專利名稱：具有改善的穿透能力的緊固件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體上涉及緊固件，更具體地，涉及這樣一種金屬穿孔緊固件，其用于將一個或多個金屬/非金屬層固定在至少一個金屬層上并在不利條件下將該固定的層永久地保持于其適當位置。
背景技術(shù)：
緊固件是設(shè)計用來將工件固定在一起的，例如，將頂部層壓非金屬工件固定在底部輕量型(light-gauge)金屬基板(18規(guī)格和更薄)上，或者，將輕量型金屬工件固定在輕量型金屬基板上一般是利用螺紋緊固件完成的。螺紋的螺旋線設(shè)計在將該頂部層壓材料與該輕量型金屬基板緊緊地拉緊在一起方面是成功的。另外，螺旋線螺紋設(shè)計提供了足夠的拔出阻力，以達到工業(yè)上可接受的性能值。然而，已經(jīng)證實螺旋線螺紋緊固件的安裝費時且令安裝者疲勞。使用這些輕量型金屬的工業(yè)要求緊固件具有氣動打釘系統(tǒng)的速度，并帶有螺旋線螺紋緊固件的夾持和夾緊特點。
釘子狀的產(chǎn)品(淬硬的銷)已成功地用在將工件(包括頂部金屬)連接在大尺寸金屬基板(16規(guī)格和更厚)中。然而，當該金屬基板為輕量型金屬基板(18規(guī)格和更薄)或要將兩個或多個輕量型金屬(18規(guī)格和更薄)連接在一起時，在穿透和緊固過程完成前，該基板可從該頂部工件被拉開(偏斜)，另外，該金屬薄度形成了為當前現(xiàn)有技術(shù)的銷提供摩擦-鎖的材料不夠的情況。無論這些緊固件是否包括倒刺、突出部、底切部、網(wǎng)狀線或螺旋形螺紋，這些淬硬的銷當安裝在這些輕量型材料上時缺乏拔出阻力。另外，它們沒有能力將該基板和該工件拉緊在一起，以封閉當金屬基板為輕量型金屬時由偏斜產(chǎn)生的該基板和工件之間的間隙。
L.H.Flora(U.S.2,740,505和U.S.2,751,052)公開了一種用于將保溫材料附著在金屬片蓋板上的單件式彈簧鋼制的屋面釘。這個屋面釘包括在主體的底切部內(nèi)的中心舌部、穿過該輕量型金屬蓋板的尖端、和由與該主體相同材料彎成角度制成的用于夾緊該保溫層的頭部。該主體包括細長肋，用于增強該主體及其剛性。在Dimas(U.S.3,983,779)中，也包括這種肋，但它形成為比銳角彎曲更成弧形的形式。McChesney(U.S.1,934,134)也公開了一種用于將兩塊木頭保持在一起的平頭釘形式的緊固件。這種平頭釘由扁金屬絲的連續(xù)帶制成，該帶在兩個側(cè)邊上弄彎以形成匯聚的側(cè)面凸緣，為該側(cè)面凸緣之間的輻板的寬度尺寸提供楔形外觀。提供這種肋或側(cè)面凸緣大大增加了安裝該釘所需的驅(qū)動力。在Flora和Dimas開發(fā)屋面釘?shù)牡兔芏鹊膶訅后w(保溫材料)中和在McChesney開發(fā)其平頭釘?shù)哪静闹?，?qū)動阻力可能不成問題。但當要將密度較大的層壓體(即，石膏板、膠合板、定向絞合線板、水泥板)緊固在金屬基板上時，所遇到的驅(qū)動力具有的性質(zhì)可能造成不徹底的安裝。當使用商售氣動工具進行動力安裝時，這些附加的驅(qū)動力足以使該工具“停車(stall-out)”。根據(jù)本發(fā)明的原理，為了成功地使用商售動力工具通過由比保溫材料密度大的材料制成的工件進行緊固件安裝，該緊固件主體應(yīng)設(shè)計成具有最小的驅(qū)動阻力。結(jié)果，應(yīng)當避免加強肋或任何其他從該主體平面突出的突出部。
還已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，如果主體的最大厚度接合在穿透尖端的開始處，則緊固件的動力裝置可超過來自于該動力工具的驅(qū)動力。因此，需要從尖端至獲得主體最大厚度處的某個大區(qū)域逐漸增加該主體的厚度。這種厚度尺寸的“楔”形使該穿透孔的深度逐漸打開，從而使驅(qū)動力保持在動力安裝工具的動力曲線內(nèi)。然而，形成齒的空洞的除去材料的該主體的“楔”形(如同本發(fā)明的設(shè)計)會使該主體太弱而不能承受安裝所需的驅(qū)動力。因此，為了增加主體的強度，需要在該主體的大部分長度上形成相應(yīng)的沖壓凹部(壓印)。這些增加強度的特征必需全部凹入該主體表面下面，以不致產(chǎn)生如同現(xiàn)有技術(shù)的側(cè)面加強件中遇到的驅(qū)動阻力。除了該齒以外，任何超出該主體表面的突出部都作用為驅(qū)動阻力，并可對正確安裝產(chǎn)生不利影響。
另外，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)包括穿透尖端側(cè)邊的該主體的側(cè)邊的連續(xù)傾斜在減小驅(qū)動力方面是主要因素。另外，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)具有傾斜側(cè)邊的X形尖端對穿透是有利的。
發(fā)明內(nèi)容
一種將工件固定于金屬基板的緊固件包括細長扁平主體，該主體具有用于穿透該工件和該基板的尖端，該緊固件具有一定的寬度和厚度尺寸和外邊緣。固定件由該主體承載。在該主體的一個端部上設(shè)置頭部，用于驅(qū)動該緊固件穿過該工件和基板。該主體的厚度尺寸在靠近該頭部處比靠近該尖端處大。
圖1為根據(jù)本發(fā)明構(gòu)造的緊固件的透視圖；圖2為圖1所示的緊固件的側(cè)視圖；圖3為表示其厚度尺寸變化的該緊固件主體的放大的部分側(cè)視圖；圖4為沿著圖1的4-4線所取的本發(fā)明緊固件主體的橫截面圖；和圖5為沿著圖1的線5-5所取的緊固件主體的部分橫截面圖。
具體實施例方式
根據(jù)本發(fā)明構(gòu)造的緊固件基本沒有從該緊固件主體一部分上突出的穿透該金屬基板的所有突出部，因此可使當該緊固件穿透該金屬基板時產(chǎn)生的摩擦最小。另外，該緊固件主體的厚度尺寸具有“楔”形輪廓，該楔形件在最接近穿透尖端處的部分最薄。這種輪廓減小了在該金屬基板上形成孔所需的初始力，這又可使該動力工具產(chǎn)生的力提供足夠大的速度以驅(qū)動該緊固件穿過該工件并穿過該金屬基板，到達可將該基板和工件夾緊在一起的位置。
根據(jù)本發(fā)明的緊固件的這些和其他特征表示在要參考的附圖中。如圖1所示，緊固件10包括細長主體12，它具有用于穿透工件和金屬基板的尖端14。在該細長主體12的相反端部設(shè)有頭部16，該頭部適于與動力工具(未示出)接合以驅(qū)動該緊固件10穿過工件和金屬基板。該主體12上安裝固定件18，用于在插入后固定工件和金屬基板。如圖1所示，該固定件18為設(shè)置在形成于該主體12中的開口20內(nèi)的齒。該齒從該開口的下部伸出并向上突出在該開口中。如圖1所示，該齒沿著其縱軸線變形(扭轉(zhuǎn))，并且當它通過由該尖端14形成的孔時，該齒變平進入開口20中并且不會使該孔的尺寸變形。然后依靠在所形成的孔內(nèi)鎖緊的邊緣產(chǎn)生的摩擦，該固定件將工件和金屬基板保持在一起。該緊固件10的寬度尺寸為W，厚度尺寸為T(圖2)。
參照圖3更加清楚地看出，該主體12的厚度尺寸在靠近頭部16處比靠近尖端14處大。即，該厚度尺寸在靠近該頭部具有第一厚度T1，然后逐漸變小，或在靠近該尖端14處成為最小的T2。當利用動力工具驅(qū)動該緊固件10穿過工件和金屬基板時，這種厚度的減小再次使驅(qū)動阻力最小。如圖3所示，優(yōu)選厚度從T1減小至T2是連續(xù)的和對稱的，但這不是必需的要求。即，與在兩個側(cè)面都減小相反，厚度從T1減小至T2可以只在該主體12的一個側(cè)面進行?；蛘?，如果需要，這種從T1至T2的減小可以步進式地進行。本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)理解，為了說明和容易理解所涉及的原理，圖3提供的圖示放大了厚度從T1減小至T2。例如，優(yōu)選厚度的減小在該主體的3.5cm長度上大約為0.2mm。雖然目前認為這種尺寸是最優(yōu)選的實施例，但應(yīng)理解，厚度尺寸的減小可隨著該主體的長度、所涉及的材料和該緊固件要插入其中的工件和金屬基板而變化。該主體厚度的減小通過在形成該緊固件的沖壓工序過程中使該主體受到極大壓力來達到。這樣，減小量及輪廓由沖模的形狀來控制。
如圖4所示，該主體14可以沿著邊緣在所示的標記22處壓印。術(shù)語“壓印的”或“壓印”表示通過施加極壓，該主體金屬沿著邊緣的厚度減小。壓印產(chǎn)生凹坑或槽，該凹坑或槽從靠近該頭部16處沿著該主體的兩個側(cè)邊向下延伸至該尖端14并包括該尖端14，但稍微偏離該側(cè)邊。這樣，在本申請中所用的壓印表示在第一表面24上的材料被壓縮，以形成標記22所示的槽，但從第二表面26上沒有主體金屬的突出部。優(yōu)選該壓印在制造該緊固件的沖壓工序過程中完成，但如果需要也可單獨完成。該工序使材料變硬，使得該材料能夠容易地穿過工件和基板，而不會彎曲或變形。另外，如圖4所示，該主體12的側(cè)邊在標記28處向下傾斜通過和包括該尖端14。這種傾斜使該緊固件10穿過金屬基板更簡單和更容易。應(yīng)當理解，在形成尖端14的邊緣上形成的傾斜在該主體12的側(cè)邊向上繼續(xù)不間斷。這樣，當該尖端14在金屬基板上切出開口時，與該緊固件的側(cè)邊配合的該開口的邊緣也是傾斜形狀，不需要進一步切割該基板。還應(yīng)進一步注意，該細長扁平主體12的第一和第二表面24和26至少沿著穿透金屬基板的該緊固件主體的一部分沒有向外伸出的突出部。
如圖5所示，靠近和包括該頭部一部分的該主體中形成第一和第二沖壓的加強槽30和32。如沿著圖1的5-5線所取的圖5所示，這些槽與壓印的槽的上部重疊，但這種重疊不是所要求的。術(shù)語“沖壓的加強槽”表示在形成該主體的沖壓工序過程中，該主體的材料變形，使得在表面24上形成槽，并在表面26上形成突出部34。另外，如圖1和圖5所示，該突出部34圍繞著形成該頭部16的彎曲部36持續(xù)到該頭部之上。
特別如圖2所示，在開口37周圍形成向下懸垂的凸緣38，它可用于貫穿工件(例如干式墻)的表面，使該頭部16容易與該干式墻表面齊平，不會損壞該干式墻表面。
從附圖和以上說明中可看出，在穿透該金屬基板的部分中，沒有從該主體12的表面上伸出的加強突出部。
這樣，已經(jīng)公開了用于將工件固定在金屬基板上的緊固件，該緊固件通過該金屬基板的穿透阻力最小，但牢固地將該工件固定在該基板上。
權(quán)利要求
1.一種利用動力工具將工件固定在金屬基板上的緊固件，該緊固件包括細長扁平主體，其具有第一和第二表面并包括用于穿透所述工件和所述基板的尖端，并具有由所述第一和第二表面及一外邊緣確定的寬度和厚度尺寸；所述第一和第二表面至少沿著穿透所述基板的部分沒有從該處向外伸出的突出部；由所述主體承載的固定件；在所述主體一端上的頭部，設(shè)置成與所述主體基本成直角，用于驅(qū)動所述緊固件穿過所述工件和所述基板；和所述主體的所述厚度尺寸在靠近所述頭部處比靠近所述尖端處大。
2.如權(quán)利要求1所述的緊固件，其中所述厚度尺寸在整個細長扁平主體上變化。
3.如權(quán)利要求2所述的緊固件，其中所述厚度尺寸連續(xù)變化，為所述主體提供最小的穿透阻力。
4.如權(quán)利要求2所述的緊固件，其中所述主體的所述外邊緣是傾斜的。
5.如權(quán)利要求4所述的緊固件，其中所述主體在靠近所述主體的所述外邊緣處被壓印，但從所述主體的所述外邊緣移位。
6.如權(quán)利要求2所述的緊固件，其中所述厚度尺寸的所述變化從所述頭部至所述尖端為對稱的。
7.如權(quán)利要求6所述的緊固件，其中包括所述尖端的所述主體的外邊緣是傾斜的。
8.如權(quán)利要求7所述的緊固件，其中包括所述尖端的所述主體在靠近所述主體的外邊緣處被壓印，但從所述主體的外邊緣移位。
9.如權(quán)利要求1所述的緊固件，還包括第一沖壓的加強槽，其設(shè)置于所述主體和所述頭部之間過渡處并從所述過渡處沿著所述主體和所述頭部延伸。
10.如權(quán)利要求9所述的緊固件，其中所述主體在靠近所述主體的所述外邊緣處被壓印，但從所述主體的所述外邊緣移位，并且所述沖壓的加強槽沿著所述主體延伸一距離，以與所述壓印重疊。
11.如權(quán)利要求10所述的緊固件，還包括橫向偏離所述第一沖壓的加強槽的第二沖壓的加強槽。
12.如權(quán)利要求11所述的緊固件，其中每一個所述第一和第二槽與所述外邊緣的相對側(cè)的距離基本相等。
全文摘要
一種具有細長扁平主體的金屬穿孔緊固件，該主體具有第一和第二表面，在一個端部具有頭部而在另一個端部具有穿透尖端。該扁平主體的厚度尺寸在靠近該頭部處比靠近該尖端處大。該主體的第一和第二表面沒有向外伸出的突出部。
文檔編號F16B15/00GK1826474SQ200480011729
公開日2006年8月30日 申請日期2004年3月19日 優(yōu)先權(quán)日2003年3月21日
發(fā)明者馬克·法雷爾, 邁克爾·E·法雷爾 申請人:黑夜之星國際股份有限公司