JP2007511713A - 貫通能力を改良したファスナー - Google Patents

Abstract

【課題】軽いゲージ材料に取り付けられた時、これらの硬くなったピンは、引き抜き抵抗を欠く。
【解決手段】金属穿孔ファスナーは、一方端に頭部と他方端に貫通する先端部とを有する第１及び第２の表面を有する細長い平坦な本体部を備えている。平坦な本体部の厚さ寸法は、先端部近傍よりも頭部近傍の方が大きい。本体部の第１及び第２表面は、外形上そこから伸びる突出が欠けている。
【選択図】図１

Description

本願は、２００２年１１月２８日に本願の出願人によって“金属穿孔ファスナー”のために出願されたアメリカ合衆国特許出願、出願番号09/724333の一部継続出願であり、同じ代理人に代理される。
本発明は、一般に、ファスナー、より詳細には、１つあるいはそれ以上の金属／非金属層を少なくとも１つの金属層に固定し、悪条件のもとで永久にその所定位置に固定した層を保持するための金属穿孔ファスナーに関する。

例えば、最上部の薄板状非金属製造品を最下部の軽いゲージ金属板（１８ゲージ、及びより薄い）へ、代わりに軽いゲージ金属の製造品を軽いゲージ金属板に、というような製造品を一緒に固定するためのファスナーのデザインは、ネジ付きファスナーによって一般に達成された。ネジの螺旋状デザインは、軽いゲージ金属板で最上部の薄板状材料をしっかりと引き合わせることに成功した。さらに、螺旋状ネジのデザインは、産業にとって許容できる性能値を達成するための十分な引き抜き抵抗を提供した。しかしながら、螺旋状ネジファスナーの取り付けは、時間を消費し、作業者を疲労させていることが証明された。これらの軽いゲージ金属を使っている産業は、螺旋状ネジのファスナーのグリップし、クランプする特徴を有する空気打ち付けシステムのスピードを備えるファスナーを必要とする。

釘のような製品（硬くしたピン）は、より重いゲージ金属板（１６ゲージ、及びより厚い）に製造品（最上部の金属を含んでいる）を取り付けるのに首尾よく使用された。

しかしながら、金属板が、軽いゲージ金属（１８ゲージ、及びより薄い）か、一緒に結合された２以上の軽いゲージ金属（１８ゲージ、及びより薄い）である場合、基板は、貫通及び締め付け工程が完了する前に、最上部の部分から押しのけられる（歪む）かもしれない。さらに、これらの金属の薄さは、そのようなものが現在の最新式のピンに摩擦ロック（a friction-lock）を提供するために不十分な材料がある状態を引き起こす。それらは、とげ、突出、逃げ溝、クロスハッチング（cross-hatching）又は螺旋状ネジを組み込んでも、これら軽いゲージ材料に取り付けられた時、これらの硬くなったピンは、引き抜き抵抗を欠く。さらに、それらは、金属板が軽いゲージ金属であるとき、歪みによって引き起こされたそれらの間のギャップを閉じるために、基板と製造物とを一緒に引き合わせる能力を欠く。

Ｌ．Ｈ．フローラ（アメリカ合衆国特許第２，７４０，５０５号及びアメリカ合衆国特許第２，７５１，０５２号）によって、薄板の金属デッキに絶縁材を取り付けるためのバネ鋼屋根釘の１つが開示される。この屋根釘は、本体の切り抜き内側の中心舌、軽いゲージ金属のデッキを貫通する先端、及び絶縁層をクランプするために使用され、本体と同一素材から角に曲げられる頭が組み込まれる。本体は、本体を固くして、曲がらないようにするために組み込まれる細長いリブ（rib）を含む。ディマス（Dimas）（アメリカ合衆国特許第３，９８３，７７９号）では、そのようなリブも組み込まれるが、鋭い屈曲よりアーチ形の様態で形成される。また、マックケスネイ（McChesney）（アメリカ合衆国特許第１，９３４，１３４号）は、２片の木を一緒にしておくために鋲の形をしたファスナー
を開示する。この鋲は、サイドフランジ間のウェブ（the web）の幅寸法にくさびの外見を供給するため、一点に集中しているサイドフランジを形成するように、両サイドエッジで型鉄で曲げられる連続した細長い平坦なワイヤーから形成される。そのようなリブ又はサイドフランジの設備は、釘の取り付けに必要な推進力を劇的に増加させる。フローラとディマスの両方が開発した彼らの屋根釘にとっての低密度の薄板（絶縁材）、及びマックケスネイが開発した彼の鋲にとっての木において、推進抵抗は問題でない。しかしながら、より高密度の薄板（即ち、石膏ボード、合板、適応させられたストランド板（oriented-strand board）、セメントボード）が金属板に固定される時、遭遇した推進力は、おそらく不完全な取り付けを引き起こすのが自然である。市販の空気動力工具が動力取り付けのために使用される時、これら加えられた推進力は、工具を“停止する”のに十分である。本発明の原理によると、絶縁材より高密度な材料の製造品を通す市販の電動工具を使用して功を奏するファスナーの取り付けのために、ファスナーの本体は、最小の推進抵抗を有するデザインであるべきである。その結果、本体の水平面からのリブ又はいかなる他の突出で固くすることも避けるべきである。

また、本体の最大厚さが鋭い先端の先頭に取られるなら、ファスナーの取り付け力が電動工具から入手可能な推進力を上回ることが発見された。従って、本体の厚さの漸増は、先端から最大の本体の厚さが達成される本体の相当な領域まで要求される。厚さ寸法におけるこの「くさび」形は、貫通された穴の深さを漸進的に開くことを許容する。その結果、推進力を動力取り付け工具の出力曲線内に残らせる。しかしながら、タイン（歯部：tine）（本発明のデザインのように）のための空間を作るために素材を削除された本体の“くさび”形は、取り付けに必要な推進力に耐えるにはあまりにも弱い本体を形成する。従って、本体部の長さの大部分にわたっている対応する型押しされた凹み（鋳造）は、本体強度を付加するために必要とされる。これら強化する特性は、先行技術側の固くすることで遭遇するような推進抵抗の原因とならないように、すべて主な本体表面の下に隠されなければならない。本体の表面を超えたどんな突出も、タインを除いて、推進抵抗として機能し、適切な取り付けに悪影響を与える。

さらに、鋭い先端のサイドエッジを含む本体のサイドエッジの連続した斜角が推進力を減少させる主要な援助であることは知られていた。また、サイドエッジに斜角を付けたＶ形先端は、貫通において有利であると確認された。

金属板へ製造品を固定するためのファスナーは、製造物と基板とを貫通するための先端と、幅と厚さ寸法と、アウターエッジとを備える細長い平坦な本体部を含んでいる。固定部材は、本体によって運ばれ、頭は、製造品と基板とを通してファスナーを打ち付けるために本体の一方端に配置されている。本体の厚さ寸法は、先端近傍よりも頭近傍の方が大きい。

本願発明に従って構成されたファスナーは、ファスナーが金属板を貫通するのに関する摩擦を最小にするために、金属板を貫通するファスナー本体の一部から全ての突出を実質的に除去する。さらに、ファスナー本体の厚さ寸法は、鋭い先端付近にくさびの最も薄い部分を備えた“くさび”輪郭を有するように形成される。そのような輪郭は、次々と金属板に孔を形成するのに必要な初期の力を減少させ、基板と製造品とを一緒にクランプすることができるような位置に製造品を通し、金属板を通してファスナーを打ち付けるために十分な速度を供給するための電動工具によって発生した力を許容する。

本願発明に従ったファスナーのこれら、及び他の特徴は、これにより言及される図面の中で示される。図１で示されるように、ファスナー１０は、製造品と金属板とを貫通するための先端１４を備える細長い本体１２を含んでいる。細長い本体１２の反対端で提供されているのは、製造品と金属板とを通してファスナー１０を打ち込むための電動工具（図示せず）による関わりのために適合させた頭１６である。固定部材１８は、挿入後に製造品と金属板とを一緒に固定するために本体１２によって運ばれる。図１に示されるような固定部材１８は、本体１２に形成された開口２０の内側に配置されたタインである。タインは、開口部の下側部分から伸び、上方へ突出する。図１に示されるように、タインは、その縦軸に沿って変形されており（捻られた）、それが先端１４によって形成された穴を通り抜けるとき、それは開口２０と平らになり、穴の範囲を歪めない。形成された穴の範囲内でロックしているエッジからの摩擦によって、固定部材は、製造品と金属板とを一緒に結合する。ファスナー１０は、幅寸法Wと厚さ寸法Ｔ（図２）とを備える。

図３でより明確に見られ、これによって言及されるように、本体１２の厚さ寸法は、先端１４付近では、頭１６に近いほど大きくなる。即ち、寸法は、頭近傍の第１の厚さＴ１が、先端１４近傍のＴ２に示されるように、その後、より小さくなるか、最小限にされる。ファスナー１０が製造品と金属板とを通して電動工具によって打ち込まれることで、厚さのこの減少は、さらに推進抵抗を最小にする。図３で示されるように、好ましくは、Ｔ１からＴ２までの厚さの減少は、連続していて、それほど必須ではないが対称である。即ち、Ｔ１からＴ２までの厚さの減少は、両側で起こるのに対して、本体１２の一方側だけで起こるかもしれない。あるいは、もしそのようなものが望まれるならば、その減少は、Ｔ１からＴ２までステップで起こるかもしれない。図３で提供された図が、説明の目的と含まれた原理の理解を容易にするために、Ｔ１からＴ２までの厚さの減少を拡大することは、当業者にとって理解されるべきである。例えば、好ましくは、厚さの減少は、本体の長さ３．５ｃｍの間で約０．２ｍｍである。そのような寸法は最も好ましい具体化であると、現在、信じられているが、厚さ寸法の減少は、ファスナーが挿入されている本体の長さ、関係する材料、及び製造品金属板によって変わるかもしれない。本体の厚さの減少は、ファスナーを形成する型押し操作の間、極端な圧力を本体にかけることによって成し遂げられる。このように、その減少量と輪郭は、型押しのダイス（dies）の形状によって調整される。

図４で示されるように、本体１２は、２２で示されるようなエッジに沿って鋳造される。鋳造条件又は鋳造は、エッジに沿った本体の金属の厚さが極端な圧力を加えることによって減少されることを意味する。鋳造は、隣接する頭１６から本体の両側エッジへ、及び先端１４を含み、側面のエッジからわずかに転置されて伸びる凹部または溝を生成する。従って、この出願で使用される鋳造は、第１表面２４の材料が２２に示されるような溝を形成するが、それの第２表面２６から本体の金属の突出が全くないような方法で圧縮されることを意味するように意図されている。好ましくは、鋳造は、ファスナーを生産する型押し操作の間に成し遂げられるが、望むなら、別々に実行される。そのような操作作業は、曲がらず、そうでなければ変形することなく、より簡単に製造品と基板とを貫通することができるように材料を硬くする。加えて、図４で示されるように、本体１２のサイドエッジは、２８によって示されるように先端１４を含んで下まで斜角がつけられる。そのような斜角は、ファスナー１０が、特に金属板を貫通することをさらに簡単にし、容易にする。先端１４を構成しているエッジに形成された斜角は、本体１２のサイドエッジにとぎれずに続く。従って、先端１４が金属板に穴をあけるとき、それはファスナーのサイドエッジがさらに基板を切るという必要なしで適合する斜角形状をエッジに備える。細長い平坦な本体１２の第１及び第２表面２４及び２６が、少なくとも金属板に貫通するファスナー本体のその一部に沿って、外形上そこから伸びる突出が全くないことは、さらに注目されるべきである。

図１は、本発明に従って構成されたファスナーの斜視図である。 図２は、図１で示されたファスナーの側面図である。 図３は、その厚み寸法の変化を示しているファスナー本体部の拡大断面側面図である。 図４は、図１の線４−４についてとられる本発明のファスナー本体部の断面図である。 図５は、その線５−５についてとられる図１に示されたファスナー本体部の部分断面図である。

符号の説明

１０…ファスナー、１２…本体、１４…先端、１６…頭、１８…固定部材、２４…第１表面、２６…第２表面、Ｔ１，Ｔ２…厚さ

Claims (2)

1. 前記第１の型押しした硬くする溝から横に移された第２の型押しした硬くする溝をさらに含む請求項１０記載のファスナー。
2. 前記第１及び第２の溝は、前記アウターエッジの反対側からほぼ等距離にそれぞれ配置される請求項１１記載のファスナー。

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