CN111482793A - 用于去除安装在结构孔中的紧固件的装置及相关去除过程 - Google Patents

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CN111482793A CN201911134675.4A CN201911134675A CN111482793A CN 111482793 A CN111482793 A CN 111482793A CN 201911134675 A CN201911134675 A CN 201911134675A CN 111482793 A CN111482793 A CN 111482793A
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Abstract

本发明涉及用于去除安装在结构孔中的紧固件(12)的装置及相关去除过程。所述装置包括：能够被紧固到所述结构的底座(20)；以及引导装置，其限定圆柱形通道(78)并且包括：支撑件(48)，该支撑件装配有在第一组装配置中与底座可去除组装的第一设置；相对于支撑件可移动的阻挡元件(50)；和装置(83、84)，用于将阻挡元件相对于支撑件的轴向位置调节至阻挡配置，该阻挡配置对应于所述阻挡元件与紧固件(12)的啮合，以便防止所述紧固件相对于结构旋转。

Description

用于去除安装在结构孔中的紧固件的装置及相关去除过程
【技术领域】
本发明涉及一种用于去除安装在结构孔中的紧固件的装置。
【背景技术】
本发明尤其适用于去除所谓的单面紧固件或铆钉。单面紧固件是经由结构的单个面(通常称为“可接近面”或“操作面”)穿过所述结构安装的紧固件。
这些紧固件特别用于飞机结构的组装，在这些飞机结构中，操作者无法接近被称为“盲面”的另一面。这种类型的紧固件例如在文献FR3016417中描述。
出于维护目的或由于紧固件不适当地安装，有时必须去除铆钉或其他单面紧固件。去除这种紧固件通常涉及破坏所述紧固件的头部，这然后使得能够从可接近面的相对侧上的孔推出剩余部分。如文献US7555820所述，通常惯例是通过用钻头或钻具对头部进行穿孔来去除紧固件。
然而，重要的是在破坏紧固件的头部时避免损坏结构中孔的边缘；这使它成为精细操作。为此，必须防止用于对紧固件头部穿孔的旋转工具使紧固件旋转。文献US7555820特别描述了嵌合在紧固件组件中的、用于具有合适腔的穿孔工具的阻挡部的组装。
【发明内容】
本发明的目的是提出一种装置，该装置用于有效且安全地去除紧固件，而无需对所述紧固件的形状进行任何修改。
因此，本发明的目的是上述类型的去除装置，该去除装置包括：底座，该底座具有到结构的可去除附接装置；和引导装置，该引导装置形成沿着第一轴线定位的圆柱形通道，所述圆柱形通道能够容纳用于对紧固件穿孔的钻头。所述引导装置包括：支撑件，该支撑件具有在第一组装配置中到底座的第一可去除组装设置；阻挡元件，该阻挡元件沿着第一轴线相对于支撑件可移动；以及调节装置，该调节装置用于在阻挡配置与非阻挡配置之间调节阻挡元件相对于支撑件的轴向位置，所述阻挡配置对应于阻挡元件的远端与紧固件的啮合，由此防止所述紧固件相对于结构旋转。
在本发明的其他有益方面中，去除装置包括以下特征中的一个或多个，这些特征单独地或根据所有可能的技术组合而采取：
-阻挡元件的远端包括防止紧固件相对于结构旋转的阻挡部，所述阻挡部具有尖锐的边缘，这些边缘能够沿着第一轴线借助压力嵌入到紧固件中；
-阻挡部以大致圆形的方式定位在圆柱形通道周围；
-调节装置包括：压缩弹簧，该压缩弹簧能够使阻挡元件沿与远端相反的方向轴向地移动；和挡块，该挡块能够防止所述移动，所述挡块包括以可调节轴向位置到支撑件的组装设置；
-底座的固定装置包括至少一个吸盘；
-去除装置还包括能够轴向地钻通引导装置的圆柱形通道的钻头；
-去除装置还包括具有沿着第二轴线的观察口的定位装置，所述定位装置在第二组装配置中装配有到底座的第二可去除组装设置，所述第二可去除组装设置被配置为使得，相对于底座，第二组装配置中的第二轴线与第一组装配置中的第一轴线大致相同；
-去除装置还包括能够将光束发送到观察口中的照明器材。
本发明还涉及一种借助于如上所述的去除装置去除安装在结构孔中的紧固件的过程，所述孔通往所述结构的操作面，所述紧固件大致沿着第三轴线定位，并且包括大致圆柱形的柄和相对于柄形成径向凸出物的头部；所述过程包括以下步骤：将底座紧固到结构的操作面；组装所述底座与引导装置，使得第一轴线和第三轴线大致相同；在阻挡配置中调节引导装置阻挡元件的轴向位置，以便防止紧固件头部相对于操作面旋转；以及借助于由引导装置的圆柱形通道引导的钻头对紧固件头部进行穿孔。
在本发明的其他有益方面中，去除过程包括以下特征中的一个或多个，这些特征单独地或根据所有可能的技术组合而采取：
-紧固件包括：套管，该套管具有大致圆柱形的主体和相对于主体形成径向凸出物的套环；以及螺栓，该螺栓具有大致圆柱形的柄和相对于柄形成径向凸出物的头部；螺栓柄被定位在套管的主体中，套管的套环与结构的操作面啮合；过程包括以下步骤：以防止套管套环相对于操作面旋转的这种方式在阻挡配置中调节引导装置的阻挡元件的轴向位置；以及使用由引导装置的圆柱形通道引导的穿孔钻头对螺栓头进行穿孔；
-将底座紧固到操作面的步骤包括：在第二组装配置中将定位装置可去除地组装到底座，然后将底座相对于操作面位移到操作位置，在该位置中，螺栓头和/或套管套环相对于观察口大致居中，然后安装可去除的组装装置，以便将底座固定到操作面上，然后将底座和定位装置分离。
【附图说明】
本发明将在阅读以下描述之后且参照附图来更佳地理解，该以下描述仅被提供为非限制性示例，附图中：
图1是来自根据本发明的一个实施方式的去除装置的元件的分解图；
图2是图1中的去除装置的另一个元件的立体图；
图3至图5是使用图1和图2中的装置来去除紧固件的过程中的步骤的截面图；
图6是图5的详细视图；以及
图7是上面提及的去除过程中的另一个步骤的截面图。
【具体实施方式】
图1和图2示出了根据本发明的一个实施方式的去除装置10的元件的视图。
如图3至图7所示，去除装置10专门旨在去除安装在结构16的孔14中的紧固件12。紧固件12和结构16将在下文中更详细地描述。
去除装置10具体包括在图1中单独示出的底座20和引导装置22。另外，去除装置10优选地嵌合有图2和图3所示的定位装置24以及照明器材25。
可选地，去除装置10还可以包括图7所示的穿孔工具26。
底座20具有环形主体30并且包括附接装置32。环形主体30被限定为沿着轴线36延伸并且在两端处敞开的大致圆柱形的腔34。腔壁34之一包括组装元件38，诸如形成朝向轴线36的内部凸出物的销。
附接装置32旨在将底座20临时固定到大体垂直于轴线36的平坦表面。如下文所述，附接装置32具体旨在将底座20临时固定到结构16的一个面。
在所示的实施方式中，附接装置32包括围绕腔34组装到环形主体30的多个吸盘40。吸盘40以把轴线36当作中心的圆均匀地定位。每个吸盘40包括顶部有通气口44的挠性裙42。
引导装置22大致沿着轴线46定位，并且包括支撑件48、阻挡元件50以及用于调节阻挡元件相对于支撑件的轴向位置的调节装置52。
支撑件48包括围绕轴线46的第一大致圆柱形的外表面54，所述第一外表面大致匹配底座20的内腔34。所述第一外表面54在图4至图7所示的第一组装配置中包括和所述底座的组装元件38可去除地组装的第一装置56。
优选地，所述第一组装设置56能够阻挡支撑件48相对于底座20轴向平移和沿至少一个方向旋转。第一组装设置56是例如L形槽，每个槽允许与来自底座的销38的卡口式组装。
在第一组装配置中，环形主体30的轴线36和引导装置22的轴线46是相同的。另外，在该第一组装配置中，面向底座20的吸盘40的挠性裙42的、支撑件48的所谓远端57相对于由所述挠性裙42的边缘59形成的平面后缩一距离58。
支撑件48还包括围绕轴线46的大致旋转形状的内壁60，该内壁限定了内部空间61、62。
内部空间包括沿着轴线46相邻并且彼此连通的远端部61和近端部62。远端部61和近端部62这两者通往支撑件48的端中的一个，即，分别在远端57和相对端或近端66上。
内部空间的远端部61具有大致恒定的第一直径。近端部62具有大于第一直径的第二直径。在所述近端部62处，支撑件48的内壁60包括内螺纹68。所述内螺纹68优选具有低螺距，特别是小于3mm。
在所示的实施方式中，支撑件48包括同轴且互锁在一起的外部元件70和内部元件72。外部元件70包括第一外表面54，并且内部元件72包括内壁60。
阻挡元件50具有管状主体74和固定到所述管状主体的近端的环形冠76。管状主体能够轴向滑入到支撑件48的内部空间的远端部61中。环形冠76被定位在所述内部空间的近端部62中，并且直径大于远端部61的直径。
管状主体74在两个轴向端处敞开，这形成圆柱形通道78。所述管状主体的远端包括防止旋转的阻挡部80，这些阻挡部大致均匀地围绕所述圆柱形通道78定位。如将在下文中详细描述的，阻挡部80具有尖锐的形状，该形状能够轴向嵌入材料中。
在所示的实施方式中，防止旋转的阻挡部被成形为齿80，每个所述齿具有尖锐的边缘81。所述尖锐边缘大致沿着圆直径82定位。
调节装置52包括压缩弹簧83和调节螺柱84。
压缩弹簧83进入支撑件48的内部空间的近端部62中。所述弹簧的远端相对于支撑件48固定。所述弹簧的近端与阻挡元件50的环形冠76轴向抵靠。压缩弹簧83趋向于使阻挡元件50轴向朝着支撑件48的近端66移动。
在所示的实施方式中，压缩弹簧83是螺旋弹簧。在未表示的变型例中，压缩弹簧例如由贝氏垫圈(Belleville washer)形成。
调节螺柱84被定位在支撑件48的内部空间的近端部62中，并且具有能够与所述支撑件的内螺纹68协作的外螺纹86。调节螺柱84的远端面与压缩弹簧83相对地与阻挡元件50的环形冠76轴向抵靠。调节螺柱84的近端面88具有允许驱动所述螺柱在支撑件48中旋转的凹部90。凹部90例如具有能够与艾伦内六角扳手(Allen key)协作的六边形形状。
调节螺柱84还包括通孔92，该通孔92沿着轴线46定位并且将凹部90延伸到所述螺柱的远端面。
调节螺柱84适合于使用与凹部90协作的艾伦内六角扳手型工具拧入或拧出支撑件48。由此，操作员可以调节调节螺柱相对于支撑件的轴向位置。
特别地，图4示出了处于所谓的第一非阻挡配置的引导装置22。调节螺柱84的近端面88与支撑件48的近端66大致共面。弹簧83处于第一压缩状态，并且阻挡元件50的齿80的锥形边缘81与支撑件48的远端57大致共面。
另外，图5和图6表示处于所谓的第二阻挡配置的引导装置22。调节螺柱84的近端面88位于内部空间的近端部62的内部。弹簧83处于比上面提及的第一状态更压缩的第二压缩状态。阻挡元件50的齿80的尖锐边缘81形成相对于支撑件48的远端57的凸出物。阻挡配置将在下文中更详细地讨论。
图2和3所示的定位装置24包括围绕轴线96的大致圆柱形的第二外表面94。所述第二外表面94具有与底座20的内腔34的形状大致匹配的形状。所述第二外表面94在图3所示的第二组装配置中包括与所述底座的组装元件38可去除地组装的第二设置98。在所述第二组装配置中，环形主体30的轴线36和引导装置24的轴线94是相同的。
与引导装置22的第一组装设置56相同，第二组装装置98例如是允许卡口式组装的L形槽。
定位装置24被配置为使得在第二组装配置中，所述定位装置的远端面100与底座20的吸盘40的挠性裙42的边缘59大致共面。
定位装置24具有观察口104，该观察口104为以轴线96为中心并且通向远端面100的圆柱形。所述开口104包括直径106。
另外，定位装置24优选地包括圆锥形腔108，其使观察口104延伸一直张开到所述定位装置24的近端面110。
在所示的实施方式中，圆锥形腔包括大致沿着圆锥体生成体延伸的通道112。通道112适合于***照明器材25，该照明器材本身表现为具有细长形状的灯。在***到通道112中时，灯25沿远端面100的方向借助观察口104发送光束。在未表示的变型例中，圆锥形腔包括若干通道。
钻具26包括钻头114、挡块115以及旋转钻具116。
钻头114具有沿着轴线117的大致圆柱形状，并且能够滑动到阻挡元件50的圆柱形通道78中并且滑动到调节螺柱84的通孔92中。
挡块115例如具有垫圈的形状，该垫圈定位在钻头周围，以限制其在所述圆柱形通道78中的轴向移动。
上述去除装置10旨在去除图3至图7所示的紧固件12，现在将对其进行描述。
紧固件12安装在结构16(例如飞机结构面板)的孔14中。结构16例如由复合材料元件构成。
结构16特别包括相对的第一面120和第二面122，第一面120被称为“可接近面”或“操作面”，并且第二面122被称为“盲面”。
孔14从第一面120到第二面122穿过结构16。孔14基本上是圆柱形。在第一面120附近，孔还包括埋头孔123。
在该示例中，紧固件12是单面紧固件，并且包括***到孔14中的螺栓124和套管126。螺栓124和套管126是金属的，例如由A286型不锈钢或钛合金组成。
螺栓124包括沿着轴线136对齐的螺纹部130、柄132以及头部134。在所示的实施方式中，头部134是埋头，该埋头与图3至图7的安装配置的结构16的第一面120齐平。
套管126具有管状形状，并且包括沿着轴线136对齐的螺纹部137、光滑主体138以及张开的套环140。套环140被定位在孔14的张开端123中。所述套环的自由端142大致具有扁平环的形状，该扁平环特别具有外径144。
在安装配置中，套环140接收螺栓124的头部134，所述头部的一端和所述套环的自由端142与结构16的第一面120大致共面。
根据未表示的变型例，套管的套环是大致平坦的，并且抵靠在第一面120上；并且螺栓头相对于所述第一面突出。
根据未表示的变型例，紧固件12是在结构的每个面上包括柄和扁平头部的铆钉。
螺栓的柄132在孔14的内部***套管的主体138中。螺栓的螺纹部130和套管的螺纹部137拧在一起，形成相对于结构16的第二面122的凸出物。
在安装配置中，套管主体包括与所述第二面122啮合的外凸起146。文献FR3016417中特别描述了形成有外凸起的紧固件12在结构16中的这种安装。
去除装置10的阻挡元件50和定位装置24根据紧固件12的大小来配置。
特别地，由阻挡元件的齿80形成的圆的直径82小于紧固件12的套环140的自由端的外径144，并且大于螺钉头部134的外径。阻挡元件50优选地被配置为使得所有齿80的尖锐边缘81与所述套环140同时接合。
根据未示出的实施方式，去除装置10包括与上述阻挡元件50类似但具有不同直径82的若干阻挡元件。
根据未示出的实施方式，由阻挡元件的齿80形成的圆的直径82小于要去除的铆钉的扁平头部的外径。
类似地，定位装置24的观察口104的直径106优选地等于紧固件12的套环140的自由端的外径144。
有益的，还根据紧固件12的大小来配置去除装置10的穿孔工具26。钻头114的直径特别大于螺栓124的柄132的直径，并且小于孔14的直径。
现在将描述用上述装置10去除紧固件12的过程。
首先，以图3的第二组装配置将底座20和定位装置24组装在一起。然后，将所述定位装置的远端面100和所述底座的吸盘40的裙42的边缘59的边缘抵靠结构16的第一面120放置，该第一面靠近紧固件12。
然后，通过抵靠第一面120滑动，将底座20/定位装置24组件移动到操作位置，在该位置中，螺栓的头部134和/或套管的套环140相对于观察口104大致居中。在图3至图7所示的所述操作位置中，底座20的环形主体30的轴线36和紧固件12的轴线136大致相同。
在所述开口的直径106大致等于套环140的外径144的情况下，由于套环140是观察口104的一部分，因此操作者易于识别操作位置。照明器材25用于通过照亮螺栓头部134和套管的套环140来便于视觉地确定操作位置。
然后，在借助通气口44处的吸气在吸盘40的裙42中进行减压时，将底座20保持在操作位置中。因此，吸盘40在所述操作位置中将底座20牢固地固定到结构的第一面120。
然后将定位装置24与底座20分离。在图4的非阻挡配置中，根据第一组装配置将引导装置22组装在所述底座中。所述引导装置22的轴线46和紧固件12的轴线136于是大致相同。
使用艾伦内六角扳手，将调节螺柱84拧入到支撑件48的内部空间的近端部62中。然后，所述螺柱朝向结构16的第一面120移动，这拉动阻挡元件50并压缩弹簧83。然后，阻挡元件50的齿80以等于后缩距离58的距离轴向移动，直到它们与套管126的套环140的自由端142啮合。
继续调节螺柱84的拧紧，以便沿套管126的方向对阻挡元件50施加轴向压力。然后达到图5和图6所示的阻挡配置。在如图6所示的这种阻挡配置中，阻挡元件50的齿80的尖锐边缘81被嵌入到套环140的自由端142中。由此，套管126由底座20/引导元件22组件保持防止相对于结构16旋转。
内螺纹68和外螺纹86的细螺距允许在阻挡配置中精确调节调节螺柱84相对于支撑件48的轴向位置，以便适应由阻挡元件50对套管126施加的轴向压力。调节螺柱84的位置由弹簧83对阻挡元件的环形冠76施加的相反轴向压力来维持。
套管126相对于结构16被保持在固定位置中，并且螺栓124的头部134被钻具26的钻头114穿孔。钻头114与头部134的接触被钻头***其中的通孔92和引导装置的圆柱形通道78引导。
由此，钻头114在被工具116旋转时被驱动到头部134中。钻头的直径大于柄132的直径，这使得可以破坏所述头部134并使套管的光滑主体138的套环140分离。
旋转被防止的套管126避免了所述套管与孔14的边缘之间的任何摩擦。类似地，挡块115与支撑件48的近端66啮合，并且防止钻头太深地嵌入到螺钉124和/或孔14中。这降低了在使用钻头114期间损坏孔14的风险。
然后从引导装置22去除钻头114，然后将紧固件12轴向推入到孔14中，以由结构16的第二面122从所述孔弹出。在紧固件的穿孔期间与光滑主体138分开的套管的张开套环140借助结构的第一面120与埋头孔123分离。
在另选的变型例中，钻头的直径小于螺栓124的柄132的直径。在这种情况下，需要第二工具来将张开的套环140与套管的光滑主体138分离。
最后，底座20的通气口44打开，以便使所述底座20与结构16分离。
无论使用哪种去除方法，然后都可以将新的永久紧固件安装在现在是空的孔14中。

Claims (11)

1.一种用于去除安装在结构(16)孔(14)中的紧固件(12)的装置(10)，所述装置包括：
底座(20)，具有到所述结构的可去除附接装置(32)；和
引导装置(22)，形成沿着第一轴线(46)定位的圆柱形通道(78、92)，所述圆柱形通道能够接收用于对所述紧固件穿孔的钻头(114)，所述引导装置包括：
支撑件(48)，装配有第一设置(56)，该第一设置(56)用于在第一组装配置中可去除地组装到所述底座；
阻挡元件(50)，沿着所述第一轴线相对于所述支撑件可移动；以及
调节装置(52)，用于在阻挡配置与非阻挡配置之间调节所述阻挡元件(50)相对于所述支撑件的轴向位置，所述阻挡配置对应于所述阻挡元件的远端与所述紧固件(12)的啮合，以便防止所述紧固件相对于所述结构旋转。
2.根据权利要求1所述的去除装置，其中，所述阻挡元件的远端包括防止所述紧固件相对于所述结构旋转的阻挡部(80)，所述阻挡部具有尖锐的边缘(81)，能够沿着所述第一轴线(46)借助压力嵌入到所述紧固件中。
3.根据权利要求2所述的去除装置，其中，所述阻挡部(80)沿着圆直径(82)大致定位在所述圆柱形通道(78)周围。
4.根据前述权利要求中任意一项所述的去除装置，其中，所述调节装置(52)包括：压缩弹簧(83)，该压缩弹簧能够使所述阻挡元件(50)沿与所述远端相反的方向轴向地移动；和挡块(84)，该挡块能够防止所述移动，所述挡块包括沿着可调节轴向位置组装到所述支撑件(48)的组装设置(86)。
5.根据前述权利要求中任意一项所述的去除装置，其中，所述可去除附接装置(32)包括至少一个吸盘(40)。
6.根据前述权利要求中任意一项所述的去除装置，还包括能够轴向地通过所述引导装置的所述圆柱形通道(78、92)的钻头(114)。
7.根据前述权利要求中任意一项所述的去除装置，还包括具有沿着第二轴线(96)定位的观察口(104)的定位装置(24)，所述定位装置嵌合有在第二组装配置中组装到所述底座(20)的第二组装设置(98)，所述第二可去除组装设置被配置为使得，相对于所述底座，所述第二组装配置中的所述第二轴线与所述第一组装配置中的所述第一轴线(46)大致相同。
8.根据权利要求7所述的去除装置，还包括能够将光束发送到所述观察口(104)中的照明器材(25)。
9.一种借助于根据前述权利要求中任意一项所述的去除装置去除安装在结构(16)孔(14)中的紧固件(12)的过程，所述孔通往所述结构的操作面(120)，所述紧固件大致沿着第三轴线(136)定位，并且包括大致圆柱形的柄(132)和相对于所述柄形成径向凸出物的头部(134、140)；
所述过程包括以下步骤：
将所述底座(20)紧固到所述结构的所述操作面(120)；并且组装所述底座与所述引导装置(22)，使得所述第一轴线(46)和所述第三轴线(136)大致相同；
在所述阻挡配置中，调节所述引导装置的所述阻挡元件(50)的轴向位置，以便防止所述紧固件(12)的所述头部(134、140)相对于所述操作面(120)旋转；以及
使用由所述引导装置的所述圆柱形通道(78、92)引导的钻头(114)对所述紧固件头部(134)进行穿孔。
10.根据权利要求9所述的去除过程，其中，所述紧固件(12)包括：
套管(126)，包括大致圆柱形的主体(138)和相对于所述主体形成径向凸出物的套环(140)；和
螺栓(124)，包括大致圆柱形的柄(132)和相对于所述柄形成径向凸出物的头部(134)；
所述螺栓的所述柄被定位在所述套管的所述主体中，所述套环(140)与所述结构的所述操作面(120)啮合；
所述过程包括以下步骤：
在所述阻挡配置中，调节所述引导装置的所述阻挡元件(50)的轴向位置，以便防止所述套管的所述套环(140)相对于所述操作面(120)旋转；以及
使用由所述引导装置的所述圆柱形通道(78、92)引导的钻头(114)对所述螺栓头部(134)进行穿孔。
11.根据权利要求9或10并结合权利要求7或8所述的去除过程，其中，所述底座(20)到所述操作面(120)的附接过程包括：
在所述第二组装配置中，将所述定位装置(24)与所述底座(20)可去除地组装；
将所述底座相对于所述操作面位移到操作位置，在该位置中，所述螺栓头部(134)和/或所述套管的所述套环(140)相对于所述观察口(104)大致居中；
启动所述可去除附接装置(32)，以便将所述底座固定到所述操作面；以及
分开所述底座和所述定位装置。
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