CN102650311A - 硬质被打入部件用连接销钉及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种硬质被打入部件用连接销钉及其制造方法，该硬质被打入部件用连接销钉(A)具备扩径头部(1)及轴部(2)。轴部(2)具有处于扩径头部(1)的下方的大径轴部(2a)、处于大径轴部(2a)的下方的中间轴部(2b)及从中间轴部(2b)到连接销钉(A)的前端的小径轴部(2c)。大径轴部(2a)具有处于扩径头部(1)的下方的圆弧部(4)及形成于圆弧部(4)与中间轴部(2b)之间的锥形部(5)。扩径头部(1)侧的大径轴部(2a)的直径大于中间轴部(2b)侧的大径轴部(2a)的直径。中间轴部(2b)从大径轴部(2a)侧到小径轴部(2c)具有恒定的直径。小径轴部(2c)的前端侧形成为炮弹状。

Description

硬质被打入部件用连接销钉及其制造方法

技术领域

本发明涉及用于将配件或板件等薄钢板连接到混凝土或金属钢材等硬质被打入部件上的连接销钉及其制造方法。

背景技术

在楼房等建筑物、桥梁、隧道等土木建筑物中，为了将配件或板材等薄钢板连接到混凝土或金属钢材等硬质被打入部件上，通过利用压缩空气、燃烧气体、火药等驱动源的工具而将连接部件打入。

作为上述的连接部件，专利文献1～3公开了一种将轴部的头部侧设为大径、前端侧设为小径的混凝土销钉。

专利文献1：EP2085624

专利文献2：US6171042

专利文献3：JP-A-2008-051153

但是，在高强度的建筑物物件中使用硬质的混凝土，因此，当使用中间部形成有大的台阶部或头部侧的锥角过大的现有混凝土销钉时，打入阻力大，头部的下方易弯曲，容易产生打入不良。另外，近年来，一般而言，随着高强度化的推进，在混凝土建筑中，翻盖施工增加、随着混凝土寿命的硬质化等，需要能够打入到更加硬质的部件中的销钉。当然，当向60牛顿每平方毫米(N/mm²)程度以上的硬质部件打入时，也需要上述动力源的动力，但也要求降低从取决于打入工具本身大小的作业性的面朝向部件的贯入阻力，并要求确保贯入后朝向部件的连接力(销钉的保持力)。

当将混凝土销钉向硬质部件打入时，通过大致垂直于部件地将前端打入而使前端部贯入，但由于是硬质部件，因此需要确保轴部及头部正下方的头下部的屈服强度，当该屈服强度不充分时会产生轴部的弯曲或头下部的折断，从而成为妨碍连接的主要原因。若要利用带台阶部的销钉来应对当前正在开发并实用的超高强度混凝土之类的非常硬的混凝土，则为了提高强度，轴径变大，贯入阻力也变大，需要采用具有充足动力的工具。

而且，将轴部整体设成锥形形状、或将头下部设成圆弧状的混凝土销钉的制造不容易，另外，虽然销钉的轴径越大则强度越高，但价格昂贵。若要得到轴径大且强度高的连接销钉，则作为材料的金属线材的外径也不得不选用较大外径，导致成本变高。

发明内容

本发明的实施方式涉及在打入时不易弯曲且能够有效地打入到硬质被打入部件的连接销钉。

另外，本实施方式涉及一种连接销钉的制造方法，即使不增大作为材料的金属线材的直径，也能够使连接销钉的轴径大于材料即线材的直径。

附图说明

图1是实施方式的混凝土销钉的主视图。

图2是将上述混凝土销钉打入硬质混凝土中的状态的立体图。

图3是上述混凝土销钉的其他实施方式的立体图。

图4(a)～图4(c)是在表面形成有槽的状态的混凝土销钉的主视图。

图5(a)及图5(b)是表示上述混凝土销钉的扩径头部和大径轴部的制造方法的说明图。

标号说明

A 混凝土销钉

1 扩径头部

2 轴部

2a 大径轴部

2b 中间轴部

2c 小径轴部

4 圆弧部

5 锥形部

12 模具(左右)

13 镦锻加工模具

14 上部空间部

15 下部空间部

16 空间部

21 线材

具体实施方式

以下，参照附图对实施方式进行说明。另外，实施方式是发明的示例，并不限定本发明，实施方式所记述的所有特征及其组合并不限定为本发明的本质。

在图1～图5(b)中，附图标记A是混凝土销钉。该混凝土销钉A是连接销钉的一个示例，例如用于将薄铁板连接到超过60N/mm²(牛顿每平方毫米)的硬质混凝土上，并由扩径头部1和轴部2构成，轴部2由处于扩径头部1的下方的大径轴部2a、处于大径轴部2a的下方的中间轴部2b以及从中间轴部2b到炮弹状的前端部的小径轴部2c构成。“炮弹状”是指“直径向直径为零的前端递减、且直径的缩小率向前端增加的形状”。另外，例如，混凝土销钉A的尺寸设定成：全长为19mm，扩径头部1的直径d为6.25mm，轴部2的轴长(从全长的头下部开始的长度)1为17.5mm，大径轴部2a的长度l1为6.5mm，中间轴部2b的长度l2为3.0mm，小径轴部2c的长度l3为8.5mm，中间轴部2b的直径d1为2.96mm。

在扩径头部1的下方的头下部3的外表面形成有圆弧部(曲面部)4。圆弧部4被设定得较大，使得在被打入时上述头下部3不会弯曲的程度，对于上述尺寸的混凝土销钉A，头下部3的圆弧部4可设定成R1.5左右。

接着，大径轴部2a具有轴长的1/3以上的长度，大径轴部2a设置成头下部3侧的直径大于形成于圆弧部4与中间轴部2b之间的锥形部5的直径。接着，将连接头下部3的圆弧部4与中间轴部2b的锥形部5设定成如下的程度：较小地保持相对于硬质被打入部件的贯入阻力而不会增大，保持打入后的拉拔屈服强度，并且，在打入时大径轴部不会弯曲。上述的锥形部5的角度θ1优选设定成为2～5°。

中间轴部2b为等径的直线部。

接着，小径轴部2c由直径比中间轴部2b小的下部中间轴部6、设置于下部中间轴部6与中间轴部2b之间的下部锥形部7以及设置于下部中间轴部6的下方的前端部8形成。下部锥形部7的角度θ2设定成例如10°。前端部8的长度例如为5mm，前端部8形成为炮弹状。

在上述结构中，由于混凝土销钉A的头下部3的圆弧部4为R1.5左右，形成得相当大，所以，头下部3和大径轴部2a的强度变大，缓解了向头下部3的折弯处的应力集中，因此，可提高相对于折断的屈服强度，在被打入到硬质被打入部件的情况下，在扩径头部1上施加击打时，扩径头部1不易弯曲。

另外，大径轴部2a具有轴长的1/3以上的长度，在大径轴部2a上，由于设置成头下部3侧的直径大于形成于头下部3与中间轴部2b之间的2～5°的锥形部5的直径，所以，头下部3和大径轴部2a的强度增加，缓解了向大径轴部2a的弯曲处的应力集中，可提高相对于折断的屈服强度，在被打入到硬质被打入部件的情况下，在扩径头部1上施加击打时，大径轴部2a不易弯曲。

另外，对于混凝土销钉A，当锥形部5的角度θ1小于2°时，由于上部的直径不够大，所以，不能确保规定的强度(相对于折断的屈服强度)；当上述角度θ1大于5°时，打入时的贯入阻力变大，并且无法得到打入后的拉拔阻力(保持力)；另外，还由于后述的制造上的原因，5°为极限值。

由于中间轴部2b为等径的直线部，所以，打入时的对于硬质被打入部件的贯入阻力不会增大，并且能够较大地保持打入后的拉拔阻力。

而且，在小径轴部2c上形成有直径比中间轴部2b小的等径的下部中间轴部6、设置于下部中间轴部6与上述中间轴部2b之间的下部锥形部7以及设置于下部中间轴部6的下方的前端部8。前端部8为炮弹形状，其贯入阻力小，而且，等径的下部中间轴部6较小地保持贯入阻力，并且提高拉拔屈服强度，而且，设置于下部中间轴部6与上述中间轴部2b之间的下部锥形部7的直径递增，因此，能够提高直到上述中间轴部2b的强度。下部中间轴部6形成为等径，从而确保打入后的拉拔屈服强度，另外，将下部锥形部7设定为10°的原因为，可使小径轴部2c的前端侧的直径一定程度地缩小，从而减小相对于混凝土的贯入阻力。

像上述那样，在头下部3上形成有圆弧部4，另外在大径轴部2a上，设置成头下部3侧的直径大于形成于圆弧部4与中间轴部2b之间的锥形部5的直径，因此，头下部3和大径轴部2a的强度变大，缓解了向大径轴部2a的弯曲处、头下部3的折弯处的应力集中，可提高相对于折断的屈服强度，在被打入到硬质被打入部件的情况下，在扩径头部1上施加击打时，大径轴部2a不易弯曲。

另外，由于中间轴部2b为等径的直线部，所以，打入时的贯入阻力不会增大，并且能够较大地保持打入后的拉拔阻力。

根据以上内容，如图2所示，能够利用混凝土销钉A将铁制的薄板材料C切实地固定于硬质的混凝土B中。另外，由于薄板材料C比较柔软，所以头下部的圆弧部4也能贯入，此外，虽未图示，混凝土销钉A构成将多个销钉经由合成树脂制连接件连接而成的连接销钉，在打入时，混凝土销钉A和与其他混凝土销钉断开的连接部件一同被打入，因此，将圆弧部4贯入到薄板材料和连接件D中，圆弧部4的贯入阻力大，混凝土基本不会贯入，因此，不会产生打入不良。

另外，混凝土销钉A不限定上述的实施方式。例如，如图3所示，也可以将大径轴部2a设成2级台阶，在下部形成锥形部5，将上部形成为等径的直线部9。此时，能够通过锥形部5来确保相对于大径轴部2a的折断的屈服强度，并且能够较高地维持打入后的保持力。

另外，也可以将中间轴部2b加长，并直接与炮弹形的小径轴部2c连接。

而且，在上述各实施方式中，如图4(a)～图4(c)所示，为了增大打入后的保持力，也可以对轴的表面进行加工而形成滚花槽10或倾斜的平行槽11。对于如图3所示的混凝土销钉等也是同样。

另外，对于上述的混凝土销钉A的上部的大径轴部2a，仅锥形部5的部分的外径大于混凝土销钉A的材料即金属线材(碳素钢丝)的外径。如图5(a)所示，这样的锥形部的形状由左右两个模具12和上部的镦锻加工模具13加工形成。

即，在左右两个模具12的对合面处形成有由上部空间部14与下部空间部15构成的空间部16。上部空间部14的内径比线材21的外径大，而且锥形部5a和圆弧部4a以比下部大的方式形成，在上端形成有圆形凹部17。下部空间15的内径形成为与上述线材21的外径基本相同。上部空间部14的上端敞开，下部空间部15的下端封闭。此时，如图所示，也可以在两个模具的对合面的下方固定下模18，也可以构成为，将下模18形成在上述左右模具12的一方或双方上，在对合模具12时将空间16封闭。镦锻加工模具13能够上下移动地配置于两个模具12的对合面的上方。在镦锻加工模具13的下表面形成有与混凝土销钉A的扩径头部1相对应的凹部20。由此，在模具12的对合面的上端的圆形凹部17与镦锻加工模具13的下表面之间形成符合扩径头部1的外形的头部用空间部。

当通过上述模具对混凝土销钉A的上部的锥形部5进行成形时，首先将直径与上述中间轴部2b的等径的铁制线材21(碳素钢丝)配置在两个模具12的空间16的内侧。此时，使线材21的上端朝模具12的上方突出。接着，将两个模具12紧固并对线材21进行固定。接着，如图5(b)所示，使镦锻加工模具13下降，将突出部分压下而将其压溃。由此，在镦锻加工模具13的下表面与模具12的上端的圆形凹部17之间形成扩径头部1。同时，当线材21的上部被压溃时，线材21被固定于空间部16内，上部空间部14的外径比线材21的外径大，所以线材21的上部以符合空间上部的内侧形状的方式膨胀并填塞圆弧部4a和锥形部5a，因此，形成了圆弧部4和锥形部5。

根据上述的锥形部制造方法，无需实施特殊的加工即可廉价且迅速地在连接销钉上形成直径大于作为该连接销钉的材料的线材21的直径的锥形部5。

优选为，当在混凝土销钉A的表面上形成滚花槽或平行槽时，在模具的空间部形成与各个槽相对应的凹凸。

如上所述，通过以镦锻加工模具13击打线材21的突出部分而将其压溃，使得线材21的上部顺沿着上部中间中间轴部2b的对合面地膨胀，从而形成锥形部5，对于这样的膨胀成形，5°的锥形部5为极限值。

另外，可以在如上所述地对线材21进行加工后，进一步以现有的方法对线材21的下部的小径轴部2c的形状进行成形。

如上所述，对于混凝土销钉A的大径轴部2a，仅锥形部5的部分的直径大于材料即金属线材21的直径，该锥形部5是通过由镦锻加工模具13将金属线材21的上部在其轴向上压溃而使其向外侧膨胀来形成的，因此，不需要使用与锥形部5的上端直径相同的金属线材21，因此工序简单，也能够较低地抑制成本。

另外，上述实施方式虽与混凝土销钉相关，但本发明不限于混凝土，也可应用于打入到其他硬质被打入部件中的连接销钉。

根据上述实施方式，硬质被打入部件用连接销钉A可具有扩径头部1以及轴部2。轴部2可具有处于扩径头部1的下方的大径轴部2a、处于大径轴部2a的下方的中间轴部2b以及从中间轴部2b到连接销钉A的前端的小径轴部2c。大径轴部2a具有处于扩径头部1的下方的圆弧部4以及形成于圆弧部4与中间轴部2b之间的锥形部5，扩径头部1侧的大径轴部2a的直径可以大于中间轴部2b侧的大径轴部2a的直径。中间轴部2b从大径轴部2a侧到小径轴部2c侧可以具有恒定的直径。小径轴部2c的前端侧可形成为炮弹状。

另外，大径轴部2a的下端与中间轴部2b的上端相接，大径轴部2a的下端的直径与中间轴部2b的上端的直径也可以相同。中间轴部2b的下端与小径轴部2c的上端相接，中间轴部2b的下端的直径也可以与小径轴部2c的上端的直径相同。圆弧部4的下端与锥形部5的上端相接，圆弧部4的下端的直径也可以与锥形部5的上端的直径相同。

根据上述的构造，大径轴部由扩径头部下方的圆弧部和形成于该圆弧部与中间轴部之间的锥形部构成，从而扩径头部侧的直径形成得较大，因此，扩径头部正下方的头下部与大径轴部的强度大，缓解了向大径轴部的弯曲处、头下部的折弯处的应力集中，可提高相对于折断的屈服强度，在被打入到硬质被打入部件的情况下，在扩径头部上施加击打时，扩径头部及大径轴部不易弯曲。

另外，由于中间轴部为等径的直线部，所以，打入时的贯入阻力不会增大，并且能够较大地保持打入后的拉拔阻力。

大径轴部2a的长度l1可为轴部2的轴长1的1/3以上的长度。锥形部5的锥角θ1可设定成如下程度：较小地保持相对于硬质被打入部件的贯入阻力，保持打入后的拉拔屈服强度，并且，在打入时大径轴部不会弯曲。

根据上述的构造，大径轴部具有轴长的1/3以上的长度，并且连接圆弧部与中间轴部的锥形部设定成如下程度，较小地保持相对于硬质被打入部件的贯入阻力、且大径轴部在被打入时不会弯曲，因此，锥形部的强度增加，缓解了向大径轴部的弯曲处的应力集中，可提高相对于折断的屈服强度，并且若在打入时扩径头部侧的轴长的1/3以上保持为不弯曲，则打入时的能量集中在连接销钉的前端上。另外，还由于较小地保持贯入阻力，所以能够切实地打入到硬质被打入部件。进而，由于是保持打入后的拉拔屈服强度的结构，所以能够长久地保持连接。

形成于圆弧部4与中间轴部2b之间的锥形部5的锥角θ1可为2～5°。

根据上述的构造，由于形成于圆弧部与中间轴部之间的锥形部为2～5°，所以能够较小地保持相对于硬质被打入部件的贯入阻力，能够最小限度地抑制打入所需的动力，并且可良好地保持打入后的拉拔屈服强度。另外，由于大径轴部的强度变大，所以在打入时缓解了向大径轴部的弯曲处的应力集中，可提高相对于折断的屈服强度。

圆弧部4的曲率也可以较大地设定成扩径头部1的正下方的头下部在打入时不会弯曲的程度。

根据上述的构造，由于可以将上述圆弧部较大地设定成在打入时上述头下部不会弯曲的程度，所以在打入时缓解了向扩径头部的弯曲处的应力集中，可提高相对于折断的屈服强度，并能够切实地打入到质被打入部件中。

小径轴部2c也可以具有：下部中间轴部6，具有比中间轴部2b的直径小的直径、且在上下方向上具有恒定的直径；下部锥形部7，设置于下部中间轴部6与中间轴部2b之间；以及前端部8，设置于下部中间轴部6的下方且为炮弹状。

根据上述的构造，由于小径轴部由直径比上述中间轴部的直径小的等径的下部中间轴部、设置于下部中间轴部与上述中间轴部之间的锥形部以及设置于下部中间轴部的下方的炮弹状的前端部形成，所以前端部的贯入阻力小，而且，等径的下部中间轴部较小地保持贯入阻力，并且提高了拉拔屈服强度，而且，设置于下部中间轴部与上述中间轴部之间的锥形部的直径逐渐增大，因此，能够提高直至上述中间轴部为止的强度。

另外，下部锥形部7的下端可与中间轴部6的上端相接，下部锥形部7的下端的直径可与下部中间轴部6的上端的直径相同。下部中间轴部6的下端可与前端部8的上端相接，下部中间轴部6的下端的直径可与前端部8的上端的直径相同。

另外，在轴部2上，圆弧部4可具有最大的直径。

另外，根据上述实施例，连接销钉A的制造方法可以具有如下的步骤：设置一对模具12、12以及能够上下移动地设置于这些模具12的上部的镦锻加工模具13的步骤；在一对模具12、12的对合面处，连续地设置具有内径比作为连接销钉A的材料的线材21的外径大的锥形部5a的上部空间部14a以及具有与上述线材21的外径相对应的内径且底部封闭的下部空间部15的步骤；将线材21以线材21的上部比模具12、12的对合面朝上方突出的状态配置于上部空间部14与下部空间部15中的步骤；将模具12、12对合，将配置于上部空间部14与下部空间部15中的线材21固定的步骤；以及通过由镦锻加工模具13将固定于模具12、12的线材21的上部压溃，并以填塞上部空间部15的锥形部5a的方式使线材21的上端朝外侧膨胀而使上部空间部15的锥形部5a成形的步骤。

根据上述的方法，在左右两个模具的对合面处，连续地设置具有内径比上述连接销钉的材料即线材的外径大的锥形部的上部空间部以及具有与线材的外径大致相同的内径且底部为封闭的下部空间部，在以线材的上部比上述模具的对合面朝上方突出的状态将上述线材配置于上述上部空间部与下部空间部中后，将模具对合而将上述线材固定，进而，通过由镦锻加工模具对线材的上端进行压溃并使其向外侧膨胀而将模具的上部锥形部填塞，因此，无需实施特殊的加工即可廉价且迅速地在连接销钉上形成具有直径大于作为该连接销钉的材料的线材的直径的锥形部。

Claims (9)

1.一种硬质被打入部件用连接销钉，其特征在于，

具备扩径头部(1)以及轴部(2)，

上述轴部(2)具有处于上述扩径头部(1)的下方的大径轴部(2a)、处于上述大径轴部(2a)的下方的中间轴部(2b)以及从上述中间轴部(2b)到连接销钉(A)的前端的小径轴部(2c)，

上述大径轴部(2a)具有处于上述扩径头部(1)的下方的圆弧部(4)以及形成于上述圆弧部(4)与上述中间轴部(2b)之间的锥形部(5)，上述扩径头部(1)侧的上述大径轴部(2a)的直径大于上述中间轴部(2b)侧的上述大径轴部(2a)的直径，

上述中间轴部(2b)从上述大径轴部(2a)侧到上述小径轴部(2c)具有恒定的直径，

上述小径轴部(2c)的前端侧形成为炮弹状。

2.如权利要求1所述的连接销钉，其中，

上述大径轴部(2a)的下端与上述中间轴部(2b)的上端相接，上述大径轴部(2a)的下端的直径与上述中间轴部(2b)的上端的直径相同，

上述中间轴部(2b)的下端与上述小径轴部(2c)的上端相接，上述中间轴部(2b)的下端的直径与上述小径轴部(2c)的上端的直径相同，

上述圆弧部(4)的下端与上述锥形部(5)的上端相接，上述圆弧部(4)的下端的直径与上述锥形部(5)的上端的直径相同。

3.如权利要求1所述的连接销钉，其中，

上述大径轴部(2a)的长度(l1)为轴部(2)的轴长(1)的1/3以上的长度，

上述锥形部(5)的锥角(θ1)被设定成如下程度：保持相对于硬质被打入部件的小贯入阻力，保持打入后的拉拔屈服强度，并且，在打入时大径轴部不会弯曲。

4.如权利要求1所述的连接销钉，其中，

形成于上述圆弧部(4)与上述中间轴部(2b)之间的锥形部(5)的锥角(θ1)为2～5°。

5.如权利要求1所述的连接销钉，其中，

上述圆弧部(4)的曲率被设定成如下程度的大曲率：在打入时上述扩径头部(1)的正下方的头下部不会弯曲。

6.如权利要求1～5中任一项所述的连接销钉，其中，

上述小径轴部(2c)具有：

下部中间轴部(6)，具有比上述中间轴部(2b)的直径小的直径，且在上下方向上具有恒定的直径；

下部锥形部(7)，设置于上述下部中间轴部(6)与上述中间轴部(2b)之间；以及

前端部(8)，设置于上述下部中间轴部(6)的下方且为炮弹状。

7.如权利要求6所述的连接销钉，其中，

上述下部锥形部(7)的下端与上述下部中间轴部(6)的上端相接，上述下部锥形部(7)的下端的直径与上述下部中间轴部(6)的上端的直径相同，

上述下部中间轴部(6)的下端与上述前端部(8)的上端相接，上述下部中间轴部(6)的下端的直径与上述前端部(8)的上端的直径相同。

8.如权利要求1～5中任一项所述的连接销钉，其中，

在上述轴部(2)上，上述圆弧部(4)的直径最大。

9.一种连接销钉(A)的制造方法，上述连接销钉(A)具备：扩径头部(1)以及轴部(2)，上述轴部(2)具有处于上述扩径头部(1)的下方的大径轴部(2a)、处于上述大径轴部(2a)的下方的中间轴部(2b)以及从上述中间轴部(2b)到连接销钉(A)的前端的小径轴部(2c)，上述大径轴部(2a)具有处于上述扩径头部(1)的下方的圆弧部(4)以及形成于上述圆弧部(4)与上述中间轴部(2b)之间的锥形部(5)，上述扩径头部(1)侧的上述大径轴部(2a)的直径大于上述中间轴部(2b)侧的上述大径轴部(2a)的直径，上述中间轴部(2b)从上述大径轴部(2a)侧到上述小径轴部(2c)具有恒定的直径，上述小径轴部(2c)的前端侧形成为炮弹状，

上述连接销钉(A)的制造方法的特征在于，包括以下步骤：

设置一对模具(12、12)以及能够上下移动地设置于上述一对模具(12)的上部的镦锻加工模具(13)；

在上述一对模具(12、12)的对合面处，连续地设置：上部空间部(14)，具有内径比作为上述连接销钉(A)的材料的线材(21)的外径大的锥形部(5a)；以及下部空间部(15)，具有与上述线材(21)的外径相对应的内径且底部封闭；

将上述线材(21)以该线材(21)的上部比上述模具(12、12)的对合面朝上方突出的状态配置于上述上部空间部(14)与上述下部空间部(15)中；

将上述模具(12、12)对合，将配置于上述上部空间部(14)与上述下部空间部(15)中的线材(21)固定；

通过由上述镦锻加工模具(13)将固定于上述模具(12、12)的上述线材(21)的上部压溃，并以填塞上述上部空间部(15)的锥形部(5a)的方式使上述线材(21)的上端朝外侧膨胀而使上述上部空间部(15)的锥形部(5a)成形。

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