KR20050116826A - 개선된 관통 성능을 가지는 파스너 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 금속 피어싱 파스너는, 일단부에 헤드를 가지고 타단부에 피어싱 포인트(piercing point)를 가지며 제1 및 제2 표면을 갖는 기다란 편평체를 구비한다. 상기 편평체의 두께 치수는 상기 포인트에 가까운 것보다 상기 헤드에 가까운 것이 더 크다. 상기 편평체의 제1 및 제2 표면은 상기 제1 및 제2 표면으로부터 외측으로 연장되는 돌기를 갖지 않는다.

Description

개선된 관통 성능을 가지는 파스너{FASTENER HAVING IMPROVED PENETRATION CAPABILITY}

본 발명은 대체로 파스너에 관한 것으로, 특히 하나 이상의 금속층/비금속층을 적어도 하나의 금속층에 고정하고, 불리한 조건하에서도 상기 고정된 층을 영구적으로 제 위치에 유지할 수 있는 금속 피어싱(piercing) 파스너에 관한 것이다.

본 출원은, 본 출원의 발명자들에 의해 출원되어 본 출원의 출원인에게 양도된 "금속 피어싱 파스너"를 발명의 명칭으로 하는 2002년 11월 28일자, 미국 특허 출원 번호 09/724,333호의 일부 계속 출원(CIP)이다.

일반적으로, 예를 들면, 상부 적층 비금속 가공편을 하부의 얇은 금속 기판(18 게이지 이하) 또는, 얇은 금속 가공편을 얇은 금속 기판에 고정하는 것과 같이, 가공편들을 함께 고정하는 파스너 구조는 나사식 파스너(threaded fastener)에 의하여 달성되었다. 나선형 나사 구조는 상부의 적층 재료를 얇은 금속 기판과 함께 단단하게 당기는데(pulling) 성공적이었다. 또한, 상기 나선형 나사 구조는 산업계에서 허용될 수 있는 성능 값을 얻기에 충분한 회수 저항(withdrawal resistance)을 제공하였다. 그러나, 나선형 나사식 파스너를 설치하는데 많은 시간이 소모되므로 설치자에게는 지루한 작업이다. 이들 얇은 금속을 사용하는 산업에서는 나선형 나사 파스너의 그립 및 클램핑 특징을 갖는 공기압식 내일링 시스템(nailing system)의 속도를 가지는 파스너를 필요로 한다.

못류 제품(경화된 핀)은 가공편(상부의 금속을 포함함)을 두꺼운 금속 기판(16 게이지 이상)에 부착하는데 성공적으로 사용되었다. 그러나, 금속 기판이 얇은 금속(18 게이지 이하)이거나 또는 2개 이상의 얇은 금속편을 함께 결합할 때, 상기 기판은 관통 공정 이전에 상부의 금속편으로부터 밀어 내어지고(어긋남), 파스닝 공정(fastening process)이 완료된다. 또한, 이들 금속이 얇다는 사실은, 마찰식 고정(friction-lock)을 최신식 핀에 제공하기에는 이들 재료가 불충한 재료인 상황을 초래하게 한다. 상기 금속이 바(bars), 돌출부, 언더컷(undercuts), 크로스 해칭(cross-hatching) 또는 나선형 나사를 포함한다면, 이들 경화된 핀은 이들 얇은 재료에 설치될 때 회수 저항이 부족하게 된다. 또한, 상기 핀은, 금속 기판이 얇은 금속일 때, 비틀림에 의하여 발생된 기판과 가공편 사이의 간극을 메우도록 상기 기판과 가공편을 함께 당기는 당김력이 부족하다.

엘.에이치. 플로라(L.H. Flora)의 U.S. 2,740,595호 및 U.S. 2,751,052호는, 절연체(insulation)를 시트 금속 데크(sheet metal deck)에 부착하기 위한, 일체형 스프링 강 루핑 네일(roofing nail)을 개시한다. 이러한 루핑 네일은, 몸체의 컷아웃(cutout) 내의 중앙의 텅(tongue), 얇은 금속 데크를 천공하는 포인트, 및 몸체와 동일한 재질로부터 각도를 이루면서 만곡되고, 절연층의 클램핑을 위하여 사용되는 헤드(head)를 포함한다. 상기 몸체는 몸체를 보강하고 강화하기 위하여 포함된 기다란 리브(ribs)를 포함한다. 디마스(Dimas)의 U.S. 3,983,779호에서는, 이러한 리브가 예리한 굴곡보다는 오히려 아치형태로 형성된다. 또한 맥체스니(McChesney)의 U.S. 1,934,134호는 목재로 된 2개의 부품을 함께 지지하는 납작못(tack) 형태의 파스너를 개시한다. 이러한 납작못은, 수렴형 사이드 플랜지를 형성하도록 양측면 에지에 스웨이징(swaging) 가공된 평평한 와이어의 연속 스트립(strip)으로부터 형성되고, 상기 수렴형 사이드 플랜지는 사이드 플랜지 사이의 웨브(web)의 폭이 쐐기형 형상이 되도록 한다. 이러한 리브 또는 사이드 플랜지는 못의 설치에 필요한 구동력을 극히 증대시킨다. 플로라와 디마스가 개발한 루핑 네일이 적용되는 저밀도 적층물, 및 맥체스니가 개발한 납작못이 적용되는 목재에서는, 구동 저항(driving resistance)이 문제될 수 없었다. 그러나, 더 치밀한 적층물[즉, 석고 보드, 베니어판, 지향성-스트랜드 보드(oriented-strand board), 시멘트 보드]을 금속 기판에 고정하고자 한다면, 구동력은 아마도 불완전한 설치를 초래하게 될 것이다. 상용의 공기압 공구가 파워 설치(power installation)용으로 사용되면, 이 부가된 구동력은 공구를 "움직이지 않도록"하기에 충분하다. 본 발명의 원리에 따르면, 절연재보다 더 치밀한 재질의 가공편에 대해 상용의 파워 공구를 사용하는 바람직한 파스너 장치를 위하여, 파스너 편평체는 최소의 구동 저항을 가져야 한다. 따라서 상기 몸체의 평면으로부터의 보강 돌기 또는 임의의 어떠한 돌기도 배제되어야 한다.

또한 관통 포인트가 시작되는 부분에서 몸체의 최대 두께가 적용되면, 파스너의 파워 설치가 파워 공구로부터 이용할 수 있는 구동력을 초과할 수 있다는 것을 알게 되었다. 따라서, 포인트로부터 위쪽으로, 최대 몸체 두께가 얻어지는 몸체의 일부 실체 영역까지 몸체 두께의 점진적인 증가가 요구된다. 두께 치수에 있어서 이러한 "쐐기(wedge)" 형상은 천공된 구멍의 깊이까지 점진적인 개구를 가능하게 하여, 구동력이 파워 설치 공구의 파워 곡선 내에 남아 있도록 한다. 그러나, 타인(tine)(본 발명의 구조에서와 같이)을 위한 보이드(void)를 생성하기 위하여 재료가 제거된 몸체의 "쐐기" 형상은 설치에 필요한 구동력을 견딜 수 없을 정도로 몸체를 매우 약화시킨다. 따라서, 몸체의 대부분의 길이에 걸쳐서 대응하는 압인된 오목부[코이닝(coining)]가 추가적인 몸체 강도를 위하여 필요하다. 이러한 보강 특성을 위해서는, 종래 기술의 사이드 보강재에서 발생되는 것과 같은 구동 저항을 발생시키지 않을 정도로, 편평체 본체 표면 아래로 홈을 형성해야 한다. 상기 타인을 제외하고, 상기 몸체의 표면 위쪽으로 어떠한 돌기도 구동 저항으로 구동되며, 적절한 설치에 악영향을 미칠 수 있다.

또한, 관통 포인트, 사이드 에지를 포함하여 상기 몸체의 사이드 에지의 연속적인 경사면은, 구동력을 감소시키는데 있어서 주요한 보조기구이다. 또한, 경사면이 형성된 측면 에지를 가지는 V형 포인트는 관통에 유리하다.

도 1은 본 발명에 따라 구성된 파스너의 사시도이다.

도 2는 도 1에 도시된 파스너의 측면도이다.

도 3은 두께 치수의 변화를 나타내는 파스너의 편평체의 일부 확대 측면도이다.

도 4는 도 1의 4-4선을 따른 본 발명의 파스너의 편평체의 단면도이다.

도 5는 도 1의 5-5선을 따른 본 발명의 파스너의 편평체의 일부 단면도이다.

가공편을 금속 기판에 고정하는 파스너는, 가공편 및 기판을 관통하는 포인트를 가지는 기다란 편평체를 포함하고, 소정의 폭 및 두께 치수, 외측 에지를 가지고 있다. 고정 부재(securing member)가 상기 편평체에 의하여 지지된다. 상기 가공편 및 기판을 통하여 상기 파스너를 작동시키기 위해, 헤드가 상기 편평체의 일단부에 배치된다. 상기 편평체의 두께 치수는 포인트에 가까운쪽보다 헤드에 가까운쪽이 더 크다.

본 발명에 따라 구성된 파스너는 금속 기판을 관통하는 파스너의 편평체의 부분으로부터 모든 돌기부를 실질적으로 제외하여, 파스너가 금속 기판을 관통할 때 수반되는 마찰을 최소화한다. 또한, 상기 파스너의 편평체의 두께 치수는, 관통 지점에 가까운 쐐기의 얇은 부분을 갖는 "쐐기" 형상으로 형성된다. 이러한 형상은 금속 기판에 구멍을 형성하는데 필요한 초기 힘을 감소시키며, 이것은 파워 공구에 의하여 발생된 힘이 충분한 속도를 제공할 수 있어, 상기 파스너를 가공편 및 금속 기판을 통하여 상기 기판 및 가공편이 함께 클램프될 수 있는 위치까지 작동시킨다.

본 발명에 따른 파스너의 이러한 특징 및 다른 특징이 도면을 참조하여 설명된다. 도 1에 도시된 바와 같이, 파스너(10)는 가공편 및 금속 기판을 관통하는 포인트(point)(14)를 가지는 기다란 편평체(12)를 포함한다. 상기 기다란 편평체(12)의 반대쪽 단부에, 상기 파스너(10)를 가공편 및 금속 기판을 통하여 작동시키기 위하여 파워 공구(도시하지 않음)에 의하여 결합될 수 있는 헤드(head)(16)가 제공된다. 고정 부재(18)가 가공편 및 금속 기판을 삽입 후 함께 고정시키도록 편평체(12)에 의하여 지지된다. 도 1에 도시된 바와 같이 상기 고정 부재(18)는 상기 편평체(12)에 형성된 개구(20) 내에 배치된 타인(tine)이다. 상기 타인은 개구의 하부로부터 연장되고 개구 내의 위쪽으로 돌출된다. 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 타인은 그 세로축(비틀린)을 따라 변형되고, 상기 포인트(14)에 의하여 형성된 구멍을 통과할 때, 상기 타인은 개구 내에서 평평하게 되고 구멍 크기를 왜곡시키지 않는다. 또한 상기 형성된 구멍 내에 고정된 에지로부터 마찰에 의하여, 상기 고정 부재는 상기 가공편 및 금속 기판을 함께 유지시킨다. 상기 파스너(10)는 폭 치수(W) 및 두께 치수(T)를 가지고 있다(도 2).

여기서 참조되는, 도 3에 보다 상세하게 도시된 바와 같이, 상기 편평체(12)의 두께 치수는 상기 포인트(14)에 근접한 것보다 헤드(16)에 근접할수록 더 크다. 즉, 치수는 헤드에 가까운 제1 두께를 가질 수 있고 또한 상기 포인트(14)에 가까운 T2로 도시된 바와 같이 제1 두께보다 더 작게 되거나 또는 최소화된다. 또한 이러한 두께의 감소는, 상기 파스너(10)가 가공편 및 금속 기판을 통하여 파워 공구에 의하여 작동될 때 작동 저항을 최소화시킨다. 도 3에 도시된 바와 같이, 바람직하게는 T1으로부터 T2로의 두께의 감소는, 연속적이고 필요조건을 아닐지라도 대칭이다. 즉, T1으로부터 T2로의 두께의 감소는, 편평체의 양측에 발생될 수 있는 것에 대립되는 것으로서, 편평체의 일측에서만 발생될 수 있다. 또한, 상기 두께의 감소는, 원한다면 T1으로부터 T2로 단계적으로 발생될 수 있다. 본 기술의 당업자는, 도 3에 제공된 예시가, 예시 목적 및 관련된 원리의 용이한 이해를 위하여 T1으로부터 T2로 두께의 감소를 확대한 것이라는 것을 이해할 것이다. 예를 들면, 바람직하게는 두께의 감소는 편평체의 3.5cm에 걸쳐 대략 0.2mm 정도이다. 이러한 치수가 현재 가장 바람직한 실시예인 것으로 생각될지라도, 상기 두께 치수의 감소는 편평체의 길이, 포함된 재질 및 파스너가 삽입되는 가공편 및 금속 기판에 따라 변경될 수 있다. 상기 편평체의 두께의 감소는, 파스너를 형성하는 스탬핑 작업 동안 상기 편평체에 최고 압력을 인가함으로써 달성될 수 있다. 따라서, 감소되는 크기 및 그 형상은 스탬핑 다이(stamping dies)의 형상에 의하여 제어된다.

도 4에 도시된 바와 같이, 상기 편평체(12)는 참조부호 22로 도시된 바와 같은 에지를 따라 압인(coined)될 수 있다. 용어 압인(coined) 또는 코이닝(coining)은, 에지를 따라 편평체의 두께 및 금속이 최고 압력의 인가에 의하여 감소되는 것을 의미한다. 상기 코이닝은, 인접하는 헤드(16)로부터 편평체의 양측 에지 아래로 연장되고, 포인트(14)를 포함하여 포인트(14)까지 측면 에지로부터 약간 이동된 오목부 또는 채널(channel)을 발생한다. 따라서, 본 장치에서 사용되는 코이닝은, 제1 표면(24)의 재질이 참조부호 22로 도시된 바와 같은 채널을 형성하도록 압축되고 편평체의 금속의 제2 표면(26)에는 어떠한 돌기부도 존재하지 않는다. 바람직하게는 코이닝은, 파스너를 제조하는 스탬핑 작업 중에 달성되지만, 원한다면 별도로 수행될 수도 있다. 이러한 작업은 재질을 경화시킬 수 있어, 재질이 굽힘 또는 다른 변형 공정 없이 더 용이하게 가공편 및 기판을 관통할 수 있게 한다. 또한, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 편평체(12)의 측면 에지는, 참조부호 28로 도시된 바와 같이, 포인트를 포함하여 포인트까지 아래로 경사면이 형성된다. 이러한 경사면 형성은 상기 파스너(10)가 특히 금속 기판을 관통하는 것을 더욱 간단하게 하고 보다 쉽게 만든다. 상기 포인트(14)를 형성하는 에지 상에 형성된 경사면은, 상기 편평체(12)의 측면 에지를 계속하여 연속되게 한다. 따라서, 상기 포인트(14)가 금속 기판의 개구를 절단할 때, 상기 포인트(14)는 그 에지에서 경사면 형상을 가지고 있어, 파스너의 측면 에지가 기판을 추가 절단할 필요없이 꼭 맞게 된다. 평평한 상기 기다란 편평체(12)의 제1 및 제2 표면(24, 26)은, 금속 기판을 관통하는 파스너의 적어도 일부를 따라서 표면으로부터 외측으로 연장되는 돌기를 갖지 않는다.

도 5에 도시된 바와 같이, 헤드에 인접하고 헤드의 일부를 포함하는 편평체는 그 내부에 형성된 제1 및 제2 압인된 보강 그루브(30, 32)를 가지고 있다. 상기 그루브는, 중첩이 반드시 필요하지 않을지라도, 도 1의 5-5선을 따른 도 5에 도시된 바와 같이 코이닝 채널의 상부와 중첩된다. 용어 "압입된 보강 그루브"는, 편평체를 형성하는 스탬핑 작업 동안 편평체의 재료가 변형되어 그루브가 표면(24) 상에 형성되고 돌기가 참조부호 34로 도시되는 바와 같이 표면(26) 상에 형성된다. 또한 도 1 및 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 돌기(34)는 헤드(16)를 형성하는 굴곡부(bend)(36) 주위에 및 헤드 위에 연속된다.

도 2에 특히 도시된 바와 같이, 개구(37)를 중심으로, 아래쪽으로 매달린 플랜지(38)가 형성되고, 상기 플랜지(38)는 건식 벽체(drywall)와 같은 가공편의 표면을 관통하여 절단하는데 이용되어 상기 헤드(16)가 손상없이 건식 벽체 표면와 동일 평면상에 용이하게 위치 결정할 수 있게 한다.

실시예 및 상기 상세한 설명으로부터 알 수 있는 바와 같이, 금속 기판을 관통하는 부분을 따라 상기 편평체(12)의 표면으로부터 연장되는 어떠한 보강 돌기도 존재하지 않는다.

따라서 가공편을 금속 기판에 고정하는 파스너가 개시되었으며, 상기 파스너는 금속 기판을 통하여 최소의 관통 저항을 가지면서 가공편을 기판에 견고하게 고정할 수 있다.

본 발명은 대체로 파스너에 관한 것으로, 특히 하나 이상의 금속층/비금속층을 적어도 하나의 금속층에 고정하고, 불리한 조건하에서도 상기 고정된 층을 영구적으로 제 위치에 유지할 수 있는 금속 피어싱(piercing) 파스너에 이용될 수 있다.

Claims (12)

1. 파워 공구(power tool)를 이용하여 가공편을 금속 기판에 고정하는 파스너에 있어서,

   제1 및 제2 표면을 가지며, 상기 가공편 및 상기 기판을 관통하는 포인트(point)를 포함하고, 상기 제1 및 제2 표면 및 외측 에지에 의하여 규정된 폭 및 두께 치수를 가지는 기다란 편평체(flat body),

   상기 편평체에 의하여 지지되는 고정 부재(securing member), 및

   상기 파스너를 상기 가공편 및 상기 기판을 통하여 작동시키기 위하여, 상기 편평체의 일단부에, 상기 편평체에 대해 실질적으로 직각으로 배치된 헤드(head)

   를 포함하고,

   상기 제1 및 제2 표면은, 적어도 상기 기판을 관통하는 부분에는, 상기 제1 및 제2 표면으로부터 외측으로 연장되는 돌기를 갖지 않으며,

   상기 편평체의 상기 두께 치수는 상기 포인트에 가까운 쪽보다 상기 헤드에 가까운 쪽이 더 큰 것을 특징으로 하는 파스너.
2. 제1항에 있어서,

   상기 두께 치수는 상기 기다란 편평체 전체에 걸쳐서 변화되는 것을 특징으로 하는 파스너.
3. 제2항에 있어서,

   상기 두께 치수는, 상기 편평체에 최소의 관통 저항을 제공하도록 연속적으로 변화되는 것을 특징으로 하는 파스너.
4. 제2항에 있어서,

   상기 편평체의 상기 외측 에지는 경사면으로 되어 있는 것을 특징으로 하는 파스너.
5. 제4항에 있어서,

   상기 편평체는 상기 편평체의 상기 외측 에지로 이격되어 인접한 부분에 코이닝(coining) 되어 있는 것을 특징으로 하는 파스너.
6. 제2항에 있어서,

   상기 두께 치수의 상기 변화는 상기 헤드로부터 상기 포인트까지 대칭인 것을 특징으로 하는 파스너.
7. 제6항에 있어서,

   상기 포인트를 포함하여 상기 편평체의 상기 외측 에지는 경사면으로 되어 있는 것을 특징으로 하는 파스너.
8. 제7항에 있어서,

   상기 포인트를 포함하여 상기 편평체는 상기 편평체의 상기 외측에지로 이격되어 인접한 부분에 코이닝 되어 있는 것을 특징으로 하는 파스너.
9. 제1항에 있어서,

   상기 편평체와 상기 헤드 사이의 전이 영역(transition)에 배치되고, 상기 편평체 및 상기 헤드를 따라서 상기 전이 영역으로부터 연장되는, 제1 코이닝된 보강 그루브(groove)를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 파스너.
10. 제9항에 있어서,

    상기 편평체는 상기 편평체의 외측 에지로 이격되어 인접한 부분에 코이닝 되어 있고, 상기 코이닝된 보강 그루브는 상기 코이닝 부분과 중첩되도록 일정한 간격을 상기 편평체를 따라 연장되는 것을 특징으로 하는 파스너.
11. 제10항에 있어서,

    상기 제1 코이닝된 보강 그루브로부터 측방향으로 이격하여 위치된 제2 코이닝된 보강 그루브를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 파스너.
12. 제11항에 있어서,

    상기 제1 및 제2 그루브는 각각 상기 외측 에지의 양쪽 측면으로부터 실질적으로 동일한 거리에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 파스너.