TW200401082A - An improved blind rivet - Google Patents

Description

200401082 玫、發明說明： 發明所屬之技術領域 本發明是Μ於-種盲㈣，詳細說是—種斷頭式盲卿釘 ，其中於安裝（鉚接）後’ 一心軸頭彈出 先前技術 一習知盲鉚釘包括一外管殼或本體，—端具有一擴大的法 闌，内部結合一心抽，此心轴包括―圓柱柄，同抽地貫穿 管狀鉚釘本體，柄部—端具有一徑向擴大的頭部，用以銜 接鉚針本體遠離擴大法蘭的一端面（尾端）。接著，盲卿釘穿 過工件上的預製孔’直到法蘭與孔的邊緣銜接（承幻在一起 ’且在安裝操作中保持銜接狀態。在安裝期間，抽拉心軸 柄’使配置在工件内側（盲侧）之鉚針的另一端朝法蘭壓縮， 且心軸頭朝法蘭反方向移動，因此，柳針本體的變形部利 用法蘭夾住工件。 此種盲鉚針有兩種主要型式。一斷柄式她，使用心 軸頭插入鉚釘本體的尾端，推擠並貫穿㈣本體，直到心 軸頭因擴張的柳針本體與工件盲倒咬合產生阻力，藉由作 用在心軸柄上持續增加的負貞，使該柄在其跪弱區斷裂， 因此心轴頭留在㈣本體内，在工件的盲側形成鉚舒本_ 的擴張部：凸起。如此，使工件夾壓在擴張區及法蘭之間。 另種土式π 一種斷頭式盲鉚在丁 ’在*裝後藉由射出心 軸頁70成在此種型式的f _舒中，心轴頭在心轴柄盘心 軸頭之間具有—不連續的斷面，形成一肩部，銜接在盲: 釘的尾端，並對該盲鉚釘施加一大致的軸向力，相對工件

041 i^5263 DOC 200401082 目侧擠壓及變形鉚釘的层 铷^ 尾崎，形成—平坦的凸起，並藉由 ， 件。此處，柄邵的脆弱區斷裂 :心軸頭未拉人騎本體，#柄部斷裂時，藉由變形 P針本體與該心軸頭之間的強大作用力將頭部彈出。 达而，在兩種習知的言麵知士 , 區 卩釘中，目鉚釘的一擴大（擴張） 在工?：盲侧’形成—凸起，限制了工件盲側的 称士 ’在製&小的廚櫃時（如應用在電腦工業），使用此 種百鉚釘尤其受到影變，士 & 曰目鉚釘在内部（内側）的凸起，會盥 此碩廚櫃内部的组件發生干涉。 、此本發明之目的是提供一種改良式盲鉚釘 上述問題。 月除 發明内容 …根據本發明’提供，鉚針，包括—軸向延伸的中空 r狀本體，在其—端具有—尾端面，纟另-端預先形成-徑向擴大的法《’鉚針進—步包括一心軸，具有—柄部， 冋軸=貫穿管狀本體’且具有—擴大頭部，承靠在該本體 、尾端，&頭部具有—外徑，比本體的内徑大，其中心軸 在：頭部與柄部之間延伸有一均勾的錐狀肩部，柄部進一 步提供-脆弱區’銜接此錐狀肩#。最好，此錐面相對心 轴傾斜91至11〇度，通f介糊至…度。理想上，此角产為 1〇〇度。當該心軸頭拉入該本體後，根據此角度，使用：一 錐面所形成之-錐狀肩部可傳遞—力i ;該力具有—轴向 分力’用以擠壓本體’且具有—轴向傾斜分力，用以使柳 針本體的尾端向外產生錐狀變形。

i 85263.DOC 200401082 〜轴頭的直彳至最好比管狀鉚釘本體的外徑大4%至9%。因 此’鉚釘欲貫穿的工件預製孔，該孔徑必須大於最太頭部 直徑，且孔徑通常比本體直徑大1〇%。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，心軸頭具有一外倒柱狀直徑（通常與鉚釘本體共軸） ，其軸長至少1 mm，其目的是避免在安裝操作期間，心軸 頭會包圍在錐狀變形的本體内，且進一步防止在大的負裁 作用下，頭部會扭曲（或”爲狀化"）。 取好鉚針本體的軸長比該鉚針的夾住厚度長2 5。/。至5 5 % ，夾住厚度定義為利用鉚釘結合在一起之工件的組合厚度 亦即鉚釘所夾住的厚度。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 件上的預1孔，鉚接後，不會有過多的柳釘本體材料 A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 牛之方法忒方法之步驟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组合 厚度長25%至55%，本體亦具有一已知的外徑，接著，在工 牛男穿預製孔，該孔的直徑比鉚釘本體的直徑大9〇/〇至 15%’且盲㈣隨即插人並貫穿該孔；接著，該方法提供一 步驟’使用—具有錐狀肩部的心軸頭，對該 -㈣的柳接力，纟中該柳接力具有—第一軸向分= 軸向施力用以擠壓鉚釘本體進人孔内，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

0 4 Π 85263 DOC 200401082 步驟最好包括在孔的盲側提供一皿錐區，使得鉚釘本體的 錐狀變形填入該孔的皿錐區，不會湧出且突出在工件的盲 側。 最好’該方法包括根據本發明及上述方法選擇及插入— 盲鉚釘。 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，顯示盲鉚釘组合1 〇插入（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 鉚針本體1 8 ’具有一擴大的皿錐法蘭20，此皿錐頭沿著|卵 釘本體的軸A向内縮減’用以收納在該孔12的預製皿錐區 (沉頭孔）44内。 鉚釘本體18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的组合深度D長25%至55%。深度D—般稱做一盲鉚針 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1〇進 一步提供一心軸30，包括一柱狀心軸柄，在其盲端具有— 擴大頭部34，與鉚釘本體18的尾端22承靠在一起。心轴拓 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3 4具有一最大外徑，由繞著軸A的同軸圓柱壁3 6構 成，其軸向長度至少1 mm。心軸頭必須具備此最短轴長， 用以提供頭部適當的強度，藉以減緩心轴頭在鉚釘安裝期

_ 戶263DOC 200401082 間(尤其當頭部周園與鉚釘本體咬合以產生 所述），施以大應力下所產生的扭曲，或,為,，/、如下 此壁36的直徑比鉚釘本體的最大外徑大至少 〇〇/.. 丨一 + % 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—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，其相二“ 的較佳傾斜角為100度。此角度範圍已預先決定，使柳針在 安裝時能產生所需的變形。 心轴頭的另—端亦提供—環繞Α軸的錐面，作為組合10的 對齊機構’當心軸插入時，傾斜面協助組合對齊孔! 8。 心軸頭直徑必須比鉚釘本體的外徑大至少4%以上，藉以 緩和此頭部在安裝操作期間插入本體的深度，可防止^裝 後“員#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 此會造成鉚釘無法塞滿此孔（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〜軸柄32提供一脆弱區42，直接鄰接該錐面38。 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 生相對的壓痕（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丨8，強調的是，預製 041485263.DOC -10- 200401082 孔12的直徑至少等於最大心軸頭直徑，且通常比本體最大 直徑大⑽（既然頭部最大直徑比本體最大直徑大9%以㈦ 二然而，依據心軸頭對鉚釘本體的正確直徑比，孔Μ可比 取大本體直輕大9%至15%。通常使用本發明鉚針之盲柳灯 系統可匹配以目前標準鐵頭尺寸所製作的標準孔徑(亦即， 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)’以適用此種鉚釘直卜 再者’預製孔12上設有一皿錐區44，用以容納鉚針本體 的皿錐法蘭20,在工件的盲側區21(亦即，安裝工具的内側 或另一側），於該孔周圍亦設有一皿錐區46。 -旦將鉚釘.组合10貫穿該預製孔12後，可利用習知柳接 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）2〇與工件16密實接合，且具有—可置換的 鉗口機構，用以夾柱心軸柄32並且沿著圖i箭頭向施以 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^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 針本體受擠壓（縮短長度）產生徑向擴張，以便塞滿擴孔^ (由於心軸柄貫穿本體18,此徑向擴張向外）。錐狀肩部％ 亦提供垂直該肩部38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36的軸長沒有環鱗 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18尾端22的一些材料局部地沿軸向位移到鉚 ¢41 585263.DOC -11 - 200401082 釘颂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η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及皿錐區仳， ^供本體尾端的錐狀伸展。 繼％沿著F方向軸向地移動心軸，抵達工件14時，心軸頭 34會遭遇-持續增加的阻力，阻止心#頭進—步移動。在 —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，導致心軸柄32在脆弱區42處斷裂。鉚針頭“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= 材料已經擠入擴孔18，用以提供一鉚釘本體在此區具有一 增加的本體厚度18,，且在預製孔12的皿錐區46内形成—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形 。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90度 ’則無法產生傾斜分力使鉚釘尾端產生錐狀變形，且可能 將心軸射出，造成娜接失敗。 在較佳實施例中，鉚釘本體頭部20成m錐狀，因此在進 行鉚接時，頭部20亦會湧入（充滿）外侧工件16，雖然此特徵 是可供選擇的，吾人可理解，本發明可使用一習知不具有 04 IB 85263.DOC -12- 200401082 皿錐頭的盲鉚舒。 決定上述長度L範圍的重點是，提供足夠的鉚釘本體材科 ，允許鉚釘本體做適當的變形，於鉚接後填滿擴孔18，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的皿錐區私無 法收納，將使材料突出於工件的盲側。 圖式簡單說明 圖1顯示本發明之盲鉚釘，其貫 ， 牙件的局邵斷面；及 圖2顯不安裝圖1之鉚釘本體的斷面圖。 圖式代表符號說明 10 盲鉚針組合 14、16 工件 12 孔 18 鉚釘本體 20 皿錐法蘭 44 ' 46 姐·錐區 22 ' 22' 尾端 30 心轴 34 心軸頭 32 心轴柄 36 圓柱壁 38 肩部 42 脆弱區 21 盲側區

3417 85263 DOC -13- 200401082 18' 本體厚度 20 鉚釘頭部 L 鉚釘本體長度 D 深度 A 轴 F 力

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Claims (1)

1. 拾、申請專利範圍： 1 · 一種頁鉚針，包括 一軸向延伸的中空管狀本體，一端具有一尾端面’男 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，擴 大的頭部，與該本體的尾端承靠在一起，該頭部具有/ 外徑，比該本體的内徑大； 其中該心軸具有一均勻的錐狀肩部，延伸在該頭部的 外徑及該柄部之間，且該柄部具有一脆弱區，直接鄰接 該錐狀肩部。 2. 如申請專利範圍第1項之盲鉚釘，其中該錐面的角度相 對該軸傾斜91至110度之間。 3. 如申請專利範圍第2項之盲鉚釘，其中該角度介於98至 102度之間。 4. 如前述申請專利範圍任一項之盲鉚釘，其中該頭部直徑 比該本體的外徑大4%至9%。 5. 如前述申請專利範圍任一項之盲鉚打’其中4 軸#員具 有一柱狀外徑’該外徑之軸向長度至少1 mm ° 6. 如前述申請專利範圍任一項之盲鉚釘’其中該徑向擴大 的法蘭包括一皿錐頭。 7. 如前述申請專利範圍任一項之盲鉚釘，其中該本體的軸 長比咬合厚度大2 5 %至5 5 %。 8. —種使用一盲鉚釘固定至少兩工件之方法’包括步驟： 選擇一盲鉚釘，該鉚釘本體長度比欲結合之瀛至少兩 85263 DOC 200401082 工件的厚度長2 5 %至5 5 %，且具有一已知的外徑； 在該工件上預製一孔，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； 利用一具有—錐狀肩部的心軸頭，對該鉚釘本體施以 —轴向鉚接力，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 該鉚釘本體朝外侧做錐狀變形。 9 _如申請專利範圍第8項之方法，其中該孔成型步驟包括 在遠孔的盲側提供一皿_錐區，使得該御釘本體的錐狀變 形能容納在該孔的該皿錐區内。 10. 如申請專利範圍第8項或第9項之方法’包括選用並插入 一如申請專利範圍第1至7項任一項之盲鉚釘。 11. 一種目鉚釘，參考附圖如本文所述。 12. —種使用一盲鉚釘固定至少兩平面工件的方法，參考附 圖如本文所述。

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