KR20170034446A - 체결볼트 - Google Patents

Abstract

구멍이 있는 가공물 부재 내로 설치하기 위한 체결볼트는 단일 당김 그루브 및 체결 그루브가 제공된 테일 단부와 헤드를 갖는 핀을 포함하고, 당김 그루브와 대응 형상을 갖는 콜릿을 포함한 설치 공구는 핀 테일에 증가된 당김력을 인가하기 위하여 사용되며, 이에 따라 콜릿이 가공물을 향하여 밀려지고, 유압식 피스톤에 의해 인가된 힘이 추가로 증가됨에 따라 칼라는 체결 그루브 내로 스웨이징되고, 칼라는 체결 그루브 내로 스웨이징되며, 핀 테일이 단일 당김 그루브에 의해 형성된 브레이커 그루브에서 파열될 때 소정의 최대값에서 공구에 의해 가해진 힘이 중단된다.

Description

체결볼트{LOCKBOLT}

본 발명은 구멍이 있는 가공물 부재들을 서로 고정하기 위한 체결볼트에 관한 것이다.

UK 특허 제GB2444420호(후크 인터내셔널 인코포레이티드(Huck International Inc))로 개시된 공지된 체결볼트는 가공물 내로 체결구의 설치 시에 파열되지 않는 짧고 작은 직경의 핀 테일을 갖는 핀을 포함한다. 상기 GB'420호의 체결볼트는 설치 공구 상에 제공된 복수의 콜릿 톱니에 의해 결합되는 핀 부분 상에 제공된 복수의 당김 그루브를 포함한다.

제GB2444420호에 개시된 비-브레이크스템 체결볼트에 따른 문제점은 설치 공구의 톱니의 크레스트(crest)가 핀 상에 제공된 얕은 그루브에 충분히 결합될 수 없으며, 예를 들어, 톱니의 크레스트가 당김 그루브의 크레스트 상으로 직접 근접할 수 있어서 증가된 하중 및 미끄럼(slippage)을 야기하며, 이에 따라 공구 및/또는 체결볼트에 대한 손상이 야기되는데 있다.

또한, 공구 톱니는 축방향으로 모든 체결볼트 당김 그루브과 결합되지 않을 수 있어서 체결볼트 상에서 로딩된 당김 그루브의 오버스트레싱(stripping) 및 미끄럼이 야기될 수 있다.

종래의 실시 형태의 다수의 당김 그루브 및 공구 톱니는 또한 콜릿 내로의 경사진 유입에 민감하며, 이에 따라 작업자는 체결볼트가 공구를 구동하기 전에 콜릿 내에서 정확히 정렬되는지를 체크할 필요가 있다.

복수의 당김 그루브를 포함하는 현재의 비-브레이크스템 체결볼트의 추가 단점은 좁고 얕은 당김 그루브, 또한 공구 상의 얕은 당김 톱니가 특히 청결하지 못한 작업 환경에서 파편으로 쉽사리 막힐 수 있는 데 있다. 또한, 미세 피치의 다수의 그루브 콜릿 톱니는 이들 중하중 체결볼트가 대개 사용되는 실외 환경에서(사막에서 태양광 발전소 구조물의 건물) 통상적인 모래 및 작은 돌로 상당히 손상될 수 있다.

다수의 당김 그루브 체결볼트의 제조는 복잡하고 이에 따라 고가의 나사산 롤링 공구를 필요로 하며, 핀 상에 형성된 다수의 당김 그루브 형성부는 제조의 관점에서 곤란하고 시간 소모적이며, 이에 따라 제조 시간과 비용이 증가된다.

설치 공구 상의 다수의 콜릿 톱니는 톱니 주위에 작은 반경을 필요로 하며, 이에 따라 응력이 증가되고 조기 크랙이 발생된다. 이들 톱니는 또한 제조 및 검사하기가 더욱 복잡하여 비용이 더욱 소요된다.

게다가, 콜릿 톱니 및 당김 그루브의 임의의 오정렬 또는 통상적인 제조 공차로 인한 당김 그루브과 톱니 사이의 피치 오차는 당김 하중의 불균등한 분포를 야기하고 이에 따라 조기 고장을 야기하는 더 큰 극부화된 응력이 발생된다.

일부 현재 공지된 비-브레이크스템 체결볼트는 또한 칼라가 스웨이지되는 나선형 체결 그루브를 포함하고, 이는 템퍼링 또는 작업이 루즈함에 따라 칼라가 체결 그루브로부터 풀릴 수 있는 단점을 야기할 수 있다.

게다가, 설치된 체결볼트의 돌출 단부가 날카로운 당김 그루브 크레스트를 포함할 수 있고, 이에 따라 작업자 또는 다른 사람이 상해의 위험성을 유발된다.

본 발명의 목적은 상기 단점을 극복하는 체결볼트를 제공하는 데 있다.

따라서, 본 발명은 제1 양태에서 첨부 청구항들 중 제1항에 따른 체결볼트를 포함한다.

본 발명은 복수의 비교적 작은 당김 그루브 보다는 단지 하나의 비교적 큰 당김 그루브를 갖기 때문에, 핀을 갖는 공구의 결합이 더 용이해지며, 이는 각 정렬 및 축방향 배치가 다수의 당김 그루브를 포함하는 종래의 실시 형태보다 덜 중요하기 때문이다. 게다가, 정렬 및 배치가 종래의 실시 형태에 비해 덜 중요하기 때문에, 작업자는 핀을 공구 노즈 내로 삽입시키는 것이 더 신속해지고 간단해져서 설치 생산성이 향상된다.

본 발명의 단일 당김 그루브는 종래 실시 형태의 더 얕은 다수의 그루브보다 파편(debris)으로 덜 막히는 경향이 있다.

본 발명의 체결볼트는 종래의 다수의 당김 그루브의 체결볼트에 비해 저렴하고 더욱 쉽사리 제조될 수 있다. 또한, 제조 공차에 상당히 덜 노출되며, 이는 그루브가 종래의 실시 형태에서보다 상당히 더 크고 더 깊기 때문이며, 이에 따라 공차의 효과가 상당히 감소된다. 게다가, 단일 당김 그루브에 대해 피치 오차가 가능하지 않다.

본 발명의 체결 그루브는 전체적으로 또는 실질적으로 형태가 환형이고, 이에 따라 체결해제 동작에 의해 핀으로부터 칼라의 분리가 체결볼트의 설치 이후에 발생되지 않는 것이 보장되어 칼라는 회전을 통하여 핀으로부터 분리되지 않을 수 있다.

바람직하게는, 단일 당김 그루브의 접촉 표면이 테이퍼진 부분에 의해 제공된다.

바람직하게는, 체결볼트의 핀 테일의 단부 섹션은 체결 부분보다 더 짧고, 체결 부분의 최대 직경보다 더 작은 최대 직경을 갖는다.

바람직하게는, 체결 부분의 최대 직경에 대한 단일 당김 그루브의 최소 직경의 비율은 0.50 내지 0.78의 범위이다.

바람직하게는, 체결 부분의 최대 직경에 대한 단부 부분의 최대 직경의 비율은 0.7 내지 1.0의 범위이다.

바람직하게는, 체결 부분의 최대 직경에 대한 체결 그루브와 단부 부분이 연장되는 핀 테일의 총 길이의 비율은 0.7 내지 1.2의 범위이다.

바람직하게는, 체결 부분의 최대 직경에 대한 당김 그루브가 연장되는 핀 테일의 길이의 비율은 0.3 내지 0.7의 범위이다.

바람직하게는, 체결 부분의 최대 직경에 대한 단부 부분이 연장되는 핀 테일의 길이의 비율은 0.26 내지 0.5의 범위이다.

바람직하게는, 당김 그루브는 제1 테이퍼진 섹션 및 제2 테이퍼진 섹션과 이들 사이의 플레인 부분 또는 그루브 루트를 포함하고, 플레인 부분 또는 그루브 루트는 이의 길이 전체에 걸쳐 일정한 단면 영역을 갖는다. 대안의 실시 형태는 당김 그루브의 선택적인 프로파일을 포함할 수 있다.

바람직하게는, 체결볼트는 리테이닝 특징부를 포함하고, 상기 리테이닝 특징부는 작업자가 가공물 내에 핀 및 칼라를 배치한 후에 그리고 설치 공구가 칼라의 스웨이징에 의해 체결볼트를 설치하도록 구동되기 전에 핀 상에 초기 조립 위치 내에 칼라를 보유한다. 리테이닝 특징부에 따라 칼라가 설치 전에 핀 테일로부터 떨어지지 않고, 이는 특히 열악한 작업 조건에서, 예컨대, 핀 축은 아래를 향하는 테일 단부 수직일 때 선호된다. 추가로, 이러한 보유에 따라 공구 노즈가 작업자에 의해 핀 테일 상으로 결합됨에 따라 칼라로부터 핀이 후방으로 우발적으로 밀려지는 것이 방지된다. 게다가, 리테이닝 특징부가 결합됨에 따라 당김 그루브는 콜릿에서 공구 노즈의 결합을 허용하도록 칼라로부터 충분히 돌출된다.

리테이닝 특징부는 칼라의 관통보어 상에 제공된 탭이 체결 부분의 제1 체결 그루브에 대해 하향 이동하도록 허용하는 핀 테일 상에 제공된 축방향 슬롯 또는 평평한 부분을 포함할 수 있고, 상기 제1 체결 그루브 내로 칼라 탭이 "푸쉬-앤드-트위스트" 동작으로 결합되도록 회전할 수 있다.

대안으로, 리테이닝 특징부는 당김 그루브에 인접한 체결 부분의 섹션 상에 제공된 짧은 나선형 나사산 및 칼라의 관통보어 내에 제공된 대응 짧은 나사산, 나선 또는 탭을 포함할 수 있다. 이 실시 형태에서, 체결볼트의 설치 시에, 칼라는 환형 체결 그루브 내로 주요하게 또는 전체적으로 스웨이지되고, 이에 따라 칼라 및 핀의 나사체결 해제의 위험성이 없다.

추가 대안의 리테이닝 특징부는 핀 테일의 체결 그루브 상에 또는 칼라의 관통보어 상에 제공된 탄성중합체성 비드 또는 링을 포함할 수 있다. 리테이닝 특징부는 설치 공구가 설치의 다음 단계에 대해 사용될 때까지 핀 상에 칼라를 보유하기에 충분한 크기의 보유력을 제공한다. 설치 공구가 작동될 때, 보유력이 설치 공구의 스웨이징 스트로크에 의해 극복되고, 가공물 내로 설치되는 동안에 칼라의 시트 테이크-업(sheet take-up) 및 스웨이징 작용(swaging action)에 부정적인 영향을 미치지 않도록 충분히 약하다.

설치된 체결볼트의 스웨이지된 칼라로부터 돌출된 상태로 유지되는 핀 테일의 일부는 날카로운 특징부가 없고, 이에 따라 각각의 그루브에 대해 날카로운 크레스트를 갖는 다수의 그루브를 갖는 종래의 실시 형태의 핀 테일에 비해 사람이 상해를 입을 위험성이 줄어든다.

대안의 실시 형태에서, 핀 테일은 가공물 내에서 체결볼트의 설치 중에 파열되도록 구성된다. 이 실시 형태는 핀 테일의 부가된 중량 및 길이가 허용될 수 없는 상태에서 선호된다. 게다가, 이 실시 형태는 핀의 재료가 파단 표면, 예를 들어, 스테인리스 스틸 또는 알루미늄 합금 핀에서 부식 위험성이 없을 때 선호된다.

추가 양태에서, 본 발명은 본 발명에 따른 체결볼트를 설치하기 위한 장치 및 방법을 제공한다.

본 발명에서 사용되는 설치 공구의 콜릿은 노즈피스의 정면을 넘어 돌출되지 않고, 이에 따라 콜릿들이 당겨져서 서로 근접해지는 종래 기술보다 작업자가 상해를 입을 위험성이 상당히 줄어든다. 또한, 공구가 떨어졌을 경우 콜릿이 손상되는 기회가 상당히 줄어든다.

본 발명의 콜릿의 비교적 큰 내부 립은 또한 파편으로 덜 막히는 경향이 있거나 종래 기술의 공구의 다수의 미세한 피치 콜릿 톱니보다 청결하지 못하고 외부의 작업 환경에서 및 작은 석재에 의해 덜 손상되는 경향이 있다.

본 발명의 콜릿 내부 립은 내부 립 상에서의 응력이 종래 기술의 공구의 조우 내에서 더 작고, 조기 크랙형성이 상당히 줄어들고, 종래 기술의 다수의 당김 조우 공구에 따라 필요한 당김 조우 톱니의 루트에서 작은 반경을 필요로 한다.

바람직하게는, 설치 공구는 누름식 플런저를 추가로 포함하고, 공구는 플런저가 눌러진 상태가 아닐 때 작동 불능이다. 이는 우발적으로 작동가능하지 않은 공구와 같은 안전 특징부를 제공한다.

플런저는 체결볼트 핀 테일의 단부 면 내에 제공된 딤플과 결합가능한 둥근 팁을 가질 수 있다. 핀 테일은 설치 공구 내에서 정확한 위치, 즉 공구 노즈 내에서 축방향으로 완전히 삽입되고, 공구가 작동되기 전에 공구 축에 대해 허용불가능한 각으로 기울어지지 않고, 이에 따라 공구에 대한 손상이 방지되거나 또는 작업자가 상해를 입는 것이 방지된다.

바람직하게는, 설치 공구의 콜릿의 일부는 당김 그루브의 형상의 적어도 일부와 상보적인 형상을 갖는다.

본 발명은 첨부 도면을 참조하여 단지 예시로서 기재될 것이다.

도 1은 가공물 내로 체결볼트의 설치를 위해 유압작동식 설치 공구 내로 삽입되는 본 발명에 따른 체결볼트의 측면 단면도.
도 2는 결합된 상태의 리테이닝 특징부를 포함한, 도 1에서 영역(II)으로 도시된 도 1의 공구의 설치 및 체결볼트의 상세한 단면도.
도 2a는 본 발명에 따른 대안의 체결볼트의 핀 테일의 부분적인 측면도.
도 3a는 선(I)에서 도시되며 도 1의 설치 공구의 정면도(명확함을 위해 체결볼트가 제거됨).
도 3b는 도 3a의 영역(IIIb)에서 도시된 설치 공구의 상세도.
도 4는 본 발명에 따른 체결볼트를 설치하기 위하여 선 IV-IV을 따른 도 3b의 단면도.
도 5a 및 도 5b는 명확함을 위해 칼라 리테이닝 특징부가 제거되고 본 발명에 따른 체결볼트 핀의 단순화된 측면도.
도 5c는 본 발명에 따른 체결볼트 칼라의 단순화된 측면도.
도 6 내지 도 15는 공구, 가공물 및 체결볼트가 단면으로 제공되는, 본 발명에 따른 체결볼트의 설치를 위한 단계를 도시하는 도면.

도면을 참조하면, 본 발명의 제1 양태에 따른 체결볼트(2)는 핀 테일(pin tail, 6) 및 핀 헤드(pin head, 8)를 포함하는 핀(4), 및 관통 홀(12)을 갖는 칼라(10)(도 7)를 포함한다. 환형 체결 그루브(18)를 포함하는 체결 부분(36)은 핀 테일(6) 상에 제공되고, 단일 당김 그루브(pull groove, 20)는 핀 헤드(8)로부터 이격된 핀 테일(6)의 단부 면(22)과 체결 부분(36) 사이에 제공된다. 플레인 단부 부분은 핀 테일(6)의 단부 면(22)과 체결 그루브(18) 사이에 제공된다. 단부 부분(80)은 체결 부분(36)의 길이에 비해 짧고, 체결 부분(36)의 최대 직경보다 큰 더 작은 최대 직경을 갖는다. 예시적인 실시 형태에서, D는 체결 부분(36)의 최대 직경이고, G는 당김 그루브(20)의 최소 직경이며(도면에 도시된 실시 형태에서, 당김 그루브(20)의 최소 직경은 플레인 부분 또는 그루브 루트(28)에 있음), T는 단부 부분(80)의 최대 직경이고, 다음을 따른다:

G = 0.675 D (더욱 일반적으로, 0.50D 내지 0.78D 내에 있음);

T = 0.836 D (더욱 일반적으로, 0.7D 내지 1.0D 내에 있음).

게다가, L은 핀 테일(6)의 총 길이이고, 이에 걸쳐 당김 그루브(20)와 단부 부분(80)이 연장되고, N은 단부 부분(80)이 연장되는 길이이며, M은 당김 그루브(20)가 연장되는 길이이고, 다음을 따른다:

L = 0.936D (더욱 일반적으로, 0.7D 내지 1.2D 내에 있음);

M = 0.581D (더욱 일반적으로, 0.3D 내지 0.7D 내에 있음);

N = 0.355D (더욱 일반적으로, 0.26D 내지 0.5D 내에 있음).

단일 당김 그루브(20)는 제1 테이퍼진 섹션(26) 및 제2 테이퍼진 섹션(30)을 포함하고(제2 테이퍼진 섹션(30)은 제1 테이퍼진 섹션(26)보다 핀(6)의 테일 단부(22)에 더 근접함), 플레인 부분 또는 그루브 루트(28)는 제1 테이퍼진 부분(26)과 제2 테이퍼진 부분(30) 사이에서 이의 길이를 따라 일정한 단면 영역을 가지며, 즉, 플레인 부분 또는 그루브 루트(28)는 핀 테일(6)의 축에 평행하다.

도 6 내지 도 15는 가공물 부재(130, 140)를 고정하기 위하여, 설치 공구(100)를 사용하는 것을 포함하는, 가공물 부재(130, 140)를 포함한 가공물의 구멍(120, 122) 내로 체결볼트(2)의 설치의 연속적인 단계를 한다.

초기에, 핀(4)은 헤드의 하측(34)이 가공물의 후방 표면(152)과 접촉할 때까지 가공물의 후방 측면(150)으로부터 가공물 부재(130, 140)의 구멍(120, 122) 내로 작업자의 손을 사용하여 삽입된다. 이 단계에서, 핀 테일(6)의 일부는 가공물의 측면(160)으로부터 돌출된다. 칼라(10)는 그 뒤에 도 7에 도시된 바와 같이 가공물의 전방 측면(160)으로부터 핀 테일(9)의 돌출 단부 상으로 손으로 끼워맞춤된다.

칼라(10)가 핀(4) 상으로 끼워맞춤된 후에, 칼라(10)는 핀(4) 상에서 초기 조립 상태(또는 결합된 위치)로 포지티브하게 보유된다. 이 포지티브 연결은 리테이닝 특징부(24)에 의해 구현된다. 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같은 실시 형태에서, 리테이닝 특징부(24)는 칼라(10)의 관통보어(12) 상에 제공된 탭(52) 및 핀 테일(6) 상에 제공된 축방향 슬롯(56)을 포함하는 "푸시-앤드-트위스트(push-and-twist)" 타입 특징부이다. 축방향 슬롯(50)에 따라 탭(52)은 체결 부분(36)의 제1 체결 그루브(18) 아래로 이동할 수 있으며, 그 뒤에 칼라는 180° 회전하여 탭(52)이 제1 체결 그루브(18)와 결합된다. 도 2에서, 체결 특징부(24)는 결합 위치에 있는 것으로 도시된다. 명확함을 위해, 리테이닝 특징부(24)가 설치 단계의 도면에 도시되지 않는다.

리테이닝 특징부(24)는 설치 공구가 설치의 다음 단계 동안에 사용될 때까지 핀 상에 칼라를 유지시키는 충분한 크기의 보유력을 제공한다. 설치 공구가 작동될 때, 보유력은 설치 공구의 스웨이징 스트로크(swaging stroke)에 의해 극복되고 가공물 내로 설치되는 동안에 칼라(10)의 시트 테이크-업 및 스웨이징 작용에 부정적인 영향을 미치지 않도록 충분히 약하다. 체결볼트(2)는 그 뒤에 설치 공구(100)의 사용에 의해 가공물 내로 설치된다. 설치 공구(100)는 노즈피스(108)에 의해 둘러싸인 분할 콜릿(102)(도 10 내지 도 14)을 포함한다.

둥근 팁(114)(도 11b 및 도 11c에 가장 명확히 도시됨)을 갖는 스프렁 플런저(sprung plunger, 104)(도 11 내지 도 14)는 체결볼트 핀의 단부 면(22) 내에 제공된 딤플형 리세스(32)와 결합되는 설치 공구(100) 내에 제공된다. 플런저는 핀 테일(6)이 개방 콜릿(102) 내로 삽입될 때 체결볼트 핀(6)의 단부 면(22)에 의해 눌러진다. 딤플형 리세스(32) 내에서 플런저(104)의 결합에 따라 핀 테일은 공구 축에 대해 허용불가능한 각도로 기울어지지 않는 설치 공구(100) 내에서 정확한 위치에 있다. 플런저(104)를 누름에 따라 작업자는 체결볼트(2)의 설치를 개시할 수 있다. 이에 따라, 핀이 없이 또는 공구 콜릿 내측에 부정확하게 배치된 핀 테일에 따른 공구의 불안정한 작업 및 이에 따라 작업자에 대한 포착(entrapment)의 더 큰 위험성이 방지된다.

설치 공구(100)의 작동 시에, 유압식 피스톤(106)(도 1에 도시됨)에 의해 콜릿(102) 상에 증가된 당김력이 가해지며, 이에 따라 콜릿(102)이 공구(100) 내로 당겨지고 당김 그루브(20)를 통하여 핀 테일(6) 상에 축방향으로 당김력이 가해진다. 콜릿(102)이 공구(100) 내로 당겨짐에 따라, 노즈피스(108)의 테이퍼진 앤빌 부분(anvil portion, 112)은 콜릿(102)이 핀 테일(6)의 단부 주위에서 밀폐되도록 하며, 콜릿(102)의 내부 립(110)은 제2 테이퍼진 섹션(30)에 의해 제공된 접촉 표면에서 단일 당김 그루브(20)와 결합된다. 본 명세서에 기재된 실시 형태에서, 콜릿(102)의 내부 립(110)은 당김 그루브(20)의 형상의 적어도 일부와 상보적인, 즉 당김 그루브(20)의 제2 테이퍼진 섹션(30)과 플레인 부분 또는 그루브 루트(28)와 상보적인 형상을 가지며, 이에 따라 콜릿(102)은 제2 테이퍼진 섹션(30)과 플레인 부분 또는 그루브 루트(28)와 결합된다.

유압식 피스톤(106)에 의해 콜릿(20)에 가해지는 당김력은 당김 그루브(20)의 테이퍼진 부분(30)에 의해 제공된 접촉 표면을 통하여 핀 테일(6)에 전달된다. 이에 따라, 콜릿(20)이 공구(100) 내로 당겨짐에 따라, 핀 테일(6)은 또한 공구(100)를 향하여 당겨진다.

그 후에, 콜릿(102)이 유압식 피스톤에 의해 공구(100) 내로 추가로 당겨짐에 따라, 노즈피스(108)의 앤빌 부분(112)은 칼라(10)와 접촉하고, 칼라(10)는 핀 헤드(8)의 방향으로 앤빌(112)에 의해 점진적으로 밀려진다. 가공물 부재(130, 140)가 이에 따라 함께 밀려져서 이들 사이의 임의의 간격이 밀폐되고, 클램프 하중이 가공물에 가해진다. 공구(100)에 의해 가해진 힘이 증가됨에 따라, 앤빌 부분(112)은 핀 테일(6)의 체결 그루브(18) 내로 칼라(10)를 하향으로 점진적으로 스웨이징하여(swage) 칼라(10)의 재료가 체결 그루브(18) 내로 가압된다.

공구에 의해 가해진 힘, 이에 따라 체결 그루브(18) 상으로 칼라(10)의 스웨이징은 또한 그 뒤에 힘이 소정의 최대 값이 도달될 때 중단된다. 유압식 피스톤(106)은 그 뒤에 이의 사전-구동 위치로 복귀되며, 앤빌 부분(112)은 완전히 스웨이징된 칼라(10)로부터 후퇴된다. 칼라(10)가 핀 테일(6) 상으로 완전히 스웨이징될 때, 칼라는 핀(4)에 확고히 고정되고 2개의 구성요소는 우발적으로 분리되지 않을 수 있다.

전술된 실시 형태에서, 핀 테일(6)의 단부는 가공물 내로 체결볼트(2)의 설치 중에 파열되지 않는다. 그러나, 도 16에 도시된 체결볼트(2')의 대안의 실시 형태에서, 핀 테일(6')의 단부 부분(80')은 설치 중에 파열되어 이는 단일 당김 그루브(20')가 제1 실시 형태의 당김 그루브(20)보다 더 깊기 때문이며, 즉 제1 테이퍼진 섹션(26')과 제2 섹션(30')은 제1 부분보다 더 기울어진다(결과적으로, 플레인 부분 또는 그루브 루트(28')가 더 작은 직경을 가짐). 이에 따라, 당김 그루브는 이에 따라 브레이커 그루브로 기능을 한다. 이 실시 형태에서, 설치 공구는 핀 테일이 브레이커 그루브/당김 그루브(20)에서 파열될 때까지 핀 테일(6')에 당김력을 인가한다. 파열 핀 부분(broken-off pin portion, 80')은 설치 사이클 이후에 설치 공구(100)로부터 배출된다. 이 실시 형태에서, 콜릿(102)의 내부 립(110)의 형태(도 16에 도시되지 않음)는 당김 그루브(20')의 형태에 대응하지 않을 수 있지만, 공구의 힘이 테이퍼진 섹션(30')에 의해 제공된 접촉 표면을 통하여 핀 테일(6')에 전달될 것이다.

추가 실시 형태에서(도시되지 않음), 접촉 표면은 당김 그루브, 예를 들어, 숄더의 대안의 특징부로 형성될 수 있어서 핀 테일(6)의 축에 대해 90°의 접촉 표면을 제공한다.

리테이닝 특징부(24)는 대안으로 당김 그루브(20)에 인접한 핀 테일(6")의 섹션 상에 제공된 짧은 나선형 나사산(54)(도 2a에 도시됨)을 포함할 수 있고, 체결 부분 나사산이 결합되는 칼라(10)의 관통보어(12) 내에 제공된 대응 짧은 나사산, 나선 또는 탭을 포함할 수 있다. 칼라(10)는 환형 체결 그루브(18) 내로 주요하게 또는 전체적으로 스웨이징될 것이며, 이에 따라 핀 테일(6) 및 칼라의 나사체결 해제의 위험성이 없다.

추가 대안의 실시 형태에서, 리테이닝 특징부(24)는 핀 테일(6)의 체결 그루브(18) 상에 또는 칼라(10)의 관통보어(12) 상에 제공된 탄성중합체성 비드 또는 링을 포함할 수 있다.

대안의 실시 형태에서, 상이한 프로파일을 갖는, 예를 들어, 평행한 플레인 부분 또는 그루브 루트(28), 즉 이의 길이를 따라 일정한 단면 영역을 갖는 플레인 부분 또는 그루브 루트를 갖지 않는 2개의 테이퍼진 섹션(26, 30)으로 구성되는 당김 그루브가 제공될 수 있다. 대안의 형태를 갖는 당김 그루브(20")의 예시가 도 2a에 도시된다. 유사하게, 설치 공구 콜릿(102)의 형태 프로파일과 형상이 또한 상이할 수 있다. 더욱 구체적으로는, 콜릿(102)의 내부 립(110)의 형태는 당김 그루브(20)의 형태에 부분적으로 대응하지 않을 수 있지만 접촉은 당김 그루브의 테이퍼진 부분과 콜릿(102)의 내부 립(110) 사이에서 형성될 수 있다.

핀 테일(6)의 단부 부분(80)은 또한 상이한 프로파일, 예컨대 도 2a에 도시된 대안의 단부 부분(80")을 가질 수 있다.

Claims (20)

1. 칼라와, 가공물 부재 내의 정렬된 구멍를 통하여 삽입되도록 구성된 핀 테일 및 핀 헤드를 포함하는 핀을 포함하여 구성되는 체결볼트에 있어서,
   상기 핀 테일은,
   체결 그루브를 포함하는 체결 부분;
   단일 당김 그루브, 상기 단일 당김 그루브는 핀테일에 축방향으로 당김력을 인가하도록 배치되고, 상기 단일 당김 그루브는 제1 테이퍼진 섹션, 제2 테이퍼진 섹션 및 제1 테이퍼진 섹션과 제2 테이퍼진 섹션 사이의 플레인 부분을 포함하고, 상기 단일 당김 그루브의 제1 테이퍼진 섹션 및 제2 테이퍼진 섹션중 하나가 축방향으로 당김력이 인가될 수 있는 접촉 표면을 제공하고, 상기 단일 당김 그루브는 핀헤드로부터 이격된 핀 테일의 단부 면과 체결 부분 사이에 제공되고; 및
   당김 그루브와 단부 면사이에 제공되는 단부 부분을 포함하여 구성되고;
   상기 칼라는 체결 그루브 상으로 스웨이징되고 체결 그루브에 걸쳐 끼워맞춤되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 체결볼트.
2. 제1항에 있어서, 상기 단일 당김 그루브 및 상기 단부 부분이 결합된 길이(combined length)는 체결 부분보다 더 짧고, 체결 부분의 최대 직경보다 더 작은 최대 직경을 갖는 것을 특징으로 하는 체결볼트.
3. 제1항에 있어서, 체결 부분의 최대 직경에 대한 단일 당김 그루브의 최소 직경의 비율은 0.50 내지 0.78의 범위인 것을 특징으로 하는 체결볼트.
4. 제1항에 있어서, 체결 부분의 최대 직경에 대한 단부 부분의 최대 직경의 비율은 0.7 내지 1.0의 범위인 것을 특징으로 하는 체결볼트.
5. 제1항에 있어서, 체결 부분의 최대 직경에 대한 단일 당김 그루브와 단부 부분이 연장되는 핀 테일의 총 길이의 비율은 0.7 내지 1.2의 범위인 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는 체결볼트.
6. 제1항에 있어서, 체결 부분의 최대 직경에 대한 단일 당김 그루브가 연장되는 핀 테일의 길이의 비율은 0.3 내지 0.7의 범위인 것을 특징으로 하는 체결볼트.
7. 제1항에 있어서, 체결 부분의 최대 직경에 대한 단부 부분이 연장되는 핀 테일의 길이의 비율은 0.26 내지 0.5의 범위인 것을 특징으로 하는 체결볼트.
8. 제1항에 있어서, 핀 상의 초기 조립 위치에 칼라를 보유하기 위한 리테이닝 특징부를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 체결볼트.
9. 제8항에 있어서, 리테이닝 특징부는 단일 당김 그루브에 인접하게 체결 부분의 섹션 상에 제공된 나선형 나사산 및 체결 부분 상에 제공된 나선형 나사산이 결합되는 칼라의 관통보어 내에 제공된 대응하는 나사산, 나선 또는 탭(screw thread, helix or tab)을 포함하는 것을 특징으로 하는 체결볼트.
10. 제8항에 있어서, 리테이닝 특징부는 칼라의 관통보어 상에 제공된 탭이 체결 부분의 제1 체결 그루브에 대해 하향 이동하도록 허용하는 핀 테일 상에 제공된 축방향 슬롯 또는 평평한 부분을 포함하고, 상기 제1 체결 그루브 내로 칼라 탭이 "푸쉬-앤드-트위스트" 동작으로 결합되도록 회전가능한 것을 특징으로 하는 체결볼트.
11. 제8항에 있어서, 리테이닝 특징부는 핀 테일의 체결 그루브 또는 칼라의 관통 보어 상에 제공된 탄성중합체성 비드 또는 링을 포함하는 것을 특징으로 하는 체결볼트.
12. 제1항에 따른 체결볼트를 포함하는 체결볼트를 설치하기 위한 장치로서, 설치 공구는 노즈피스에 의해 둘러싸인 콜릿을 포함하고, 노즈피스는 테이퍼진 앤빌 부분이 제공되는 것을 특징으로 하는 장치.
13. 제12항에 있어서, 설치 공구는 누름식 플런저를 포함하고, 공구는 플런저가 눌러진 상태가 아닐 때 작동 불능인 것을 특징으로 하는 장치.
14. 제13항에 있어서, 플런저는 체결볼트 핀 테일의 단부 면 내에 제공된 딤플과 결합가능한 둥근 팁을 갖는 것을 특징으로 하는 장치.
15. 제12항에 있어서, 콜릿의 일부는 단일 당김 그루브의 형상의 적어도 일부와 상보적인 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 장치.
16. 테이퍼진 앤빌 부분이 제공된 노즈피스에 의해 둘러싸인 콜릿, 유압식 피스톤을 포함하는 설치 공구를 사용하여 가공물 부재를 서로 고정하기 위하여 구멍이 있는 가공물 부재를 포함한 가공물 내로 제1항에 따른 체결볼트를 설치하는 방법에 있어서,
    상기 방법은,
    핀 테일은 가공물의 전방 측면으로부터 부분적으로 돌출되고 핀 헤드의 하측이 가공물의 후방 측면과 접촉할 때까지 가공물의 후방 측면으로부터 가공물의 구멍 내로 핀을 삽입하는 단계,
    가공물의 전방 측면으로부터 핀 테일의 돌출 단부 상으로 칼라를 끼워맞춤하는 단계,
    노즈피스의 앤빌 부분이 콜릿을 밀폐하며 이에 따라 단일 당김 그루브의 접촉 표면과 결합되어 당김력이 단일 당김 그루브를 통하여 핀 테일에 가해지도록 콜릿에 당김력을 인가함으로써 공구를 구동하는 단계,
    가공물 부재들을 서로 고정하기 위해 가공물 부재를 향하여 칼라가 밀려지도록 하는 단계, 및
    노즈피스의 앤빌 부분이 힘을 칼라에 가하여 칼라가 핀 테일의 체결 그루브 내에 점진적으로 스웨이지하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
17. 제16항에 있어서, 힘이 소정의 최대 값에 도달될 때 공구에 의해 가해진 힘이 중단되고, 앤빌 부분은 칼라로부터 후퇴되는 것을 특징으로 하는 방법.
18. 제16항에 있어서, 핀 테일의 일부가 브레이커 그루브인 단일 당김 그루브에 의해 형성된 브레이커 그루브에서 파열될 때 공구에 의해 가해진 힘이 중단되는 것을 특징으로 하는 방법.
19. 제16항에 있어서, 체결볼트는 칼라가 핀 상으로 끼워맞춤된 후에 그리고 설치 공구가 가공물 내에 체결볼트를 설치하기 위해 사용되기 전에 칼라가 초기 조립 상태로 핀을 유지시키도록 하는 리테이닝 특징부를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
20. 구멍이 있는 가공물 부재를 포함하는 가공물 내로 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 따른 체결볼트를 설치하는데 사용하기 위한 공구로서,
    공구는 유압식 피스톤 및 콜릿을 포함하고, 공구가 작동 시에 콜릿은 개방 위치로부터 밀폐 위치로 이동하며, 유압식 피스톤에 의해 공구 내로 당겨지고, 콜릿은 내부 립이 체결볼트의 단일 당김 그루브와 결합하여 체결볼트가 공구 내로 당겨지도록 체결볼트 주위에서 밀폐되는 것을 특징으로 하는 공구.

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