TWI297750B - An improved blind rivet - Google Patents

Description

1297750 玖、發明說明： 發明所屬之技術領域 本發明是關於一種·^針，一烊細說{一種斷頭式盲柳釘 ，其中於安裝（鉚接）後，―心軸頭彈_釘本體。 先前技術 ^知盲鉚n包括-外管殼或本f4…端具卜擴大的法 蘭’内邵結合一心軸，&心軸包括一圓柱柄，同軸地貫穿 管狀鉚釘本體，柄部—端具有一徑向擴大的頭部，用以銜 接鉚釘本體遠離擴大法蘭的一端面（尾端）。接著，盲鉚釘穿 過工件上的預製孔，直到法蘭與孔的邊緣銜接（承靠）在一起 ’且在安裝操作中保持銜接狀態。在安裝期間，抽拉心轴 柄，使配置在工件内側(盲側)之鉚釘的另一端朝法蘭壓縮， 且心軸頭朝法蘭反方向移動’因&，鉚釘本體的變形部利 用法蘭夾住工件。 此種盲鉚釘有兩種主要型式。—斷柄式盲鉚釘，使用心 軸頭插入鉚釘本體的尾端，推擠並貫穿鉚釘本體，直到心 軸頭因擴張的鉚釘本體與工件盲側咬合產生阻力，藉由作 用在心軸柄上持續增加的負冑，使該柄在其脆弱區斷裂， 因此心軸頭留在鉚釘本體内，在工件的盲侧形成鉚釘本體 的擴張部或凸起。如此’使工件夾壓在擴張區及法蘭之間。 另-種型式是-種斷頭式盲鉚釘，在安裝後藉由射:心 軸頭完成。在此種型式的盲鉚針中，心軸頭在心轴柄血心 軸頭之間具有一不連續的斷面，形成一肩部，銜接在盲鋼 釘的尾端，並對該盲鉚釘施加一大致的軸向力，相對=件

85263.DOC 1297750 盲側擠壓及變形鉚釘的尾端，形成一平坦的凸起，並藉由 、’Μτ另-端的法蘭夾壓住工件。此處，柄部的脆弱區斷裂 ，既然心軸頭未拉入鉚釘本體，當柄部斷裂時，藉由變形 的鉚釘本體與該心軸頭之間的強大作用力將頭部彈出。/ 然而，在兩種習知的盲鉚釘中，盲鉚釘的一擴大（擴張） 區皆會留在工件的盲側，形成—凸起，限制了工件盲側的 續裝作業。在製造小的廚櫃時（如應用在電腦工業），使用此 種頁鉚釘尤其受到影響，盲鉚釘在内部（内側）的凸起，會與 此類廚櫃内部的組件發生干涉。 Q此，本發明之目的是提供一種改良式盲鉚釘，可 上述問題。 … 發明内容 ^根據本發明，提供一種盲鉚釘，包括一軸向延伸的中空 管狀本體，在其一端具有一尾端面，纟另一端預先形成一 徑向擴大的法蘭，匈Ρ釘進一步包括一心軸，具有一柄部， 同軸地貫穿管狀本體，且具有一擴大頭部，承靠在該本體 的尾端，此頭邵具有一外徑，比本體的内徑大，其中心軸 在琢頭部與柄部之間延伸有一均勻的錐狀肩部，柄部進一 步提供一脆弱區，銜接此錐狀肩部。最好，此錐面相對心 軸傾斜91至11〇度，通常介於98至1〇2度。理想上，此角度為 1 〇〇度。當該心軸頭拉入該本體後，根據此角度，使用此一 錐面所形成之一錐狀肩部可傳遞一力量；該力具有—軸向 分力，用以擠壓本體，且具有一軸向傾斜分力，用以使鉚 釘本體的尾端向外產生錐狀變形。

85263.DOC 1297750 。軸’員的直&最好比管狀鉚針本體的外徑大4%至。因 此二鉚釘欲貫穿的工件預製孔，該孔徑必須大於最大頭部 直仏JL孔;L通常比本體直徑大i 〇%。然而，根據頭部直徑 ，孔徑的範圍可比本體直徑大9%至15%。 再者，心軸頭具有一外側柱狀直徑（通常與鉚釘本體共軸） ’其軸長至：> 1 mm ’其目的是避免在安裝操作期間，心轴 頭會包圍在錐狀變形的本體内，I進—步防止在大的負載 作用下，頭部會扭曲（或”爲狀化，，）。 最好，鉚釘本體的軸長比該鉚釘的夾住厚度長乃％至 ，夾住厚度定義為利用鉚釘結合在一起之工件的組合厚度 ’亦即鉚”夾住的厚度。此預定之鉚釘本體長度確保具 有足夠的鉚釘本體材料，用以形成一適當的鉚釘結合且流 入工件上的預製孔，鉚接後，不會有過多的鉚釘本體材料 突出在連接工件的盲側。 再者，根據本發明，亦提供一種使用盲鉚釘固定至少兩 工件之方法，該方法之步騾包括選擇一軸向延伸的盲鉚釘 ，具有一本體，該本體長度比欲結合之至少兩工件之組合 厚度長25%至55%，本體亦具有一已知的外徑，接著，在工 件上貫穿一預製孔，該孔的直徑比鉚釘本體的直徑大9%至 15%，且盲鉚釘隨即插入並貫穿該孔；接著，該方法提供一 步驟，使用一具有錐狀肩部的心軸頭，對該鉚釘本體施加 一軸向的鉚接力，其中該鉚接力具有一第一軸向分力，沿 輛向施力用以擠壓鉚釘本體進入孔内，及第二環狀分力， 相對該軸用以錐狀地朝外變形該鉚釘本體。再者，孔成形

85263.DOC I297750 步驟最好包括在孔的盲侧提供一皿錐區，使得鉚釘 錐狀變形填入該孔的皿錐區，不會湧出且突出在 二 如 J目 最好，該方法包括根據本發明及上述方法選擇及插入— 百鉚釘。 以下，參考附圖，經由範例描述本發明之較佳實施例。 實施方式 參考圖1，顯示盲鉚釘組合10插入（但尚未鉚接）且延伸在 兩工件14及16的預製孔12中。鉚釘組合1〇包括一中空管狀 鉚釘本體18，具有一擴大的皿錐法蘭2〇，此皿錐頭沿著鉚

釘本體的軸A向内縮減，用以收納在該孔丨2的預製班錐區 (沉頭孔）44内。 W 鉚釘本體1 8的尾端22(與法蘭20軸向地相對），具有一大致 平的端面，垂直鉚釘軸A。鉚釘本體長L，選用時比兩工件 14及16的組合深度D長25%至55%。深度D—般稱做一盲鉚釘 的咬合厚度，即鉚釘所咬合之材料的厚度。在本發明實施 例中，深度L比深度D長30%。如同習知盲鉚釘，組合⑺進 一步提供一心軸3〇，包括一柱狀心軸柄，在其盲端具有一 擴大頭部34 ,與鉚釘本體1 8的尾端22承靠在一起。心軸柄 32沿著軸長方向具有大致均勻的斷面積，且其直徑大致等 於管狀鉚釘本體1 8的内徑，以便形成一摩擦配合。 心軸頭34具有一最大外徑，由繞著軸a的同軸圓柱壁刊構 成，其軸向長度至少1 mm。心軸頭必須具備此最短軸長， 用以提供頭部適當的強度，藉以減緩心軸頭在鉚釘安裝期

85263.DOC -9- 1297750 間（尤其當頭部周園與鉚釘本體咬合以產生變形效應，如下 所述）’施以大應力下所產生的扭曲，或"壓扁，，。 此壁36的直徑比鉚釘本體的最大外徑大至少4%，但不超 過 9%。 口

心軸頭的肩部38，延伸在外壁36及心軸柄之間，軸向傾 斜形成一大致均勻的錐面，雖然錐角傾斜度可介於91至11〇 度的範圍内，用以保持在可接受的操作參數内，其相對軸A 的較佳傾斜角為100度。此角度範圍已預先決定，使鉚釘在 安裝時能產生所需的變形。 心軸頭的另一端亦提供一環繞A軸的錐面，作為組合的 對齊機構，當心軸插入時，傾斜面協助組合對齊孔Μ。 心軸頭直徑必須比鉚釘本體的外徑大至少4%以上，藉以 緩和此頭邵在安裝操作期間插入本體的深度，可防止安裝 後心、#彈出。然而，此直徑不得超過鉚釘本體外徑9%以上 ’否則工件上的預製孔必須加大，藉以允許鉚釘穿過，如 此曰迨成鉚釘播法塞滿此孔（可能產生鬆脫的鉚接），或使得 孔徑接近法蘭的直徑，增加鉚接失敗的機率。 再者，心軸柄32提供一脆弱區42，直接鄰接該錐面W。 如同習知盲鉚釘，此脆弱區42在柄部上形成一窄部，削去 柄部直徑以提供四個平面，直接鄰接頭部，形成一大致正 方形的斷面；較心軸柄痩且脆弱。另一方面，可在徑向產 生«的壓痕（凹口）或環繞溝槽用以形成脆弱區。此處的重 點是’此脆弱區直接鄰接該心軸頭。 既然心軸頭34其直徑大於鉚釘本體18，強調的是，預製

85263.DOC -10- 1297750 孔12的直徑至少等於最大心軸頭直徑， a 、吊比本體备木 直徑大10%(既然頭部最大直徑比本體最孩 _ 人直後大9%以内、 。然而，依據心軸頭對鉚釘本體的正確直徑比， ； 最大本體直徑大9%至15〇/❻。通常使用本發明鉚釘之盲鉚遠 系統可匹配以目前標準鑽頭尺寸所製作的標準孔秤K卩釘 鉚釘本體直徑比孔徑大10%)，雖然可製作不同的鉚釘尺寸 ，但須搭配特製的孔成型工具（鑽頭），以適用此種鉚釘直秤' 再者，預製孔12上設有一皿錐區44，用以容納鉚釘^體 的皿錐法蘭20，在工件的盲側區21(亦即， 把 v J 1 女装工具的内側 或另一侧），於該孔周圍亦設有一皿錐區46。 一旦將鉚釘組合10貫穿該預製孔12後，可利用習知鉚接 工具（未顯示）進行鉚接，此種工具包括一鼻部，可迫使鉚釘 本體法蘭（或頭部）20與工件16密實接合，且具有一可置換的 鉗口機構，用以夾柱心軸柄32並且沿著圖i箭頭？方向施以 一鉚接力F。 鉚接力F拔拉心軸頭，使頭部與鉚釘本體之尾端部22的平 面咬合，由於頭部的錐狀肩部38，施加的鉚接力具有一沿 軸向的第一分力’迫使鉚釘本體18朝鉚釘法蘭22擠壓，鉚 釘本體受擠壓（縮短長度）產生徑向擴張，以便塞滿擴孔12 (由於心軸柄貫穿本體1 8，此徑向擴張向外）。錐狀肩部3 8 亦提供垂直该肩部3 8之錐面的第二分力，迫使鉚釘本體的 尾端22朝外做徑向及錐向變形。由於壁3 6的軸長沒有環繞 整個心軸頭34，使得心軸頭34不會進入縮短的鉚釘本體内 。此外，鉚釘1 8尾端22的一些材料局部地沿軸向位移到鉚 85263.DOC -11 - 1297750 釘頭20，且鉚釘本體在尾端區剩餘的材料形成一相當薄的 錐狀外壁（圖2)’填充在孔12的皿錐區46，不會突出在固定 工件的外側。因此，結合心軸的錐狀肩部38及皿錐區46， 提供本體尾端的錐狀伸展。 繼續沿著F方向軸向地移動心軸，抵達工件丨4時，心軸頭 34會遭遇一持續增加的阻力，阻止心軸頭進一步移動。在 一習知方法中，持續施加鉚接力F，會使作用在心軸柄上的 應力增加’導致心轴柄3 2在脆弱區4 2處斷裂。鉚釘頭3 4及 鉚釘本體1 8之間的作用反作用力會使鉚釘頭34彈出。 盲鉚釘之鉚接結果如圖2所示，具有一沿軸向壓縮的長度 L2，大致等於咬合厚度d，因此，沿著軸向位移的鉚釘本體 材料已經擠入擴孔18，用以提供一鉚針本體在此區具有一 增加的本體厚度18,，且在預製孔12的皿錐區46内形成一錐 狀、杯型尾端22’。經由此方法，形成一大致剛性的鉚接， 不會突出工件14的盲側。 再者，事先決定錐狀肩部的角度範圍，因此可經由上述 方法施加適當的變形力，擠壓並使鉚釘本體產生錐向變來 。如果錐面的角度大於11〇度，則鉚接時施加的軸向力可能 不足’且可能將頭部推入鉚釘本體内。如果角度小於％产 ’則無法產生傾斜分力使鉚釘尾端產生錐狀變形，

且1月I 將心軸射出，造成鉚接失敗。 在較佳實施例中，鉚釘本體頭部20成皿錐狀，因此在、隹 行鉚接時’頭部20亦會湧入（充滿）外側工件16，雖然此特〜文 是可供選擇的，吾人可理解，本發明可使用一習 曰^ 4、具有

85263.DOC -12- 1297750 皿錐頭的盲鉚釘。 決定上述長度L範圍的重點是，提供足夠的鉚釘本體材料 ，允許鉚釘本體做適當的變形，於鉚接後填滿擴孔1 8，且 使鉚釘產生足夠的強度，以抵抗作用在鉚接處的外力，但 又不會產生過多的鉚釘本體材料，使得孔18的盟錐區乜鱼 法收納，將使材科突出於工件的盲侧。 …、 圖式簡單說明 圖1顯示本發明之盲鉚釘，其貫穿工件的局部斷面；及 圖2顯示安裝圖1之鉚釘本體的斷面圖。

圖式代表符號說明 10 百鉚針組合 14、16 工件 12 孔 18 鉚釘本體 20 皿錐法蘭 44 > 46 m錐區 22 ' 22， 尾端 30 心幸由 34 心軸頭 32 心轴柄 36 圓柱壁 38 肩部 42 脆弱區 21 盲側區 85263.DOC 1297750 18f 本體厚度 20 鉚釘頭部 L 鉚釘本體長度 D 深度 A 軸 F 力 -14-

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Claims (1)

1. I297?論娜號專利申請妥 中文申請專利範圍替換本；年9月時優〉正替換叫 拾、申請專利範圍： 〜j 1. 一種使用^盲鉚針岐至少兩工件之方法，包括步驟： 選擇一頁鉚釘，該鉚釘本體長度比欲結合之該至少雨 工件的厚度長25%至55%，且具有一已知的外徑； 在S工件上預製一孔，該孔直徑比該盲鉚釘已知的外 徑大9%至15% ; 插入該鉚釘本體，貫穿該孔； 利用具有一錐狀肩邵的心軸頭，對該鉚釘本體施以 一軸向鉚接力，其中該鉚接力具有一第一軸向分力，沿 軸向將該鉚釘本體擠入該孔中，且一第二傾斜分力迫使 孩鉚釘本體朝外側做錐狀變形；其中該孔成型步驟包括 在ρ亥孔的士側提供一狐錐區，使得該鉚釘本體的錐狀變 形此么納在該孔的該亚錐區内。 2. 如請求項1之方法，其中該盲鉚釘包括： 一軸向延伸的中空管狀本體，一端具有一尾端面，另 一端具有一沿徑向擴大的法蘭； 一心軸具有一柄部，同軸地貫穿該本體，且具有一擴 大的顽#，與該本體的尾端承靠在一起，該頭部具有一 外徑，比该本體的内徑大； 其中邊心軸具有一均勻的錐狀肩部，延伸在該頭部的 外徑及孩柄邵之間，且該柄部具有一脆弱區，直接鄰接 該錐狀肩部。 85263-960928.doc