用于屋顶架构建的紧固件安装工具和施工系统的制作方法
【专利说明】
[0001] 相关专利申请的交叉引用
[0002] 本申请要求于2013年3月15日提交的美国临时专利申请No. 61/787, 170的优先 权，并且要求于2013年10月15日提交的美国临时专利申请No. 61/890, 905的优先权，以 上两个临时专利申请的公开以引用方式全文并入本文。
技术领域
[0003] 本公开总体上涉及用于连接木材结构构件以符合建筑规范的紧固系统。本发明总 体上涉及用于安装紧固件以固定木材框架元件的工具和方法。更具体地讲，本发明涉及精 确地安装紧固件以使顶板固定在屋顶架或椽条上的工具和技术。
【背景技术】
[0004] 通常根据通用规范，例如国际住宅法和国际建筑规范的地方和国家建筑法规阐述 了用于固定木材框架元件的各种要求。在这些法规中的规定要求顶板和椽条或屋顶架必 须连接成符合计算的预定的连接力标准，以抵抗在结构的寿命期间可能经历的基本的上拔 力。对于易受大风上拔和/或地震活动影响的地方，通常要求顶板与椽条或桁架之间更强 的连接抗力。
[0005] 为了满足建筑规范要求，金属支架和大量钉子的使用通常使用气动射钉枪来安 装。要求这些健壮连接的许多结构位置在墙壁的顶角处并且在墙壁与屋顶架等相交的位置 处。这些位置通常要求工人站在梯子上并且用锤子或气动射钉枪将支架钉在屋顶椽条、屋 顶架等上。通常抱怨梯子不是稳定的平台，并且在站在梯子上的同时在狭窄的位置操作笨 重的射钉枪既困难又危险。
[0006] 从屋顶的顶部到地基的连续荷载路径（CLP)的概念是在建筑行业获得一定普及 的一个概念。带子、支架、缆线、螺杆和螺栓的各种装置目前被用于将各种建筑元件系在一 起并且建立一体式部件，在任何一个结构元件上的应力被转移到其他元件上以实现额外的 耐久性。
[0007] 有许多技术、紧固件和硬件物品通常用于提供顶板与椽条或屋顶架之间的所需连 接。防风夹（hurricane clips)或其他形式的金属条或夹通常被使用并且通过多个钉子或 螺纹紧固件固定。在连接完整性与建造效率之间通常有权衡。例如，有效且在许多位置广 泛使用的防风夹（hurricane clips)可能需要8个或更多个钉子或螺纹紧固件来满足必备 的规范连接标准。
[0008] 能够采用螺纹紧固件，例如，细长螺钉，来代替目前用于满足建筑规范的一些金属 支架和钉子。然而，这些螺钉需要安装在特定的角度和位置以确保穿透几个木材构件以接 合例如屋顶架或椽条。需要一种施工系统，该施工系统可以便于使用螺纹紧固件来按照满 足建筑规范的方式连接建筑元件并且允许建筑检查员凭视觉确认这些螺纹紧固件的正确 安装。
[0009] 通过采用多个专用的6英寸螺纹紧固件，例如由马萨诸塞州阿格瓦姆 (Agawam, Massachusetts)的OMG有限公司制造并销售的泊111細反〇丨〈"木材螺钉，可以实 施顶板与椽条或屋顶架之间的高度固定且高效的连接。为了用充分的保持力固定框架元 件，每个螺纹紧固件被驱动穿过顶板并且相对于垂直以22. 5±5°的最佳角度进入椽条或 屋顶架。尽管固定多个螺纹紧固件通常比连接防风夹（hurricane clip)或其他带子型连 接器更高效，但是难以在合理的精确范围内一致地实施22. 5°的角度。使用量角器、水平仪 和其他相似类型的工具来获得用于螺纹紧固件的最佳角度的结果是笨拙、困难、耗时的，并 且充其量仅比更常规的固定方法有少量优点。
[0010] 本公开通过以一致精确的最佳连接角度高效地安装多个螺纹紧固件来满足连接 顶板和椽条或屋顶架的工具和方法的需求。
[0011] 定义
[0012] 如本文所用，术语"屋顶支撑构件"的意思是给建筑的屋顶提供结构支撑的任何框 架元件，例如，椽条、桁架或水平的平顶搁栅。
[0013] 如本文所用，术语"顶板"的意思是连接到垂直结构构件的最顶部或屋顶支撑构件 安装并固定到的壁骨上的水平框架元件（可以包括两个或更多个构件，例如，两个2X4英 寸的构件）。
【发明内容】
[0014] 简而言之，安装工具用于使第一构件紧固在第二构件上。所述安装工具包括驱动 器组件，所述驱动器组件具有细长的管组件，所述管组件具有近端和远端。所述管组件优选 地可伸缩。产生扭矩的驱动器安装成与所述近端相邻。扭矩传递部件设置在管中用于将所 述驱动器产生的扭矩传递到与所述远端相邻的紧固件耦合器。引导组件安装成与所述远端 相邻并且具有端部和定位表面以及紧固件通道，所述紧固件通道限定设置成与所述定位表 面成角度Θ的轴。所述紧固件通道被构造成接收紧固件，使得当所述定位表面接合所述第 一构件，所述定位端位于与所述第二构件相邻，所述紧固件接收在所述通道中，并且所述驱 动器被供电时，所述紧固件耦合器接合所述紧固件并且被扭转以驱动所述紧固件以所述角 度Θ穿过所述第一构件而进入到所述第二构件中。角度Θ优选地为大约22VV。稳定 刺穿边缘优选地从定位端凸出。所述稳定边缘是方形稳定板的顶点。
[0015] 所述伸缩式管组件包括接收所述驱动器并且可相对于第二管伸缩的近端管。所述 第二管在展开位置可锁定在所述近端管上。柄部可相对于所述伸缩式管组件滑动地调节。 所述柄部具有相对于所述伸缩式管组件总体上径向凸出的柄。所述驱动器可以由电池供电 钻孔或者具有用于电连接的电线。所述伸缩式管组件包括第一管，所述第一管连接到所述 驱动器上并且与所述第二管可滑动地接合，并且所述第一管随着所述驱动器驱动紧固件而 相对于所述第二管缩回。所述第一构件优选地是顶板，所述第二构件是屋顶支撑构件。
[0016] 安装工具将顶板紧固在屋顶支撑构件上并且包括具有近端部分和远端的细长的 伸缩式管组件。所述近端部分被适配成接收电动工具。扭矩传递部件设置在管组件中用于 将所述电动工具产生的扭矩传递到与所述远端相邻的紧固件耦合器。引导组件安装在所 述远端上并且具有定位端和定位表面。紧固件通道限定设置成与所述定位表面成角度Θ 的轴并且被构造成接收紧固件。所述定位表面和端部相对于所述顶板和屋顶支撑构件定 位。所述紧固件接收在所述通道中，并且所述接收的工具被供电。所述紧固件耦合器接合 所述紧固件并且被扭转以驱动所述紧固件穿过所述顶板以角度Θ进入到所述屋顶支撑构 件中。
[0017] 所述角度优选地为221//。柄部安装在伸缩式管组件上。稳定边缘从所述定位 端凸出。所述稳定边缘是可拆卸地安装在所述引导组件上的板的顶点。所述紧固件优选地 是长度大约6英寸或更长的木螺钉。
[0018] 柄部组件将所述伸缩式管组件固定在展开位置并且可释放以允许所述伸缩式管 组件缩回。所述伸缩式管组件在所述紧固件被驱动时缩回大致等于所述紧固件的长度的距 离。
[0019] -种用于使顶板连接到屋顶支撑构件上的方法，包括：在具有垂直定位表面和定 位端的旋转驱动安装工具中装载紧固件；并且采用所述定位表面使待驱动的紧固件定向成 正确的进入角度。所述方法进一步包括给所述安装工具供电以驱动所述紧固件穿过所述顶 板以所述正确的进入角度进入到所述支撑构件中。所述安装工具的端部凸起刺入到木材构 件中以稳定所述工具。所述方法进一步包括当安装者保持站在地平面时，使所述紧固件在 所述安装者的身高上方至少三英尺的位置坐接在所述顶板中。
【附图说明】
[0020] 图1是用于使顶板固定在屋顶支撑构件上的紧固件安装工具的部分剖切的侧视 图；
[0021] 图2是图1的安装工具的断开俯视平面图；
[0022] 图3是图1的安装工具的断开的部分拆卸的侧视图；
[0023] 图4是结构在其建造阶段期间的部分示意性示出的代表性透视图，并且图示了使 用紧固件使顶板连接到屋顶支撑构件上；
[0024] 图4Α是图4的结构的断开的侧面剖视图，图示了在与垂直的壁骨相邻的位置使顶 板连接到屋顶支撑构件上的紧固件；
[0025] 图4Β是图4的结构的断开的侧面剖视图，图示了在垂直的壁骨之间的位置使顶板 连接到屋顶支撑构件上的紧固件；
[0026] 图5是图1的安装工具的侧面正视图，部分被断开以示出细节并且部分为示意性 图示；
[0027] 图6是图1的紧固件安装工具的修改实施例的侧面正视图，部分被断开以示出细 节并且部分为示意性图示；
[0028] 图7是图1的安装工具的引导部分的部分以简图形式示出的透视图；
[0029] 图8是图7的引导部分的透视图，部分示出为虚线并且部分示出为露出内部细 Τ ；
[0030] 图9是图示了图1的安装工具的顺序操作的带注释的复合示意图；
[0031] 图10是用于使顶板与屋顶支撑构件连接上的紧固件安装工具的第二实施例的部 分被断开的侧面正视图；
[0032] 图11是图10的安装工具的断开俯视平面图；
[0033] 图12A-12C是图示了图10的安装工具的顺序操作的部分示意性示出的侧面正视 图；
[0034] 图13是用于使顶板与屋顶支撑构件连接上的紧固件安装工具的第三实施例的部 分被断开的侧面正视图；
[0035] 图14是图13的安装工具的断开俯视平面图；
[0036] 图15A-15D是图示了图13的安装工具的顺序操作的部分示意性示出的带注释的 代表性侧面正视图；
[0037] 图16A-16B是图示了用于不同结构高度的代表性紧固件安装工具的使用和通用 性并且其中安装者具有不同身高的示意图；
[0038] 图17是没有电动驱动器组件的安装工具的第四实施例的透视图，其中某些外部 部分示出为透明的以露出内部元件；
[0039] 图18是图17的安装工具的一部分的放大透视图，其中某些外部元件被图示为透 明的以露出内部元件；
[0040] 图19A和19B是图17的安装工具的一部分的俯视剖视图；
[0041] 图20是图17的安装工具的放大端部剖视图并且进一步图示了安装工具中接收的 紧固件；
[0042] 图21是图17的安装工具的引导头部分的总体放大的俯视平面图；
[0043] 图22是图21的引导头部分的总体放大的仰视透视图；
[0044] 图23是图17的安装工具的柄部组件的部分被去除的总体上放大的相反侧正视 图；
[0045] 图24是图23的柄部组件的部分被剖视并且部分被去除的放大的侧面正视图；
[0046] 图25是图24的柄部部分的一部分的总体上放大的右侧视图，取自其右侧并且部 分被断开以示出细节；