CN108194819A - 一种型材紧固装置 - Google Patents

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卢哲
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Abstract

本发明提供了一种型材紧固装置，解决了现有的紧固方式施工工艺复杂、浪费时间和人力、不利于快速组装的问题。本发明提供的一种型材紧固装置包括紧固组件和插销，紧固组件包括外壳以及与外壳的腔体相匹配的紧固销，外壳的顶部设有通孔，紧固销包括可插入腔体的插入部和暴露于外壳外的卡接部，插入部开设有与通孔相对应的定位凹陷，插销的头部插入通孔和定位凹陷与紧固组件配合紧锁。

Description

一种型材紧固装置
技术领域
本发明涉及装备和机械设备制造技术领域，具体涉及一种型材紧固装置。
背景技术
型材以低成本、高强度、加工方便的优势已广泛应用于电子、通信和机械等领域。在施工过程中，往往需要将多个型材连接起来，现有的解决办法通常是在型材间实施预紧固操作，然后不断地调整型材间的间距、角度等参数来保证连接后型材整体的结构稳定性。尤其当需要将三个以上型材按照一定的角度进行安装时，更需要有施工人员在调整期间一直保持型材的预紧固状态直至整体结构达到稳定。这种型材紧固的方式施工工艺过于复杂，而且需要施工人员一直维持其预紧固状态，浪费了时间和人力的同时，也降低了产品的可靠性，不利于施工现场的型材快速组装。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例提供了一种型材紧固装置，解决了现有的紧固方式施工工艺复杂、浪费时间和人力、不利于快速组装的问题。
本发明一实施例提供的一种型材紧固装置，包括紧固组件和插销，紧固组件包括外壳以及与外壳的腔体相匹配的紧固销，外壳的顶部设有通孔，紧固销包括可插入腔体的插入部和暴露于外壳外的卡接部，插入部开设有与通孔相对应的定位凹陷，插销的头部插入通孔和定位凹陷与紧固组件配合紧锁。
在一个实施例中，卡接部上与插入部连接的连接端的宽度大于插入部的宽度。
在一个实施例中，插入部的表面刻有刻度值，刻度值表示定位凹陷的中心与当前位置间的距离值。
在一个实施例中，紧固销的材质为经热处理过的钢材。
在一个实施例中，紧固组件进一步包括弹簧，弹簧位于腔体的内部，其一端与腔体相抵，另一端与紧固销的插入部相抵。
在一个实施例中，外壳包括上壳体和下壳体，上壳体和下壳体连接形成可容纳插入部的腔体，且下壳体在靠近卡接部的一端形成垂直向上弯折的阻挡端；插入部包括第一部分和位于第一部分和卡接部之间的第二部分，第一部分的横截面的形状和尺寸与腔体的横截面的形状和尺寸相适配，第二部分的宽度与阻挡端和上壳体形成的插入口相适配。
在一个实施例中，上壳体和下壳体通过螺钉固定连接。
在一个实施例中，插销的头部的外周及通孔的内侧均设置有螺纹，插销与外壳间通过螺纹形成连接。
在一个实施例中，插销的头部的斜度与定位凹陷的斜度相同。
在一个实施例中，定位凹陷的斜度为45°。
本发明实施例提供的型材紧固装置的紧固组件包括外壳及与外壳的腔体相匹配的紧固销，在施工中，将内置有紧固销的外壳装入第一型材的安装孔中，同时使第二型材与第一型材抵在一起，并使暴露于外壳外的卡接部卡接到第二型材中，最后将插销的头部通过第一型材上预先开设的开孔旋入到紧固组件的通孔和定位凹陷中并拧紧后，即可使两个型材紧固或预紧固在一起。此种型材紧固装置也可用于三个以上型材间的安装，紧固方式简单方便，无需施工人员一直保持型材的预紧固状态，节省了时间和人力的同时，也提高了产品的可靠性，利于施工现场中型材的快速组装。
附图说明
图1所示为本发明一实施例提供的一种型材紧固装置的紧固组件的结构示意图。
图2所示为本发明一实施例提供的一种型材紧固装置的紧固组件的剖面示意图。
图3(a)所示为本发明一实施例提供的一种型材紧固装置的插销的主视图。
图3(b)所示为本发明一实施例提供的一种型材紧固装置的插销的仰视图。
图4(a)所示本发明一实施例提供的一种型材紧固装置的紧固组件装入第一型材的安装孔中的主视图。
图4(b)所示本发明一实施例提供的一种型材紧固装置的紧固组件装入第一型材的安装孔中的左视图。
图4(c)所示本发明一实施例提供的一种型材紧固装置的紧固组件装入第一型材的安装孔中的俯视图。
图4(d)所示本发明一实施例提供的一种型材紧固装置的紧固组件装入第一型材的安装孔中的立体图。
图5(a)所示本发明一实施例提供的一种型材紧固装置在安装好前与第一型材及第二型材间的结构示意图。
图5(b)所示本发明一实施例提供的一种型材紧固装置在安装好后与第一型材及第二型材间的结构示意图。
图6所示为利用本发明一实施例提供的一种型材紧固装置的紧固销确定型材上开孔位置的结构示意图。
图7(a)所示为本发明一实施例提供的一种型材紧固装置在放松状态下紧固组件与插销位移关系的结构示意图。
图7(b)所示为图7(a)中的A处的放大结构示意图。
图8(a)所示为本发明一实施例提供的一种型材紧固装置在紧固状态下紧固组件与插销位移关系的结构示意图。
图8(b)所示为图8(a)中的B处的放大结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例提供了一种型材紧固装置，包括紧固组件和插销。图1和图2所示分别为本发明一实施例提供的型材紧固装置中紧固组件的结构示意图和剖面示意图。如图1和图2所示，该型材紧固组件10具体包括外壳11以及与外壳11的腔体相匹配的紧固销12。外壳11的顶部设有通孔110，紧固销12包括可插入外壳11的腔体中的插入部121及暴露于外壳11的外部的卡接部122，其中，插入部121上开设有与外壳11的通孔110相对应的定位凹陷123。
图3(a)和图3(b)所示分别为本发明一实施例提供的型材紧固装置中插销的主视图和仰视图。如图3(a)所示，插销20的头部21的形状与紧固组件10上的通孔110及定位凹陷123相匹配，即插销20的头部21可通过通孔110并插入到定位凹陷123中。在一个实施例中，插销20的头部21的外周及通孔110的内侧均设置有螺纹，则插销20旋入通孔110和定位凹陷123中，通过螺纹进行拧紧后，即可与紧固组件10形成配合紧锁的状态。对于插销20的头部21投影于水平面的形状，如可为图3(b)所示的正六边形，也可为其他形状，本发明对此不做限定。
本实施例提供的型材紧固装置可实现对型材(主要针对空心型材)的紧固或预紧固的功能。具体而言，在施工过程中，需要将紧固销12的插入部121插入到外壳11的腔体中，将内置有插入部121的外壳11装入第一型材的安装孔中，同时使第二型材与第一型材抵在一起，并使暴露于外壳11外的卡接部122卡接到第二型材中。图4(a)、图4(b)、图4(c)及图4(d)所示分别为紧固组件装入第一型材30的安装孔31中的主视图、左视图、俯视图及立体图。在安装之前，需要在第一型材30上预先开设一个开孔32，使该开孔32在型材紧固装置的卡接部122卡接到第二型材且第一型材30与第二型材抵在一起时，能够与外壳11上的通孔110相对应。这样，插销20的头部21通过该开孔32旋入到紧固组件10的通孔110和定位凹陷123中并拧紧后，即可使该型材紧固装置连接的这两个型材紧固在一起。当需要在第一型材30或第二型材上安装第三型材时，只需要在这个型材与第三型材间插入一个型材紧固装置进行上述的安装步骤即可。
当型材的重量在该型材紧固装置所承受重力的阈值范围内时，可无需再对这两个型材采取如螺丝固定等其他紧固措施，此时型材紧固装置即实现了紧固的功能；当型材的重量超出了该型材紧固装置所承受重力的阈值范围时，则可根据需要对型材采取进一步的紧固措施，此时的型材紧固装置则相当于预紧固装置，实现的是预紧固的功能。
本发明实施例提供的型材紧固装置的紧固组件包括外壳及与外壳的腔体相匹配的紧固销，在施工中，将内置有紧固销的外壳装入第一型材的安装孔中，同时使第二型材与第一型材抵在一起，并使暴露于外壳外的卡接部卡接到第二型材中，最后将插销的头部通过第一型材上预先开设的开孔旋入到紧固组件的通孔和定位凹陷中并拧紧后，即可使两个型材紧固或预紧固在一起。此种型材紧固装置也可用于三个以上型材间的安装，紧固方式简单方便，无需施工人员一直保持型材的预紧固状态，节省了时间和人力的同时，也提高了产品的可靠性，利于施工现场中型材的快速组装。
在本发明一实施例中，紧固销12的卡接部122上与插入部121连接的连接端124的宽度大于插入部121的宽度。参考图6所示，在型材紧固装置进行紧固或预紧固的过程中，往往需要将紧固销12插入到第二型材40的开槽41并使卡接部122卡接在开槽41中，即：使连接端124抵在开槽41两端的内侧。这就要求连接端124的宽度D1大于开槽41的宽度D2，插入部121的宽度D3小于开槽41的宽度D2。而为了使型材间连接地更为紧固，插入部121的宽度D3相比于开槽41的宽度D2一般不会小太多，相匹配即可。所以连接端124的宽度D1大于插入部121的宽度D3能够使卡接部122卡在开槽41的两端，从而对第二型材40起到很好的固定作用。
对于卡接部122上与连接端124相对一端的形状、尺寸以及卡接部122整体的大小，可根据第二型材40的开槽41的形状及尺寸而做不同设计，只要能够使卡接部122卡接到开槽41中起到固定作用即可，本发明对此不做具体限定。
在本发明一实施例中，如图2所示，该紧固组件10进一步包括弹簧13。弹簧13位于外壳11的腔体内部，其一端与腔体相抵，另一端与紧固销12的插入部121相抵。该弹簧13的设置利于当将插销20的头部21从定位凹陷123中旋出时，方便紧固销12从外壳11中弹出，从而使处于紧固状态的两型材分离开。
在本发明一实施例中，如图2所示，外壳11具体包括上壳体111和下壳体112，上壳体111和下壳体112连接形成可容纳插入部121的腔体。在一个实施例中，上壳体111和下壳体112通过螺钉进行固定连接。
如图2所示，下壳体112在靠近卡接部122的一端形成垂直向上弯折的阻挡端113。紧固销12的插入部121则包括第一部分125和位于第一部分125和卡接部122之间的第二部分126。该第一部分125的横截面的形状和尺寸与腔体的横截面的形状和尺寸相适配，第二部分126的宽度与阻挡端113和上壳体111形成的插入口相适配，即第二部分126的宽度小于第一部分125的宽度。也就是说，第二部分126可以经过阻挡端113向腔体的内部移动，而第一部分125则由于阻挡端113的阻挡只能被限制在腔体内移动。阻挡端113配合紧固销12这一结构的设置用于将弹簧13和紧固销12限制在外壳11中，起到止位的作用，避免当将插销20的头部21从定位凹陷123中旋出时，弹簧13和紧固销12由于位移过大而与外壳11脱离。
对于外壳11中的上壳体111，如可由机床采用机械加工工艺制备而成，对于下壳体112，如可采用钣金冲压工艺制备而成。本实施例中的壳体11采用上述上壳体111和下壳体112相拼接的结构，不但更利于施工过程中的安装与拆卸，而且加工起来也更为方便，节约了成本。当然，在其他实施例中，外壳11也可采用一体成型的结构，本发明对此不做具体限定。
本领域的技术人员可以理解，不同规格的型材可能具有不同形状、不同尺寸的安装孔，其横截面可能为长方形、正方形等多边形或圆形等形状，安装孔的开口尺寸及深度也可能各不相同。本发明实施例中的型材紧固装置的外壳11需要插入到型材的安装孔中，紧固销12则需要插入到外壳11中，所以设计人员可以根据型材的规格来制作与之匹配的外壳11及紧固销12，即形成不同规格的型材紧固装置。
例如，在图4(a)、图4(b)、图4(c)及图4(d)所示的实施例中，因第一型材30的安装孔31的横截面为正方形，所以可以将型材紧固装置的外壳11制作为横截面为正方形且其边长与安装孔31相匹配的长方壳体，将紧固销12制作为与外壳11的腔体相适配的长方体。在其他实施例中，如果第一型材30的安装孔31的横截面为圆形，则可将外壳11制作为横截面为圆形且其半径与安装孔31相匹配的圆柱壳体，将紧固销12制作为与外壳11的腔体相适配的圆柱体。如果第一型材30的安装孔31的横截面为其他多边形，则可将外壳11和紧固销12制作为与之相匹配的形状即可，本发明对此不做限定。
对于紧固销12及外壳11的材质，一般选择硬度大于型材硬度的材质即可，因型材大都由铝制成，所以紧固销12及外壳11往往选择硬度大于铝的钢材或金属等。尤其针对紧固销12，其在紧固或预紧固过程中需要具备较大的承重能力，在一优选的实施例中，紧固销12的材质为经热处理过的钢材，这可进一步提高其硬度及承重能力，增强型材安装的可靠性。在一个实施例中，紧固销12可由机床采用机械加工工艺制备而成。
本发明对插销20的材质也没有特殊的要求，只要其与紧固组件10配合能够对型材进行紧固或预紧固操作即可，插销20也可由机床采用机械加工工艺制备而成。
下面将结合图5(a)和图5(b)说明利用本发明一实施例提供的型材紧固装置对两型材进行紧固或预紧固的具体过程。首先，将紧固组件20整体装入第一型材30的安装孔31中，如图5(a)所示，然后将暴露在第一型材30外部的卡接部122沿着第二型材40的开槽41的长度方向放置于开槽41内，如图5(b)所示，使第一型材30和第二型材40垂直相抵，将装有紧固组件20的第一型材30整体旋转90°，即可使紧固销12的卡接部122卡接在第二型材40的开槽41中，最后再将插销20通过第一型材30上的开孔32旋入到紧固组件10的通孔110和定位凹陷123中并拧紧后，即可使第一型材30和第二型材40紧密固定在一起。在本发明实施例提供的型材紧固装置中，紧固销12和外壳11可承载较大的外力作用，连接方式牢固可靠，且安装工艺简单便捷。另外，安装好后，型材紧固装置不会暴露在型材的外面，对产品外观不造成任何影响，可应用于负载较大且对外观要求较高的产品中。
对于第一型材30上开孔32的位置，可在施工现场由紧固销12快速确定。图6所示为利用本发明一实施例提供的一种型材紧固装置的紧固销确定型材上开孔位置的结构示意图。如图6所示，在对第一型材30和第二型材40进行紧固或预紧固之前，将紧固销12的卡接部122插入到第二型材40的开槽41中，使连接端124与开槽41两端411的内侧相抵，并使紧固销12呈与第二型材40垂直放置的状态，同时，将第一型材30与紧固销12同方向放置并保持其与第二型材40相抵，这时第一型材30上与定位凹陷123相对的位置即为开孔32的设定位置。
在本发明实施例中提供的型材紧固装置中，紧固销12可根据不同型材上不同厚度D4的开槽来调整自身与第一型材30间的位置关系，使得紧固组件10可适用于多种不同尺寸的型材，增强了其通用性。
在一优选的实施例中，如图6所示，紧固销12的插入部121的表面刻有刻度值，该刻度值表示定位凹陷123的中心与当前位置间的距离值。则在确定开孔32位置的过程中，将第一型材30、第二型材40及紧固销12按照上述位置关系放置好后，通过读取紧固销12上的刻度值即可快速准确地得出第一型材30上开孔32的中心与安装孔31的入口边缘33间的所需距离D5。此种测量方式更为准确方便，进一步提高了安装的精度及可靠性。
利用紧固销12将第一型材30上开孔32的位置确定好后，即可将紧固销12、上壳体111、下壳体112及弹簧13安装在一起形成完整的紧固组件10。然后利用紧固组件10和插销20按照上述方法对第一型材30和第二型材40进行紧固或预紧固操作。
为了使已安装好的紧固组件10在下次进行紧固或预紧固操作时，避免因单独使用紧固销12以确定开孔32的位置而需要从完整的紧固组件10中拆卸所带来的麻烦，在一个实施例中，完整的型材紧固装置会再单独配置一个同样规格的紧固销12，此单独的紧固销12专门用于确定需要紧固的型材的开孔32位置，这样就有效避免了同一紧固组件10在进行多次紧固或预紧固操作时需要反复安装与拆卸的尴尬，方便了使用。
在一个实施例中，插销20插入定位凹陷123的头部21的斜度与定位凹陷123的斜度相同，这样能够保证插销20的头部21插入到定位凹陷123中时能够与定位凹陷123的斜侧壁无缝吻合，形成良好的配合。
图7(a)所示为放松状态下紧固组件与插销间位移关系的结构示意图，图7(b)所示则为图7(a)中的A处的放大结构示意图。如图7(a)和图7(b)所示，在放松状态下，插销20的头部21穿过第一型材30的开孔32及外壳11的通孔110旋入定位凹陷123中，插销20在向下移动的过程中，会对与其接触的紧固销12产生一定的作用力，紧固销12在这个力的作用下会向腔体的内部移动。当插销20的头部21旋入到定位凹陷123不能再向下移动时，紧固销12也向腔体的内部移动了相应的距离，使得其定位凹陷123的中心和外壳11上通孔110的中心相对应，形成如图8(a)和图8(b)所示的紧固状态，此时对型材产生最大的锁紧力。
在一个实施例中，定位凹陷123的斜度(即其斜侧壁与水平面的角度α1)为45°，则插销20的头部21的斜度α2也为45°。则插销20每旋入定位凹陷123一定距离，紧固销12也向内移动相同的距离。45°的斜度利于力的传递，能够对型材产生较大的锁紧力，当紧固组件10与插销20形成如图8(a)所示的紧固状态时，对型材可产生200kg左右的锁紧力。另外，该斜度对插销20的头部21及定位凹陷123的斜侧壁磨损也较小，延长了型材紧固装置的使用寿命。
为了进一步减小插销20与定位凹陷123的斜侧间的摩擦，可在插销20与定位凹陷123间添加润滑油来增加二者间的传动与润滑，这可进一步减小磨损，增强其寿命。
在本发明一实施例中，如图7(a)和图8(a)所示，定位凹陷123为通孔结构，其上方为没有顶点的类似倒圆锥体、下方为圆柱体，在其他实施例中，定位凹陷123也可为其底为平面、上方为类似倒圆锥体的槽体结构(即倒圆锥体的下方为实体结构，而非圆柱体通孔)，本发明对此不做具体限定。图7(a)所示实施例中的通孔结构相对于槽体结构，其加工工艺更为简单，成本更低。
在本发明一实施例中，如图7(a)所示，定位凹陷123还包括凹陷单元126，凹陷单元126位于类似倒圆锥体的上方，为底面积大于类似倒圆锥体底面积的圆柱体，此结构的设置不仅可使紧固销12看起来更为美观，也增加了其强度。
以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种型材紧固装置，其特征在于，包括紧固组件和插销，所述紧固组件包括外壳以及与所述外壳的腔体相匹配的紧固销，所述外壳的顶部设有通孔，所述紧固销包括可插入所述腔体的插入部和暴露于所述外壳外的卡接部，所述插入部开设有与所述通孔相对应的定位凹陷，所述插销的头部插入所述通孔和所述定位凹陷与所述紧固组件配合紧锁。
2.根据权利要求1所述的型材紧固装置，其特征在于，所述卡接部上与所述插入部连接的连接端的宽度大于所述插入部的宽度。
3.根据权利要求1所述的型材紧固装置，其特征在于，所述插入部的表面刻有刻度值，所述刻度值表示所述定位凹陷的中心与当前位置间的距离值。
4.根据权利要求1所述的型材紧固装置，其特征在于，所述紧固销的材质为经热处理过的钢材。
5.根据权利要求1所述的型材紧固装置，其特征在于，所述紧固组件进一步包括弹簧，所述弹簧位于所述腔体的内部，其一端与所述腔体相抵，另一端与所述紧固销的所述插入部相抵。
6.根据权利要求1至5任意一项所述的型材紧固装置，其特征在于，所述外壳包括上壳体和下壳体，所述上壳体和所述下壳体连接形成可容纳所述插入部的腔体，且所述下壳体在靠近所述卡接部的一端形成垂直向上弯折的阻挡端；
所述插入部包括第一部分和位于所述第一部分和所述卡接部之间的第二部分，所述第一部分的横截面的形状和尺寸与所述腔体的横截面的形状和尺寸相适配，所述第二部分的宽度与所述阻挡端和所述上壳体形成的插入口相适配。
7.根据权利要求6所述的型材紧固装置，其特征在于，所述上壳体和所述下壳体通过螺钉固定连接。
8.根据权利要求1所述的型材紧固装置，其特征在于，所述插销的所述头部的外周及所述通孔的内侧均设置有螺纹，所述插销与所述外壳间通过螺纹形成连接。
9.根据权利要求1所述的型材紧固装置，其特征在于，所述插销的所述头部的斜度与所述定位凹陷的斜度相同。
10.根据权利要求9所述的型材紧固装置，其特征在于，所述定位凹陷的斜度为45°。
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