する結果となるように、ピストン７０からバッキングバー１２´まで延伸することができる。

第１の吸気ポート７６及び第２の排気ポート７８は、チャンバ７２と流体連通することができる。したがって、バルブ６６が開放されると、ピストンチャンバ７２Ａは注入ポート７６によって加圧され、これによってピストン７０は変位し、その結果、図６に示すように所望の力Ｆ´によりリベット３２に係合するように（すなわち、係合した構成となるように）バッキングバー１２´を軸方向に付勢する。しかしながら、ピストンチャンバ７２Ａが排気ポート７８と連通する位置までピストン７０が移動すると、力Ｆ´は止まり、これによって図７に示すようにバッキングバー１２´はリベット３２´から離れる。

圧力ゲージ６４はチャンバ７２内の空気圧の量を監視し、スイッチ６６へデータを送信することができる。スイッチ６６はチャンバ７２により多くの空気を入れるため電源を投入すること、及びチャンバ７２への空気の流入を停止するため電源を切断することができる。一連のパラメータはスイッチ６６をいつオン又はオフの位置にすべきかを画定することができ、このようなパラメータは当業者によって理解されるであろう。

その結果、本発明のリベット締結工具６０は、加工対象物３８´に対してバッキングバー組立部品６２を固定するため、磁石５２´によって確立された磁場を使用することができ、これにより、リベットを形成するプロセスの間、リベット３２´の軸Ｒに対してバッキングバーの軸Ａをほぼ同軸上に整列させることができる。加えて、作動機構４２´は、リベットを形成するプロセスの間、空気圧を利用してリベット３２´に対してバッキングバー１２´を付勢することができる。

図８及び９を参照すると、本発明の電磁石バッキングバー垂直化を伴うリベット締結工具の第３の実施形態は、全体を符号１００で示したように、バッキングバー組立部品１０２、プレート４６´´及び磁石５２´´を含むことができる。第３の実施形態では、バッキングバー組立部品１０２は、第１の実施形態のバッキングバー組立部品１０と同様に、手作業で作動させることができる。しかしながら、第３の実施形態では、バッキングバー組立部品１０２の筐体１８´´は例えば、アクセス開口部４７´´上方の垂直間隔が限られている場合には、補正しないと到達することが困難な開口部４７´´にアクセスするため、バッキングバー１２´´の作業端１０４から補正することができる。

バッキングバー組立部品１０２は、バッキングバー１２´´、筐体１８´´及び作動機構４２´´を含むことができる。バッキングバー１２´´の作業端１０４及び結果的にバッキングバーの軸Ａ´が、筐体１８´´の長手軸Ｘから距離Ｄだけ半径方向に変位可能なように、バッキングバー１２´´は９０度の屈曲又は湾曲を含むことができる。

バッキングバーの軸Ａ´´は筐体１８´´の長手軸Ｘとほぼ平行となることができる。したがって、バッキングバー１２´´に印加される全体の力は、リベット３２´´に印加されるほぼ垂直な力に変換可能である。しかしながら、平行でない構成も想定されている。

バッキングバーの軸Ａ´´と筐体１８´´の長手軸Ｘとの距離Ｄは、必要な空間距離を提供するため十分に大きな値であってもよいが、バッキングバー１２´´内の曲げモーメントを最小限に抑えるため最小の値にすることもできる。バッキングバー１２´´は、バッキングバーの軸Ａ´´の筐体１８´´の長手軸Ｘからのオフセットの結果であるバッキングバー１２´´のたわみを最小限に抑えるため、好適な剛性材料で構築されてもよい。

したがって、筐体１８´´はプレート４６´´によって画定される開口部４７´´からオフセットだけ離れた場所に位置してもよく、これによって工具１００は密着して動作することが可能であるが、そうでない場合には所定の場所に到達することが困難となる。当業者であれば、距離Ｄの大きさは具体的な作業のニーズによって決定されることを理解するであろう。

図１０は、加工対象物にリベットを取り付けるために本発明のリベット締結工具を使用するための本発明の方法の第１の態様を示すフロー図である。この方法は、所望のときに容易に磁場を作動状態及び非作動状態にすることができるように電磁石を使用してもよく、これによって、工具のコンポーネントの組立を単純化することができる。

最初に、ブロック９０に示すように、プレートは加工対象物の第１の面の上に装着及び固定することが可能で、ブロック９２に示すように磁石を加工対象物の第２の面の上に配置することが可能である。次に、ブロック９４に示すように、磁石を作動状態にしてプレートを加工対象物上に固定することができる。プレートと加工対象物を固定することにより、穿孔又は皿穴形成を実施して、加工対象物にリベットを受けるための開口部を作成することができる。穿孔及び皿穴形成のステップは、開口部及び皿穴がすでに形成されている場合には、省略されることがある。次に、開口部にリベットを配置し（ブロック９６）、リベット頭部に接触するように磁石の開口部を通して打撃工具を配置することができる。磁石を非作動状態にして、バッキングバー組立部品を配置するように作業者に伝えてもよい。作業者は、ブロック１０２に示すように、バッキングバー組立部品を配置してもよい。バッキングバー組立部品が正しく配置されると（ブロック１０４）、作業者は次のステップ（ブロック１０６）に進んでもよいが、そうでない場合には作業者はステップ１００に戻る。磁石を再度作動状態にすることが可能で、打撃工具を使用して（ブロック１０６）、加工対象物内で所望の形状に成形されるまでリベットに打撃力を印加することができる。次に任意選択により装置を別の位置に移動して（ブロック１０８）、プロセスを新たに開始できるよう、磁石を非作動状態にすることができる。

図１１は、加工対象物にリベットを取り付けるために本発明のリベット締結工具を使用するための本発明の方法の第２の態様を示すフロー図である。第２の態様では、磁石を働かせるステップ及び働かないようにするステップは実施されない。最初に、バッキングバー組立部品及びプレートを加工対象物の第１の面の上に配置すること（ブロック９０´）が可能であり、磁石を加工対象物の第２の面の上に配置すること（ブロック９２´）が可能である。次に、磁石を作動状態にして、加工対象物の上にバッキングバー組立部品を固定することができる。開口部が事前に形成されていない場合には、穿孔及び／又は皿穴形成を実施して、加工対象物にリベットを受けるための開口部を作成することができる（ブロック９４´）。リベットは開口部に挿入することができる（ブロック９６´）。次に、打撃ツールはリベット頭部に接触するように磁石を介して配置可能である。加工対象物内でリベットが適切な形状に成形されるまでリベットに適切な力が印加されるように打撃ツールを作動状態にすることができる（ブロック１０６´）。最後に、磁石は非作動状態にされて、工具は次の位置への移動が可能となり（ブロック１０８´）、この位置ですべてのプロセスが新たに開始可能となる。

本発明の電磁石バッキングバー垂直化を伴うリベット締結工具の様々な態様が示され説明されたが、本明細書を読めば当業者は多数の変更例を思いつくかもしれない。本発明はそのような変更例も含んでおり、請求の範囲によってのみ限定されるものではない。

１０、６２、１０２ バッキングバー組立部品
１２、１２´、１２´´ バッキングバー
１４、１４´´ バイアスエレメント
１６、１６´、１６´´ 軸受
１８、１８´、１８´´ 筐体
２６、２６´、２６´´ 筐体の第１端
２８、２８´、２８´´ 筐体の第２端
２９、２９´ チャンバ
３２、３２´、３２´´ リベット
３３ 開口部
３４ 尾部
３６ 頭部
３８、３８´、３８´´ 加工対象物
３９ クランプ
４０、６０、１００ リベット締結工具
４２、４２´´ 作動機構
４２´ 空気圧式作動機構
４４、４４´´ ハンドル
４６、４６´、４６´´ プレート
４７、４７´、４７´´ 開口部
４８、４８´、４８´´ ゴム被覆
５０、５０´、５０´´ 第１の側面
５２、５２´ 磁石
５３、５３´ 開口部
５４、５４´、５４´´ 打撃工具
５５ 作業端
５６、５６´、５６´´ ブッシング
５８、５８´、５８´´ 第２の側面
６４ 圧力ゲージ
６６ バルブ
６８ 筐体
７０ ピストン
７２ チャンバ
７２Ａ ピストンチャンバ
７２Ｂ ロッドチャンバ
７４ ロッド
７６ 吸気ポート
７８ 排気ポート
１０４ 作業端
２００ リベット締結工具の概要
２０２ 電磁石
２０４ 磁気誘引性筐体
２０６ バッキングバー
２０８ 作動機構
２１０ リベット
２１２ 加工対象物
Ａ、Ａ´、Ａ´´、Ｂ バッキングバーの軸
Ｃ、Ｒ、Ｒ´ リベットの軸
Ｄ 距離
Ｆ、Ｆ´ 力

Claims (10)

1. 磁石（５２）と、
   磁気誘引性筐体（１８）と、
   前記筐体（１８）内に配置される磁気誘引性でないバッキングバー（１２）であって、バッキングバーの軸（Ｂ）に沿って前記筐体（１８）に対して移動可能なバッキングバー（１２）と、
   前記バッキングバーの軸に沿って前記バッキングバー（１２）を移動する作動機構（４２）と
   を含む、リベット締結工具（４０）。
2. 前記作動機構（４２）は、
   バイアスエレメント（１４）であって、前記磁石（５２）から離れた前記バッキングバー（１２）をバイアスするため前記バッキングバー（１２）にバイアス力を印加するように構成されているバイアスエレメント（１４）と、
   ハンドル（４４）であって、前記作動機構（４２）は前記バイアス力に打ち勝つように前記ハンドル（４４）に手動で力を加えることによって作動され、前記作動機構（４２）は前記バッキングバー（１２）に動作可能に結合されており、且つ前記作動機構（４２）は前記バッキングバーの軸に沿って前記筐体（１８）に対して前記バッキングバー（１２）を移動するように選択的に作動可能となっているハンドルと
   を含む、請求項１に記載のリベット締結工具（４０）。
3. 前記作動機構（４２）は筐体（６８）及びピストン（７０）を含み、前記ピストン（７０）は前記バッキングバー（１２）に操作可能なように接続されており、前記筐体（６８）はチャンバ（７２）を画定し、且つ前記ピストン（７０）は前記チャンバ（７２）内に近接して摺動可能に配置されている、請求項１に記載のリベット締結工具（４０）。
4. 前記ピストン（７０）は、前記チャンバ（７２）が流体で加圧されると前記筐体（６８）に対して変位し、前記バッキングバーの軸に沿って前記バッキングバー（１２）に対応する運動を引き起こす、請求項３に記載のリベット締結工具（４０）。
5. 開口部（４７）を画定するプレート（４６）をさらに含み、前記開口部（４７）は前記バッキングバーの軸に沿って整列され、前記筐体（１８）は前記プレート（４６）に隣接して係合している、請求項１に記載のリベット締結工具（４０）。
6. 前記筐体（１８）と前記磁石（５２）との間の磁気誘引は、前記バッキングバーの軸とリベットの軸とのほぼ同軸上の整列を維持する、請求項１に記載のリベット締結工具（４０）。
7. 打撃工具軸を有する打撃工具（５４）をさらに含み、前記打撃工具の軸は前記リベットの軸とほぼ同軸上に整列されている、請求項１に記載のリベット締結工具（４０）。
8. 前記加工対象物（３８）の第１の面（５０）上にバッキングバー組立部品（１０）を配置するステップであって、前記バッキングバー組立部品（１０）は磁気誘引筐体（１８）及び前記筐体（１８）内に配置される磁気誘引性でないバッキングバー（１２）を含むステップと、
   前記加工対象物（３８）の第２の面（５８）上に磁石（５２）を配置するステップと、
   前記バッキングバー（１２）が前記リベット（３２）と係合するように前記筐体（１８）に対して前記バッキングバー（１２）を移動するステップと
   を含む、加工対象物（３８）にリベット（３２）を形成する方法。
9. 前記リベット（３２）から離れた前記バッキングバー（１２）をバイアスするため前記バッキングバー（１２）にバイアス力を印加するステップをさらに含み、前記筐体（１８）に対して前記バッキングバー（１２）を移動する前記ステップは前記バッキングバー（１２）に作動力を印加するステップを含み、前記作動力は前記バイアス力よりも大きい、請求項８に記載の方法。
10. 前記加工対象物（３８）と前記バッキングバー組立部品（１０）との間にプレート（４６）を配置するステップをさらに含み、前記プレート（４６）はその中に開口部（４７）を画定し、前記開口部（４７）は前記バッキングバー（１２）とほぼ整列される、請求項８に記載の方法。

Images