KR102218254B1 - 전자기 효과 보호를 갖는 파스너를 설치하기 위한 방법 및 시스템 - Google Patents

전자기 효과 보호를 갖는 파스너를 설치하기 위한 방법 및 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 파스너를 설치하기 위한 방법 및 시스템에 관한 것이다. 파스너 설치 시스템은 파스너, 냉각 시스템 및 공구를 구비하여 구성된다. 파스너는 유전체 재료를 포함하는 상부를 갖을 수 있다. 냉각 시스템은 상부를 강화하기 위해 파스너의 상부를 냉각시키도록 구성될 수 있다. 공구는 냉각 후 구조물에 파스너를 설치하도록 구성될 수 있다.

Description

전자기 효과 보호를 갖는 파스너를 설치하기 위한 방법 및 시스템{METHOD AND SYSTEM FOR INSTALLING FASTENERS WITH ELECTROMAGNETIC EFFECT PROTECTION}
본 발명은 일반적으로 항공기에 관한 것으로, 특히 항공기를 제조하는 것에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 항공기에서 전자기 효과 보호를 갖는 파스너를 설치하기 위한 방법 및 시스템에 관한 것이다.
항공기를 제조하는데 있어서, 항공기 구조물을 형성하기 위해 여러 부품이 서로 연결될 수 있다. 항공기 구조물은, 예컨대 제한 없이, 항공기의 날개 및 동체(fuselage)를 포함할 수 있다. 몇몇 경우에 있어서, 이들 항공기 구조물은 복합재 재료로 형성된다.
다수의 파스너가 복합재 구조물을 조립하고, 항공기에 복합재 구조물을 부착하며, 또는 양쪽에 대해 이용될 수 있다. 전형적으로, 이들 파스너는 헤드(head) 및 금속 생크(metal shank)를 포함할 수 있다. 헤드는 금속, 부드러운 폴리머 재료(soft polymeric material), 또는 몇몇 다른 적절한 형태의 재료 중 적어도 하나를 구비하여 구성되는 상부를 갖을 수 있다. 수 천의 파스너가 항공기를 형성하는데 이용될 수 있다.
복합재 재료로 형성된 항공기는 운항하는 동안 다양한 형태의 상황에 노출될 수 있다. 몇몇 이들 상황은 원하지 않는 전자기 효과(electromagnetic effects)를 초래할 수 있다.
항공기에서의 복합재 구조물은 원하는 방식으로 구조물로부터 떨어져 이들 상황에 의해 발생된 전기적 전류(electrical currents) 및 전자기력(electromagnetic forces)을 도전(conduct)시키지 않을 수 있다. 다른 실례로 되는 예에 있어서, 이들 전자기 효과는 복합재 재료, 항공기 내의 시스템, 또는 그 조합 상에서 원하지 않는 효과를 갖을 수 있다.
전자기 효과에 대해 보호하기 위해, 항공기는 전자기 효과 보호를 갖출 수 있다. 전자기 효과 보호는 원하는 방식으로 전류를 우회시키는데 이용될 수 있다. 예컨대, 제한 없이, 도전성 코팅이 복합재 구조물을 결합하는데 이용된 금속 파스너로부터 떨어져 번개로부터 전류를 우회시키기 위해 복합재 구조물의 표면 상에 배치될 수 있다. 다른 실례로 되는 예에 있어서, 유전체 밀봉재(dielectric sealant)가 아크 및 스파크를 감소시키기 위해 구성요소들 간에서 이용될 수 있다.
몇몇 예에 있어서, 유전체 코팅(dielectric coating)이 전가지 효과에 대해 보호하기 위해 파스너의 헤드와 관련될 수 있다. 예시적 예에 있어서, 유전체 재료로 형성된 캡(cap)이 파스너의 헤드 상에 배치될 수 있다. 다른 실례로 되는 예에 있어서, 파스너의 헤드의 최외측부는 유전체 코팅(dielectric coating)으로 형성된다. 이 유전체 코팅은, 예컨대, 제한 없이, 부드러운 폴리머 재료로 형성될 수 있다.
전자기 이벤트 보호(electromagnetic event protection)를 포함하는 파스너는 다양한 방법으로 설치될 수 있다. 예컨대, 제한 없이, 사람 오퍼레이터(human operators), 사람-제어 머신(human-controlled machines), 또는 컴퓨터-제어 머신(computer-controlled machines) 중 적어도 하나는 설치 장치(installation device)를 이용해서 파스너를 설치할 수 있다. 실질적으로 매끄러운 표면이 복합재 구조물과 파스너 사이의 경계면(interface)에 형성되도록 파스너가 설치될 수 있다. 예컨대, 파스너는 복합재 구조물의 표면으로 카운터싱크(countersink)될 수 있다. 이러한 실질적으로 매끄러운 표면은 항공기의 공기역학 성능을 증가시킬 수 있다.
그러나, 몇몇 경우에 있어서, 전자기 보호 효과를 갖는 파스너를 설치하는 것은 파스너의 상부 상에서 형성되는 원하지 않았던 불일치를 초래할 수 있다. 이러한 실례로 되는 예에 있어서, 파스너의 상부는, 파스너의 헤드와 관련된, 유전체 캡(dielectric cap), 유전체 코팅(dielectric coating), 또는 양쪽을 포함할 수 있다. 이들 불일치는, 예컨대, 제한 없이, 돌출부(protrusions), 크랙(cracks), 간극(voids), 변형(deformation), 및 다른 형태의 불일치를 포함할 수 있다. 이들 불일치는 전자기 효과를 우회시키는 것, 복합재 구조물의 공기역학 성능을 감소시키는 것, 또는 양쪽에서 파스너의 효율성을 감소시킬 수 있다. 따라서, 상기 논의된 문제뿐만 아니라 가능하게는 다른 문제 중 하나 이상의을 고려하는 방법 및 시스템에 대한 필요성이 있다.
본 출원은 2012년 3월 29일에 출원된, 발명의 명칭이 "EME 보호를 제공하는 파스너 시스템(Fastener Systems that Provide EME Protection)"인, 미국 특허출원 제13/434,835호와 관련된다.
본 발명은 상기한 점을 감안하여 발명된 것으로, 전자기 효과 보호를 갖는 파스너를 설치하기 위한 방법 및 시스템을 제공함에 그 목적이 있다.
하나의 실례로 되는 실시예에 있어서, 파스너를 설치하기 위한 방법이 제공된다. 파스너의 상부가 강화될 수 있다. 파스너는 구조물에 설치될 수 있다.
다른 실례로 되는 실시예에 있어서, 파스너 설치 시스템은 파스너, 냉각 시스템 및 공구를 구비하여 구성될 수 있다. 파스너는 유전체 재료를 포함하는 상부를 갖을 수 있다. 냉각 시스템은 상부를 강화하기 위해 파스너의 상부를 냉각시키도록 구성될 수 있다. 공구는 냉각 후 구조물에 파스너를 설치하도록 구성될 수 있다.
또 다른 실례로 되는 실시예에 있어서, 파스너를 설치하기 위한 방법이 제공된다.
파스너는 로봇 장치와 관련된 냉각 시스템 내에 위치될 수 있다. 냉각 시스템은 로봇 장치를 이용해서 파스너를 설치하기 이전에 파스너를 냉각시키도록 구성될 수 있다. 파스너는 볼트, 나사, 헥스드라이브(hexdrive), 억지 끼워맞춤 파스너(interference fit fastener), 리벳, 락볼트(lockbolt) 및 테이퍼진 슬리브 볼트(tapered sleeved bolt) 중 하나로부터 선택될 수 있다. 파스너의 상부는 상부를 강화하기 위해 드라이 아이스, 액체 질소, 냉매, 냉각기, 냉동 유닛, 또는 냉각 공기 중 적어도 하나를 이용해서 냉각될 수 있다. 파스너의 상부는 폴리머(polymer), 열가소성 재료(thermoplastic material), 열경화성 재료(thermoset material), 접착제(adhesive), 또는 고무(rubber) 중 적어도 하나로부터 선택되는 유전체 재료를 포함할 수 있다. 유전체 재료는 전자기 효과 보호를 제공하도록 구성될 수 있다. 파스너는 파스너의 상부가 원하는 수준의 강도를 갖을 수 있는 온도까지 냉각될 수 있다. 파스너는 항공기의 구조물에 설치될 때 파스너의 상부에서의 변형이 감소될 수 있도록 냉각 후 로봇 장치와 관련된 리벳 건을 이용해서 구조물에 설치될 수 있다.
또 다른 실례로 되는 실시예에 있어서, 파스너 설치 시스템은 유전체 재료를 포함하는 상부를 갖춘 파스너를 구비하여 구성될 수 있다. 유전체 재료는 전자기 효과 보호를 제공하도록 구성될 수 있다. 유전체 재료는 전하의 침투로부터 파스너의 헤드를 밀봉하도록 구성된 유전체 캡을 형성할 수 있다. 파스너는 볼트, 나사, 헥스드라이브, 억지 끼워맞춤 파스너, 리벳, 락볼트 및 테이퍼진 슬리브 볼트 중 하나로부터 선택될 수 있다. 유전체 재료는 폴리머, 열가소성 재료, 열경화성 재료, 접착제, 또는 고무 중 적어도 하나로부터 선택될 수 있다. 냉각 시스템은 리벳 건과 관련되고 상부를 강화시키기 위해 파스너의 상부를 냉각시키도록 구성될 수 있다. 냉각 시스템은 파스너의 상부가 원하는 수준의 강도를 갖을 수 있는 온도까지 파스너를 냉각시킬 수 있다. 냉각 시스템은 로봇 장치와 관련될 수 있고 로봇 장치를 이용해서 파스너를 설치하기 이전에 파스너를 냉각시키도록 구성될 수 있다. 냉각 시스템은 드라이 아이스, 액체 질소, 냉매, 냉각기, 냉동 유닛, 또는 냉각 공기 중 적어도 하나를 구비하여 구성될 수 있다. 공구는 리벳 건을 구비하여 구성될 수 있고 파스너의 상부에서의 변형이 감소되도록 냉각 후 구조물에 파스너를 설치하도록 구성될 수 있다. 리벳 건은 로봇 장치의 엔드 이펙터(end effector)일 수 있다.
요약에 있어서, 본 발명의 하나의 측면에 따르면, 파스너를 설치하기 위한 방법이 제공되고, 방법은 파스너의 상부를 강화하기 위한 단계와; 구조물에 파스너를 설치하는 단계;를 포함한다.
유용하게, 방법에 있어서, 파스너의 상부를 강화하는 단계가 파스너의 상부를 냉각시키는 단계를 포함하고, 파스너의 상부는 유전체 재료를 포함한다.
유용하게, 방법에 있어서, 유전체 재료가 폴리머, 열가소성 재료, 열경화성 재료, 접착제, 또는 고무 중 어느 하나로부터 선택된다.
유용하게, 방법에 있어서, 구조물에 설치될 때 파스너의 상부에서의 변형이 감소되도록 파스너가 냉각 후 설치된다.
유용하게, 방법에 있어서, 유전체 재료가 파스너의 헤드의 맨 위에 배치되고 전자기 효과 보호를 제공하도록 구성된다.
유용하게, 방법에 있어서, 파스너의 상부를 강화하는 단계가 파스너의 상부가 원하는 수준의 강도를 갖는 온도까지 파스너를 냉각시키는 단계를 포함한다.
유용하게, 방법에 있어서, 파스너를 냉각시키는 단계가 유전체 재료가 원하는 수준의 강도를 갖도록 파스너의 헤드와 관련된 유전체 재료를 냉각시키는 단계를 포함한다.
유용하게, 방법에 있어서, 리벳 건을 이용해서 파스너를 설치하는 단계를 더 포함한다.
유용하게, 방법에 있어서, 리벳 건이 로봇 장치와 관련된다.
유용하게, 방법은 로봇 장치와 관련되고 로봇 장치를 이용해서 파스너를 설치하기 이전에 파스너를 냉각시키도록 구성된 냉각 시스템 내에 파스너를 위치시키는 단계를 더 포함한다.
유용하게, 방법에 있어서, 파스너는 항공기에 설치된다.
유용하게, 방법에 있어서, 파스너의 상부를 강화하는 단계는 드라이 아이스, 액체 질소, 냉매, 냉각기, 냉동 유닛, 또는 냉각 공기 중 적어도 하나를 구비하여 구성되는 냉각 시스템을 이용해서 파스너의 상부를 냉각시키는 단계를 포함한다.
유용하게, 방법에 있어서, 파스너는 볼트, 나사, 헥스드라이브, 억지 끼워맞춤 파스너, 리벳, 락볼트 및 테이퍼진 슬리브 볼트 중 하나로부터 선택된다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 유전체 재료를 포함하는 상부를 갖춘 파스너와; 상부를 강화하기 위해 파스너의 상부를 냉각시키도록 구성된 냉각 시스템; 및 냉각 후 구조물에 파스너를 설치하도록 구성된 공구;를 포함하는 파스너 설치 시스템이 제공된다.
유용하게, 파스너 설치 시스템에 있어서, 유전체 재료는 전자기 효과 보호를 제공하도록 구성된다.
유용하게, 파스너 설치 시스템에 있어서, 유전체 재료는 전하의 침투로부터 파스너의 헤드를 밀봉하도록 구성된 유전체 캡을 형성한다.
유용하게, 파스너 설치 시스템에 있어서, 파스너는 파스너의 상부에서의 변형이 감소되도록 구조물에 설치된다.
유용하게, 파스너 설치 시스템에 있어서, 냉각 시스템은 파스너의 상부가 원하는 수준의 강도를 갖는 온도까지 파스너를 냉각시킨다.
유용하게, 파스너 설치 시스템에 있어서, 유전체 재료는 폴리머, 열가소성 재료, 열경화성 재료, 접착제, 또는 고무 중 적어도 하나로부터 선택된다.
유용하게, 파스너 설치 시스템에 있어서, 공구는 리벳 건을 포함한다.
유용하게, 파스너 설치 시스템은 리벳 건을 이용해서 구조물에 파스너를 설치하도록 구성된 로봇 장치를 더 포함하고, 리벳 건은 로봇 장치의 엔드 이펙터이다.
유용하게, 파스너 설치 시스템에 있어서, 냉각 시스템은 로봇 장치와 관련되고 로봇 장치를 이용해서 파스너를 설치하기 이전에 파스너를 냉각시키도록 구성된다.
유용하게, 파스너 설치 시스템에 있어서, 냉각 시스템은 리벳 건과 관련된다.
유용하게, 파스너 설치 시스템에 있어서, 냉각 시스템은 드라이 아이스, 액체 질소, 냉매, 냉각기, 냉동 유닛, 또는 냉각 공기 중 적어도 하나를 구비하여 구성된다.
유용하게, 파스너 설치 시스템에 있어서, 파스너는 볼트, 나사, 헥스드라이브, 억지 끼워맞춤 파스너, 리벳, 락볼트 및 테이퍼진 슬리브 볼트 중 하나로부터 선택된다.
본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 파스너를 설치하기 위한 방법이 제공되고, 방법은 로봇 장치와 관련되고 로봇 장치를 이용해서 파스너를 설치하기 이전에 파스너를 냉각시키도록 구성된 냉각 시스템 내에 파스너를 위치시키는 단계로서, 파스너가 볼트, 나사, 헥스드라이브, 억지 끼워맞춤 파스너, 리벳, 락볼트 및 테이퍼진 슬리브 볼트 중 하나로부터 선택되는, 단계와; 상부를 강화하기 위해 드라이 아이스를 이용해서 파스너의 상부를 냉각시키는 단계로서, 파스너의 상부가 폴리머, 열가소성 재료, 열경화성 재료, 접착제, 또는 고무 중 적어도 하나로부터 선택되고 전자기 효과 보호를 제공하도록 구성되고, 파스너는 파스너의 상부가 원하는 수준의 강도를 갖는 온도까지 냉각되는, 단계; 및 항공기의 구조물에 설치될 때 파스너의 상부에서의 변형이 감소되도록 냉각 후 로봇 장치와 관련된 리벳 건을 이용해서 구조물에 파스너를 설치하는 단계;를 포함한다.
본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 전자기 효과 보호를 제공하도록 구성된 유전체 재료를 포함하는 상부를 갖춘 파스너로서, 유전체 재료는 전하의 침투로부터 파스너의 헤드를 밀봉하도록 구성된 유전체 캡을 형성하고, 파스너는 볼트, 나사, 헥스드라이브, 억지 끼워맞춤 파스너, 리벳, 락볼트 및 테이퍼진 슬리브 볼트 중 하나로부터 선택되고, 유전체 재료는 폴리머, 열가소성 재료, 열경화성 재료, 접착제, 또는 고무 중 적어도 하나로부터 선택되는 파스너와; 리벳 건과 관련되고 상부를 강화하기 위해 파스너의 상부를 냉각시키도록 구성된 냉각 시스템으로, 냉각 시스템은 파스너의 상부가 원하는 수준의 강도를 갖는 온도까지 파스너를 냉각시키고, 냉각 시스템은 로봇 장치와 관련되고 로봇 장치를 이용해서 파스너를 설치하기 이전에 파스너를 냉각시키도록 구성되고, 냉각 시스템은 드라이 아이스, 액체 질소, 냉매, 냉각기, 냉동 유닛, 또는 냉각 공기 중 적어도 하나를 구비하여 구성되는, 냉각 시스템; 및 리벳 건을 포함하고 파스너의 상부에서의 변형이 감소되도록 냉각 후 구조물에 파스너를 설치하도록 구성된 공구로서, 리벳 건은 로봇 장치의 엔드 이펙터인, 공구;를 포함하는 파스너 설치 시스템에 제공된다.
특징 및 기능은 본 발명의 다양한 실시예에서 독립적으로 달성될 수 있거나 더욱 상세한 내용을 이하의 설명 및 도면을 참조하여 알 수 있는 또 다른 실시예에 결합될 수 있다.
도 1은 실례로 되는 실시예에 따른 제조 환경의 블록도의 실례이다.
도 2는 실례로 되는 실시예에 따른 제조 환경의 실례이다.
도 3은 실례로 되는 실시예에 따른 전자기 효과 보호를 갖는 파스너의 실례이다.
도 4는 실례로 되는 실시예에 따른 전자기 효과 보호를 갖는 파스너의 단면도의 실례이다.
도 5는 실례로 되는 실시예에 따른 파스너를 갖는 냉각 시스템(cooling system)의 실례이다.
도 6은 실례로 되는 실시예에 따른 구조물에 파스너를 설치하기 위해 이용된 리벳 건(rivet gun)의 실례이다.
도 7은 실례로 되는 실시예에 따른 구조물에 설치된 파스너를 갖는 구조물의 단면도의 실례이다.
도 8은 실례로 되는 실시예에 따른 구조물에 설치된 파스너를 갖는 구조물의 투시도의 실례이다.
도 9는 실례로 되는 실시예에 따른 구조물의 단면도의 실례이다.
도 10은 실례로 되는 실시예에 따른 리벳 건과 물리적으로 관련된 냉각 시스템을 갖는 리벳 건의 실례이다.
도 11은 실례로 되는 실시예에 따른 리벳 건과 물리적으로 관련된 냉각 시스템을 갖는 리벳 건의 실례이다.
도 12는 실례로 되는 실시예에 따른 리벳 건과 물리적으로 관련된 냉각 시스템을 갖는 리벳 건의 실례이다.
도 13은 실례로 되는 실시예에 따른 냉각 시스템을 갖는 리벳 건의 단면도의 실례이다.
도 14는 실례로 되는 실시예에 따른 냉각 시스템을 갖는 리벳 건의 단면도의 실례이다.
도 15는 실례로 되는 실시예에 따른 파스너를 설치하기 위한 공정의 플로우차트의 실례이다.
도 16은 실례로 되는 실시예에 따른 파스너를 냉각시키기 위한 공정의 플로우차트의 실례이다.
도 17은 실례로 되는 실시예에 따른 블록도 형태의 항공기 제조 및 서비스 방법의 실례이다.
도 18은 실례로 되는 실시예가 구현될 수 있는 블록도 형태의 항공기의 실례이다.
실례로 되는 실시예는 하나 이상의 여러 고려를 인식 및 감안한다. 예컨대, 제한 없이, 실례로 되는 실시예는 전자기 효과 보호를 갖는 파스너가 복합재 구조물에 설치될 때 야기될 수 있는 파스너 헤드와 관련된 유전체 재료에서의 변형을 감소 또는 제거하는데 바람직할 수 있음을 인식 및 감안한다. 예로서, 실례로 되는 실시예는 전자기 효과 보호를 제공하는데 이용된 유전체 재료가 원하는 것 보다 더 부드럽거나 더욱 변형되기 쉬운 경향으로 될 수 있음을 인식 및 감안한다. 결과적으로, 전자기 이벤트 보호를 갖는 파스너를 설치하기 위한 현재 이용된 방법은 재료에서 변형을 야기시킬 수 있다.
실례로 되는 실시예는 이러한 변형이 다양한 이유에 대해 바람직하지 않을 수 있음을 인식 및 감안한다. 예컨대, 파스너의 상부의 변형은 복합재 재료 상에 평평하지 않은 표면을 야기시킬 수 있다. 특히, 파스너의 상부는 복합재 구조물의 표면에 관하여 원하는 허용오차 내에 놓이지 않을 수 있다. 이러한 평평하지 않은 표면은 복합재 구조물의 공기역학 성능을 감소시킬 수 있다. 부가적으로, 실례로 되는 실시예는 항공기 상에서 평평하지 않은 표면을 초래하는 재료에서의 변형이 항공기를 위한 인증 요구에 부합되지 않을 수 있음을 인식 및 감안한다. 결과적으로, 항공기를 위한 복합재 재료는 재가공되거나 폐기될 필요가 있을 수 있다.
따라서, 실례로 되는 실시예는 전자기 효과 보호를 갖는 파스너를 설치하기 위한 방법 및 시스템을 제공한다. 실례로 되는 예에 있어서, 파스너의 상부는 상부를 강화하기 하기 위해 냉각될 수 있다. 파스너의 상부는 유전체 재료를 포함할 수 있다. 유전체 재료는 파스너 헤드에 기계적으로 연결되거나 파스너 헤드의 일부로서 형성될 수 있다. 몇몇 경우에 있어서, 접착제(adhesive)가 파스너 헤드에 유전체 재료를 고정하는데 이용된다. 이때 파스너는 구조물에 설치될 때 파스너의 상부에서의 변형이 감소되거나 제거될 수 있도록 냉각 후 구조물에 설치될 수 있다. 특히, 파스너의 상부 상의 유전체 재료에서의 소성 변형(plastic deformation)이 감소되거나 제거될 수 있다.
여기서, 도면을 참조하는 바, 특히 도 1을 참조하면, 제조 환경의 블록도의 실례가 실례로 되는 실시예에 따라 도시된다. 제조 환경(100)은 파스너 설치 시스템(102)이 구조물(104)을 조립하는데 이용될 수 있는 하나의 환경의 예일 수 있다.
실례로 되는 예에 있어서, 구조물(104)은 다수의 다른 형태를 취할 수 있다. 예컨대, 제한 없이, 구조물(104)은 윙 박스(wing box), 날개보 어셈블리(spar assembly), 스킨 패널(skin panel), 동체부(fuselage section), 구조 프레임(structural frame), 엔진 하우징(engine housing), 및 다른 적절한 형태의 구조물 중 하나로부터 선택될 수 있다. 구조물(104)은 금속, 금속 합금, 복합재 재료(composite material), 몇몇 다른 적절한 형태의 재료, 및 이들 실례로 되는 예에서의 그 조합 중 하나로부터 선택된 재료를 구비하여 구성될 수 있다.
도시된 바와 같이, 구조물(104)은 플랫폼(platform; 106)과 물리적으로 관련될 수 있다. 하나의 구성요소가 다른 구성요소와 "물리적으로 관련(physically associated)"될 때, 관련은 도시된 예에서의 물리적 관련일 수 있다. 예컨대, 제한 없이, 제1 구성요소인, 구조물(104)은, 제2 구성요소에 고정되고, 제2 구성요소에 접합되고, 제2 구성요소에 탑재되고, 제2 구성요소에 용접되고, 제2 구성요소에 고정되고, 조여지고, 및/또는 몇몇 다른 적절한 방식으로 제2 구성요소에 연결되는 것에 의해, 제2 구성요소인, 플랫폼(106)과 물리적으로 관련되어지도록 고려될 수 있다. 제1 구성요소는 또한 제3 구성요소를 이용해서 제2 구성요소에 연결될 수 있다. 제1 구성요소는 또한 제2 구성요소의 일부, 제2 구성요소의 연장, 또는 양쪽으로서 형성되는 것에 의해 제2 구성요소와 물리적으로 관련되어지도록 고려될 수 있다. 플랫폼(106)은 실례로 되는 예에서 항공기(108)일 수 있다.
예시된 바와 같이, 파스너 설치 시스템(102)은 구조물(104)에 파스너 시스템(110)을 설치하는데 이용될 수 있다. 파스너 시스템(110)은 다수의 파스너(112)를 포함할 수 있다. 여기서 이용된 바와 같이, "다수의(number of)" 아이템은 하나 이상의 아이템을 포함할 수 있다. 본 방식에 있어서, 다수의 파스너(112)는 하나 이상의 파스너를 포함할 수 있다.
다수의 파스너(112)는 구조물(104)의 구멍(holes; 113)에 설치되도록 구성될 수 있다. 하나 이상의 다수의 파스너(112)는, 예컨대, 제한 없이, 하나 이상의 와셔(washers), 스페이서(spacers), 또는 다른 적절한 구성요소와 관련될 수 있다.
구멍(113)은 다수의 파스너(112)의 설치 이전에 또는 동안에 형성될 수 있다. 구멍(113)은 본 실례로 되는 예에서 카운터싱크를 포함할 수 있다. 카운터싱크(countersink; 115)를 갖는 구멍(116)은 구멍(113) 중 하나일 수 있다.
다수의 파스너(112)는 본 실례로 되는 예에서 파스너(114)를 포함할 수 있다. 파스너(114)는 헤드(head; 117)와 생크(shank; 119)를 갖출 수 있다. 헤드(117)는 파스너(114)의 생크(119) 보다 더 클 수 있다. 헤드(117)는 원하는 것 보다 구조물(104)로 더 깊게 넣는 것으로부터 파스너(114)를 방지하도록 형상지워질 수 있다. 생크(119)는 헤드(117)의 종단으로부터 연장되는 파스너(114)의 원통형 길이(cylindrical length)일 수 있다.
헤드(117)는 구멍(116)의 카운터싱크(115)에 의해 수용될 수 있다. 생크(119)는 본 실례로 되는 예에서 구멍(116)의 원통형 부분에 의해 수용될 수 있다.
파스너(114)는 볼트, 나사(screw), 헥스드라이브(hexdrive), 억지 끼워맞춤 파스너(interference fit fastener), 리벳(rivet), 락볼트(lockbolt), 테이퍼진 슬리브 볼트(tapered sleeved bolt), 및 다른 적절한 형태의 파스너 중 하나로부터 선택될 수 있다. 본 실례로 되는 예에 있어서, "억지 끼워맞춤(interference fit)" 파스너는 설치되는 구멍의 원통형 부분의 직경 보다 더 큰 직경을 갖는 생크를 갖출 수 있다. 예로서, 파스너(114)의 생크(119)는 카운터싱크(115)의 종단으로부터 구조물(104)을 통해 연장되는 구멍(116)의 원통형 부분의 직경 보다 더 큰 직경을 갖출 수 있다.
본 도시된 예에 있어서, 파스너(114)는 상부(118)를 갖을 수 있다. 파스너(114)의 상부(118)는 유전체 재료(dielectric material; 122)를 포함할 수 있다. 유전체 재료(122)는 파스너(114)의 헤드(117)와 관련될 수 있다. 유전체 재료(122)는 몇몇 실례로 되는 예에서 헤드(117)의 주변을 넘어 연장될 수 있다. 유전체 재료(122)는 몇몇 실례로 되는 예에서 구멍(113)의 주변을 넘어 연장되지 않을 수 있다. 파스너(114)의 상부(118)는 또한 헤드(117)와 관련될 수 있는 다른 재료, 구조물, 또는 양쪽을 포함할 수 있다.
도시된 바와 같이, 유전체 재료(122)는 파스너(114)의 헤드(117)와 물리적으로 관련된 코팅(coating), 캡(cap), 층(layer), 또는 몇몇 다른 구조의 형태를 취할 수 있다. 실례로 되는 예에 있어서, 유전체 재료(122)는 유전체 캡(dielectric cap 123)을 형성할 수 있다. 유전체 캡(123)은 파스너(114)의 헤드(117)의 부분을 넘어 맞추어질 수 있다.
몇몇 경우에 있어서, 유전체 재료(122)는 헤드(117)의 부분으로서 형성될 수 있다. 다른 경우에 있어서, 유전체 재료(122)는 파스너(114)가 형성된 후 헤드(117) 위쪽에 배치될 수 있다. 예컨대, 유전체 재료(122)는 다수의 다른 공정을 이용해서 파스너(114)의 헤드(117) 상에 쌓여질 수 있다.
실례로 되는 예로서, 유전체 재료(122)는 분말 코팅(powder coating), 사출 성형(injection molding), 도장(painting), 도금(plating), 분무(spraying), 스퍼터링(sputtering), 또는 다른 적절한 공정을 이용해서 파스너(114)의 헤드(117) 상에 쌓여질 수 있다. 다른 실례로 되는 예에 있어서, 유전체 재료(122)는 파스너(114)의 헤드(117) 주위를 감쌀 수 있다. 하나의 예에 있어서, 유전체 캡(123)은 파스너(114)가 형성된 후이지만 파스너(114)가 구조물(104)에 설치되기 전에 파스너(114)의 헤드(117) 위쪽에 배치될 수 있다.
유전체 재료(122)는 본 실례로 되는 예에서 전기 절연체(electrical insulator)일 수 있다. 유전체 재료(122)는 유전체 재료(122)를 통해 흘러 파스너(114)의 헤드(117)에 도달하는 전하(electric charges; 124)를 방지하는데 이용될 수 있다.
전하(124)는 이벤트(events; 125)의 결과일 수 있다. 이벤트(125)는, 예컨대, 제한 없이, 번개(lightning strike), 장비 고장(equipment failure), 정전기(static electricity), 및 다른 형태의 이벤트를 포함할 수 있다. 유전체 재료(122)를 갖는 파스너(114)가 전하(124)와 직면할 때, 유전체 재료(122)는 파스너(114)의 생크(119), 구조물(104), 또는 양쪽에 도달하는 것으로부터 전하(124)를 실질적으로 방지할 수 있다. 예컨대, 유전체 캡(123)은 전하(124)의 침투(penetration)로부터 파스너(114)의 헤드(117)를 밀봉하도록 구성될 수 있다. 이러한 방식에 있어서, 유전체 캡(123)과 같은, 유전체 재료(122)는 파스너(114) 및 구조물(104)을 위한 전자기 효과 보호(electromagnetic effect protection; 126)를 제공하도록 구성될 수 있다.
본 실례로 되는 예에 있어서, 유전체 재료(122)는 다수의 다른 형태의 재료를 구비하여 구성될 수 있다. 예컨대, 제한 없이, 유전체 재료(122)는 폴리머(polymer), 열가소성 재료(thermoplastic material), 열경화성 재료(thermoset material), 접착제(adhesive), 고무(rubber), 또는 몇몇 다른 적절한 형태의 재료 중 적어도 하나로부터 선택될 수 있다.
여기서 이용되는 바와 같이, 문구 "중 적어도 하나"는, 아이템의 리스트와 함께 이용될 때, 리스트화된 아이템 중 하나 이상의 여러 조합이 이용될 수 있고 리스트의 각 아이템 중 오직 하나만이 필요로 될 수 있음을 의미한다. 아이템은 특정 물체, 물건, 또는 카테고리일 수 있다. 즉, "중 적어도 하나"는 아이템의 소정 조합 및 다수의 아이템이 이용될 수 있지만, 리스트의 아이템의 전부가 필요로 되는 것은 아님을 의미할 수 있다.
예컨대, 제한 없이, "아이템 A, 아이템 B, 아이템 C 중 적어도 하나"는 아이템 A; 아이템 A 및 아이템 B; 아이템 B; 아이템 A, 아이템 B, 및 아이템 C; 또는 아이템 B 및 아이템 C를 의미할 수 있다. 몇몇 경우에 있어서, "아이템 A, 아이템 B, 및 아이템 C 중 적어도 하나"는, 예컨대, 제한 없이, 2개의 아이템 A, 하나의 아이템 B, 및 10개의 아이템 C; 4개의 아이템 B 및 7개의 아이템 C; 또는 몇몇 다른 적절한 조합을 의미할 수 있다.
본 도시된 예에 있어서, 파스너 설치 시스템(102)은 유전체 재료(122)를 갖는 파스너(114)를 설치하는데 이용될 수 있다. 파스너 설치 시스템(102)은 본 실례로 되는 예에 있어서 공구(tool; 130) 및 냉각 시스템(cooling system; 132)을 포함할 수 있다.
공구(130)는 구조물(104)에 파스너(114)를 설치하기 위해 구성된 장치일 수 있다. 예컨대, 제한 없이, 공구(130)는 구조물(104)로 파스너(114)를 넣는데 이용된 장치일 수 있다. 공구(130)는 유전체 재료(122)를 갖는 파스너(114)의 상부(118)가 구조물(104)의 표면(133)의 선택된 허용오차(135) 내에 놓이도록 구조물(104)에 파스너(114)를 설치하는데 이용될 수 있다.
본 실례로 되는 예에 있어서, 선택된 허용오차(135)는 파스너(114)의 상부(118)가 구조물(104)의 표면(133)과 실질적으로 동일한 평면인지, 구조물(104)의 표면(133)에서 튀어 나았는지, 구조물(104)의 표면(133)으로부터 움푹 들어갔는지, 다른 구성인지의 여부를 설명할 수 있다. 파스너(114)의 상부(118)가 구조물(104)의 표면(133)의 선택된 허용오차(135) 내에 놓일 때, 구조물(104)의 공기역학 성능은 항공기(108)가 운항 중에 있을 때 증가될 수 있다. 선택된 허용오차(135)는 인증 요구(certification requirements), 산업 표준(industry standards), 회사 내부의 요구(internal company requirements), 또는 그 조합 중 적어도 하나를 기초로 할 수 있다.
공구(130)는 본 실례로 되는 예에서 다양한 형태를 취할 수 있다. 예컨대, 제한 없이, 공구(130)는 햄머(hammer), 프레스(press), 리벳팅 장치(riveting device), 몇몇 다른 적절한 형태의 공구, 또는 그 조합의 형태를 취할 수 있다. 본 실례로 되는 예에 있어서, 공구(130)는 리벳 건(rivet gun; 134)을 구비하여 구성될 수 있다. 리벳 건(134)은 구조물(104)로 파스너(114)를 넣는데 이용된 장치일 수 있다. 리벳 건(134)은 유압 리벳 건(hydraulic rivet gun), 공압 리벳 건(pneumatic rivet gun), 및 다른 적절한 형태의 리벳 건으로부터 선택될 수 있다.
본 실례로 되는 예에 있어서, 공구(130)는 파스너(114)의 상부(118)에 힘(force; 136)을 가하는 것에 의해 구조물(104)의 표면(133)의 구멍(116)에 파스너(114)를 넣을 수 있다. 몇몇 경우에 있어서, 파스너(114)의 상부(118)의 유전체 재료(122)가 원하는 것 보다 더 부드러울 수 있기 때문에, 공구(130)로부터의 힘(136)은 유전체 재료(122)를 갖는 상부(118)에서 변형(deformation; 138), 불일치(inconsistencies; 141), 또는 양쪽을 야기시킬 수 있다.
변형(138)은 본 실례로 되는 예에서 다수의 다른 형태를 취할 수 있다. 변형(138)은 본 실례로 되는 예에서 소성 변형(plastic deformation; 139)의 형태를 취할 수 있다. 다른 실례로 되는 예에 있어서, 변형(138)은 크랙, 간극, 돌출, 또는 다른 적절한 형태의 변형 중 적어도 하나의 형태를 취할 수 있다.
힘(136)에 의해 야기된 소성 변형(139)은 본 실례로 되는 예에서 영구적일 수 있다. 즉, 파스너(114)의 상부(118)에서 유전체 재료(122)의 변형(138)이 유전체 재료(122)의 항복 응력(yield stress) 이상의 지점에 도달하면, 소성 변형(139)이 야기되어 상부(118)는 그 원래의 형상으로 되돌아갈 수 없다. 즉, 소성 변형(139)이 파스너(114)의 상부(118)에서 유전체 재료(122)에 야기되면, 파스너(114)는 재가공, 제거, 또는 폐기될 필요가 있을 수 있다.
이러한 도시된 예에 있어서, 파스너(114)의 상부(118)에서의 유전체 재료(122)의 불일치(141)는 또한 힘(136)이 파스너(114)를 설치하는데 이용될 때 야기될 수 있다. 불일치(141)는 크랙, 층간박리(delamination), 파손(fracture), 또는 유전체 재료(122)에서의 다른 불일치 중 적어도 하나의 형태를 취할 수 있다.
불일치(141)는 본 실례로 되는 예에서는 원하지 않았던 불일치이다. 원하지 않았던 불일치는 선택된 허용오차를 벗어나 있는 그러한 불일치일 수 있다. 유사한 방식으로, 변형(138)은 원하지 않았던 변형이다. 원하지 않았던 변형은 선택된 허용오차를 벗어나는 변형일 수 있다. 변형, 불일치, 또는 양쪽에 대한 허용오차는 인증 요구, 내부 항공기 표준(internal airline standards), 또는 다른 적절한 표준 중 적어도 하나를 기초로 선택될 수 있다.
불일치(141)는 파스너(114)에 대해 감소된 전자기 효과 보호(126) 뿐만 아니라 다른 바람직하지 않은 상황을 초래할 수 있다. 본 실례로 되는 예에 있어서, 소성 변형(139), 불일치(141), 또는 양쪽은 유전체 재료(122)의 재료 특성(140)에 기인하여 상부(118)의 유전체 재료(122)에서 야기될 수 있다. 예컨대, 유전체 재료(122)는 부드러운 폴리머 재료(soft polymeric material)일 수 있다. 이 경우, 유전체 재료(122)는 그 원래의 형상으로 돌아가는 것 없이 또는 다양한 형태의 불일치를 경험하는 것 없이 힘(136)을 견디어내도록 하는 것이 불가능할 수 있다.
그러나, 힘(136)은 구조물(104)에 파스너(114)를 적절히 넣는데 필요로 될 수 있다. 예컨대, 제한 없이, 파스너(114)의 생크(119)는 구멍(116)의 원통형 부분 보다 더 큰 직경을 갖기 때문에, 힘(136)은 파스너(114)를 적절히 억지 끼워맞춤(interference fit)하는데 필요로 될 수 있다. 결과적으로, 그리고 구조물(104)에 파스너(114)를 적절히 고정시키기 위해, 소성 변형(139), 불일치(141) 또는 양쪽이 파스너(114)의 상부(118)의 유전체 재료(122)에서 야기될 수 있다. 구조물(104)의 공기역학 성능, 전자기 효과 보호(126)를 위한 유전체 재료(122)의 효율성, 또는 그 조합이 원하는 것 보다 더 감소될 수 있기 때문에, 소성 변형(139) 및 불일치(141)는 바람직하지 않을 수 있다.
본 실례로 되는 예에 있어서, 냉각 시스템(cooling system; 132)이 원하는 수준으로 파스너(114)의 상부(118)에서의 변형(138)을 감소시키는데 이용될 수 있다. 예로서, 냉각 시스템(132)은 파스너(114)의 상부(118)의 유전체 재료(122)에서 야기되는 소성 변형(139)을 감소시키는데 이용될 수 있다. 감소는 변형(138)이 파스너(114)의 상부(118) 상에서 야기되는 것으로부터 실질적으로 방지되거나 완전하게 제거되는 것일 수 있다. 본 실례로 되는 예에 있어서, 냉각 시스템(132)은 파스너(114)의 상부(118)와 관련된 유전체 재료(122)에서의 변형(138)을 실질적으로 방지하는데 이용될 수 있다.
냉각 시스템(132)은 상부(118)를 강화하기 하기 위해 파스너(114)의 상부(118)를 냉각시키도록 구성된 장치일 수 있다. 본 실례로 되는 예에 있어서, 냉각 시스템(132)은 유전체 재료(122)의 변형(138)이 감소되거나 제거될 수 있도록 유전체 재료(122)를 강화하기 위해 파스너(114)의 상부(118)의 유전체 재료(122)를 냉각시키도록 구성될 수 있다. 예컨대, 제한 없이, 냉각 시스템(132)은 소성 변형(139)이 감소되거나 제거되도록 유전체 재료(122)를 냉각시킬 수 있다.
유전체 재료(122)가 냉각될 때, 유전체 재료(122)는 강화된다. 특히, 유전체 재료(122)의 탄성률(modulus of elasticity)이 증가한다. 탄성률의 이러한 증가는 유전체 재료(122)가 더 적게 소성 변형(139)되는 경향으로 만들 수 있다. 몇몇 경우에 있어서, 유전체 재료(122)가 냉각된 후, 파스너(114)는 유전체 재료(122)를 소성적으로 변형시키는 것(plastically deforming) 없이 설치될 수 있다.
몇몇 예에 있어서, 냉각될 때, 유전체 재료(122)는 또한 그 열팽창계수(coefficient of thermal expansion)에 기인하여 수축(shrink)될 수 있다. 마찬가지로, 냉각될 때, 파스너(114)를 형성하기 위해 이용된 재료는 그 열팽창계수에 기인하여 수축될 수 있다. 이들 열팽창계수는 서로 다를 수 있다. 결과적으로, 유전체 재료(122)는 파스너(114)와는 다른 비율 또는 방식으로 팽창(expand)될 수 있다. 유전체 재료(122)를 갖는 파스너(114)를 위한 제조 파라미터는 파스너(114)의 헤드(117)와 유전체 재료(122) 간의 경계면에서 형성되는 불일치를 방지하기 위해 이들 문제들을 고려할 수 있다.
냉각 시스템(132)은 파스너(114)를 냉각시키기 위해 이용된 다양한 구성요소를 구비하여 구성될 수 있다. 예컨대, 제한 없이, 냉각 시스템(132)은 드라이 아이스(dry ice), 액체 질소(liquid nitrogen), 냉매(refrigerant), 냉각기(cooler), 냉동 유닛(refrigeration unit), 냉각 공기(cooled air), 또는 몇몇 다른 적절한 형태의 구성요소 중 적어도 하나를 구비하여 구성될 수 있다.
본 실례로 되는 예에 있어서, 냉각 시스템(132)은 챔버(chamber; 142)를 구비하여 구성될 수 있다. 챔버(142)는 냉각 시스템(132)에서 밀폐된 공간(enclosed space) 또는 구획(compartment)일 수 있다. 예컨대, 챔버(142)는 백(bag), 박스(box), 서랍(drawer), 냉동 유닛, 냉각기, 가압 구획(pressurized compartment), 및 다른 적절한 형태의 구획의 내부일 수 있다.
본 도시된 예에 있어서, 파스너(114)의 몇몇 또는 전부는 냉각 시스템(132)의 챔버(142)에 배치될 수 있다. 예컨대, 유전체 재료(122)와 헤드(117)을 갖는 상부(118)는 챔버(142)에 배치될 수 있다. 몇몇 경우에 있어서, 생크(119)를 포함하는, 파스너(114)의 모두는 또한 챔버(142)에 배치될 수 있다. 다른 실례로 되는 예에 있어서, 특정 구현에 따라, 상부(118), 생크(119), 또는 양쪽은 냉각 시스템(132)을 이용해서 몇몇 다른 방식으로 냉각될 수 있다.
도시된 바와 같이, 냉각 시스템(132)은 이어 파스너(114)의 상부(118)가 원하는 수준의 강도(desired level of stiffness; 146)를 갖는 온도(144)까지 파스너(114)를 냉각시킬 수 있다. 특히, 냉각 시스템(132)은 유전체 재료(122)가 원하는 수준의 강도(146)를 갖도록 파스너(114)의 헤드(117)와 관련된 유전체 재료(122)를 냉각시킬 수 있다. 원하는 수준의 강도(146)는 구조물(104)에 설치될 때 파스너(114)의 상부(118)에서 유전체 재료(122)에 대해 바람직한 성능을 제공하는 강도의 수준일 수 있다.
온도(144)는 유전체 재료(122)의 재료 특성(140)을 기초로 선택될 수 있다. 예컨대, 제한 없이, 온도(144)는 유전체 재료(122)가 1/4 인치 직경 파스너와 관련된 PEEK(polyether ether ketone)일 때 약 -100℉와 -115℉ 사이로 될 수 있다. 다른 온도 범위가 소성 변형(139)을 방지하기 위해 원하는 결과를 제공하는 PEEK에 대해 이용될 수 있다. 다른 실례로 되는 예에 있어서, 온도(144)는, 유전체 재료(122)의 형태, 파스너(114)의 크기, 유전체 재료(122)의 두께, 또는 그 조합에 따라, 다른 범위를 갖을 수 있다.
본 도시된 예에 있어서, 온도(144)는 기간(148) 동안 챔버(142)에 파스너(114)를 배치시킨 후 도달될 수 있다. 예컨대, 제한 없이, 파스너(114)는 파스너(114)가 원하는 수준의 강도(146)를 갖는 온도(144)에 도달하도록 10분 동안 냉각 시스템(132)의 챔버(142)에 배치될 수 있다.
본 실례로 되는 예에 있어서, 유전체 재료(122)에 대한 원하는 수준의 강도(146)는 힘(136)에 응답하여 변형(138)에 대한 저항력의 수준일 수 있다. 즉, 파스너(114)의 상부(118)의 유전체 재료(122)는 힘(136)이 파스너(114) 상의 공구(130)에 의해 인가될 때 유전체 재료(122)가 원하는 것 보다 더 많은 변형(138)을 겪지 않도록 원하는 수준의 강도(146)를 갖을 수 있다, 예로서, 유전체 재료(122)가 소성 변형(139)를 겪지 않도록 원하는 수준의 강도(146)가 선택될 수 있다.
본 실례로 되는 예에 있어서, 공구(130)는 파스너(114)의 상부(118)에서의 변형(138)이 감소되거나 제거될 수 있도록 냉각 후 구조물(104)에 파스너(114)를 설치하기 위해 구성될 수 있다. 특히, 공구(130)는 파스너(114)의 상부(118)에서의 유전체 재료(122)의 변형(138)이 감소되거나 제거되도록 유전체 재료(122)를 냉각시킨 후 파스너(114)를 설치하기 위해 구성될 수 있다.
유전체 재료(122)가 원하는 수준의 강도(146)를 갖기 위해 냉각될 때, 유전체 재료(122)를 갖는 파스너(114)의 상부(118)가 구조물(104)의 표면(133)의 선택된 허용오차(135) 내에 놓이도록 파스너(114)가 구조물(104)에 설치될 수 있다. 이러한 방식에 있어서, 파스너(114)의 상부(118)에서 유전체 재료(122)를 이용하는 것에 의해 전자기 효과 보호(126)를 제공하는 동안 구조물(104)의 공기역학 성능이 증가될 수 있다.
본 도시된 예에 있어서, 공구(130), 냉각 시스템(132), 또는 양쪽은, 특정 구현에 따라, 사람 오퍼레이터(150), 로봇 장치(152), 또는 몇몇 다른 형태의 오퍼레이터에 의해 동작되도록 구성될 수 있다. 예컨대, 제한 없이, 사람 오퍼레이터(150)는 냉각 시스템(132)의 챔버(142)에 파스너(114)를 배치하고 온도(144)가 도달될 때 챔버(142)로부터 파스너(114)를 제거할 수 있다. 사람 오퍼레이터(150)는 이어 구조물(104)의 표면(133)에 관하여 파스너(114)를 위치시키고 구조물(104)에 파스너(114)를 설치하기 위해 공구(130)를 보유할 수 있다.
다른 실례로 되는 예에 있어서, 공구(130), 냉각 시스템(132), 또는 양쪽은 로봇 장치(152)에 의해 동작될 수 있다. 로봇 장치(152)는 콘트롤러(154)의 제어 하에서 동작을 수행하도록 구성된 것일 수 있다. 콘트롤러(154)는 본 실례로 되는 예에서 하드웨어일 수 있지만, 다른 실례로 되는 예에서는 펌웨어 또는 소프트웨어를 포함할 수 있다. 예컨대, 콘트롤러(154)는 프로세서 유닛(processor unit)이나 컴퓨터 시스템일 수 있다. 로봇 장치(152)는 콘트롤러(154)에 의해 제어될 수 있고, 또한 사람 오퍼레이터(150)로부터 입력을 수신할 수 있다. 로봇 장치(152)는, 예컨대, 제한 없이, 로봇 암(robotic arm)의 형태를 취할 수 있다.
공구(130)가 로봇 장치(152)에 의해 동작할 때, 공구(130)는 로봇 장치(152)와 함께 이용하기 위해 구성된 엔트 이펙터(end effector; 156)의 형태를 취할 수 있다. 예컨대, 제한 없이, 로봇 장치(152)는 리벳 건(134)을 이용해서 구조물(104)에 파스너(114)를 설치하기 위해 구성될 수 있다. 이 경우, 리벳 건(134)은 로봇 장치(152)의 엔트 이펙터(156)일 수 있다.
구조물(104)에 파스너(114)를 냉각시켜 설치하기 위한 파스너 설치 시스템(102)의 이용에 따르면, 유전체 재료(122)를 갖는 파스너(114)의 상부(118)의 변형(138)이 감소되거나 제거될 수 있다. 결과적으로, 더욱 효율적이고 전자기적으로 완전한 파스너 시스템이 구조물(104)에 설치될 수 있다. 더욱이, 항공기(108)에서 구조물(104)의 공기역학 성능이 증가되는 한편, 항공기(108)에서 구조물(104)에 의해 직면될 수 있는 이벤트(125)로부터 전자기 효과 보호(126)의 원하는 수준을 여전히 제공한다.
도 1의 파스너 설치 시스템(102)의 예시는 실례로 되는 실시예가 구현될 수 있는 방식으로 물리적 또는 구조적 제한을 암시하도록 의미하지는 않는다. 예시된 것에 부가하거나 대체하는 다른 구성요소가 이용될 수 있다. 몇몇 구성요소는 선택적일 수 있다. 또한, 블록은 동일한 기능적 구성요소를 설명하는데 제공된다. 이들 하나 이상의 블록은 실례로 되는 실시예에서 구현될 때 여러 블록으로 결합, 분할 또는 결합 및 분할될 수 있다.
예컨대, 냉각 시스템(132)은 챔버(142)에 부가하거나 대체하는 구성요소를 포함할 수 있다. 예컨대, 냉각 시스템(132)은 파스너(114)를 냉각시키기 위해 냉각 공기를 분무하도록 구성된 분무기(sprayer)를 포함할 수 있다. 다른 실례로 되는 예에 있어서, 파스너(114)는 파스너(114)의 상부(118)의 유전체 재료(122) 이외의 다른 재료를 포함할 수 있다. 이들 재료는 또한 공구(130)의 이용으로부터 야기될 수 있는 변형을 감소시키기 위해 원하는 수준의 강도까지 냉각될 수 있다.
몇몇 실례로 되는 예에 있어서, 냉각 시스템(132)은 로봇 장치(152)와 물리적으로 관련될 수 있다. 실례로 되는 예로서, 냉각 시스템(132)은 로봇 장치(152)에 부착될 수 있다. 냉각 시스템(132)은 로봇 장치(152)를 이용해서 파스너(114)를 설치하기 이전에 파스너(114)를 냉각시키도록 구성될 수 있다. 다른 실례로 되는 예로서, 냉각 시스템(132)은 로봇 장치(152)의 엔트 이펙터(156)의 부분일 수 있다.
또 다른 실례로 되는 예에 있어서, 리벳 건(134)이 사람 오퍼레이터(150) 또는 로봇 장치(152) 중 적어도 하나에 의해 동작될 때 냉각 시스템(132)은 리벳 건(134)과 관련될 수 있다. 예컨대, 냉각 시스템(132)은 리벳 건(134)의 부분일 수 있다. 이 경우에 있어서, 다수의 파스너(112) 중 다른 하나가 구조물(104)에 설치되는 동안 냉각 시스템(132)의 챔버(142)는 파스너(114)의 부분을 보유하도록 구성될 수 있다. 다른 예로서, 냉각 시스템(132)은 챔버(142)에 파스너(114)를 배치하는 대신 파스너(114)의 상부(118) 상에 냉각 공기를 분무할 수 있다. 이 경우에 있어서, 챔버(142)는 파스너(114)의 상부(118)를 분무하기 이전에 원하는 온도까지 공기를 냉각시키기 위해 냉각제(cooling agent)를 수용할 수 있다.
실례로 되는 예가 항공기(108)와 관련하여 설명됨에도 불구하고, 실례로 되는 실시예는 다른 형태의 플랫폼에 적용될 수 있다. 다른 실례로 되는 예에 있어서, 플랫폼(106)은, 예컨대 제한 없이, 이동식 플랫폼(mobile platform), 고정식 플랫폼(stationary platform), 지상-기반 구조(land-based structure), 수상-기반 구조(aquatic-based structure), 및 우주-기반 구조(space-based structure)일 수 있다. 특히, 플랫폼(106)은 표면 선박(surface ship), 탱크(tank), 병사 수송차(personnel carrier), 기차(train), 우주선(spacecraft), 우주 정거장(space station), 위성(satellite), 잠수함(submarine), 자동차(automobile), 발전소(power plant), 교량(bridge), 댐(dam), 주택(house), 제조 시설(manufacturing facility), 빌딩(building), 및 다른 적절한 플랫폼일 수 있다.
도 2를 참조하면, 제조 환경의 실례가 실례로 되는 실시예에 따라 도시된다. 제조 환경(200)은 파스너 설치 시스템(201)을 포함할 수 있다. 파스너 설치 시스템(201)을 갖는 제조 환경(200)은 도 1에서 블록 형태로 도시된 파스너 설치 시스템(102)을 갖는 제조 환경(100)에 대한 하나의 구현의 예일 수 있다.
도시된 바와 같이, 제조 환경(200)은 표면(204)과 표면(204)에 드릴링된 구멍(206)을 갖는 구조물(202)을 포함할 수 있다. 표면(204)과 구멍(206)을 갖는 구조물(202)은 도 1에서 블록 형태로 도시된 표면(133)과 구멍(113)을 갖는 구조물(104)에 대한 구현의 예일 수 있다.
사람 오퍼레이터(208) 및 로봇 장치(210)가 제조 환경(200)에 제공되고, 파스너 설치 시스템(201)에서, 각각, 공구(214) 및 공구(216)를 이용해서 구멍(206)에 파스너(212)를 설치하도록 구성될 수 있다. 공구(214)를 갖는 사람 오퍼레이터(208)는 도 1에서 블록 형태로 도시된 공구(130)를 이용하는 사람 오퍼레이터(150)의 물리적 구현의 예일 수 있다. 공구(216)를 갖는 로봇 장치(210)는 도 1에서 블록 형태로 도시된 공구(130)를 이용하는 로봇 장치(152)의 물리적 구현의 예일 수 있다. 본 도시된 예에 있어서, 로봇 장치(210)는 로봇 암(218)의 형태를 취할 수 있다.
도시된 바와 같이, 구조물(202)의 구멍(206)은 파스너(212)를 수용하도록 구성될 수 있다. 파스너(212)는 도 1에서 다수의 파스너(112)에 대한 구현의 예일 수 있다.
본 실례로 되는 예에 있어서, 공구(214) 및 공구(216)는, 구조물(202)로 파스너(212)를 넣는데 이용되는, 각각 리벳 건(222) 및 리벳 건(224)의 형태를 취할 수 있다. 각 파스너(212)는 도 1에서 파스너(114)에 대한 구현의 예일 수 있고, 한편 리벳 건(222) 및 리벳 건(224)은 도 1에서 리벳 건(134)에 대한 구현의 예일 수 있다.
도시된 바와 같이, 파스너 설치 시스템(201)은 냉각 시스템(228)을 포함할 수 있다. 구조물(202)에 설치하기 이전에, 파스너(212)는 냉각 시스템(228)의 챔버(229) 내에 위치될 수 있다. 챔버(229)를 갖는 냉각 시스템(228)은 도 1에서 블록 형태로 도시된 챔버(142)를 갖는 냉각 시스템(132)에 대한 구현의 예일 수 있다.
본 실례로 되는 예에 있어서, 파스너(212)는 파스너(212)의 상부를 강화시키기 위해 냉각 시스템(228)에 의해 냉각될 수 있다. 이어 파스너(212)는 파스너(212)를 만드는데 이용된 재료를 변형시키는 것 없이 리벳 건(222)과 리벳 건(224) 중 적어도 하나를 이용해서 구조물(202)에 설치될 수 있다. 특히, 파스너(212)에서의 파스너(230)는 리벳 건(222)을 이용해서 구조물(202)에 설치될 수 있다. 제조 환경(200)의 구역(232)에서 리벳 건(222)을 갖는 사람 오퍼레이터(208)의 더욱 상세한 예시가 도 6에 도시된다.
다음에 도 3을 참조하면, 전자기 효과 보호를 갖는 도 2로부터의 파스너(230)의 실례가 실례로 되는 실시예에 따라 도시된다. 본 도시된 예에 있어서, 파스너(230)의 더욱 상세한 도면이 도시된다.
도시된 바와 같이, 파스너(230)는 도 2로부터의 사람 오퍼레이터(208) 또는 로봇 장치(210)에 의해 구조물(202)의 구멍(206) 중 하나에 설치되도록 구성될 수 있다. 본 실례로 되는 예에 있어서, 파스너(230)는 상부(302), 헤드(306) 및 생크(304)를 포함할 수 있다. 상부(302)는 유전체 재료(308)를 포함할 수 있다. 파스너(230)의 상부(302), 헤드(306) 및 생크(304)는 도 1에서 파스너(114)의 상부(118), 헤드(117) 및 생크(119)에 대한 구현의 예일 수 있다. 생크(304)는 구멍(206) 중 하나의 원통형 부분과 억지 끼워맞춤되도록 구성될 수 있는 한편, 헤드(306)는 홀의 카운터싱크에 의해 수용될 수 있다.
도시된 바와 같이, 유전체 재료(308)는 도 1에서 블록 형태로 도시된 유전체 재료(122)에 대한 구현의 예일 수 있다. 본 실례로 되는 예에 있어서, 유전체 재료(308)는 파스너(230)의 헤드(306)와 관련될 수 있다. 예컨대, 유전체 재료(308)의 층은 파스너(230)의 헤드(306)의 맨 위에 형성될 수 있고 실질적으로 단단하다. 다른 실례로 되는 예에 있어서, 유전체 재료(308)는 파스너(230)의 상부(302)를 형성하기 위해 사출 성형될 수 있다.
유전체 재료(308)는 본 실례로 되는 예에서 유전체 캡(310)을 형성할 수 있다. 유전체 캡(310)은 도 1에서 블록 형태로 도시된 유전체 캡(123)에 대한 구현의 예일 수 있다. 유전체 캡(310)은 파스너(230)와 기계적으로 서로 맞물릴 수 있다.
도 4를 참조하면, 도 3에서 선 4-4를 따라 취해진 전자기 효과 보호를 갖는 파스너(230)의 단면도의 실례가 실례로 되는 실시예에 따라 도시된다. 본 도시된 예에 있어서, 유전체 캡(310)은 파스너(230)의 헤드(306) 상에 도시된다.
도시된 바와 같이, 유전체 캡(310)은 파스너(230)를 위한 전자기 효과 보호를 제공할 수 있다. 유전체 캡(310)에서 유전체 재료(122)의 부분은 본 실례로 되는 예에서 적어도 도 2에서의 구멍(206) 중 하나의 일부분(도시되지 않았음)을 채울 수 있다. 유전체 캡(310)은 또한 도 2에서 구조물(202)에 설치될 때 파스너(230)를 위한 실질적으로 매끄러운 표면을 제공할 수 있고, 유전체 재료(308)에 제공되는 변형, 불일치, 또는 양쪽이 실질적으로 없다. 특히, 파스너(230)가 구조물(202)에 설치되고 실질적으로 존재하는 변형이 없을 때 유전체 캡(310)의 상부 표면(upper surface; 400)은 도 2에서 구조물(202)의 표면(204)의 선택된 허용오차 내에 놓일 수 있다.
본 실례로 되는 예에 있어서, 유전체 캡(310)의 유전체 재료(308)는 구조물(202)에 설치되는 동안 도 2로부터의 공구(214) 또는 공구(216)에 의해 파스너(230) 상에 가해진 힘을 견디기 위한 원하는 강도(stiffness)를 갖지 않을 수 있다. 결과적으로, 파스너(230)는 변형, 불일치, 또는 양쪽이 감소 또는 제거되도록 유전체 재료(308)를 강화시키기 위해 설치 이전에 냉각될 필요가 있을 수 있다.
도 5를 참조하면, 도 2에서 선 5-5의 방향으로 도시된 냉각 시스템(228)의 실례가 실례로 되는 실시예에 따라 도시된다. 파스너(212)는 구조물(202)에 설치되기 이전에 냉각 시스템(228)의 챔버(229) 내에 배치된다. 본 도시된 예에 있어서, 냉각 시스템(228)의 챔버(229)는 드라이 아이스(dry ice; 500)를 포함할 수 있다.
예시된 바와 같이, 드라이 아이스(500)는 챔버(229) 내에 위치될 수 있다. 드라이 아이스(500)는 파스너(212)를 냉각시키는데 이용될 수 있다. 예컨대, 제한 없이, 파스너(230) 상의 유전체 재료(308)가 도 2에서 구조물(202)에 파스너(230)를 설치하기 전에 원하는 수준의 강도를 갖는 온도까지 파스너(230)를 냉각시키기 위해 드라이 아이스(500)가 이용될 수 있다. 다른 실례로 되는 예에 있어서, 특정 구현에 따라, 드라이 아이스(500) 외의 다른 형태의 냉각 메카니즘이 이용될 수 있다.
본 도시된 예에 있어서, 파스너(212)는 구조물(202)에 설치될 때까지의 기간 동안 냉각 시스템(228)의 챔버(229)에 보유될 수 있다. 도 2로부터의 로봇 장치(210) 및 사람 오퍼레이터(208) 중 적어도 하나는 설치를 위해 냉각 시스템(228)으로부터 파스너(212)를 제거할 수 있다.
도 6을 참조하면, 도 2로부터의 구조물(202)에 파스너(212)를 설치하는데 이용된 리벳 건(222)의 실례가 실례로 되는 실시예에 따라 도시된다. 본 도면에 있어서, 도 2로부터의 리벳 건(222), 구멍(206)을 갖는 구조물(202), 및 구역(232) 내의 사람 오퍼레이터(208)가 더 상세하게 도시된다.
도시된 바와 같이, 파스너(600) 및 파스너(602)는 리벳 건(222)을 이용해서 구조물(202)의 구멍(601) 및 구멍(603)에 각각 설치된다. 설치되기 이전에, 파스너(600) 및 파스너(602)는 도 2로부터의 냉각 시스템(228)을 이용해서 냉각되고 있을 수 있다. 파스너(600) 및 파스너(602)는, 도 1에서 블록 형태로 도시된, 구조물(104)에 설치된 후, 파스너(114)에 대한 구현의 예일 수 있다.
예컨대, 제한 없이, 파스너(600) 및 파스너(602) 상에서 이용된 유전체 재료가 폴리에테르 에테르 케톤(polyether ether ketone)이고 파스너(600) 및 파스너(602)가 1/4 인치 직경을 갖을 때, 파스너(600) 및 파스너(602)는 본 실례로 되는 예에서 약 10분 동안 약 -100℉ 및 약 -115℉ 사이의 온도로 냉각될 수 있다. 다른 형태의 유전체 재료, 다양한 두께의 유전체 재료, 또는 양쪽이 이용될 때, 다른 온도 범위 및 시간 기간이 원하는 결과를 제공할 수 있다. 예로서, 유전체 재료의 두께가 증가할 때, 냉각 시간 또한 증가할 수 있다.
본 실례로 되는 예에 있어서, 파스너(230)는, 도 5에 도시된 바와 같이, 냉각 시스템(228)으로부터 제거되고, 구조물(202)의 구멍(606)에 배치된다. 특히, 파스너(230)의 생크(304)는 구조물(202)에 드릴링된 구멍(606) 내에 위치될 수 있다.
도시된 바와 같이, 리벳 건(222)은 바디(body; 608)와 리벳팅 메카니즘(riveting mechanism; 610)을 포함할 수 있다. 리벳팅 메카니즘(610)은 파스너(230)의 상부(302)에 관하여 위치될 수 있다. 사람 오퍼레이터(208)는 구조물(202)로 파스너(230)를 넣기 위해 파스너(230)의 상부(302) 상에서 화살표(612)의 방향으로 힘(도시되지 않았음)을 인가하도록 리벳팅 메카니즘(610)을 가동시킬 수 있다. 예컨대, 사람 오퍼레이터(208)는 리벳팅 메카니즘(610)을 가동시키기 위해 방아쇠(trigger)(본 도면에는 도시되지 않았음)를 누를 수 있다.
다음에 도 7을 참조하면, 도 6에서 선 7-7을 따라 취해진 구조물(202)에 설치된 파스너(600)와 파스너(602)를 갖는 구조물(202)의 단면도의 실례가 실례로 되는 실시예에 따라 도시된다. 본 도시된 예에 있어서, 유전체 재료(700)는 구멍(601)에 설치된 파스너(600)와 관련될 수 있다. 유전체 재료(702)는 구멍(603)에 설치된 파스너(602)와 관련될 수 있다.
본 실례로 되는 예에 있어서, 유전체 재료(700)는 파스너(600)를 위한 유전체 캡(704)을 형성할 수 있다. 유전체 재료(702)는 파스너(602)를 위한 유전체 캡(706)을 형성할 수 있다.
본 도시된 예에 있어서, 파스너(230)는 구멍(606)에 설치되도록 된다. 구멍(606)은 구조물(202)의 표면(204) 근처에서 원통형 부분(708)과 카운터싱크(countersink; 710)를 갖을 수 있다. 본 실례로 되는 예에 있어서, 원통형 부분(708)은 파스너(230)의 생크(304)를 수용할 수 있는 한편, 카운터싱크(710)는 유전체 캡(310)을 갖는 파스너(230)의 헤드(306)를 수용할 수 있다. 카운터싱크(710)는 유전체 캡(310)의 상부 표면(400)이 본 실례로 되는 예에서 구조물(202)의 표면(204)과 실질적으로 동일한 평면에 놓이도록 유전체 캡(310)의 두께를 고려하는 깊이를 갖을 수 있다.
도 8은 각각 구멍(606), 구멍(601) 및 구멍(603)에 설치된 파스너(230), 파스너(600) 및 파스너(602)를 갖는 도 6으로부터의 구조물(202)의 투시도의 실례이다. 본 도시된 예에 있어서, 파스너(230)의 생크(304)는 구멍(606)의 원통형 부분(708)의 내부 표면과 생크(304) 사이에서 억지 끼워맞춤을 생성하기 위해 구멍(606)의 원통형 부분(708)으로 집어 넣어지고 있다.
도시된 바와 같이, 유전체 캡(310)을 갖는 파스너(230)의 헤드(306)는 유전체 캡(310)이 헤드(306)와 카운터싱크(710)의 내부 표면 사이의 공간을 채우도록 카운터싱크(710)에 의해 수용된다. 이러한 방식에 있어서, 유전체 캡(310)은 전하에 의한 침투(penetration)로부터 파스너(230)를 밀봉한다.
도 9를 참조하면, 도 8에서 선 9-9를 따라 취해진 구조물(202)의 단면도의 실례가 실례로 되는 실시예에 따라 도시된다. 본 도시된 예에 있어서, 유전체 재료(308), 유전체 재료(700) 및 유전체 재료(702)가 설치 전에 냉각되었기 때문에, 이들 재료는 도 6에서 리벳 건(222)에 의해 설치되는 결과로서의 소성 변형을 겪지 않을 수 있다. 즉, 유전체 재료(308), 유전체 재료(700) 및 유전체 재료(702)의 구성 또는 형태는 설치 동안 변화되지 않을 수 있다. 결과적으로, 유전체 캡(310)의 상부 표면(400), 유전체 캡(704)의 상부 표면(900) 및 유전체 캡(706)의 상부 표면(902)은 구조물(202)의 표면(204)의 선택된 허용오차 내에 놓일 수 있다.
더욱이, 유전체 재료(308), 유전체 재료(700) 및 유전체 재료(702) 내에 형성되는 원하지 않은 불일치의 위험이 감소될 수 있다. 즉, 선택된 허용오차 외의 불일치의 위험이 유전체 재료(308), 유전체 재료(700) 및 유전체 재료(702)를 냉각시키는 것에 의해 감소된다. 결과적으로, 유전체 재료(308), 유전체 재료(700) 및 유전체 재료(702)는 원하는 만큼의 전자기 효과 보호를 제공하여 전하에 의한 침투로부터 각 파스너를 밀봉할 수 있다.
도 2 내지 도 9에서 파스너 설치 시스템(201) 및 파스너 설치 시스템(201) 내의 구성요소의 실례는 실례로 되는 실시예가 구현될 수 있는 방식에 대해 물리적 또는 구조적 제한을 암시하도록 의미하지는 않는다. 실례로 된 것에 부가하거나 대신하는 다른 구성요소가 이용될 수 있다. 몇몇 구성요소는 선택적일 수 있다.
도 2 내지 도 9에 도시된 여러 구성요소는 도 1에서 블록 형태로 도시된 구성요소가 어떻게 물리적 구조로서 구현될 수 있는가의 실례로 되는 예이다. 부가적으로, 도 2 내지 도 9에서 구성요소의 몇몇은 도 1의 구성요소와 결합되고, 도 1의 구성요소와 함께 이용되고, 또는 2가지의 조합으로 될 수 있다.
예컨대, 냉각 시스템(228)이 도 5에서 드라이 아이스(500)로 도시됨에도 불구하고, 다양한 냉각 메카니즘이 파스너(212)를 냉각시키기 위해 냉각 시스템(228)에 통합될 수 있다. 실례로 되는 예로서, 냉각 시스템(228)은 냉동 유닛의 형태를 취할 수 있다.
다른 실례로 되는 예에 있어서, 냉각제(cooling agent)가 설치 전에 각 파스너(212) 상의 유전체 재료로 직접 향할 수 있다. 이러한 냉각제는 몇몇 예에서 공기일 수 있다.
또 다른 실례로 되는 예에 있어서, 부가적인 냉각 시스템이 로봇 장치(210)와 관련될 수 있다. 몇몇 파스너(212)는 로봇 장치(210)와 관련된 냉각 시스템에 배치되어 구조물(202)에 설치될 때까지 저장될 수 있다.
다른 실례로 되는 예로서, 파스너(212)는 파스너(212)에 부가하거나 대체하는 다른 형태의 파스너를 구비하여 구성될 수 있다. 예컨대, 몇몇 실례로 되는 예에 있어서, 리벳이 공구(214) 또는 공구(216) 중 적어도 하나를 이용해서 구조물(202)에 설치될 수 있다. 더욱이, 도 6 내지 도 9는 리벳 건(222)을 이용헤서 사람 오퍼레이터(208)에 의해 설치된 파스너(230), 파스너(600) 및 파스너(602)를 도시함에도 불구하고, 어느 파스너(212)는 유사한 방식으로 리벳 건(224)을 이용해서 로봇 장치(210)에 의해 설치될 수 있다.
다음에 도 10을 참조하면, 리벳 건과 물리적으로 관련된 냉각 시스템을 갖는 리벳 건의 실례가 실례로 되는 실시예에 따라 도시된다. 본 도시된 예에 있어서, 리벳 건(1000)은 구조물(1001)에 관하여 위치될 수 있다. 리벳 건(1000) 및 구조물(1001)은 도 1에서 블록 형태로 도시된 리벳 건(134) 및 구조물(104)에 대한 구현의 예일 수 있다.
도시된 바와 같이, 리벳 건(1000)은 바디(1002) 및 리벳팅 메카니즘(1003)을 포함한다. 본 실례로 되는 예에 있어서, 리벳 건(1000)은 파스너(1006)의 맨 위에 유전체 재료(1008)를 갖는 파스너(1006)를 냉각시키는데 이용되는 냉각 시스템(1004)과 관련될 수 있다. 냉각 시스템(1004), 파스너(1006) 및 유전체 재료(1008)는 각각 도 1로부터의 냉각 시스템(132), 파스너(114) 및 유전체 재료(122)에 대한 구현의 예일 수 있다. 유전체 재료(1008)는 리벳 건(1000)을 이용해서 구조물(1001)에 파스너(1006)를 설치하기 이전에 냉각될 수 있다.
도시된 바와 같이, 냉각 시스템(1004)은 분무기(1010)를 구비하여 구성될 수 있다. 분무기(1010)는 파스너(1006)의 맨 위의 유전체 재료(1008) 상으로 냉각제(1014)가 직접 향하도록 구성된 노즐(1012)을 갖출 수 있다. 냉각제(1014)는 본 실례로 되는 예에서 차가운 공기의 형태를 취할 수 있다. 유전체 재료(1008)는 구조물(1001)에 설치될 때 유전체 재료(1008)가 변형을 견딜 수 있는 온도까지 냉각될 수 있다.
도 11을 참조하면, 도 10으로부터의 리벳 건(1000)과 물리적으로 관련된 냉각 시스템(1004)을 갖는 리벳 건(1000)의 실례가 실례로 되는 실시예에 따라 도시된다. 본 도시된 예에 있어서, 캡(1100)이 냉각 시스템(1004)에 부가되어 있다.
도시된 바와 같이, 캡(1100)은 구조물(1001)에 대응하여 위치될 수 있다. 캡(1100)은 본 실례로 되는 예에서 오퍼레이터에 의해 위치될 수 있다.
캡(1100)은 공간(1102) 내에서 파스너(1006) 상의 유전체 재료(1008)로 직접 향하는 냉각제(1014)(본 도면에는 도시되지 않았음)를 유지하도록 구성될 수 있다. 결과적으로, 유전체 재료(1008)는 캡(1100)이 존재하지 않을 때 보다 더욱 빨리 냉각될 수 있다. 몇몇 실례로 되는 예에 있어서, 노즐(1012)은 냉각 시스템(1004)에 없을 수 있다.
캡(1100)은 본 실례로 되는 예에서 리벳팅 메카니즘(1003)에 이동가능하게 연결될 수 있다. 캡(1100)은 화살표(1104)의 방향으로 앞뒤로 이동할 수 있다. 예컨대, 캡(1100)은 구조물(1001)에 대응하여 배치되도록 이동될 수 있다. 오퍼레이터가 리벳 건(1000)을 갖는 파스너(1006)와 시각적으로 정렬될 수 있도록 하기 위해 오퍼레이터는 또한 캡(1100)을 뒤로 이동시킬 수 있다. 냉각제(1014)는 설치 전에, 설치 동안, 또는 양쪽에서 유전체 재료(1008)로 직접 향할 수 있다.
도 12를 참조하면, 도 11로부터 리벳 건(1000)과 물리적으로 관련된 냉각 시스템(1004)을 갖는 리벳 건(1000)의 실례가 실례로 되는 실시예에 따라 도시된다. 본 도시된 예에 있어서, 캡(1100)은 구조물(1001)을 향해 이동되고 있다. 파스너(1006)는 캡(1100)의 공간(1102)에 의해 수용되고 있다.
도 13에 있어서, 도 12에서 선 13-13을 따라 취해진 냉각 시스템(1004)을 갖는 리벳 건(1000)의 단면도의 실례가 실례로 되는 실시예에 따라 도시된다. 본 도시된 예에 있어서, 냉각제(1014)는 파스너(1006)의 맨 위의 유전체 재료(1008)로 직접 향할 수 있다. 냉각 시스템(1004)이 원하는 수준의 강도로 유전체 재료(1008)를 냉각시킬 때, 리벳팅 메카니즘(1003)은 구조물(1001)로 파스너(1006)를 넣도록 가동될 수 있다. 리벳팅 메카니즘(1003)은 화살표(1300)의 방향으로 이동될 수 있다.
이 경우에 있어서, 원하는 수준의 강도가 유전체 재료(1008)를 위해 선택된 유전체 재료의 형태를 기초로 결정될 수 있다. 원하는 수준의 강도는 본 실례로 되는 예에서 유전체 재료(1008)의 소성 변형, 또는 불일치를 견디는 강도이다. 원하는 수준의 강도에 도달하는데 필요한 냉각 시간은 유전체 재료(1008)의 두께, 파스너(1006)의 크기, 다른 파라미터, 또는 그 조합에 따를 수 있다.
다음에 도 14를 참조하면, 도 13으로부터 냉각 시스템(1004)을 갖는 리벳 건(1000)의 단면도의 실례가 실례로 되는 실시예에 따라 도시된다. 본 도시된 예에 있어서, 리벳팅 메카니즘(1003)은 구조물(1001)로 파스너(1006)를 넣기 위해 도 13의 화살표(1300)의 방향으로 이동한다. 파스너(1006)의 맨 위의 유전체 재료(1008)가 냉각되기 때문에, 파스너(1006)가 구조물(1001)에 설치될 때 유전체 재료(1008)의 변형이 감소되거나 제거될 수 있다.
도 10 내지 도 14에 도시된 냉각 시스템(1004)을 갖는 리벳 건(1000)의 실례는 실례로 되는 실시예가 구현될 수 있는 방식에 대해 물리적 또는 구조적 제한을 암시하도록 의도되지는 않는다. 도시된 것에 부가하거나 대체하는 다른 구성요소가 이용될 수 있다. 몇몇 구성요소는 선택적일 수 있다. 예컨대, 제한 없이, 도 10 내지 도 14에 도시된 분무기(1010), 노즐(1012) 및 캡(1100)의 다른 구성이 파스너(1006)의 맨 위의 폴리머 또는 구조물(1001)에 설치되는 다른 파스너를 강화하는데 이용될 수 있다.
도 15를 참조하면, 파스너를 설치하기 위한 공정의 플로우차트의 실례가 실례로 되는 실시예에 따라 도시된다. 도 15에 도시된 공정은 도 1의 구조물(104)에 파스너(114)의 상부(118)에 유전체 재료(122)를 갖는 파스너(114)를 설치하기 위해 파스너 설치 시스템(102)에 의해 구현될 수 있다.
공정은 상부(118)를 강화하기 위해 파스너(114)의 상부(118)를 냉각시키는 것에 의해 시작할 수 있다(동작 1500). 본 실례로 되는 예에 있어서, 상부(118)는 상부(118)의 유전체 재료(122)를 강화하기 위해 냉각 시스템(132)에 냉각될 수 있다.
다음에, 공정은 구조물(104)에 설치될 때 파스너(114)의 상부(118)에서의 변형(138)이 감소되도록 냉각 후 구조물(104)에 파스너(114)를 설치할 수 있고(동작 1502) 그 후 공정이 종료된다. 몇몇 예에 있어서, 소성 변형(139)이 파스너(114)의 상부(118)에서 감소되거나 제거될 수 있다.
다음에 도 16을 참조하면, 파스너를 냉각시키기 위한 공정의 플로우차트의 실례가 실례로 되는 실시예에 따라 도시된다. 도 16에 도시된 공정은 파스너(114)의 상부(118)의 유전체 재료(122)가 도 1에 도시된 바와 같이 원하는 수준의 강도(146)를 갖도록 파스너(114)를 냉각시키기 위해 도 15의 동작(1500)에서 냉각 시스템(132)에 의해 구현될 수 있다.
공정은 냉각 시스템(132)의 챔버(142)에 파스너(114)를 위치시키는 것에 의해 시작할 수 있다(동작 1600). 다음에, 공정은 파스너(114)의 상부(118)가 원하는 수준의 강도(146)를 갖는 온도(144)까지 파스너(114)를 냉각시킬 수 있다(동작 1602).
이어, 공정은 원하는 수준의 강도(146)에 도달할 때 구조물(104)에 설치를 위해 냉각 시스템(132)의 챔버(142)로부터 파스너(114)를 제거할 수 있고(동작 1604) 그 후 공정을 종료한다. 원하는 수준의 강도(146)는 파스너(114)가 도 1에서 기간(148) 동안 챔버(142)에 배치되어 있은 후 도달될 수 있다.
여러 도시된 실시예에서 플로우차트 및 블록도는 실례로 되는 실시예의 장치 및 방법의 몇몇 가능한 구현의 구조, 기능성 및 동작을 나타낸다. 이와 관련하여, 플로우차트 또는 블록도의 각 블록은 동작 또는 단계의 모듈, 세그먼트, 기능, 또는 그 조합의 일부 중 적어도 하나를 나타낼 수 있다.
실례로 되는 실시예의 몇몇 대안적 구현에 있어서, 블록에서 주지된 기능 또는 기능성은 도면에서 주지된 순서를 벗어나 야기될 수 있다. 예컨대, 몇몇 경우에 있어서, 포함된 기능성에 따라, 연속적으로 도시된 2개의 블록은 실질적으로 동시에 실행될 수 있고, 또는 블록은 때때로 반대의 순서로 실행될 수 있다. 또한 다른 블록이 플로우차트나 블록도에 예시된 블록에 부가하여 부가될 수 있다.
본 발명의 실례로 되는 실시예는 도 17에 도시된 바와 같은 항공기 제조 및 서비스 방법(1700)과 도 18에 도시된 바와 같은 항공기(1800)의 문맥으로 설명될 수 있다. 도 17을 참조하면, 항공기 제조 및 서비스 방법의 실례가 실례로 되는 실시예에 따른 블록도의 형태로 도시된다. 시험-생산(pre-production) 동안, 항공기 제조 및 서비스 방법(1700)은 도 18의 항공기(1800)의 사양 및 설계(1702)와 자재 조달(1704)을 포함할 수 있다.
제조 동안, 도 18의 항공기(1800)의 구성요소 및 서브어셈블리 제조(1706)와 시스템 통합(1708)이 야기된다. 그 후, 도 18의 항공기(1800)는 서비스 중(1712)으로 배치되기 위해 인증 및 인도(1710)를 통해 갈 수 있다. 소비자에 의한 서비스 중(1712)인 동안, 도 18의 항공기(1800)는, 변경, 재구성, 개수(refurbishment), 및 다른 유지보수 및 점검을 포함할 수 있는, 정기적인 유지보수 및 점검에 대해 예정된다.
항공기 제조 및 서비스 방법(1700)의 각 공정은 시스템 통합자(system integrator), 제3 자, 오퍼레이터, 또는 그 조합에 의해 수행되거나 실행될 수 있다. 이들 예에 있어서, 오퍼레이터는 소비자일 수 있다. 본 설명의 목적을 위해, 시스템 통합자는, 제한 없이, 소정 수의 항공기 제조 및 메이저-시스템 하청업체를 포함할 수 있고; 제3 자는, 제한 없이, 소정 수의 판매자, 하청업체, 및 공급자를 포함할 수 있고; 오퍼레이터는 항공사, 리스 회사, 군사 업체, 서비스 단체 등을 포함할 수 있다.
도 18을 참조하면, 항공기의 실례가 실례로 되는 실시예가 구현될 수 있는 블록도의 형태로 도시된다. 본 예에 있어서, 도 1의 항공기(108)는 여기에 개시된 항공기(1800)의 예일 수 있다. 도 1의 구조물(104)은 항공기(1800)에 설치되도록 구성된 구조물일 수 있다.
도시된 바와 같이, 항공기(1800)는 도 17의 항공기 제조 및 서비스 방법(1700)에 의해 생산되고, 다수의 시스템(1804) 및 내부(1806)를 갖는 기체(1802)를 포함할 수 있다. 시스템(1804)의 예는 추진 시스템(1808), 전기 시스템(1810), 유압 시스템(1812) 및 환경 시스템(1814) 중 하나 이상을 포함한다. 소정 수의 다른 시스템이 포함될 수 있다. 항공 우주의 예가 도시됨에도 불구하고, 다른 실례로 되는 실시예가, 자동차 산업과 같은, 다른 산업에 적용될 수 있다.
하나의 실례로 되는 예에 있어서, 도 17의 구성요소 및 서브어셈블리 제조에서 생산된 구성요소나 서브 어셈블리는 항공기(1800)가 도 17의 서비스 중(1712)에 있는 동안 생산된 구성요소 또는 서브어셈블리와 유사한 방식으로 제작 및 제조될 수 있다. 또 다른 예에 있어서, 하나 이상의 장치 실시예, 방법 실시예, 또는 그 조합은, 도 17의 구성요소 및 서브어셈블리 제조(1706)와 시스템 통합(1708)과 같은, 생산 단계 동안 이용될 수 있다. 하나 이상의 장치 실시예, 방법 실시예, 또는 그 조합은, 항공기(102)가 서비스 중(1712)에 있고, 도 17의 유지보수 및 점검 동안, 또는 그 조합 동안 이용될 수 있다. 다수의 여러 실례로 되는 실시예의 이용은 실질적으로 조립을 촉진시키고, 항공기(1800)의 비용을 감소시키며, 또는 양쪽으로 될 수 있다.
여기서 구체화된 장치 및 방법은 도 17의 항공기 제조 및 서비스 방법(1700)의 단계 중 적어도 하나 동안 채택될 수 있다. 특히, 도 1로부터의 공구(130) 및 냉각 시스템(132)을 갖는 파스너 설치 시스템(102)은 항공기 제조 및 서비스 방법(1700)의 다양한 단계 동안 구조물(104)에 파스너(114)를 설치하는데 이용될 수 있다. 특히, 냉각 시스템(132)은 구성요소 및 서브어셈블리 제조(1706), 시스템 통합(1708), 서비스 중(1712), 또는 유지보수 및 점검(1714) 중 적어도 하나 동안 이용될 수 있다.
예컨대, 제한 없이, 파스너 설치 시스템(102)은 구성요소 및 서브어셈블리 제조(1706), 시스템 통합(1708), 서비스 중(1712), 또는 유지보수 및 점검(1714), 또는 항공기 제조 및 서비스 방법(1700)의 몇몇 다른 단계 중 적어도 하나 동안 파스너(114)를 냉각시키고 기체(1802)의 구조물(104)에 파스너(114)를 설치하는데 이용될 수 있다. 이러한 방식에 있어서, 파스너 설치 시스템(102)은 각 파스너(212)에 부착된 유전체 재료(122)를 이용해서 항공기(1800)를 위한 전자기 효과 보호(126)를 제공할 수 있다.
따라서, 실례로 되는 실시예는 파스너(114)를 설치하기 위한 방법 및 시스템을 제공한다. 실례로 되는 예에 있어서, 파스너(114)의 상부(118)는 상부(118)를 강화하기 위해 냉각될 수 있다. 특히, 파스너(114)의 상부(118)와 관련된 유전체 재료(122)는 유전체 재료(122)를 강화하기 위해 냉각될 수 있다. 이어, 구조물(104)에 설치될 때 파스너(114)의 상부(118)에서의 변형(138)이 감소되거나 제거되도록 파스너(114)는 냉각 후 구조물(104)에 설치될 수 있다.
구조물(104)에 파스너(114)를 냉각시켜 설치하기 위한 파스너 설치 시스템(102)의 이용에 따르면, 유전체 재료(122)를 갖는 파스너(114)의 상부(118)의 변형(138)이 감소되거나 제거될 수 있다. 결과적으로, 더욱 효율적이고 구조적으로 완전한 파스너 시스템이 구조물(104)에 설치될 수 있다.
더욱이, 파스너(114)의 상부(118)의 유전체 재료(122)가 구조물(104)의 외부 상에서 매끄러운 표면을 생성하기 위해 구조물(104)의 표면(133)의 선택된 허용오차(135) 내에 놓이도록 파스너(114)는 구조물(104)에 설치될 수 있다. 결과적으로, 항공기(108)의 구조물(104)의 공기역학 성능이 증가하는 한편, 여전히 항공기(108)의 구조물(104)에 의해 직면될 수 있는 이벤트(125)로부터 전자기 효과 보호(126)의 원하는 수준을 제공한다.
여러 실례로 되는 실시예의 설명이 예시 및 설명의 목적을 위해 제공되고, 개시된 형태의 실시예로 총망라하거나 한정하도록 의도하는 것은 아니다. 많은 변형 및 변경이 당업자에게 명백할 것이다. 더욱이, 여러 실례로 되는 실시예가 다른 바람직한 실시예에 비해 여러 기능을 제공할 수 있다. 선택된 실시예 또는 실시예들은 실시예의 원리, 실제적 적용을 가장 잘 설명하고, 고려된 특정 이용에 적합한 다양한 변경을 갖는 다양한 실시예에 대한 개시를 다른 당업자가 이해할 수 있도록 하기 위해 개시된다.

Claims (15)

  1. 완성된 파스너를 설치하기 위한 방법으로서,
    강화하기 전보다 부드러운 상태에서 파스너의 상부를 강화하기 위한 단계와;
    상기 파스너의 상부가 강화된 상태를 유지하는 동안, 구조물에 파스너를 설치하는 단계;를 갖추어 이루어지는 것을 특징으로 하는 파스너를 설치하기 위한 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    파스너의 상부를 강화하는 단계가:
    파스너의 상부를 냉각시키는 단계를 갖추어 이루어지고, 파스너의 상부가 유전체 재료를 포함하는 것을 특징으로 하는 파스너를 설치하기 위한 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    구조물에 설치될 때 파스너의 상부에서의 변형이 감소되도록 파스너가 냉각 후 설치되는 것을 특징으로 하는 파스너를 설치하기 위한 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    파스너의 상부를 강화하는 단계가:
    파스너의 상부가 원하는 수준의 강도를 갖는 온도까지 파스너를 냉각시키는 단계를 갖추어 이루어지는 것을 특징으로 하는 파스너를 설치하기 위한 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    파스너를 냉각시키는 단계가:
    유전체 재료가 원하는 수준의 강도를 갖도록 파스너의 헤드와 관련된 유전체 재료를 냉각시키는 단계를 갖추어 이루어지는 것을 특징으로 하는 파스너를 설치하기 위한 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    리벳 건을 이용해서 파스너를 설치하는 단계를 더 갖추어 이루어지는 것을 특징으로 하는 파스너를 설치하기 위한 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    리벳 건이 로봇 장치와 관련되는 것을 특징으로 하는 파스너를 설치하기 위한 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    로봇 장치와 관련되고 로봇 장치를 이용해서 파스너를 설치하기 이전에 파스너를 냉각시키도록 구성된 냉각 시스템 내에 파스너를 위치시키는 단계를 더 갖추어 이루어지는 것을 특징으로 하는 파스너를 설치하기 위한 방법.
  9. 제1항에 있어서,
    파스너의 상부를 강화하는 단계가:
    드라이 아이스, 액체 질소, 냉매, 냉각기, 냉동 유닛, 또는 냉각 공기 중 적어도 하나를 구비하여 구성되는 냉각 시스템을 이용해서 파스너의 상부를 냉각시키는 단계를 갖추어 이루어지는 것을 특징으로 하는 파스너를 설치하기 위한 방법.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    파스너가 볼트, 나사, 헥스드라이브, 억지 끼워맞춤 파스너, 리벳, 락볼트 및 테이퍼진 슬리브 볼트 중 하나로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 파스너를 설치하기 위한 방법.
  11. 유전체 재료를 포함하는 상부를 갖춘 완성된 파스너와;
    강화 전보다 부드러운 상태에서 상부를 강화하기 위해 파스너의 상부를 냉각시키도록 구성된 냉각 시스템; 및
    상기 파스너의 상부가 강화된 상태를 유지하는 동안, 냉각 후 구조물에 파스너를 설치하도록 구성된 공구;를 구비하여 구성되는 것을 특징으로 하는 파스너 설치 시스템.
  12. 제11항에 있어서,
    유전체 재료가 전자기 효과 보호를 제공하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 파스너 설치 시스템.
  13. 제11항에 있어서,
    유전체 재료는 전하의 침투로부터 파스너의 헤드를 밀봉하도록 구성된 유전체 캡을 형성하는 것을 특징으로 하는 파스너 설치 시스템.
  14. 제11항에 있어서,
    냉각 시스템은 파스너의 상부가 원하는 수준의 강도를 갖는 온도까지 파스너를 냉각시키는 것을 특징으로 하는 파스너 설치 시스템.
  15. 제11항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
    공구가:
    리벳 건을 구비하여 구성되는 것을 특징으로 하는 파스너 설치 시스템.
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