KR20060003088A - 블라인드 패스너 및 워크피스로부터 그 제거방법 - Google Patents

Abstract

워크피스내의 개구를 통하여 삽입하는 블라인드패스너로서, 패스너는, 핀(11), 슬리브(21) 및 받침대부재(32)로 이루어지고; 핀(11)은 슬리브(21) 내부로 뻗어 있으며 슬리브의 제 1단에서 또는 근접하여 그것과 함께 접촉하며; 슬리브는 방사상으로 확장가능한 부분을 가지며; 받침대부재(32)는 슬리브의 제 2단(25)에 인접하며 그로부터 방사상으로 돌출하고, 핀은 받침대부재(32)를 넘어서 뻗어 있으며; 받침대부재는 충분한 강도를 가진 수단에 의하여 슬리브에 제거가능하게 고정되어 조립된 패스너의 조정은 워크피스내의 개구로 삽입되어 거기에 설치하게 되지만, 충분한 약함은 받침대부재를 슬리브로부터 제거하게 하여 핀과 슬리브는 워크피스상의 개구로부터 나오게할 수 있어, 그로부터 패스너를 제거한다.

Description

블라인드 패스너 및 워크피스로부터 그 제거방법{BLIND FASTENER AND METHOD OF REMOVING IT FROM A WORKPIECE}

본 발명은 블라인드 패스너(fastener), 즉, 워크피스의 한쪽에만 액서스함으로써 설치될 수 있는 블라인드 패스너에 관한 것이다. 특히 구체적으로, 본 발명은 핀, 슬리브 및 받침대부재로 이루어진 타입의 블라인드 패스너에 관한 것이다.

함께 고정된 두개 이상의 부재로 이루어진 워크피스내의 패스너의 이용에 있어서, 핀 및 슬리브는 워크피스내의 개구를 통하여 삽입되며, 리모트(remote)단부가 워크피스의 리모트 또는 블라인드페이스를 넘어서 돌출한다. 슬리브에 관한 핀에 대한 인출력에 의하여 슬리브에 축의 압축의 인가는, 슬리브의 돌출단부가, 워크피스의 블라인드페이스에 접촉하는 블라이든헤드로 변형하게 한다. 워크피스는 블라인드헤드와 받침대부재 사이에서 압축된 다음 받침대부재는, 예를 들면, 스웨이징에 의하여 핀에 고정되어, 워크피스부재는 압축상태로 함께 고정된다.

또한, 패스너의 다양한 구성부재 사이에 필수적인 기계적 접촉을 형성할 수 있는 가능한 방법이 있다. 핀의 리모트단부는, 슬리브의 단부에 접촉하여 압축력을 인가하는 방사상으로 돌출헤드를 구비하며, 핀의 리모트단부는 슬리브와 나사산(thread)을 이루어 접촉할 수 있다.

받침대부재는 슬리브의 단부부근에 고정되어, 워크피스를 통하여 개구로 패스너를 정확하게 삽입할 수 있다.

이러한 패스너는, 미국 특허 제 2,527,307호에 개시된 상표 "HUCK BOM" 하에서 시판한다. 이러한 패스너에 있어서, 받침대는 슬리브와 일체하는 방사상확대헤드의 형태로 있다.

이용에 있어서, 예를 들면, 워크피스가 부분을 형성하는 설비를 정비하거나 수선하기 위하여, 워크피스내에 설치된 패스너를 제거할 필요성이 때때로 발견된다. 받침대부재는 핀에 스웨이지되고, 슬리브와 일체적이므로 제거하기 매우 어렵다. 핀은 너무 단단하여 구멍뚫기 곤란하다. 어떠한 경우에 있어서, 워크피스의 인접한 부분에 손상을 야기하므로 패스너를 제거하기 곤란하다.

본 발명은 필요한 경우, 더욱 용이하고 편리하게 제거할 수 있는 타입의 패스너를 제공하고자 한다.

본 발명은, 한 측면에 있어서, 첨부된 청구항 중 청구항 제 1항에 있어서 제시된 블라인드 패스너를 제공하는 데 있다. 본 발명의 또 다른 특징은, 청구항 2 내지 청구항 5에 있어서 제시된다. 본 발명은 청구항 6 및 청구항 7에 있어서 제시된 패스너의 제거방법을 포함한다.

이하에서, 본 발명에 대한 구체적인 실시예에 대하여, 실시예에 의하여 첨부된 도면을 참조하면서 설명한다.

도 1a는 핀의 외측정면도

도 1b는 슬리브를 통한 축섹션

도 1c는 받침대부재를 통한 축섹션

도 2a는 설치하기 위하여 준비된 패스너를 형성하기 위하여 조립된 3개의 부품을 도시하는 도.

도 2b는 도 2a의 부품의 확대도.

도 2c는 도 2a에 관한 평면도.

도 3a는 상세하게 확대된 것과 함께, 설치하기 위하여 준비된, 워크피스내의 개구로 삽입된 패스너를 개재한 섹션.

도 3b 및 도 3c는 도 3a와 유사하지만 이하에서 설명하는 다른 가능한 조건을 도시하는 도.

도 4a, 4b, 5a, 5b, 6a 및 6b는 도 3a와 유사하며, 패스너의 설치의 연속적인 스테이지를 도시하는 도.

도 7a, 7b, 7d, 8a, 8b 및 8c는 워크피스로부터 설치된 패스너의 제거의 연속적인 단계를 도시하며, 도 7c는 도 7b의 라인 c-c에 대한 섹션을 도시하는 도.

핀, 슬리브 및 받침대부재 모두는 원형의 대칭을 가지고 있다.

핀(11)(도 1a)은 중탄소합금강(medium carbon alloy steel)로 이루어졌으며, 핀이 슬리브중 한쪽의 단부와의 접촉에 의하여, 생크(shank)의 한쪽의 단부에서 일체형방사상확대헤드(13)(integral radially enlarged head)를 가지는 확대원통형생 크(12)로 이루어진다. 헤드(13)에 인접하여, 핀생크는 길이방향립(rib)(30)으로 형성된 약간 큰 부분(20)을 가진다. 이러한 부분(20) 다음에, 평평한 부분(14)이 있으며, 다음 로킹(locking) 홈부분(15)이 있는 다음, 핀의 가장 약한 부분인 블레이크넥(16)(breakneck)가 있다. 이것 다음으로, 다른 평평한 부분(17)이 있으며, 홈이 패스너설치도구의 자(jaw)에 의하여 접촉하기 위한 인출홈부분(18)이 있다.

일반적으로 슬리브(21)(도 1b)는 원통형이며 저탄소스틸로 구성된다. 핀생크(12)에 슬라이딩 맞음새이며 균일한 직경을 가진 관통한 구멍(22)을 가진다. 슬리브생크의 한쪽 단(꼬리단)은 플레이트단페이스(24)를 가지며 다른쪽(머리단) 단은 약간 방사상확대헤드(25)로 일체적으로 형성된다. 슬리브헤드는 원뿔형언더헤드페이스(27)(conical underhead face)를 가지는 플렌지(26)로 이루어진다. 도 1b에서 도시한 바와 같이, 헤드는 플레이트정상페이스(29)를 갖는다.

슬리브생크는, 도 1b에 나타내는 바와 같이, 본 실시예에 있어서, 슬리브생크(21)의 길이를 따라서 대략 중간으로부터, 슬리브꼬리(24)의 방향으로, 슬리브헤드(26)의 도중의 대략 3/4의 위치까지 축방향으로 팽창하는, 연화된 대역(19)에 대하여 집중되는 방사상팽창가능부분을 포함한다. 본 실시예에 있어서, 연화된 부분(19)은 밴드어닐링에 의하여 슬리브의 잔류보다 더욱 연화된다. 핀생크(12)의 확대부분(20) 위에 죔새끼워맞춤(interference fit)인 관통구멍(22)을 구비한다.

접합부재(도 1c)는 중탄소강(medium carbon steel)으로 이루어진 칼라(collar)의 형태이다. 칼라의 한쪽단의 원주가장자리는 베벨(34)을 구비하지만, 다른 쪽은 방사상 접합플랜지(35)로 이루어진다. 단페이스(36)는 평평하지만, 고리모 양이며, 오목부(37)로 형성되므로, 일반적으로 칼라의 축에 대하여 원형이다. 바깥쪽의 오목부(37)는 슬리브의 헤드플랜지(26)를 수납하기에 적합한 직경과 깊이로 이루어지며, 오목부(37)를 둘러싸는 고리모양의 저면부(41)를 가진다. 오목부(37)의 축깊이는 슬리브헤드(26)의 전체 축 두께보다 약간 크다.

핀, 슬리브 및 칼라는 함께 조립되어 도 2a, 2b 및 2c에 도시된 방식으로 패스너를 형성한다. 슬리브는 핀생크(12)상에 조립되어 슬리브단페이스(24)는 핀헤드(13)의 고리모양페이스에 접합하며, 핀의 립(ribbed)된 크기가 큰 부분(20)과 연화된 대역(19)을 넘어서 슬리브(20)의 꼬리단부분 사이에 죔새끼워맞춤이 있다. 다음, 칼라(32)는 슬리브헤드플랜지(26)를 칼라오목부(37)로 삽입함으로써 슬리브에 조립되어 슬리브헤드단페이스(29)는 칼라오목부의 원형모양의 페이스(41)에 접촉한다. 다음 슬리브와 칼라는 오목부의 외주 부근의 3개의 위치에서 오목부(37)에 인접한 칼라헤드를 스테이크 다운(stake down)함으로써 함께 제거가능하게 고정되며, 헤드재료는 이들 위치에서 변형되고 슬리브헤드의 원뿔형의 페이스(27)와 접촉하며, 3개의 러그 또는 돌출부(38)를 형성한다. 평평한 부분(17)은 칼라(32)의 단페이스로부터 돌출한다.

도 3a에 도시한 바와 같이, 패스너는, 슬리브(21)가 헐거운 끼워맞춤을 개재하여 원통형개구(44)를 가지는 두개의 구조체 금속패널(42)(43)을 함께 고정하기 위하여 이용된다. 패널(42)과 (43)에 의하여 형성된 워크피스의 전체두께는 슬리브생크(23)의 길이의 반 보다 약간 크며, 도 1b에 도시된 슬리브연화대역(19)의 더욱 근접한 단은, 칼라의 언더헤드페이스(36)가 워크피스의 근접페이스(45)에 접촉하는 경우, 워크피스의 원격페이스(46) 내부에 배치된다.

도 3a에 확대하여 상세하게 도시한 바와 같이, 경계를 구획하는(stated) 러그(lug)(38)는 방해받지 않으며 슬리브와 칼라를 함께 계속적으로 유지시킨다.

그러나, 워크피스위의 개구(44)로 패스너슬리브의 삽입에 저항이 있는 경우(예를 들면, 개구(44)가 소형사이즈이며 죔새끼워맞춤을 초래하거나, 개구(44)의 두개의 부품은 잘못배치되었으며, 도 3b 및 도 3c에 도시되지 않았음), 그러면, 예를 들면, 핀의 돌출꼬리단에 망치로 침으로써, 도 3b의 화살표 B에 의하여 도시된 바와 같이, 핀에 대한 축력에 의하여, 패스너를 삽입하기 위하여 힘을 이용할 필요성이 있다. 도 3b의 (39) 및 그 확대도에 도시된 방법으로 스테이킹러그(38)를 충분히 변경시킬 수 있다. 슬리브는 이동하여 헤드(26)는 워크피스의 근접페이스(45)에 접촉하며, 헤드(27)의 방사상 정도와 그 강도는 이러한 위치에 있어서 슬리브를 유지하기 위하여 충분하다.

도 3c에 도시한 바와 같이, 매우 큰 축력이 핀에 인가되어 슬리브가 개구에 진입하는 경우, 핀의 부분(20)에서 그들 사이에 있는 죔새끼워맞춤으로 인하여, 핀과 슬리브 사이에 유지력이 극복될 수 있어, 핀은 슬리브를 개재하여 축으로 이동하며 죔새끼워맞춤(20)은 슬리브의 꼬리단으로부터 돌출한다. 핀인출홈위치(18)의 충분성이 칼라(32)의 외측에서 유지되면, 이하에서 설명하는 방식으로, 여전히 패스너를 설치할 수 있으나, 이러한 것은 설치도구의 두개의 연속적인 엑츄에이션을 필요로 한다.

핀이 슬리브로 너무 깊이 밀려들어간 경우, 설치될 수 없으며, 핀은 슬리브 를 개재하여 완전하게 충돌시킬 수 있다. 다음 칼라를 들어올릴 수 있으며(슬리브와의 접속은 이미 부서졌음), 슬리브는 워크피스개구를 개재하여 워크피스개구로부터 펀치된다. 또한, 설치되지 않은 패스너는 핀 또는 슬리브를 움켜잡고 끌어당김으로써 인출될 수 있다.

도 3a에 도시된 바와 같은 통상적인 방법에 있어서 워크피스내로 삽입된 패스너는, 점진적으로 증가한 끌어당김을, 슬리브(21)와 관련하여 핀(11)의 돌출부분에 인가함으로써 현재 설치된다. 이것은 표준수력패스너배치도구에 의하여 행하지며, 설계 AVDEL(상표등록)타입 722 하에서 시판되며, 전술한 핀 및 칼라타입패스너를 위하여 이용된다.

도구는, 칼라(32)를 스웨이지하기 위하여 적절한 형상을 가진 내부주둥이(48)를 가진 원형모양의 앤빌(anvil)(47)로 이루어진다. 또한, 도구는, 핀의 부분(18)에 있어서 견인홈과, 앤빌에 관하여 자(jaw)에 점진적으로 증가하는 수축력을 인가하는 수압피스톤과 실린더장치(도시하지 않음)에 접촉하는 자(49)를 포함한다. 이러한 도구와 그들의 이용방식에 대하여 블라인드패스너를 이용하는 자에게 잘 공지되어 있어 이하에서 상세하게 설명할 필요성이 없다.

도 4a에 도시한 바와 같이, 도구는 핀의 돌출부분까지 제공되어 앤빌주둥이의 외측단은, 그 베벨(34) 부근의 칼라(32)의 정상과 접촉한다. 다음, 도구는 엑츄에이터되어, 그 자(jaw)가 핀의 견인홈부분(18)과 접촉하고 앤빌(47)에 관하여 점진적으로 증가하는 끌어당김을 발휘한다. 반응력은 워크피스에 대하여 그 단페이스(36)에 칼라(32)를 개재하며, 그래서 슬리브헤드(25)에 칼라의 원형모양의 페이스 (41)를 경유하여 전달된다. 패스너를 개구에 삽입하는 동안, 슬리브헤드(25)가 칼라의 원형모양의 페이스(41)로부터 이동하는 경우, 뒤로 끌어당겨서 접촉한다. 따라서, 슬리브는 핀헤드(13)와의 접촉에 있어서 헤드프렌지(26)의 페이스와 그 단페이스(24) 사이에 축으로 압축된다. 슬리브의 연화된 부분은 바깥쪽으로 불룩해짐으로써 변형되어, 워크피스의 배면페이스(46)와의 접촉에 있어서 블라인드헤드를 점진적으로 형성한다. 블라인드헤드를 점진적으로 형성하면서(도 4b 참조), 배면패널(43)의 배면페이스(46)에 압축력을 발휘하며, 패널(42),(43)을 함께 행하도록 하여(그래서 그들 사이에 존재하는 어떠한 갭도 접하게 함) 패널은 상호간에 확고하게 접촉하고 칼라단페이스(36)와 블라인드헤드 사이에서 함께 압축된다. 블라인드헤드의 최종형태에 대하여, 예를 들면, 도 5a에 있어서 (49)로 도시된다.

도구에 의하여 인가된 힘이 더욱 증가함에 따라서, 앤빌(47)은 칼라의 외부에 대하여 밀려 내려가서, 앤빌주둥이(48)는 핀에 대하여잠김홈(15)으로 방사상으로 내부로 칼라(32)를 스웨이지한다. 앤빌은 칼라의 저면에서 플랜지 부근의 하부면에서 정지한다. 이러한 위치에 대하여 도 5b에 도시되어 있다.

또한, 도 6a에 도시된 바와 같이, 도구에 의하여 인가된 힘의 증가는 블레이크넥크(16)에서 핀이 깨져서, 깨진 핀테일은 자(jaw)에 의하여 떨어져서, 깨진 표면(52)을 떠난다. 다음, 도 6b에 도시한 바와 같이, 도구가 제거되고 설치된 패스너를 떠난다.

전술한 바와 같이, 상기 설명한 패스너는, 필요한 경우, 설치된 패스너는 비교적 용이하게 워크피스로부터 제거될 수 있는 점에 있어서 유리하다.

도 7a는 칼라(32)에 제공되는 한쌍의 볼트 자투리절단기 블레이드(51)에 대하여 도시한다. 도 7b 및 도 7c에 도시된 바와 같이, 이들은, 그 직경의 평면위에, 스웨이지된 칼라의 전체면에 배치되고 도구는 블레이드와 동시에 엑츄에이터하게 하여 칼라를 실질적으로 2등분으로 절단한다.

2등분된 2개의 칼라는 그 재료의 얇은 조각에 의하여 함께 여전히 접속되고, 칼라의 2등분된 2개가 분리될 수 있고, 해머 및 끌(chisel) 또는 파워끌(power chisel)에 의하여 제거되는 경우에 있어서, 도 7에 도시된 바와 같이 워크피스에 있어서 핀과 슬리브를 떠난다.

다음, 도 8a, 8b 및 8c에 도시된 바와 같이, 핀과 슬리브는 워크피스로부터 제거되고 이것은 단일의 두 개의 스테이지 펀치(52)를 이용함으로써 편리하게 행해진다. 슬리브로 진입하고 핀을 밀기위하여 펀치는 적절한 지름의 보다 좁은 선두 부분(53)을 구비하며, 다음의 넓은 부분(54)은 워크피스 개구로 진입하기 위하여 적합한 지름을 갖으며, 적절한 원형모양의 페이스(55)에 의하여 보다 좁은 부분에 접합하여 슬리브헤드페이스에 접촉한다. 도 8a에 도시한 바와 같이, 펀치부분(53)은 패스너핀의 단부로 제공되며, 두드림으로써 인가된 축력은, 핀과 슬리브 사이의 죔새끼워맞춤을 파괴하고, 확대된 상세도를 포함하는 도 8b에 도시된 바와 같이, 펀치원형모양페이스가 슬리브헤드페이스(29)를 접촉할 때까지 슬리브를 통하여 핀을 구동한다. 확대된 상세도를 포함하는 도 8c에 도시된 바와 같이, 펀치에 또 다른 힘의 인가는, 슬리브헤드플랜지(26)의 바깥쪽 외주부분을 변형시킨다(몇몇의 경우에 있어서, 바깥쪽 외주부분은 절단된다). 펀치의 또 다른 이동은, 워크피스의 개구의 가장 끝 단부를 개재하여 슬리브와 핀을 구동함으로써 설치패스너를 제거한다.

상기 설명한 방법으로 패스너를 설치하고 제거하기 위하여, 다양한 구성요소을 분리하기 위하여 필요되는 다양한 축력 사이의 관계가 적절해야 함은 명백하다. 따라서, 칼라로부터 분리하기 위하여 슬리브에 요구되는 축력(도 3b를 참조하면서 설명한 바와 같이, 경계를 구획하는 러그(38)를 극복함에 의하여)은, 핀과 슬리브 사이의 방해맞물림을 극복하기 위하여 필요한 축력 보다 적어야 하며(도 3c 및 8b를 참조하면서 설명한 바와 같이), 개구를 통하여 슬리브헤드를 밀기 위하여 필요한 힘 보다 적어야 한다(도 8c를 참조하면서 설명한 바와 같이).

외경 100mm인 슬리브의 패스너에 대한 3개의 측정된 힘값은, 각각 900뉴톤, 1900뉴톤, 및 6000뉴톤(슬리브헤드를 접은 최대직경의 개구, 도 8c)과 9000뉴톤(최소직경의 개구) 사이에 있다.

발명은 열거된 전술한 예에 제한되지 않는다. 예를 들면, 슬리브와 접합칼라는 간편한 구성에 의하여 서로 해제 가능하게 연결할 수 있다.

Claims (7)

1. 핀(11), 슬리브(21) 및 받침대부재(32)로 이루어진, 워크피스 내에 있어서 개구를 통하여 삽입용 블라인드패스너에 있어서,

   상기 핀(1)은 슬리브(21) 내부로 뻗어 있으며 슬리브의 제 1단(24)에서 또는 부근에서 그것과 함께 접촉하며;

   슬리브는 방사상으로 확장할 수 있는 부분을 구비하며;

   받침대부재(32)는 슬리브의 제 2단(25)과 인접하고 그로부터 방사상으로 돌출하며, 핀(11)은 받침대부재(32)를 넘어서 뻗어 있으며;

   슬리브(21)가, 워크피스의 블라인드 또는 원격페이스를 넘어서 돌출하는 슬리브(21)의 확장 가능한 부분을 가진 적절한 두께로 이루어진 워크피스내의 적합한 개구로 삽입되고, 받침대부재(32)가 워크피스의 부근페이스를 접하게 하는 경우, 및 점진적으로 증가하는 인출력이 받침대부재(32)를 넘어서 뻗는 핀(11)의 부분에 인가되는 경우, 인출력은 받침대부재(32)에 대하여 지지되어, 축의 압축은 받침대부재(32)와 그것과 핀(11)이 접촉하는 사이의 슬리브(21)에 인가되며, 워크피스의 리모트페이스를 가진 받침대에 있어서 블라인드헤드를 형성하기 위하여 슬리브(21)의 방사상으로 확장 가능한 부분이 방사상으로 확장되며; 블라인드헤드와 받침대부재(32) 사이의 워크피스로 압축이 인가되고; 그 후 받침대부재는 핀(11)에 고정될 수 있으며;

   받침대부재(32)는 충분히 강력한 수단에 의하여 슬리브(21)에 제거가능하게 고정되어 조립된 패스너의 조정은 워크피스내의 개구로 삽입되게하고 설치되게 하지만, 매우 약하여 받침대부재(32)가 슬리브(21)로부터 제거되게 하여 핀(11)과 슬리브(21)를 워크피스상의 개구로부터 나오게할 수 있어 그로부터 패스너가 제거되는 것을 특징으로 하는 블라인드패스너.
2. 제 1항에 있어서,

   슬리브(21)와 받침대부재(32)는 분리되는 부재이며 제거가능한 고정수단은, 슬리브와 받침대부재 중 적어도 하나와 다른 것과의 접촉상태의 변형으로 이루어진 것을 특징으로 하는 블라인드패스너.
3. 제 2항에 있어서,

   슬리브(21)는, 방사상으로 뻗는 헤드(25)이며, 림(rim)(25)은 강도가 불충분하여 슬리브가 개구를 통하여 구동하지 못하며, 받침대부재는, 슬리브헤드(25)가 수납되는 해당하는 오목부(37)를 가지며, 오목부에 인접하는 받침대부재의 부분은 변형되어 슬리브헤드(25)와 접촉상태로 있는 것을 특징으로 하는 블라인드패스너
4. 제 3항에 있어서,

   받침대부재는 슬리브헤드 주위와 떨어진 복수의 위치에서 전술한 바와 같이 변형되는 것을 특징으로 하는 블라인드패스너.
5. 실질적으로 제 1항 내지 4항에 기재되고 첨부된 도면에 도시된 바와 같은 것을 특징으로 하는 패스너.
6. 전술한 워크피스내에 설치된, 제 1항 내지 제 5항에 기재된 어떠한 청구항으로서 패스너를 워크피스로부터의 제거방법으로서,

   패스너를 워크피스로부터의 제거방법은, 슬리브로부터 받침대부재를 제거하는 방법과,

   그 다음, 개구의 블라인드측을 개재하여 핀과 슬리브의 제거방법으로 이루어진 것을 특징으로 하는 패스너를 워크피스로부터의 제거방법.
7. 전술하고 첨부된 도면에 도시된 바와 실질적으로 같이, 설치된 패스너제거방법.

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