JP2022532986A - ファスナー装着ツール - Google Patents

Abstract

ファスナー装着ツール（１０２）は、一連の係留リベット（１２４）を順次的に装着することができるマンドレル（１０４）を有する。ツール（１０２）は、リベット装着のための第１のサイクルか、リベット補充のためツール（１０２）からのマンドレル（１０４）の選択的解放のための第２のサイクルの何れかにツールを駆動することができる単一の電気モーター（１１２）を使用する。ツールは、ツールが動作する第１又は第２のサイクルの何れかを選択するための実際のユーザ操作可能スイッチ（１４８）を含む。【選択図】 図１

Description

本発明は、一般に、ファスナー装着ツールに関し、詳細には、限定ではないが、ブラインドサイドリベットを装着するのに使用されるようなかかるツールに関する。

ファスナー装着ツールは、周知であり、いわゆるブラインドサイドリベットの装着に使用されるものは、多くの場合、指定の長さ及び直径のリベットを繰り返し装着するのに使用される。このような繰り返し装着は、例えば、組立ライン又は同様のものなどの製造環境において起こる可能性がある。

リベット（又は他のタイプのファスナー）の繰り返し装着が起こる場合、設置及び装着プロセスの効率を高めるために、このような繰り返し装着をできる限り迅速に行うことも必要とされる場合がある。この場合も同様に、環境が製造組立ラインの場合、リベット装着の速度が重要である。このため、英国アヴデル社により提供されるＮｅｏＳｐｅｅｄ（登録商標） Ｓｐｅｅｄ Ｆａｓｔｅｎｉｎｇ（登録商標）ツールなど、周知の急速装着ツールが存在する。このような急速リベット装着ツールの一例は、例えば、英国特許第２，４８２，１６２Ａ号に示されている。この従来技術の開示において、装着用のリベットのマガジンは、リベットの急速連続装着が生じるように、装着ツール内に保持されている。

上述のような急速リベット装着用の装着ツールは、通常、ハイドロニューマチック設計である。通常、リベットを装着するのに使用される原動力は、圧縮空気源を使用して作動する空気圧システムで開始し、ツール内の油圧システムを駆動してリベットを前進及び装着させる。

このようなハイドロニューマチックツールは、これらの設計が、油圧制御システムと空圧制御システムの両方を組み合わせて使用しているので、本質的に複雑であること；ホースを介してツールに供給される圧縮空気の供給源が必要となることに起因して扱いにくい傾向があり、これは、リベットの装着時にツールの操作と保持の両方をしなければならない作業工にとって、これらの繰り返しの長期の使用が厄介なものになることが多い、という特定の欠点を抱えている。

英国特許第２，４８２，１６２号 英国特許第１，３２３，８７３号

従って、本発明の目的は、ツールの動作を制御するのにハイドロニューマチックシステムの代わりに、電気機械システムを使用する添付の特許請求の範囲によるファスナー装着ツールを提供することによって、上記の欠点を少なくとも軽減することである。これにより、ツールは、これまでの状況よりも手作業でより器用になり、オペレーターが長期間にわたって使用できるという付随の利点を有する。電気機械駆動システムを使用することはまた、ツールの「ダウンタイム」の量を低減することができ、これは、例えば、ツールが保守サービスを必要とする時間であり、この間はツールを使用することができない。

急速装着ツールによって装着されるリベットは、英国特許第１，３２３，８７３号に開示されているような、全て貫通リベットである。当該技術において知られているように、これらの貫通リベットは全てブラインドサイド装着ファスナーであり、装着動作では、マンドレルの拡大ヘッドをリベットの本体を貫通して引っ張る必要がある（接合されるワークピースのブラインドサイドから、すなわち、オペレーターサイドに対してツールのオペレーターから遠隔にある）。この動作は、特に連続した急速装着動作として起こる場合、マンドレル、マンドレルヘッド、並びにマンドレルの動作を制御するツールジョーの摩耗をもたらす。これは最終的には、時間の経過に伴って摩耗したツール部品の交換を必要とする。

液圧制御システム及び空気圧制御システムを使用する既知の装着ツールでは、摩耗したツール部品、特にマンドレルを把持し制御するのに使用されるジョーの交換は、非常に長いプロセスであり、多くの場合、ツール全体の少なくとも部分的な分解を必要とする。液圧システム又は空気圧システム何れかへの損傷は、修理するのに高コストとなる可能性があるので、このような分解には特別な注意を払う必要がある。従って、本発明の更なる目的は、マンドレルを保持及び制御するのに使用されるテールジョー用の交換可能なカートリッジのような交換可能要素を使用することによって、このようなツールの分解の必要性を排除することである。

ここで、本発明の実施形態を、以下の図面を参照しながら単に例証として説明する。

本発明によるツールの部分断面概略図を示す。 図１のツールの主要構成要素の分解図を概略的に示している。 マンドレルが装着用の一連の係留リベットを組み込んだ、本発明のツールと共に使用するためのマンドレルの概略側面図を示している。 図１の主要構成要素の平面側断面図を示す。 ボールナット１３２を含む、図４のバレルの側断面図を示す。 駆動組立体及びノーズピースの部分側断面図を示す。 図６ａの線Ｂ－Ｂに沿ったノーズピースの正面断面図を示す。 ノーズピースが第１の角度方向にある、図６ａの線Ａ－Ａに沿った断面を示す図である。 ノーズピースが第２の角度方向にある、図６ａの線Ａ－Ａに沿った断面を示す図である。 マンドレル保持ジョー及びジョーカートリッジの側断面図を示す。 クラッチの駆動側及びその接続された構成要素の部分側断面図を示す。 係合状態のクラッチ機構の側面図を示す。 係合解除状態のクラッチ機構の側面図を示す。 左側にリベット装着サイクルが開始する前のツールのノーズピース部分の側断面図を示し、右側にマンドレルの遠位端の対応する側面図を示す。 リベット装着サイクルが開始する前のツールのクラッチ及びノーズピースの部分断面側面図を示す。 図１０ｂと同じ構成要素の斜視断面図を示す。 装着サイクルのホーム又は開始位置を示す、ツールのリベット装着サイクル中のツールの特徴的な構成要素の部分断面図を示す。 図の右側へのマンドレルの前進を示す、ツールのリベット装着サイクル中のツールの特徴的な構成要素の部分断面図を示す。 図の右側へのマンドレルの前進を示す、ツールのリベット装着サイクル中のツールの特徴的な構成要素の部分断面図を示す。 図の右側へのマンドレルの前進を示す、ツールのリベット装着サイクル中のツールの特徴的な構成要素の部分断面図を示す。 左側にジョーカートリッジ及びジョースプレッダーの断面図と、右側にノーズピースの断面図とを示しており、両方がマンドレル解放のためのツールの第２のサイクルの開始中の図である。 第２のサイクルが進行した、図１１ａの図に対応する図を示している。 マンドレル交換のための第２のサイクル中のツールの特徴的な構成要素の部分断面図を示し、第２のサイクルのホーム又は開始位置を示す。 マンドレル交換のための第２のサイクル中のツールの特徴的な構成要素の部分断面図を示し、図の左側へのマンドレルの後退を示す。 マンドレル交換のための第２のサイクル中のツールの特徴的な構成要素の部分断面図を示し、図の左側へのマンドレルの後退を示す。 マンドレル交換のための第２のサイクル中のツールの特徴的な構成要素の部分断面図を示し、図の左側へのマンドレルの後退を示す。 ツール内のジョーカートリッジ組立体及びその装備具の部分分解図を示す。 機能ツール動作全体のフローチャートを示す。 図１０ｂの波型ばねの斜視図を示す。

最初に図１及び図２を参照すると、本発明によるファスナー挿入ツール１０２は、遠位端及び近位端を有する軸方向に延びる中空の金属シリンダー（この例ではアルミニウム）として形成されるバレル１０４を備える。図１では、遠位端は図の右側にあり、近位端は左側にある。ツール１０２は、作動トリガー１０８を形成したユーザ把持ハンドル１０６を含む。これは、バレル１０４の近位端がツールハンドル１０６に隣接していることを意味する。

バレル１０４の遠位端は、ノーズジョー組立体１１０を形成しており、以下で詳細に説明される。ノーズジョー組立体の目的は、以下に説明されるように、ツール１０２と、ファスナーが適用されるワークピースとの間の接触ポイントを形成し、ファスナーの装着動作中にファスナーを位置付けることである。

ツール１０２が動作を行うファスナーは、いわゆるブラインドファスナーであり、この実施例ではリベット１２４である。ブラインドファスナーは、当業者には周知であり、ワークピースの片側にのみ近づくことができ、その装着は、熟練工がアクセスできないワークピースの遠隔側から作動されるファスナーを備える。

バレル１０４とは反対側のハンドル１０６には、電気モーター１１２がある。電気モーターは、ハンドル１０６のベースに取り付けられたバッテリー１１４によって作動し、モーター１１２が動作可能に結合された駆動組立体１１６を介してバレル１０４に原動力を提供する。また、ハンドル１０６とモーター１１２との間には、ジョー組立体、ここでは取り外し可能なジョーカートリッジ１１８がある。

バレル１０４に装着され、駆動組立体１１６に結合されているのはユーザ操作可能スイッチ１２０であり、その動作は、（ｉ）ファスナー装着前バレルの軸方向位置又はジョー動作を設定すること、及び（ｉｉ）ファスナー装着とジョー動作との間のバレルの動作モードを選択することの両方を行うことになっている。

ここで図３も参照すると、一連の係留リベット１２４が装着されているマンドレル１２２を示す（これらのリベット１２４のうちの１つが、図１では、ノーズジョー組立体１１０によって保持されたバレル１０４の最遠位端に示されている）。マンドレルの最遠位端（図３の右側）は、ファスナー装着の当業者には理解されるように、対称方向に拡大されたヘッド１２６で終端する。マンドレルの近位端（図３の左側）は、端部ストップ１２８、ここでは機械的カーソルを含む。端部ストップ１２８は、ファスナー１２４が装着されたときに、装着ごとに１個ずつインデックス付きのステップでマンドレル１２２に沿って移動し、以下に説明されるように、マンドレル１２２の遠位端に装着するためのリベットを維持するようにする。マンドレル組立体（すなわち、マンドレル及びその係留リベット）は、ツールのユーザによって中空バレル内に装填可能である。これを行うためには、ジョーカートリッジ１１８内のジョー（以下に説明される）は、マンドレルの近位端を挿入することができるように、解除又は開位置にいる必要がある。

ここで、図４及び図５も参照すると、バレル１０４は、その軸方向範囲の一部に沿って外部螺旋形溝１３０を形成しており、その溝に回転可能なボールナット１３２が取り付けられることが分かる。バレル１０４上の溝１３０と嵌合する螺旋形の雌ねじ形態を有するボールナット１３２は、回転のみ可能で軸方向には移動できないように、駆動組立体のケーシング１３４内に保持される。従って、バレルがその軸（図４のＡ－Ａ）に沿って前後の直線移動を受けることしかできないので、ボールナット１３２の回転により、バレル１０４の軸方向移動を引き起こす。ボールナット１３２の回転は、駆動シャフト１３６によってボールナット１３２に結合されているモーター１１２の動作によって達成される。当該技術において一般的であるように、駆動シャフト１３６の両端は、ジャーナル支持されたピニオン１３８，１４０を保持している。

中間駆動シャフトピニオン１４０及びボールナット１３２は、クラッチ、この例では、双方向性クラッチ１４２であり、クラッチは、特に図９に関して以下でより詳細に説明される。クラッチ１４２は、２つの条件：ｉ）バレルが前方又は後方移動の限界に達すること、又はｉｉ）ボールナット１３２に加わるトルクが所定の限界を超えることの１つが発生するまで、駆動組立体（１３６、１３８、１４０）を介してモーター１１２からボールナット１３２に回転駆動が伝達されることを正常に許容するように作用する。バレルは、２つの方向（軸方向前方又は軸方向後方）のうちの一方で移動することができるので、クラッチは、双方向性である。

バレル１０４の近位端から、螺旋形溝１３０の一端の限界にてジョースプレッダー１４４がある。ジョースプレッダーは、バレルがその後方向の限界まで移動したときにのみ、次いで以下に説明される他の状況下でのみ、ジョーカートリッジ１１８内に保持されたジョーを開くのに使用される。螺旋形溝１３０の他端には、完全ストップ部１４６が形成されている。完全ストップ部は、螺旋形溝１３０がバレル１０４の本体と交わるバレル表面の移行部に形成され、リベット１２４の装着中にバレル１０４の前進移動（すなわち、図の右側へ）がオーバーストロークするのを防止する作用をする。

上記において図５を参照すると、この図は、クラッチ１４２の従動サイドのみを示していることが理解されるであろう。

ここで図６も見ると、駆動組立体ケーシング１３４の前方端には、ユーザ操作可能スイッチ、この実施例では回転可能ノーズピース１４８が形成されている。ノーズピースは、ハウジング１３４に軸方向に固定されているが、バレル１０４の２つのサイクルのうちの１つを選択するために回転することができる。サイクルのうちの１つでは、バレル１０４の前後移動により、リベットの装着、及び次の連続するリベットの装着のためのリセットを達成する。一方、他のサイクルにおいて、バレル１０４の前後移動により、ジョーカートリッジ１１８内のジョー１５０によるマンドレル１２２の解放又は保持を達成する。好ましい実施形態では、第１のサイクル又は第２のサイクルを選択するためのそれぞれの位置の何れかへのノーズピース１４８の回転はまた、駆動組立体１１６に対するバレル１０４の所定の軸方向位置を設定することができる。これは、ケーシング１３４に対するバレル１０４の軸方向開始位置が、バレルの第１のサイクルと第２のサイクルとで異なっていてもよいことを意味する。しかしながら、添付図に示される実施例では、バレル１０４は、第１及び第２のサイクルの両方に共通の単一の開始（又は「原点」）位置を有する。本明細書では詳細には説明されないが、当業者であれば、ノーズピース１４８の回転が上述の２つのサイクルのうちの選択の１つを開始することができる多くの方法があることを理解するであろう。例えば、ノーズピース１４８の内面上の２つのマイクロスイッチの位置は、その後に適切なサイクルのルーチンを開始する電気回路を開始又は遮断することができる。

ノーズピース１４８は、タブの２つのセット１７６、１７８を内部に形成しており、この実施例では、正反対のペア１７６、１７８を含む。図６ａから最も容易に分かるように、タブのペアは、軸方向にオフセットされている。タブ１７６の第１のセットは、第１のバレル１０４サイクルを作動させるために使用され、タブ１７８の第２のセットは、第２のバレル１０４サイクルを作動させるために使用される。タブの２つのセット１７６、１７８は、ここでは、第１のバレルサイクル又は第２のバレルサイクルの何れかの間でツール１０２を切り替えるために、ユーザがノーズピース１４８を４５°回転させる必要があるように選択される。

ここで図７を考慮して、マンドレル１２２がジョーカートリッジ１１８のジョー１５０によって保持及び解放される方法について説明する。最も頻繁には、装着するための新しいリベット１２４を備えたマンドレルを補充するために、定期的にマンドレル１２２をバレルから取り外すことが必要となる。しかしながら、マンドレルの安全な保持は、規定の位置にあって、ユーザが、ツール１０２からマンドレル１２２を意図せずに取り外すことができないようにすべきである。この理由から、ジョーカートリッジ内のジョーの「フェイルセーフ」位置は、マンドレル１２２と係合してバレル１０４内にマンドレルを拘束することである。これを達成するために、ジョー１５０は、圧縮ばね１５２によってばね付勢されて、マンドレルと係合するようにする（図７には示されていない）。ジョー（これは、図７の断面図で見ることができ、図示の実施形態では、１８０°間隔で円周方向に離間された２つのジョーが存在する）は、リテーナナット１５６の円錐テーパー１５４内で半径方向内側又は外側にのみ移動することができる。ジョーの内面１５８は、マンドレル上でのこれらの把持を強化するために鋸歯状である。

ジョー１５０は、それ自体が半径方向にのみ移動することができるが、軸方向移動可能なタレット１６０内に保持されている。このようにして、タレット１６０の軸方向移動は、ジョーを半径方向に移動させるようにする（タレット１６０が図７の左側に移動する場合は内側に、ホルダー、ここではジョータレット１６０が図７の右側に移動する場合は外側に）。タレット１６０は、図７の右側に（すなわち、テーパー１５４の内壁に向かって、それから係合する）付勢されるので、ジョー１５０が、半径方向内側に押し付けられる傾向があり、従って、間に挿入されたマンドレル１２２を把持する傾向がある。

カートリッジ１１８は、マンドレル端部ストップ１２８を含む。端部ストップ１２８の更なる目的は、ユーザがマンドレル１１８をツールのバレル１０４に挿入するときに、ツールがその機能を開始する前にマンドレルが繰り返し既知の位置に位置決めされることを確実に行なうことである。端部ストップ１２８とばね１５２の両方は、調整可能なスクリューキャップ１６２によって所定の位置に保持される（ばねは、これらに加えられる既知の張力を有する）。スクリューキャップ１６２とハウジング１６４の協働可能な最前部とは、共にジョーカートリッジ１１８の外側シェルを形成する。

ここで、図８及び図９も見ると、クラッチ１４２機構の構造についてより詳細に説明する。モーター１１２の作動時に、駆動シャフト１３６は、ピニオン１４０の同時回転を引き起こすように回転する。ピニオン１４０が、クラッチケーシング１６８の外面上に形成されたスプールギア１６６と噛み合うので、クラッチ１４２も回転する。クラッチ１４２の回転は、２つのトルク条件のうちの１つが発生しない限り、ボールナット１３２の同時回転を起こすことになる。

クラッチ１４２は、双方向性クラッチであり、噛み合う先細の歯形の２つのセット（１７０、１７２）から形成され、図９ａ及び図９ｂに最も明確に示される。歯の２つのセット、すなわち、駆動サイドの歯１７０と従動サイドの歯１７２のセットは、ばね、この例では波形ばねである、この例では圧縮ばね１７４（図１４に詳細を示す）を介して、協働して係合するように付勢される。ばね１７４の張力は、既知の方法で選択され、歯のセット１７０、１７２が、間に所定のトルクが存在するまでのみ係合することを確実にする。この所定のトルクでは、第１のセット１７０（図９ａ及び９ｂから、第２のセット１７２よりも軸方向に延びていないことが分かる）は、２つの歯のセットの係合面の間に形成されたランプに押し上げられる。このランプ移動は、ばね１７４の張力に逆らってセット１７０の軸方向移動（図８及び９の左側）を引き起こし、従って、ボールナット１３２への駆動を係合解除する。また、図９ａ及び図９ｂから、歯１７０の第１のセットは、わずかに丸みを帯びた端面を有し、第２のセット１７２よりも浅いランプ面を提供し、従って、クラッチ駆動が係合解除されたときに、歯１７２の第２のセットにわたって第１のセット１７０の滑らかなランプを確保することが分かる。当業者であれば、これがクラッチ１４２の必要な機能ではなく、好ましい機能であることを理解するであろう。同様に、異なるランプ角は、歯のセット１７０と１７２の間で共有とすることができ、又は各歯のセット内で均一に混合することができる。滑らかなランプの目的は、この原理の何れかの変形例によって達成することができる。

クラッチ駆動の係合解除（これについては以下で説明する）は、次の２つの条件：
ｉ）バレル１０４がその前方又は後方の移動の何れかの限界に達した場合。この状態は、リベット１２４が装着されたとき、又はバレルが完全に後退してジョー１５０を開けたとき（完全ストップ部１４６がジョーカートリッジ１１８内での移動の後方限界に達したとき）に発生する。又は、
ｉｉ）リベットの装着不良又はツール内の内部駆動妨害物のような、オーバートルク状態が発生した場合。
の何れにおいても必要となる。何れの場合も、ツール機構に対する損傷が起こらないように、モーター１１２からボールナット１３２への駆動を切断することが重要である。バレルは、前方及び後方の軸方向の両方で動作するので、クラッチ１４２は、双方向である必要がある。

ここで、ツール１０２の動作と、並びに上記で簡単に説明した機能がこのような動作中にどのように共に動作するかについて目を向けて、図１０（ａ）～図１０（ｃ）を更に参照する。上記のように、バレル１０４は、２つのサイクルの何れかで動作可能である。第１のサイクルは、リベット１２４をワークピース内に装着するのに使用され、第２のサイクルは、ジョー１５０をそれぞれマンドレル１２２上にクランプする、又はマンドレル１２２から解放するのに使用される。

第１のサイクルを考慮すると、バレル１０４は、必須ではないが、好ましくは、ホームポジションから開始することができる。これは、バレル１０４が作動していないときに、再開してそこから何れかの動作を開始する休止位置である。ホームポジションが好ましい理由は、この実施例では、バレル１０４の軸方向前後移動が、ボールナット１３２によって行われた転回した数をカウントすることによって制御され、これによりバレル１０４の線形前進又は後退（ボールナット１３２の回転感知に応じて）を決定付けるためである。本実施例では、バレルの前方移動は、バレルの後方移動とは異なる軸方向範囲である。

オペレーターが、ノーズピース１４８の角度位置を第１のサイクル（バレル動作）を選択するような適切な位置に設定すると、ソフトウェア（その詳細な動作は、本発明に密接な関係がないので、本明細書では説明しない）は、モーターの動作を制御し（図１３のソフトウェア制御フローチャートも参照）、次いで、モーター１１２を正しい検知で回転させるように設定して、バレルが前方向（全ての図の右側）に移動するようにボールナット１３２の回転を引き起こす。ノーズピース１４８の内側には、リベット１２４を装着するときにバレル１０４が極端に離れて前進出来ないことを確実にするように設計されたバレル前進ストップ部材１８０が配置されている。ストップ部材１８０は、ボールナット１３２と共に回転しないが、（バレル１０４のように）回転に対して保持され、線形軸方向の前進又は後退だけが許可される。バレル１０４の前方移動中に、ストップ部材１８０がノーズピースの内側スリーブ１８６と接触すると、クラッチ歯１７０の第１のセットが第２のセット１７２にわたって傾斜するので、バレル１０４の更なる前進が妨げられ、従って、ボールナット１３２からのバレル１０４への駆動を係合解除する。しかしながら、回転計数ルーチンは、その時以前は、ボールナット１３２の必要な回転数が発生したことを計数しており、モーター１１２の回転検知の反転が生じていたので、このような状態は通常は起こらないことが理解されるであろう。バレル１０４の前方移動の限度では、リベット１２４が装着されることになる。このリベット装着は、それ自体はブラインドリベット装着の当業者であれば周知のことであるので、本明細書では説明されない。当業者であれば、本発明による各ファスナーの装着時に、このような速度のリベット打ちが全てのファスナー装着に対してマンドレルが損傷を受けない状態である必要があるので、マンドレルステムが破損する結果にはならないことは理解されるであろう。

その前端において、バレル前進ストップ部材１８０は、互いに正反対に２つのバヨネットタブ１８２、１８４を形成している。バヨネットタブ１８２、１８４は、ノーズピースの回転方向（すなわち、設定されるサイクル）及びバレル１０４の軸方向前進の程度に応じて、ノーズピースタブ１７６、１７８（図６（ｂ））と選択的に係合する。図１０（ａ）、（ｂ）及び図１０（ｄ）において最も容易に分かるように、ホームポジション（すなわち、第１のサイクルにおけるバレル移動の開始前）では、バヨネットタブ１８２、１８４は、ノーズピース１４８の左側にある。図１０（ｄ）にも示されるように、マンドレル１２２上に保持されたリベット１２４は、前進しておらず、従って最遠位のリベットは、ノーズジョー組立体１１０に保持されている。当業者であれば、ノーズジョー組立体の動作及びリベット１２４を装着することがどのように機能するかを理解するであろう。リベットの装着は、それ自体が、本発明に密接に関係していないので、本明細書では詳細には説明されない。しかしながら、本発明は、リベット装着後にステムが非破壊状態のままでいるマンドレルからの複数のブラインドサイドリベット装着の一般的な動作の実用的な知識を必要とすることは理解される。

ノーズピース１４８は、内側スリーブ１８６と機械的に連結されていることは理解されるであろう。従って、ノーズピース１４８が反時計回りに回転する場合（図６ｃで分かるように）、これによって第１のサイクルを選択する。タブペア１７６及び１７８は、ノーズピース１４８と共に回転して、バヨネットタブ１８２及び１８４が軸方向前方に移動するためのチャネルを生成する（図１１の右側）。タブ１７８は、バヨネットタブ１８２及び１８４が軸方向後方向に過剰作動するのを防ぎ、ひいては機械的限度を生成する。これにより、ボールナット１３２の回転をロックし、過負荷が検出されて、クラッチ１４２をスリップさせる。タブペア１７６は、この第１のサイクルの動作中にツールユーザがノーズピース１４８を回転させるのを防ぐガイドとして機能する。

また、図６ｄに示すように、ノーズピースが時計回りに回転するときに、これが第２のサイクル（ジョー１５０のクランプ又は解放）を作動させることは理解されるであろう。タブペア１７６及び１７８は、ノーズピース１４８と共に回転して、バヨネットタブ１８２及び１８４が軸方向後方（又は図１１の左側）に移動するためのチャネルを生成する。タブペア１７６は、バヨネットタブ１８２及び１８４が前方向で軸方向に過剰作動するのを防ぎ、従って機械的限度を生成する。これにより、ボールナット１３２の回転をロックし、検出されたあらゆる過負荷が、クラッチ１４２をスリップさせる。タブペア１７６は、この第２のサイクルの動作中にツールユーザがノーズピース１４８を回転させるのを防ぐガイドとして機能する。

ここで図１０ｄ～図１０ｇを参照すると、リベットの装着サイクルを示す。モーター１１２が回転し、ボールナット１３２の同時回転を引き起こすと、バレル１０４は、図の右側に軸方向に前進する。また、バレルストップ部材１８０は、軸方向移動に抗してバレル１０４の螺旋形溝１３０に保持されているが、その周囲を自在に回転可能であるので、バレル１０４が前進するにつれてバレルストップ部材も前進する。図１０（ｅ）は、図１０（ｃ）と比較してバレルが右に１０ｍｍ前進したことを示す。図１０（ｃ）から、前進するバレル１０４に起因して、マンドレル１２２のヘッド１２６がリベット１２４を通って引っ張られ始めたことが分かる。これは、通常のリベット装着プロセスの一部である。

図１０（ｆ）は、バレル１０４がそのホームポジションから右に２０ｍｍ移動したことを示している。ストップ部材１８０がノーズピース１４８内で更に右側にあり、ここでマンドレルヘッド１２６が遠位リベット１２４を通って完全に移動したことが分かる。従って、この段階でリベットは、ワークピース内に装着されている。

通常の動作では、ボールナット１３２の回転を計数することは、リベット１２４が装着されていて、モーター１１２の回転が反転されて、バレル１０４をそのホームポジションに戻すようにされることを意味する。しかしながら、遠位リベット１２４の適切な装着ができないこと、又はボールナット１３２の回転数の不正確な計数などの何らかの理由でこのことが起こらない場合、図１０（ｇ）に示される状況が起こり得る。この図では、最大限の前方向移動（ここでは、図１０（ｄ）のバレルホームポジションの右に２５ｍｍ）が達成されたことが分かる。バヨネットタブ１８２、１８４がそれらのそれぞれのノーズピースタブ１７６、又は１７８に接触しただけでなく（これによりバレル１０４の更なる前進が防止される）、クラッチ１４２が、歯１７２にわたって傾斜する歯１７０によって係合解除され、従って、更なる駆動トルクがモーター１１２によってボールナット１３２に加えられるのを防止する。

図１３のフローチャートによれば、図１０（ｇ）に示す状態が発生した場合（すなわち、バレル１０４の最大の前方向移動、或いはクラッチ１４２の係合解除）、そのときにモーターは、直ちにバレル１０４を図１０（ｄ）のホームポジションに戻すように回転を反転させる。

バレル１０４が図１０（ｄ）のホームポジションに戻されると（及び前のリベット１２４が装着されており、例えば、誤って装着されたことによってノーズジョー組立体１１０を塞いでいないと仮定すると）、マンドレル１２２に保持された一連のリベット１２４の次のリベットを装着することができる。次の連続するリベットの装着を開始するために、ツール１０２のオペレーター（ノーズピース１４８を第１のサイクル位置に設定したままにする）は、トリガー１０８を単に押下して、上記のように第１のサイクルを再びスタートさせる。

ある段階では、ツール１０２のオペレーターは、第１のサイクルを使用することによるリベット装着を中止することを希望することがある。これは、マンドレル１２２に保持された一連のリベット１２４が全て装着された場合、又は装着されるリベットの寸法を変更する必要がある場合（例えば、より大きな、又はより小さなリベットのために）に起こる可能性がある。これは、新しい（又は新たにリベットが装填された）マンドレルをツール１０２に装着できるように、ジョー１５０によるマンドレル１２２の解放を必要とすることになる。マンドレル１２２を解放して交換するために、ノーズピース１４８は、ツールがその第２のサイクルで動作する第２の位置に向かって回転する必要がある。

ノーズピースが第２のサイクルの動作のために正しい方向に回転すると、オペレーターはトリガー１０８を作動させ、これによりモーター１１２がボールナット１３２の同時回転を引き起こすような回転をし、バレル１０４を後方（全ての図の左側に）に移動させる。図１１（ａ）は、第２のサイクルのためのホームポジションを示す。この例では、これは第１のサイクル用と同じホームポジションであるが、必ずしもそうである必要はない。第１及び第２のサイクルのためのホームポジションは、ツールの内部寸法及び／又はマンドレルの長さに応じて異なることができることは理解されるであろう。

図１１（ａ）のホームポジションにおけるノーズピース１４８のバヨネットタブ１８２、１８４は、ノーズピーススリーブ１８６とストップリング１８８との間の中間の軸方向位置にある。ストップリング１８８は、その後方サイクル中に端部ストップ１８０の全ての更なる後退を阻止する。

マンドレル１２２の近位端に形成されたジョースプレッダー１４４は、図１１（ａ）において、カートリッジ１１８の範囲の右側及び外側にあることが分かる。ジョースプレッダー１４４のこの軸方向位置は、ジョー１５０に作用する合力が、ばね１５２の作用を受ける圧縮力であることを意味する。この合力により、ジョー１５０が図の右側に押し進められ、従って、リテーナナット１５６の円錐テーパー１５４によって半径方向内側に押し付けられ、ひいてはマンドレル１２２の近位端に対してジョー１５０をクランプする。

図１１（ｃ）を更に参照すると、ノーズジョー組立体１１０も示されているので、第２のサイクルのホームポジションがより詳細に分かる。当業者であれば、第２のサイクル中に、ノーズジョー組立体１１０の重要な機能は、マンドレル１２２の遠位端を解放して、オペレーターが図の右側に引っ張ることによってマンドレルをツールから取り外すことができるようにすることであることが理解されるであろう。これはまた、マンドレルがジョー組立体１１０を含む、単一のユニットとして供給される場合に達成することができる。図１１（ｃ）のそれぞれの部分の各々の図１１（ｄ）に示される拡大図は、ホームポジション及び第２のサイクルが開始するときのツール１０２の主要な機能領域を示している。

図１１（ｄ）及び図１１（ｅ）は、第２のサイクルがホームポジションと比較して６ｍｍ後方（図の左側に）の軸方向にバレル１０４を移動させた状況を示している。ここで、モーター１１２の回転がボールナット１３２の同時回転を引き起こすと、バレル１０４が軸方向後方に６ｍｍ移動し、ジョースプレッダー１４４が、カートリッジ１１８の範囲内で移動して、可動ジョータレット１６０の最前（すなわち右側）に接することが分かる。

バレル１０４の継続的な後方移動は、バレル１０４がホームポジションから左に１０ｍｍ移動した図１１（ｆ）に見られるように、ばね１５２の圧縮力は、ボールナット１３２の回転を介して作用されるモーター１１２のトルクに打ち負かされる結果となる。バレル１０４の図１１（ｆ）のこの位置では、ジョースプレッダー１４４は、ジョー１５０が現在マンドレル１２２からフリーとなっているこのような程度までテーパー１５４に沿って半径方向外側に移動した左側にまで、ジョータレット１６０を移動させたことが分かる。ツール１０２のオペレーターは、ここでマンドレル１２２を取り外すことができる。

オペレーターが新たなマンドレルをツール１０２に挿入すると、トリガー１１８を再び作動させて、第２のサイクルを完了することができる。図１３のフローチャートの通り、これは、モーター１１２の回転している感覚を反転させ、従ってボールナット１３２も反転させて、バレル１０４をそのホームポジションまで軸方向前方に移動させる。第１のサイクルと同様に、第２のサイクルは、これがジョー１５０を解放又はリセットするかどうかに関係なく、ボールナット１３２の回転数を計数することによって制御される。第１のサイクルと同様に、バレル１０４の過剰移動（前方又は後方の何れか）を引き起こす制御エラーの場合には、オーバートルク状態が起こる前に、クラッチ１４２がスリップすることになる。

上記のように、本発明のこの実施例では、ジョー１５０は、交換可能なカートリッジ１１８の一部である。このようなカートリッジは、図１２により詳細に示されている。ここで、モーター１１２の出力は、ピニオン１８８であり、カートリッジ１１８がツール１０２に装着されるときに、ピニオン１３８と動作可能に係合して、駆動シャフト１３６に回転駆動を与えることが分かる。ツール１０２に組み込まれた個別のジョーの代わりに、交換可能なジョーカートリッジ１１８の利点は、保守整備が簡単な操作になることである。例えば、ジョーが摩耗した場合に熟練工が実施する必要がある全てのことは、ラッチ１９０を操作してカートリッジをツール１０２から解放し、ハンドル１９２を介してツールからカートリッジを持ち上げて、カートリッジ１１８を新しいものと交換することである。

ここで、図１３の制御／動作フローチャートを見ると、ノーズピース１４８の回転に関して上記のように、ツール１０２のユーザは、ノーズピースの角度方向に応じて、サイクルを第１（「ツールを装着ストロークに設定」）、又は第２（「ツールをテールジョーストロークに設定」）の何れかに設定できることが分かる。このサイクル設定は、例えば、上記のように、マイクロスイッチが電気回路を完成させることによって決定される。しかしながら、当業者であれば、望ましいツールサイクルの設定を達成するための何れかの適切な方法が効果的であることは理解されるであろう。

前述のことから、第１のサイクル（マンドレル１２２からの連続するリベット１２４の装着）中、ジョー１５０の移動は不可能であることが理解されるであろう。言い換えれば、ジョー１５０は、第１のサイクル全体を通してクランプされた（半径方向内側の）位置に留まることが必須である。同様に、第２のサイクル（ジョーの解放及び再装着）の間、リベットマンドレル１０４がリベット装着サイクルで動作することができないことは必須である。これは、第１と第２のサイクルが相互排他的であり、一方の操作が完全に完了するまで、一方の操作が他方の操作を妨げることを意味する。

当業者であれば、上記のことから、駆動組立体が、モーター１１２の回転出力を取得し、これをバレル１０４の線形軸方向移動に変換する全ての機能を備えることを理解するであろう。従って、上記の例では、これは、ピニオン１３８、１４０、及びこれらの係合駆動シャフト１３６及びボールナット１３２を含むが、他の部品もまた、この駆動の伝達に関与することができる。実際に、当業者であれば、モーターの回転出力を取得し、これを線形バレル移動に変換する代替手段が実施可能であることは理解するであろう。例えば、ラックアンドピニオン又はタイミングベルト構成もまた、良好に機能することになる。

上述において、とりわけ図１０ｂを参照すると、波形ばねによるクラッチ１４２の付勢は重要な特徴である。当業者であれば、このような順方向付勢（すなわち、通常はクラッチ１４２をその係合位置に付勢すること）が、従来のコイル状圧縮ばねによって達成されることを理解するであろう。しかしながら（また、ここで図１４を更に参照して）、波形ばね１７４は、従来のコイル状ばねに優る有意な利点を提供するように選択されている。特に、張力／圧縮力の損失を伴う、波形ばねに関連する重量及びスペースの節減は、本発明の利点である。波形ばねはまた、コイル状ばねよりも一貫した戻りばね定数を提供する傾向がある。軽量化は、同じ機械的張力を提供するコイル状ばねよりも高密度の圧縮領域を提供する、複数の分離及び接触ポイント（それぞれ、図１４の１９４と１９６）を使用することによって実現する。これはまた、線形メートルあたりの張力が結果として大きくなるので、スペース節減を可能にする。

上記において、ツールが動作している間ボールナット１３３２の回転数を計数することが記載された。当業者であれば、このような計数のための何れかの適切な方法を利用できることは理解されるであろう。例えば、機械的カウンター又はＩＣに具現化されたソフトウェアも同様に利用することができる。

１０２ ツール
１０４ バレル
１０６ ハンドル
１０８ トリガー
１１０ ノーズジョー組立体
１１２ 電気モーター
１１４ バッテリー
１１６ 駆動組立体
１１８ ジョーカートリッジ
１２０ スイッチ
１２２ マンドレル
１２４ リベット
１２６ マンドレルのヘッド
１２８ マンドレル端部ストップ
１３０ バレル外部螺旋形溝
１３２ ボールナット
１３４ 駆動組立体ケーシング
１３６ 駆動シャフト
１３８ ピニオン
１４０ ピニオン
１４２ クラッチ
１４４ ジョースプレッダー
１４６ 完全ストップ部
１４８ ノーズピース
１５０ カートリッジのジョー
１５２ 圧縮ばね
１５４ 円錐状テーパー
１５６ リテーナナット
１５８ ジョー鋸歯
１６０ ジョー可動式ホルダー
１６２ 調節可能スクリューキャップ
１６４ ジョーカートリッジハウジングの前部
１６６ クラッチスプールギア
１６８ クラッチケーシング
１７０ クラッチ歯の第１のセット
１７２ クラッチ歯の第２のセット
１７４ 波形ばね
１７６ ノーズピースタブ１
１７８ ノーズピースタブ２
１８０ バレルストップ部材
１８２ バレルストップ部材バヨネットタブ１
１８４ バレルストップ部材バヨネットタブ２
１８６ ノーズピース１４８のインナースリーブ
１８８ モーター出力ピニオン
１９０ カートリッジラッチ
１９２ カートリッジハンドル

Claims (13)

1. ファスナー装着ツール（１０２）であって、前記ツールが提示されるワークピースに一連のファスナー（１２４）を連続装着し、前記ファスナーが、軸方向に延びるマンドレル（１２２）上に拘束されており、
   前記ツールは、
   可動バレル（１０４）であって、前記バレル内に前記マンドレルを挿入することができ、前記ファスナーに対する前記バレルの軸方向移動が、前記ファスナーの装着を達成する、可動バレル（１０４）と、
   複数のジョー（１５０）を有するジョー組立体（１１８）であって、前記複数のジョーの各ジョーが、前記バレルの移動の影響を受けて、前記マンドレルを軸方向移動から拘束するか、又は前記マンドレルをそこから解放するように選択的に移動可能である、ジョー組立体（１１８）と、
   前記バレルを移動させる原動力を（ｉ）ファスナーの装着又は（ｉｉ）ジョーの移動のために選択的に提供する電気モーター（１１２）と、
   前記電気モーターの回転を前記バレルの移動に変換して、ファスナーを装着する又はジョーを移動させるか選択的に行うための駆動組立体（１３６、１３２、１３０）と、
   （ｉ）ファスナーの装着又は（ｉｉ）ジョーの移動の何れかのために前記バレルを移動させる前記電気モーターの選択を制御するよう前記ツールのユーザによって操作可能なスイッチ（１４８）と、
   前記電気モーターから前記駆動組立体への駆動を選択的に係合又は係合解除するためのクラッチ（１４２）と、
   を備える、ファスナー装着ツール（１０２）。
2. 前記バレルの移動は、前記ファスナーが装着される第１のサイクルか、又は前記ジョーを前記マンドレルの拘束又は解放のために移動する、第２のサイクルの何れかとすることができ、前記第１のサイクルと前記第２のサイクルの両方が、前記バレルの軸方向の前方後方移動を含む、請求項１に記載のファスナー装着ツール。
3. 前記スイッチの操作は、前記バレル（１０４）が受ける前記第１のサイクル又は前記第２のサイクルのどちらかを決定付ける、請求項２に記載のファスナー装着ツール。
4. 前記クラッチ（１４２）は、前記第１のサイクル又は前記第２のサイクルの何れかにおいて前記バレルによって所定の移動限界に達すると、前記駆動組立体（１１８）から前記バレルへの駆動を解放することができる、請求項２又は請求項３の何れかに記載のファスナー装着ツール。
5. 前記クラッチ（１４２）が双方向性クラッチである、請求項１～４の何れか１項に記載のファスナー装着ツール。
6. 前記ジョー組立体が取り替えカートリッジ（１１８）を含む、請求項１～５の何れか１項に記載のファスナー装着ツール。
7. 前記駆動組立体が、前記電気モーター（１１２）と前記バレルとの中間に配置されたボールナット（１３２）を含み、前記ボールナット１３２が、前記電気モーターの回転出力を前記バレルの前記軸方向の移動に変換する、請求項１～６の何れか１項に記載のファスナー装着ツール。
8. 前記クラッチが、前記電気モーターと前記ボールナット（１３２）との中間にある、請求項４又は請求項５に記載のファスナー装着ツール。
9. 前記バレル（１０４）が近位端及び遠位端を含み、前記近位端にはジョースプレッダー（１４４）が形成されている、請求項１から８の何れか１項に記載のファスナー装着ツール。
10. 前記バレルが近位端及び遠位端を含み、前記遠位端にて、前記ファスナーを前記マンドレルからワークピースに移送するためのノーズジョー（１１０）が形成される、請求項１から９の何れか１項に記載のファスナー装着ツール。
11. 前記ジョー（１５０）の選択的な移動は、前記マンドレルの軸方向範囲に対する半径方向移動を含む、請求項１～１０の何れか１項に記載のファスナー装着ツール。
12. 前記ジョーの前記選択的移動が、前記マンドレルに対する軸方向移動である、請求項１～１１の何れか１項に記載のファスナー装着ツール。
13. 前記クラッチが、波形ばね（１７４）によって係合位置に向かって付勢される、請求項５に記載のファスナー装着ツール。

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