KR101354349B1 - 체결 요소들의 그룹, 검사 게이지, 및 체결 요소의 길이의 선정을 제어하기 위한 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 적어도 2개의 체결 요소(101, 121)를 포함하는 체결 장치의 그룹에 관한 것이며, 상기 체결 요소 중 각각의 체결 요소는 제1 축(102)을 따라 연장하고, 정렬되는, 헤드(103), 평활한 본체(104), 및 성형된 단부 부분(105)을 포함하고, 상기 단부 부분을 형상은 나사 또는 클림핑 홈(crimping groove)을 제공으로 존재하고, 성형된 단부 부분(105)의 전방면(106)은 제1 축(102)에 평행하게 바닥(108)까지 연장하는 공동(107)을 가지며,
상기 체결 요소는 성형된 동일한 평균 외부 직경을 갖고,
상기 체결 요소는 다양한 최대 그립부(Gmax)를 갖고, 상기 최대 그립부는 상기 평활한 본체와 성형된 단부 부분(105) 사이의 제한부(170)와 헤드(103) 사이에서 제1 축(102)을 따른 평활한 본체(104)의 길이에 대응하고,
상기 그룹은 상기 평활한 본체와 성형된 단부 부분 사이의 제한부(170)와 공동(107)의 바닥(108) 사이에서 제1 축(102)을 따른 거리(109')가 체결 요소(101, 121) 모두에 대해 동일하도록 구성된다.
본 발명은 또한 체결 장치 및 검사 게이지(150)의 이러한 그룹을 포함하는 유닛(100)에 대한 것이며, 검사 게이지(150)에 의해, 체결 요소(101, 121)의 길이의 선정의 검사를 위한 방법에 관한 것이다.

Description

체결 요소들의 그룹, 검사 게이지, 및 체결 요소의 길이의 선정을 제어하기 위한 방법{FAMILY OF FASTENING ELEMENTS, CHECK GAUGES AND METHOD FOR CONTROLLING THE CHOICE OF THE LENGTH OF A FASTENING ELEMENT}

본 발명은 체결 장치의 그룹 및 체결 장치의 길이의 선정을 검사하면서 이러한 장치를 설치하기 위한 방법에 관한 것이다.

본 발명은, 특히 항공기 산업에서 사용되는 나사 체결 요소 분야에서, 특정 용례를 발견한다. 통상적인 나사 체결 장치는 핀과 같은 체결 요소를 포함하는데, 상기 핀은 헤드, 평활한 본체, 및 나사 단부 부분을 포함한다. 체결 장치는 핀의 나사상에 조여질 수 있는 내부 스크류 나사를 갖는 너트와 같은 암형 요소를 더 포함한다. 체결 장치는 또한 본체의 평활한 부분이 삽입되는 부시 또는 슬리브를 포함한다.

통상적으로 나타나는 어려움은 임의의 이미 보어가 형성되어 있는 구조 조립체상에 체결 장치가 정확하게 설치되게 보장하는 것이다. 체결 장치를 설치하기 위한 방법은 특히 하기의 단계를 포함할 수 있다.

1. 설치 이전에 적절한 길이를 갖는 핀을 선정하는 단계로서, 조여질 구조의 두께를 측정하기 위해 예를 들어 게이지에 의해 검사가 수행되는, 핀을 선정하는 단계와,

2. 본체(또는 체결 장치가 슬리브를 포함하는 경우에는 슬리브)가 조립될 구조체로부터 돌출하는 지를 검사하면서 핀을 보어에 사전 설치하는 단계와,

3. 조립된 구조체는 설치시에 압착될 수 있기 때문에, 선정된 핀이 조여질 때 조여질 구조의 두께에 비해 너무 길지 않은지를 검사하는 단계.

이러한 단계에서, 체결 장치가 이러한 슬리브를 포함한다면, 슬리브가 너트의 카운터보어(counterbore)와 접촉하지 않는지가 검사되어야 한다. 실제로, 어떠한 간극도 없이 핀의 본체와 억지끼워맞춤(interference) 설치되는 경우에, 슬리브는 이러한 구조체로의 설치시에 약간 길어지게 된다.

이러한 마지막 검사 단계에서, 플레이트 형상의 검사 게이지가 조립될 구조체의 외부 표면상의 체결 장치의 양 측부상에 배치된다. 이러한 게이지는 그 중간부에 리세스 또는 특정 형상을 포함한다. 이러한 게이지는 도 1a, 도 1b, 도 2a, 및 도 2b에 도시되고, 이들은 하기에 설명될 것이다.

이러한 게이지는, 나사 길이가 구조체 외부의 나사 길이의 돌출부의 허용 최대값보다 적은 값으로 유지되는지를 검사함으로써, 체결 요소가 조여진 두께에 비해 너무 길지 않은지를 시각적으로 분명하게 감지할 수 있게 한다.

이러한 게이지는 구조체의 표면과 나사 단부의 전방 표면 사이의 거리를 측정한다. 그러나, 나사가 롤링 방법으로 제조되었을 때는 나사 단부가 길어진다. 이때, 나사 단부의 전방면상에 놓이는 검사 게이지는 매우 제어하기 어려운 나사 길이의 부정확성 및 평활한 본체 길이의 부정확성을 통합해야한다. 측정 시스템의 총 부정확성은 예를 들어 +/-0.381mm에 도달할 수 있다.

슬리브를 갖춘 나사 체결 장치의 경우, 너트의 카운터보어는 측정 시스템의 부정확성을 고려하고 슬리브가 늘려질 때 슬리브가 카운터보어와 접촉하는 것을 막도록 확대되어야 한다. 따라서 측정의 큰 부정확성은 더 길고 이에 따라 더 무거운 너트를 설계하게 한다. 그러나, 항공기 산업에 사용되도록 의도되는 장치에 있어서 중량의 증가는 회피되어야 한다.

또한, 출원인의 명의의 문서 FR2946707은 절두 핀 및 슬리브를 포함하는 체결 장치의 그룹을 기재한다. 이러한 그룹에서는, 억지끼워맞춤식 조립 이전의 동일한 직경에 대해, 슬리브가 동일한 외부 직경 및 상이한 양의 내부 표면 테이퍼를 갖는데, 슬리브의 테이퍼의 양은 조여질 구조체의 두께에 의존한다. 소정의 직경에 있어서, 핀들은, 조여질 구조체에 대한 두께 범위를 커버하기 위해 최대 4개의 테어퍼를 가질 수 있는데, 이 때문에 4개의 상이한 나사 길이를 가질 수 있다.

이에 따라 이러한 전술된 통상의 게이지의 사용은 직경 당 4개의 상이한 게이지, 즉, 예를 들어 13개의 직경에 대해 52개의 게이지를 갖게 할 것이다.

그러나, 작업자의 처리시에 너무 많은 수의 게이지가 존재하면 하기의 문제점이 발생하게 될 것이다.

· 핀 길이가 표시될 때, 핀 길이가 핀 헤드상에 표시되는 반면 검사는 너트 측부상에서 수행되기 때문에, 작업자가 어떠한 게이지를 사용할지를 선정하는데 있어서 어려움을 겪게 될 것이고,

· 게이지를 잘못 선정함으로써 잘 설치된 체결 장치가 거부당하거나 또는 더욱 심각하게는 잘못 설치된 체결 장치가 허용되는 위험이 있고,

· 매우 많은 수의 게이지가 설계 및 제조되어, 이에 따라 비용이 증가하게 될 것이다.

본 발명의 목적은 이러한 문제점들을 해결하는 것이며, 잘 설치된 체결 장치를 가능한 적게 거부하면서 잘못 설치된 체결 장치를 체계적으로 거부하기 위해 게이지의 정확성을 증가시키는 것이다. 체결 장치는, 핀(또는 리벳)상에 설치된 암형 요소(너트 또는 칼라)가 구조체와 접촉해 있을 때 또한 암형 요소와 평활한 본체 또는 체결 장치가 슬리브를 포함하고 있는 경우에는 암형 요소와 슬리브 사이에 접촉이 이루어지지 않았을 때 잘 설치되었다고 표현된다.

이러한 목적을 위해, 본 발명은 적어도 2개의 체결 요소를 포함하는 체결 장치의 그룹에 관한 것이며, 상기 체결 요소 중 각각의 체결 요소는 제1 축을 따라 연장하고, 정렬되는, 헤드, 평활한 본체, 및 성형된 단부 부분을 포함하고, 상기 단부 부분의 성형은 나사 또는 스웨이징 홈(swaging groove)을 제공하는 것으로 구성되며, 성형된 단부 부분의 전방면은 제1 축에 평행하게 바닥까지 연장하는 공동을 갖는다. 상기 체결 요소들은 동일한 평균 외부 직경을 갖는 성형된 단부를 갖고, 상기 평균 직경은 스웨이징 홈의 깊이 또는 나사의 두께의 중간에서 측정된다. 상기 체결 요소들은 다양한 최대 그립부를 갖고, 상기 최대 그립부는 상기 평활한 본체와 성형된 단부 부분 사이의 제한부와 헤드 사이에서 제1 축을 따른 평활한 본체의 길이에 대응한다. 상기 그룹은 상기 평활한 본체와 성형된 단부 부분 사이의 제한부와 공동의 바닥 사이에서 제1 축을 따른 거리가 체결 요소 모두에 대해 동일하도록 구성된다.

따라서, 체결 요소가 조립될 구조체의 두께에 대해 적절한 길이를 갖는 지를 검사하기 위해 그룹의 요소 모두에 대해서 동일한 검사 게이지를 사용할 수 있다.

양호한 방식으로, 체결 장치의 그룹은 스크류 결합 또는 스웨이징에 의해 체결 요소의 성형된 단부 부분상에 조립될 수 있는 적어도 하나의 암형 요소를 더 포함한다. 암형 요소는 너트 또는 스웨이징 칼라일 수 있다.

본 발명의 양호한 실시예에 따르면, 체결 장치의 그룹은 적어도 2개의 체결 요소를 포함하는데, 각각의 체결 요소는 헤드와 성형된 단부 부분 사이에 배치된 평활한 본체를 포함하고, 상기 평활한 본체 중 각각의 평활한 본체는 절두형이고, 상기 그룹은 원통형 외부 표면 및 절두형 내부 표면을 갖는 적어도 2개의 슬리브를 더 포함하고, 각각의 내부 표면은 체결 요소의 평활한 본체의 표면과 상보적이며, 슬리브는 억지끼워맞춤 전에, 동일한 외부 직경 및 상이한 양의 내부 표면 테이퍼를 갖는다.

체결 장치의 이러한 그룹은 문서 FR2946707호에 기재된 그룹과 유사하다.

양호하게, 체결 요소의 성형된 단부 부분의 전방면상에서, 공동은 다중 돌출된 연속 곡선(multilobed continuous curved line)의 형태의 주연 에지를 포함한다. 이러한 형태는 특히 출원인의 명의의 프랑스 특허 출원 번호 제1059674호에 기재되어 있는데, 이러한 형태는 적절한 도구에 의한 중요한 조임 토크의 적용을 가능하게 한다. 따라서, 공동은 조립 도구 및 검사 게이지와의 공동 작업의 이중 기능을 가질 수 있다.

본 발명은 또한 본 발명에 따른 그룹의 체결 요소의 성형된 단부 부분상에 위치된 공동과 협동하는 수형 요소를 포함하는 검사 게이지를 구현한다. 이러한 공동은 나사 또는 홈을 롤링(rolling)한 이후에 기계가공되며, 나사 또는 홈의 롤링의 정확도보다 훨씬 더 큰 정확도의 제어가능한 방식으로 제조되기 때문에, 나사 길이보다 훨씬 더 정확한 방식으로 이러한 공동의 깊이를 검사하는 것이 가능하다.

본 발명은 또한 체결 장치를 설치하기 위한 유닛에 관한 것이며, 상기 유닛은

제2 축에 대해 사실상 대칭이고 중심 부분에 의해 함께 결합되는 2개의 분기부를 포함하는, 사실상 U 형상을 갖는 적어도 하나의 검사 게이지로서, 2개의 분기부의 단부는 상기 제2 축에 수직인 평면과 동일 평면인, 적어도 하나의 검사 게이지와,

제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 따른 체결 장치의 적어도 하나의 그룹을 포함한다.

상기 유닛은,

게이지의 중심 부분은 체결 요소의 공동 내에서 활주할 수 있는 로드와 통합되고, 상기 로드는 제2 축에 사실상 평행한, U형의 2개의 분기부 사이에 배치되고, 로드의 일 단부 및 분기부의 단부를 통해 연장하는 평면은 상기 제2 축을 따라 측정된 검사 거리만큼 떨어져 있고,

검사 거리는 평활한 본체와 성형된 단부 부분 사이의 제한부와 체결 요소의 공동의 바닥 사이에서 제1 축을 따른 거리보다 긴 것을 특징으로 한다.

이러한 유닛은 게이지의 보다 정확한 설계를 허용한다. 또한, 체결 요소에 형성되는 공동은 공지된 장치와 비교하여 체결 요소 및 암형 요소의 질량을 감소시킬 수 있고, 이는 특히 항공기 분야에 유리하다.

본 발명은 전술된 바와 같은 유닛을 형성하는 체결 요소의 길이의 선정을 검사하기 위한 방법이며,

구조적 유닛의 보어에 체결 요소를 삽입하는 단계로서, 상기 체결 요소의 헤드 및 성형된 단부 부분은 상기 구조체 유닛의 양 측부상에 배치는, 체결 요소를 삽입하는 단계와,

성형된 단부 부분을 갖춘 암형 요소를 조립하고 구조적 유닛의 표면에 대항하여 암형 요소를 조이는 단계와,

로드의 단부를 공동의 바닥과 접촉하게 밀어넣기 위해 성형된 단부 부분의 공동으로 검사 게이지의 로드를 삽입하는 단계를 포함하며,

로드의 단부가 공동의 바닥과 접촉하는 반면 게이지의 2개의 분기부의 단부가 구조적 유닛의 표면과 접촉할 수 없는 경우, 체결 요소는 너무 길다.

본 발명은 부가된 도면을 검토하고 하기의 기재를 읽을 때 더 잘 이해하게 될 것이다. 이는 본 발명을 제한하려는 목적이 아니며 설명을 위해 제공되는 것이다.
도 1a 및 도 1b는 구조체에 설치된 체결 요소의 길이의 선정을 제1 검사하기 위한, 종래 기술에 따른 유닛의 단면도이다.
도 2a 및 도 2b는 구조체에 설치된 체결 요소의 길이의 선정을 제2 검사하기 위한, 종래 기술에 따른 유닛의 단면도이다.
도 3은 종래 기술에 따른 다른 체결 요소의 측면도이다.
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 실시예에 따른 체결 요소의 그룹의 체결 요소의 단면도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른, 체결 요소의 길이의 선정을 검사하기 위한 유닛의 요소의 단면도이다.
도 6a 및 도 6b는 본 발명의 실시예에 따른, 경사진 구조체에 설치된 체결 요소의 길이의 선정을 검사하기 위한 유닛의 요소의 단면도이다.
도 7a 및 도 7b는 본 발명의 실시예에 따른, 체결 요소의 길이의 선정을 검사하기 위한 유닛의 요소의 단면도이다.

도 1a 및 도 1b는 체결 요소의 길이의 선정을 검사하기 위한, 종래 기술에 따른 유닛의 단면도를 도시한다. 유닛(10)은 사실상 원통형 체결 요소(11)를 포함하는데, 상기 체결 요소(11)는 헤드(12), 평활한 본체(13), 및 성형된 단부 부분(14)을 포함하고, 이러한 형상은 여기서 제공되는 스웨이징 홈(swaging groove)에 존재하게 된다. 체결 요소(11)는 2개의 구조 요소(15, 16)로 구성된 구조적 유닛의 보어에 배치된다. 상기 구조적 유닛은 예를 들어 항공기의 일부이다.

헤드(12)는 제1 요소(15)와 접촉하고, 단부 부분(14)은 제2 구조 요소(16)에 근접한다. 이후 스웨이징 칼라(17)는 성형된 단부 부분(14)과 조립되어 구조 요소(15, 16)와 통합된 체결 요소(11)를 제조하게 된다.

이후, 체결 요소가 조립된 구조체의 두께에 비해 너무 짧거나 너무 길지 않은지를 검사하기 위해 검사 게이지(18)가 사용된다. 이를 위해, 게이지(18)는 축(22)에 대해 사실상 대칭인 2개의 분기부(20, 21)를 포함하는 제1 사실상 U형 부품을 포함한다. 2개의 분기부의 단부(23, 24)를 통과하는 직선 회귀선(D)은 축(22)에 수직이다. 이러한 제1 부품은 체결 요소가 너무 짧지 않은지를 검사한다.

게이지(18)의 U형 부품은 축(22)과 사실상 동축인, 2개의 분기부(20, 21) 사이에 배치된 중심 로드(25)를 더 포함한다. 핀의 단부(26)를 통과하는 평면 및 분기부(20, 21)의 단부(23, 24)를 통과하는 평면은 이론상 조립된 구조체의 두께에 대한 체결 요소의 돌출부의 최소 높이로서 선정된, 축(22)을 따라 측정된 거리(27)만큼 떨어져 있다. 로드(25)는 단부 부분(14)의 전방면(28)과 접촉하기 위해 링(17) 내부에서 활주할 수 있다.

도 1a에서, 로드(25)의 단부(26)는 요소(11)의 면(28)과 접촉하는 반면 게이지(18)의 분기부의 단부(23, 24)는 구조 요소(16)와 접촉하지 않는 것이 도시된다. 따라서, 단부 부분(14)은 거리(27)를 넘는 거리만큼 요소(16)로부터 돌출한다. 이에 따라, 체결 요소(11)는 구조 요소(15, 16)에 정확하게 조립된다.

반대로, 도 1b에서, 게이지(18)의 분기부의 단부(23, 24)는 구조 요소(16)와 접촉하는 반면, 핀(25)의 단부(26)는 요소(11)의 면(28)과 접촉하지 않는다. 체결 요소(11)는 구조 요소(16)로부터 충분히 돌출하지 않는다. 이와 같이, 체결 요소(11)는 너무 짧기 때문에 구조 요소(15, 16)에 정확하게 조립되지 않는다. 체결 요소를 장착 해제하고 더 긴 새로운 체결 요소를 설치하는 것이 적합하다.

게이지(18)의 다른 부품(19)은 요소(11)가 조립된 구조체의 두께에 비해 너무 길지 않은지를 검사하는데 사용된다. 이러한 부품(19)은 축(22)에 대해 사실상 대칭인 2개의 분기부(29, 30)를 포함하는 사실상 U형 부품을 포함한다. 평평한 중간 부품(31)은 2개의 분기부(29, 30)를 연결된다. 평평한 중간 부품(31)을 통과하는 평면 및 분기부(29, 30)의 단부(32, 33)를 통과하는 평면은, 이론적으로 조립된 구조체의 두께에 비한 체결 요소의 돌출부의 최대 높이로서 선정된, 축(22)을 따라 측정된 거리(34)만큼 떨어진다.

도 2a에서, 게이지(18)의 분기부(29, 30)의 단부(32, 33)는 구조 요소(16)와 접촉하는 반면, 평평한 중간 부품(31)은 성형된 단부(14)와 접촉하지 않는 것이 도시된다. 체결 요소의 길이는 정확하다.

반대로, 도 2b에서, 게이지(18)의 분기부(29, 30)의 단부(32, 33)는 구조 요소(16)와 접촉하지 않고, 평평한 중간 부품(31)은 체결 요소의 성형된 단부(14)와 접촉하는 것이 도시된다. 체결 요소(11)는 너무 길어서 짧은 요소를 설치하기 위해 장착 해제되어야 한다.

도 3은 축(52)을 따라 연장하는 종래 기술에 따른 다른 체결 요소(51)의 측면도이다. 상기 요소(51)는 축(52)을 따라 정렬된, 카운터싱크 헤드(53), 절두된 평활한 본체(54), 및 나사 단부 부분(55)을 포함한다. 나사 단부 부분(55)의 전방면(56)은 축(52)에 평행하게 배치되고 사실상 원통형 형상을 갖는 공동(57)을 포함한다. 이러한 공동(57)은, 너트가 나사 단부 부분(55)상에 위치되는 동안, 적용된 도구에 의해 요소(51)가 변함없이 회전을 유지하게 허용한다.

체결 요소(51)는 상기 체결 요소가 조립할 수 있는 구조체의 최대 두께에 대응하는 최대 그립부(Gmax)를 갖는다. 이러한 최대 그립부는 헤드(53)가 위치되는 요소(51)의 단부와 본체(54)와 나사 단부 부분(55) 사이의 제한부(61) 사이에 포함되는 길이로 나타내진다. 길이(Gmax)는 축(52)을 따라 측정된다. 헤드(53)가 돌출 헤드이고 카운터싱크 헤드가 아니라면, 상기 헤드의 길이는 Gmax의 측정에서 고려되지 않을 것이다.

평활한 본체(54)와 나사 단부 부분(55) 사이의 정합 영역은 도 3에 확대된 상세부에서 보여질 수 있다. 제한부(61)는 전이 영역의 개시부와 일치하는데, 전이 영역은 평활한 본체(54)를 2개의 반경(R1 및 R2)을 통한 나사 단부 부분(55)의 제1 나사부(F)에 연결한다. 체결 요소(51)는 제조업자에 의해 형성된 그립 범위(grip range; P)를 갖는다. 체결 요소가 조립할 수 있는 최소 두께에 대응하는 최소 그립부(Gmin)는 최대 그립부(Gmax)로부터 그립 범위(P)를 제외함으로써 취해진다.

공동(57)의 바닥(58)은 제한부(61)로부터 축(52)을 따라 측정된 거리(59)에서 위치된다. 공동은 공동(57)의 바닥(58)과 전방면(56) 사이에서 측정된 깊이(60)를 갖는다. 공동(57)의 깊이(60)는 요소(51)의 외부 직경 또는 길이에 상관없이 동일한 형태의 모든 체결 요소에 대해 동일하다.

도 4a 및 도 4b는 구조적 유닛에 설치된, 본 발명의 실시예에 따른 체결 요소의 그룹의 체결 요소의 도면을 도시한다.

보다 구체적으로, 도 4a 및 도 4b는 체결 장치의 동일한 그룹에 각각 속하는 2개의 체결 요소(101, 121)를 도시한다. 각각의 요소(101, 121)는 축(102)을 따라 연장하고, 축(102)을 따라 정렬된 돌출 헤드(103), 평활한 본체(104), 및 성형된 단부 부분(105)을 포함한다. 도 4a에 도시된 예시에서, 단부 부분(105)의 형상은 나사이다. 단부 부분(105)의 평균 외부 직경은 그룹의 모든 요소에 대해 동일하며, 상기 평균 직경은 나사의 두께의 중간에서 측정된다. 또한, 평활한 본체(104)는 절두 형상을 갖춘 외부 표면을 갖는다. 성형된 단부 부분(105)의 전방면(106)은 공동(107)으로의 개구를 포함한다. 사실상 원통형 형상을 갖는 상기 공동(107)은 성형된 단부 부분(105) 내측에서 축(102)에 평행하게 배치된다.

체결 요소(101)는 최대 그립부(Gmax)를 갖는다. 이 값은, 헤드(103)로부터 나사 단부 부분(105)을 갖춘 제한부(170)까지 축(102)을 따라 측정된 평활한 본체(104)의 길이에 대응한다. 헤드(103)가 돌출됨에 따라, Gmax의 측정에서 고려되지 않는다.

체결 요소(101)는 또한 최소 그립부(Gmin) 및 그립 범위(P)를 갖는다. 최소 그립부는 체결 요소(101)가 조립할 수 있는 구조체의 최소 두께에 대응한다. 구조체가, 나사 부분(105)상의 암형 요소를 조인 후에 Gmin보다 작은 두께를 갖는다면, 요소(101)는 상기 구조체에 대해 너무 길어진다.

Gmin의 값은 상기 요소의 기계적 특성에 따라 체결 요소(101, 121)의 제조업자에 의해 결정된다. 그립 범위(P)는 Gmax와 Gmin 사이의 차이에 대응한다.

용어 "최대 그립 평면(Pmax)"은 축(102)에 수직이고 평활한 본체(104)와 나사 단부(105) 사이에서 제한부(170)를 통과하는 평면을 나타낸다. 용어 "최소 그립 평면(Pmin)"은 상기 평면과 헤드(103) 사이에 위치된 최대 그립 평면에 평행한 평면을 나타내는데, 평면(Pmax 및 Pmin)들 모두는, 그립 범위에 대응하고 축(102)을 따라 측정되는 거리(P)만큼 서로로부터 떨어져 있다.

공동(107)의 바닥(108)은 최대 그립 평면(Pmax)으로부터의 거리(109') 및 최소 그립 평면(Pmin)으로부터의 거리(109)에 위치된다. 거리(109')와 거리(109) 사이의 차이는 체결 요소(101)의 그립 범위(P)이다. 공동(107)은 바닥(108)과 전방면(106) 사이에서 측정된 깊이(110)를 갖는다.

요소(101)는 슬리브(111)를 더 포함하는 체결 장치의 일부이다. 슬리브(111)는 본체(104)의 외부 표면에 상보적인 내부 절두 표면 및 외부 원통형 표면을 갖는다. 슬리브(111)는 조립될 구조 요소(112, 113)의 보어에 위치되도록 의도된다. 이들은 특히 항공기의 구조 요소일 수 있다.

요소(101)는 슬리브(111)에 삽입되도록 의도됨으로써, 헤드(103) 및 나사 단부 부분(105)은 구조 요소(112, 113)에 의해 형성된 구조적 유닛(114)의 양 측부상에 위치하게 된다. 이후 너트(115)는 유닛(114)의 표면(116)에 대해 조여지고 나사 단부(105)에 스크류 결합된다.

도 4a 및 도 4b에서, 요소(101, 121)는 측면도로 도시되며, 슬리브(111), 너트(115), 및 구조적 유닛(114)이 단면도로 도시된다.

항공기의 기계적 저항의 절대적 필요성을 충족시키기 위해 너트의 설치 이후에 너트가 적절하게 설치되었는지를 검사하는 것이 적합하다. 또한, 체결 요소가 조여진 두께에 비해 너무 길지 않은지가 검사되어야 하거나 또는, 환언하면, 조여진 두께는 선정된 체결 요소의 이러한 최소 그립부(Gmin)보다 작지 않은지가 검사되어야 한다. 실제로, 조립된 구조체에 비해 너무 긴 체결 요소는, 너트(115)가 유닛(114)의 표면(116)과 접촉하지 않거나 또는 슬리브(111)의 단부가 너트의 카운터보어와 접촉하기 때문에, 정확하게 설치되지 않는다.

도 4b는 요소(101)와 동일한 그룹에 속하는 체결 요소(121)를 도시한다. 요소(101)에 대한 전술된 설명은 요소(121)에 적용될 수 있다.

요소(101, 121)는 나사 단부의 전방면(106)과 헤드(103) 사이의 상이한 길이 및 상이한 길이의 Gmax 및 Gmin을 갖는다. 이러한 방식으로, 이들은 상이한 길이를 갖는 유닛(114)을 조립할 수 있다.

그러나, (Gmax-Gmin)에 대응하는 그립 범위(P)는 동일한 그룹의 모든 요소(101, 121)에 대해 동일하다.

또한, 요소(101, 121)의 슬리브(111)는 동일한 외부 직경(122) 및 상이한 양의 내부 표면 테이퍼를 갖는다. 슬리브(111)의 테이퍼의 양은 조여지는 구조체 두께(114)에 의존한다. "테이퍼의 양"은, 도 4a 및 도 4b의 단면 평면에서, 특히 슬리브(111)의 외부 표면 및 내부 표면에 의해 형성된 각도를 의미한다.

요소(101, 121)는 또한 헤드(103)와 전방면(106) 사이의 거리에 따라 상이한 나사 길이(123)를 갖는다. 소정의 직경(122)에 있어서, 동일한 그룹에 속하는 형태의 요소(101, 121)는 조여지는 구조체 두께(114)의 범위를 커버하기 위해 최대 4개의 상이한 테이퍼의 양을 가질 수 있다. 따라서, 요소의 그룹은 4개의 상이한 나사 길이(123)를 갖는다.

결과적으로, 요구에 따른 체결 요소에 있어서, 요소(101, 121)는 구조체(116)에 대해 면(106)으로부터의 상이한 길이의 돌출부를 갖는다.

그러나, 전술된 바와 같이, 동일한 그룹의 요소 전체에 대해 체결 요소의 길이의 선정이 설치시 정확하게 유지되는 지를 검사하기 위해 동일한 검사 게이지를 사용하는 것이 바람직하다.

따라서, 동일한 평균 외부 직경을 갖는 나사 단부(105)를 갖는 요소(101, 121)의 그룹 모두에 대해 단 하나의 검사 게이지를 사용하기 위해, 각각의 요소(101, 121)에는, 상기 요소의 길이에 상관없이, 바닥(108)이 체결 요소의 최소 그립 평면(Pmin)으로부터의 일정한 거리(109)에 위치되도록 그 깊이(110)가 계산되는 공동(107)이 제공된다.

체결 요소의 그립 범위(P)는 동일한 그룹의 요소(101, 121) 모두에 대해 동일하며, 바닥(108) 또한 그룹의 요소 모두에 대해 동일한 최대 그립 평면(Pmax)으로부터의 거리(109')에 위치된다. 거리(109')는 거리(109)에서 그립 범위(P)를 뺀 것과 동일하다.

따라서, 상이한 나사 높이(123)를 갖는 동일한 그룹의 요소(101, 121)는 상이한 깊이(110)를 갖는 공동(107)을 갖는다. 헤드(103)의 낮은 부분으로부터 보어링 바닥(108)까지의 거리[거리 Gmin+거리(109)]는 디지털 볼 게이지와 같은 통상의 검사 도구에 의해 매우 정확하게 검사될 수 있다.

본 발명은 또한 원통형 형상을 갖춘 본체(104)를 갖는 체결 요소에 적용되는데, 이러한 요소는 예를 들어 리벳 또는 블라인드 리벳과 같은 슬리브(111)와 결합될 수 있거나 또는 결합되지 않을 수 있다.

본 발명의 변형례에 따르면, 공동은 성형된 단부 부분(105)의 외부 측방향 표면상의 축(102)에 평행하게 배치된 리세스일 수 있다. 공동은 또한 전방면(106)으로부터 거리(110)에 걸쳐 바닥(108)으로 연장할 수 있는데, 상기 거리(110)는, 바닥(108)이 성형된 단부(105)상에 조여지거나 또는 스웨이징된 너트 또는 칼라(115) 위에 있도록 선택되게 변한다.

도 5는 전술된 바와 같은 체결 요소(101) 및 검사 게이지(150)를 포함하는 유닛(100)의 도면을 도시한다. 요소(101)는 너트(115) 및 슬리브(111)를 또한 포함하는 체결 장치의 부품이고, 상기 장치는 단면도로 도시된다. 게이지(150)는 측면도로 도시된다.

요소(101)를 포함하는 체결 장치는 구조적 유닛(114)에 설치된다. 게이지(150)는, 특히, 체결 장치의 설치 동안 유닛(114)의 압착에 따라 너트(115)를 스크류 결합한 후에 요소(101)의 길이의 선정을 검사하는 기능을 한다.

유닛(114)의 압착은 공동(107)의 바닥(108)과 요소(101)의 최소 그립 평면(Pmin) 사이의 거리(109)에 대해 검사된다.

게이지(150)는 축(151)에 대해 또는 상기 축을 통과하는 평면에 대해 양호하게 대칭이다. 게이지(150)는 축(151)에 사실상 평행하고 중심 부분(154)에 의해 함께 결합되는 2개의 분기부(152, 153)를 포함하는, 사실상 U형상이다. 2개의 분기부의 단부(155, 156)는 축(151)에 대해 수직인 평면과 동일 평면이다.

게이지(150)의 중심 부분(154)은 2개의 분기부(152, 153) 사이에 배치된 로드(157)와 통합됨으로써, 상기 로드(157)는 2개의 분기부를 포함하는 중간 평면을 통과하게 된다. 로드(157)는 축(151)과 사실상 동축으로 연장한다. 로드(157)는 체결 요소(101)의 공동(107)에서 활주하도록 치수결정되는데, 로드의 단부(158)는 상기 공동의 바닥(108)과 접촉할 수 있다.

로드(157)의 단부(158)는 원추, 점, 볼, 또는 플레이트와 같은 상이한 형상을 가질 수 있다. 양호한 방식으로, 공동(107)의 바닥(108)은 원추 형상을 갖고, 핀의 단부(158)는 볼 형상을 가지며, 상기 볼 형상은 보링 원추부(boring cone)와 접촉하도록 적절하게 구성된다.

핀의 단부(158)를 통과하는 축(151)에 수직인 평면 및 분기부(152, 153)의 단부(155, 156)를 통과하는 축(151)에 수직인 평면은 축(151)을 따라 측정된 검사 거리(159)로 떨어져 있다. 검사 거리(159)는 요소(101)의 공동(107)의 바닥(108)과 요소(101, 121)의 최소 그립 평면(Pmin) 사이의 거리(109)의 공차 최대치에 대응한다.

게이지는, 공동이 도 5에 도시된 예시와 같이 성형된 단부 부분(105)의 리세스일 때 축(151)에 대칭한다. 변형례에 따르면, 로드(157)는, 공동이 성형된 단부 부분(105)의 외부 측방향 표면상의 리세스일 경우 분기부(152 또는 153)를 향해 이동될 수 있다. 다른 변형례에 따르면, 게이지는, 서로에 대해 평행한 외부 표면을 갖는 평평한 요소에 설치되는 체결 장치를 검사하는데만 사용될 경우, 단 하나의 분기부만을 포함할 수 있다.

검사 거리(159)는 게이지(150)의 제조시에 매우 정확한 방식으로 조절될 수 있다. 예를 들어, 볼 형상 단부(158)는 게이지의 중심 부분(154)상에 조립되고 이후 분기부(152, 153)는 특히 연삭으로서 개장 및 조절됨으로써, 단부(155, 156)들은 로드(157)의 단부(158)로부터 소정의 거리(159)에 위치하게 된다.

도 6a는 구조적 유닛(114)이 서로에 대해 평행하지 않은 표면을 가질 때의 본 발명의 다른 실시예를 도시한다. 보다 구체적으로, 도 6a은, 원통형 보어의 형상을 갖는 공동(107)을 체결 요소(101)에 포함하는, 전술된 체결 장치의 설치를 검사하는데 사용되는 게이지(150)의 측면도이다. 요소(101)는 서로에 대해 평행하지 않은 표면을 갖는 구조 요소(114)에 설치된다. 보다 정확하게, 암형 요소(115)와 접촉하는 표면(116)은 요소(101)의 축에 수직이 아니다. 도 6b는 도 6a에 대응하는 단면도이다. 2개의 도면 모두에서, 암형 요소(115)는 자체 정렬 너트이다.

중심 로드(157)가 공동(107)에 정확하게 안내되는 것을 보장하기 위해서, 로드는 충분한 안내 높이에 걸친 간극, 예를 들어 0.01mm 내지 0.03mm을 제외하고는 공동(107)의 원통형 보어 직경과 동일한 직경(160)을 가져야 한다. 이러한 높이는 예를 들어 그룹의 최장 체결 요소(101, 121)의 공동(107)의 최대 깊이(110)와 동일하다. 이러한 방식에서, 중심 로드는 임의의 충분한 간극을 갖지 않기 때문에, 중심 로드가 공동(107)에서 기울어질 수 있게 허용한다. 이러한 기울어짐은 측정의 오차를 유발할 수 있다.

일반적으로, 중심 로드(157)는 최소 간극을 갖는 공동에 안내되도록 공동(107)의 형상과 상보적인 형상을 가져야 한다. 따라서, 성형된 단부 부분(105)의 측방향 외부 표면상에 홈의 형상을 갖는 공동(107)은 홈의 형상과 상보적인 형상을 갖는 중심 로드(157)를 요구할 것이다.

유닛(100)과 같은 유닛을 실행하는 체결 장치를 설치하기 위한 방법은 하기의 단계를 예시적으로 포함한다.

- 단계 1: 구조적 유닛(114)의 보어에 체결 요소(101, 121)를 삽입하는 단계로서, 이로써, 상기 체결 요소의 헤드(103) 및 나사 단부(105)는 상기 구조적 유닛(114)의 양 측부상에 배치되게 되는, 삽입하는 단계. 작업자는, 슬리브(111) 또는 체결 요소가 슬리브를 갖지 않을 경우 평활한 본체(104)가 구조체(114)로부터 돌출하는 것을 시각적으로 검사한다. 이러한 방식으로, 작업자는 조립될 구조체 두께가 선택된 체결 요소(101, 121)의 최대 그립부(Gmax)를 넘지 않는 것을 시각적으로 검사한다. 슬리브(111) 또는 평활한 본체(104)가 보어로부터 돌출하지 않는 경우, 체결 요소는 너무 짧아서 작업자는 다른 긴 요소를 선정해야 한다.

- 단계 2: 나사 단부 부분(105)과 너트(115)를 조립하고 구조적 유닛(114)의 표면(116)에 대항하여 너트를 조이는 단계. 본 발명은 또한 단부(105)상에 스웨이징 홈을 갖는 체결 요소에 적용됨으로써, 너트(115)는 스웨이징 칼라로 대체된다.

- 단계 3: 나사 단부 부분(105)의 공동(107)에 검사 게이지(150)의 로드(157)를 삽입하는 단계. 이러한 단계는, 조여질 때, 조립될 구조체 두께가 압착되지 않고 체결 요소(101, 121)의 최소 그립부(Gmin) 보다 작지 않는지를 검사하게 한다. 따라서, 이러한 단계는 작업자가 너무 긴 체결 요소를 선정하지 않았는지를 검사할 수 있게 한다.

도 7a는, 단계 3에서, 게이지(150)의 분기부(152, 153)의 단부(155, 156)가 표면(116)과 접촉하는 반면, 간극(117)이 바닥(108)과 로드의 단부(158) 사이에 양 또는 0으로 존재하게 되는, 요소(101)를 설치의 예시를 도시한다.

이러한 경우에, 유닛(114)의 총 두께는 요소(101)의 최소 그립부(Gmin)를 초과한다. 환언하면, 최소 그립 평면(Pmin)은 유닛(114)을 통과한다. 요소(101)는 너무 길지 않아서 적절하게 설치된다.

반대로, 도 7b는, 단계 3에서, 핀의 단부(158)가 공동의 바닥(108)과 접촉하는 반면 게이지(150)의 분기부의 2개의 단부(155, 156)는 표면(116)과 접촉하지 않는, 요소(101)를 설치의 예시를 도시한다. 유닛(114)의 총 두께는 요소의 최소 그립부(Gmin)보다 작다. 유닛(114)의 총 두께와 최소 그립부(Gmin) 사이의 길이의 차이는 게이지(150)와 구조적 유닛(114) 사이의 간극(119)에 의해 시각적으로 확인된다. 실제로, 로드(157)가 공동(107)의 바닥(108)에 대항하게 됨에 따라, 게이지의 분기부의 단부(155, 156)는 평면(Pmin)을 통과하게 된다. 간극(119)이 양이 됨에 따라, 요소(101)는 너무 길어져서 이를 장착 해제하고 더 짧은 것을 설치하는 것이 적합하다.

게이지(150)의 2개의 단부 중 하나만이 구조체와 접촉하게 된다면, 게이지는 부정확하게 위치되는데, 이는 도 6a 및 도 6b에 도시된 바와 같이 조립될 구조체에 기울기가 제공되는 경우 발생할 수 있다. 이후, 작업자는, 2개의 분기부의 단부(155, 156) 중 하나가 구조체(114)와 접촉하게 되거나 또는 이들 모두가 구조체와 접촉하지 않도록, 중심 로드(157)의 축(151) 주위로 게이지(150)를 회전시켜야 한다. 체결 요소는 적절하게 설치되거나 또는 부정확하게 설치되기 때문에 두 경우 모두가 동시에 발생하지는 않는다.

분기부(152, 153)에 터치-고(TOUCH-GO) 또는 노터치-노고(NO TOUCH-NO GO) 형태의 표식을 게이지(150)상에 제공하여 단계 3에서 작업자에게 결정된 결과를 표시하는 것이 바람직하다.

Claims (13)

1. 적어도 2개의 체결 요소(101, 121)를 포함하는 체결 장치의 그룹이며,
   상기 체결 요소 중 각각의 체결 요소는 제1 축(102)을 따라 연장하고, 정렬되는, 헤드(103), 평활한 본체(104), 및 성형된 단부 부분(105)을 포함하고, 상기 단부 부분의 성형은 나사 또는 스웨이징 홈을 제공하는 것으로 이루어지며, 성형된 단부 부분(105)의 전방면(106)은 제1 축(102)에 평행하게 바닥(108)까지 연장하는 공동(107)을 가지며,
   상기 체결 요소들은 성형된 동일한 평균 외부 직경을 갖고,
   상기 체결 요소는 다양한 최대 그립부(Gmax)를 갖고, 상기 최대 그립부는 상기 평활한 본체와 성형된 단부 부분(105) 사이의 제한부(170)와 헤드(103) 사이에서 제1 축(102)을 따른 평활한 본체(104)의 길이에 대응하고,
   상기 그룹은 상기 평활한 본체와 성형된 단부 부분 사이의 제한부(170)와 공동(107)의 바닥(108) 사이에서 제1 축(102)을 따른 거리(109')가 체결 요소(101, 121) 모두에 대해 동일하도록 구성되는
   체결 장치의 그룹.
2. 제1항에 있어서,
   스크류 결합 또는 스웨이징에 의해 체결 요소의 기계가공된 단부에 조립될 수 있는 적어도 하나의 암형 요소(115)를 더 포함하는
   체결 장치의 그룹.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   체결 요소의 평활한 본체(104) 주위에 끼워지도록 의도되는 적어도 하나의 슬리브(111)를 더 포함하는
   체결 장치의 그룹.
4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   평활한 본체(104)는 절두형인
   체결 장치의 그룹.
5. 제4항에 있어서,
   원통형 외부 표면 및 절두형 내부 표면을 갖는 적어도 2개의 슬리브(111)를 더 포함하고, 각각의 내부 표면은 체결 요소의 평활한 본체(104)의 표면과 상보적이며, 슬리브는 억지끼워맞춤 전에, 동일한 외부 직경 및 상이한 양의 내부 표면 테이퍼를 갖는
   체결 장치의 그룹.
6. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   공동(107)은 성형된 단부 부분(105)의 원통형 보어인
   체결 장치의 그룹.
7. 제6항에 있어서,
   공동(107)은 다중 돌출된 연속 곡선의 형태의 주연 에지를 갖는
   체결 장치의 그룹.
8. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   공동(107)은 성형된 단부 부분(들)(105)상의 외부 표면의 리세스인
   체결 장치의 그룹.
9. 체결 장치를 설치하기 위한 유닛(100)이며,
   제2 축(151)에 대해 사실상 대칭이고 중심 부분(154)에 의해 함께 결합되는 2개의 분기부(152, 153)를 포함하는, 사실상 U 형상을 갖는 적어도 하나의 검사 게이지(150)로서, 2개의 분기부의 단부(155, 156)는 상기 제2 축에 수직인 평면과 동일 평면인, 적어도 하나의 검사 게이지와,
   제1항에 따른 체결 장치의 적어도 하나의 그룹을 포함하는, 체결 장치 설치용 유닛에 있어서,
   게이지의 중심 부분은 체결 요소(101, 121)의 공동(107) 내에서 활주할 수 있는 로드(157)와 통합되고, 상기 로드는 제2 축(151)에 사실상 평행한, U형의 2개의 분기부(152, 153) 사이에 배치되고, 분기부의 단부(155, 156)를 통해 연장하는 평면과 로드의 일 단부(158)는 상기 제2 축을 따라 측정된 검사 거리(159)만큼 떨어져 있고,
   검사 거리(159)는 평활한 본체와 성형된 단부 부분 사이의 제한부(170)와 공동(107)의 바닥(108) 사이에서 제1 축(102)을 따른 거리(109')보다 긴 것을 특징으로 하는
   체결 장치 설치용 유닛.
10. 제9항에 있어서,
    로드(157)의 단부(158)는 볼 형상인
    체결 장치 설치용 유닛.
11. 제10항에 있어서,
    로드(157)는 핀의 길이의 적어도 일 부분에 걸쳐 연장하는 안내 높이에 걸쳐, 공동(107)의 형상과 상보적인 형상(160)을 갖는
    체결 장치 설치용 유닛.
12. 제11항에 있어서,
    로드(157)는 그룹의 최장 체결 요소(101, 121)의 공동(107)의 가장 긴 깊이(110)와 동일한 안내 높이를 갖는
    체결 장치 설치용 유닛.
13. 제9항 내지 제12항 중 어느 한 항에 따른 유닛(100)을 형성하고 제2항에 따른 체결 장치의 그룹을 포함하는, 체결 요소의 길이의 선정을 검사하기 위한 방법이며,
    구조적 유닛(114)의 보어에 체결 요소(101, 121)를 삽입하는 단계로서, 상기 체결 요소의 헤드(103) 및 성형된 단부 부분(105)은 상기 구조적 유닛의 양 측부상에 배치되는, 체결 요소(101, 121)를 삽입하는 단계와,
    성형된 단부 부분(105)상에 암형 요소(115)를 조립하고 구조적 유닛의 표면(116)에 대항하여 암형 요소를 조이는 단계와,
    성형된 단부 부분의 공동(107)으로 검사 게이지(150)의 로드(157)를 삽입하는 단계를 포함하며,
    로드의 단부가 공동의 바닥(108)과 접촉하는 반면 게이지의 2개의 분기부의 단부(155, 156)가 구조적 유닛의 표면(116)과 접촉할 수 없는 경우, 체결 요소는 너무 긴
    검사 방법.

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