专利名称：带安装时使紧固件弯曲的端头的工具及为此用途的紧固件的制作方法
技术领域：
本发明一般说涉及用来将紧固件驱入工件中，以便将材料固定到工件上(也称为工件材料)的紧固件驱动工具，具体说，涉及构造成用来驱动双腿紧固件(被称为U形钉的是这种紧固件的一个示例)的紧固件驱动工具。
市场上可买到的双腿紧固件包括一对分开的，通常是被顶部分开的平行腿，形成倒“U”形状。这类紧固件通常用在诸如沥青屋顶板，建筑板壁，墙板，Romex导线，Nomex导线，Tyvek绝缘套，其他绝缘毡和其他类似应用中的工件材料安装中。双腿紧固件的一个操作问题是，有时双腿驱入工件中太深，造成顶部刺穿工件材料的表面。发生这种情况时，工件材料的固定就不牢靠。换言之，工件材料一旦被刺穿，将工件材料从工件中拉出所需的力(“克服力”)就下降。这种刺穿的副作用是工件材料可能会遭损坏。
现有双腿紧固件的另一缺点导致了企图增大所提供的夹紧力。在某些情况下，被双腿紧固件固定到衬底上的工件材料在受到一定程度的力，包括狂风的作用时，可能会脱开。
这类双腿紧固件的另一种设计考虑是，如果要安装中较易损坏的工件材料，包括前面提到的电缆或导线产品，则紧固件的顶部可能会损坏电缆或其他材料。
上述各种设计问题可由下述紧固件驱动工具解决，这种工具构造成用来驱动紧固件，当其与工件或衬底相撞击时，该紧固件有横向于紧固件平面向外伸出以提供增强夹紧力的非直线形状。上述非直线紧固件形状的另一优点是抗穿透工件材料性。工具是靠撞冲腿部附近的顶部，但并不接触紧固件顶部的夹紧部分来驱动紧固件的。
更具体说，所提供的紧固件驱动工具有一个往复式驱动板和一个端头，它构造成可顺序将紧固件进给至端头与驱动板啮合，并顺序将其驱入工件中。每个紧固件界定一个平面。该工具还包括在端头中构造成可与每个紧固件的一部分相啮合的变形构造，这样，当紧固件被驱动板撞击时，被啮合的紧固件部分朝横向于紧固件平面的方向变形以获得变形状态。紧固件变形部分的变形状态设计成可在工件材料固定到工件上时提供夹紧力。
还提供了一种可用在有往复式驱动板和带变形构造的端头的工具中的紧固件，该工具构造成可将紧固件顺序进给至端头，使其被驱动板啮合而撞击到变形构造上，顺序驱入工件中并变形。该紧固件包括一对腿和一个顶部，每条腿都有一个构造成可进入工件内的下端，顶部布置在二条腿之间并与之相连，它的构造使它撞击到变形构造时可使工件材料固定到工件上，该顶部具有非直线的外形，并包括从二腿所界定的平面向外伸出的一部分。
图10是本变形构造的顶视透视图；图11是端头内变形构造的部分垂直剖面图；图12是本发明紧固件在不同作业位置中的示意侧视图；图13-16是本发明端头在紧固件驱动工序中的垂直剖面图；图17是其中已驱入了本发明紧固件的工件的部分剖面图；图18是某工件的部分剖面图，其中包含有固定于衬底上的一根电缆；图19是带可选支座配件的本发明工具正驱动本发明紧固件时的部分前视图；图20是本发明紧固件的一种实施方案的部分前视图；图21是本发明紧固件的第二种实施方案的部分前视图；图22是本发明紧固件的第三种实施方案的部分前视图。
现在参见图2-4，优选在工具10中使用的紧固件是一种双腿式紧固件22，有时也称为U形钉，它有被顶部30连在一起的二条腿24，每条腿有一尖头26，以便刺穿并埋入工件28中。在传统的U形钉中，顶部通常是直线或平直的，紧固件形成倒“U”形状。为了扩大二腿紧固件的用途，本紧固件22具有不容易刺穿或损坏将附着于工件28上的工件材料32的顶部30，而且有比标准的倒“U”形紧固件相对更强的夹紧工件材料32的力。为叙述的方便，工件材料32是准备附着于工件或衬底28上的，紧固件腿24则根据材料的类型，构造成可以穿透材料32，也可避开材料32而穿透衬底，而顶端30则通常设计成可将材料紧靠衬底夹紧。
本顶部30包括被变形部分38隔开的一对肩部36。虽然变形部分38可以有如下所述的各种不同的形状，但该变形部分最好是界定一个取决于肩部，并通常与紧固件22共面的总体为“V”的形状。另一种选择是，参见图5，紧固件39也可以这样的形式提供给工具10，即在被驱动前，变形部分38a是与紧固件平面成一角度向外伸出的。下面会看到，变形部分38可提供比传统的U形钉更强的夹紧力，而与此同时，工件材料32在紧固件驱动作业中被刺穿或损坏的可能性都下降了。
再参见图1，2，6-9和13-16，本端头18包括背板40，前板42和工件接触件44。端头18的构造最好使前板42可枢轴转动地固定在背板40上，使前板可从背板处移出以清除堵塞的紧固件或完成其它必须的调整。此外，在背板40与前板42被闩锁机构48结合在一起的作业状态下(在图13-16中看得最清楚)，该两板共同形成了驱动板通道46。紧固件孔20处于背板40中，允许来自料箱16的紧固件22顺序通过。
在这类工具10中很普遍的是，工件接触件44(在图1中看得最清楚)是可滑动固定在前板42上，以起动作业预点火或预驱动工序的，这在本领域中是共知的。在驱动紧固件22之前，工具10被压靠在工件28上，使工件接触件44被压并相对于前板42移动(通常是向上移动)。虽然将描述的工具10位于工件28的上方，处于图1中所示相对于工件的正常作业位置，但可以理解，本工具也可以在使用者的头顶上方，进行顶板作业或其他头上作业的倒置位置，以及本领域技术人员熟知的其他朝向情况下的工作。在本优选实施方案中，工件接触件的引导边50有一凹口52。
此外，在某些应用中，工具10也可配置一种可调节驱入深度的机构54，使使用者可以改变紧固件22驱入工件28中的深度或对不同的紧固件长度作出调整，这在本领域中也是公知的。
现在参见图2，10和11，本工具10的一个重要特点是，端头18有一变形构造56，它构造成可接受紧固件22，使变形部分38变形，从而避免工件材料32被顶部30刺穿。本变形构造56的另一功能是提供紧固件22在工件材料32上的附加夹紧力，它超过了传统“U”形钉类型紧固件的夹紧力。后一功能的实现是通过使变形部分38变形，或提供预变形的变形部分38a，使它具有增大的“脚印”或覆盖了比传统U形钉相对大的工件材料32面积。本工具的又一特点是，紧固件22提供的夹紧力与紧固件腿24驱入工件28中的深度无关。
现在参见图13-16，图中说明了驱动一个紧固件的顺序运行周期，在本优选实施方案中，在驱动前，紧固件22界定了一个平面(图13)。当驱动板14撞击紧固件22时，顶部30的变形部分38朝从紧固件平面伸出的方向变形。在所示实施方案中，通常是横向于紧固件平面伸出的，在变形过程结束时，顶部30到达一变形状态。可以设想，为适应具体应用，相对于紧固件平面的横向倾斜变形量是可变的，一般在30°-120°范围内。
现在参见图2和13-16，变形部分38的变形状态是通过紧固件22和工具端头18的相互作用实现的。更具体说，驱动板14的下端撞击边58上有被凹口62分开的二个小板60。凹口62的大小应可容纳变形构造56。一旦工具10被点火并起动紧固件驱动作业，驱动板14就被向下推动进入驱动板通道46。在此过程中，小板60撞击下一个将被驱动的紧固件22a的相应肩部36，将它从料箱16中的其他紧固件上脱开，并朝变形构造56，最终是工件28，驱动紧固件22a，将工件材料32固定到工件28上。
在驱动作业期间，紧固件腿24通过变形构造56的二侧，进入工件28。紧固件22的结构使二腿24在顶部30与变形构造56啮合之前基本被埋入工件材料32和工件28中。在构造56处，顶部30与斜坡部分64啮合，使变形部分38变形，并对其加压，使它从紧固件22上伸出，最好横向于紧固件的平面伸出。虽然驱动板14并未直接啮合变形部分38，但施加在肩部36上的驱动力，和斜坡部分64的斜坡形，弓形，切成圆弧形的或倾斜的形状造成了变形部分到达图2，12，16，和17中所示的变形状态。
通过小板60，肩部36和衬底，凹口62和变形构造56之间的啮合，和驱动机构54的深度中的一种或多种相互作用，可防止驱动板14将紧固件22更深地驱入衬底28中。可以理解，工件接触件44中凹口52的形状也是为容纳变形构造56的。
可以看到，变形状态因在工件材料32上有比标准的、直线形顶部U形钉更大的脚印，而提供了更大的夹紧力，而与此同时，却避免了顶部30刺穿材料的可能性。还可看到，斜坡部分64形成的楔形形状或尖端65有助于变形部分38在与衬底材料32撞击时形成所获得的形状。
现在参见图2，10和11，除斜坡部分64外，变形构造56还包括处于斜坡部分下面的趾部66，在大多数应用中，真正接触工件28或工件材料32的正是趾部66。趾部66的高度可因具体应用而变，取决于需要固定到衬底34上的材料32的类型。趾部66相对于斜坡部分64几何尺寸的高度可以变动以调节紧固件22所施加的夹紧力。为将构造56固定到端头18上，构造56包括至少一个从该构造上横向伸出的紧固结构68。如图10中所示，构造56从上面看时总体为“T”形。端头18至少在背板40和前板42之一中有用来容纳变形构造56的凹口69。斜坡部分64和构造56的朝向一般说可根据它是连接于背板40还是前板42而改变。
每个紧固件结构68至少有一个用来将构造56固定到背板40或前板42上的紧固构造70。在本优选实施方案中，构造56是固定在背板40上的，紧固构造70是一小孔，它的大小用来接受一个也与背板啮合的紧固件72。但是，可以设想，具体的紧固技术是可根据具体应用而变的。
本工具10的另一特点是变形构造56可相对于端头18横向调节，以改变斜坡部分64上驱动板14相交的点“P”的位置(图11)。这样，变形部分38的变形程度也是可改变的。例如，点P1处的变形将大于点P2处的变形。相应地，可以在紧固结构68和背板40的后表面74之间放置或取出一个或多个垫片73来调整斜坡部分64相对于驱动板通道46的横向位置。虽然在上面的叙述中，变形构造56是以可卸方式固定在端头18上的，但也可设想，该构造也可以整体化固定在那里。
现在参见图18和19，在工件材料32是较易损坏，例如材料是导线或电缆的应用中，紧固件的顶部30不可刺穿材料就显得非常重要。为此，端头18可选择配置一导向件76，它构造成可限制驱动板14穿入工件，因而形成顶部与衬底28之间具有足够距离的间隔，以防止顶部刺入工件材料32中。与此同时，变形部分38仍在工件材料32上施加足以将电缆或导线固定就位的作用力(在图18中看得最清楚)。导向件76的另一功能是可保护工件材料32不与紧固件腿24发生不希望的接触或被其损坏。
更具体说，导向件76最好根据具体应用借助于可拆卸的紧固件，化学粘合剂或焊接固定在端头18的底部。导向件76上还有处于最上面并与端头18啮合的支承表面78，和至少一条，最好二条悬腿80，它们共同界定了工件28和端部18之间足以容纳工件材料32的距离或分隔空间82。此外，腿80最好彼此分开并足以在它们之间容纳工件材料32a。这样，腿80就保护了工件材料32a免受损坏或与紧固件腿24有不希望的接触。在本优选实施方案中，导向件76界定了总体为倒“U”的形状，但是，只要能界定足够的分隔空间82，根据具体应用，其他形状也是可以采用的。
支承表面78通过与小板60的接触而接受驱动板14的撞击，以避免腿24进一步穿入工件28中。与此同时，当驱动板14与紧固件22相撞击和与变形构造56啮合时，变形部分38则从紧固件22的平面上伸出，在导线或电缆32上形成夹紧力。
现在参见图12，17和18，虽然最好是变形部分38可变形而有最大的表面积或脚印与工件材料32相接触(在图17中看得最清楚)，但是可以预料，当倾斜度(角位移)大于或小于90°时，仍可获得增大的夹紧力。在图12和18中可以看到，虽然倾斜底(角位移)大于90°，但材料32a仍可被变形部分38足够啮合而将其夹紧在衬底28上。反之，在驱动板不将腿24驱入衬底28如此深的应用中，变形可小于90°，如图12和19中所示的衬底32b和变形部分38b情况。由于紧固件驱动力是驱动板14施加在肩部36上的，变形部分38偏离紧固件22平面的角变形量部分决定于工件材料32本身的形状，也还受变形构造56形状的影响。但是，变形程度与施加于肩部36的力无关。
现在参见图20-22，可以设想，紧固件22可因变形部分的不同形状而有多种不同的构造形式，但它们仍能在工件材料32上有增强的夹紧力。实际上已发现，处于如前所述以一定角度从紧固件22平面横向伸出的变形状态中的变形部分38，将其拉出所需的拉力大约要比传统平直形顶部的U形钉大35-50％。
虽然此处讨论的变形部分38的优选形状是“V”形的，但可设想，在另一种紧固件22b中，变形部分38b可以是“U”形，并且通常是对称布置在顶部30上的，如图20中所示。或者，参见图21，图中示出了另一种紧固件22c的变形部分38c，其形状更为随意，并且在顶部30是不对称的。图22中给出了又一种方案，图中紧固件22d的变形部分38d是圆弧形或弓形的。
虽然前面给出并描述的是本发明的带安装时可将紧固件折弯的端头的工具和为此用途的紧固件的若干具体实施方案，但本领域技术人员都理解，在不偏离本发明更多方面和在下面权利要求书所要求保护的范畴内，仍可对其作出各种变更和修改。
权利要求
1.一种带往复式驱动板和端头的紧固件驱动工具，所述工具构造成可将紧固件顺序进给至所述端头，被所述驱动板啮合并顺序驱入工件中，每个紧固件界定一个平面，所述工具包括所述端头内的变形构造，它被用来啮合每个紧固件的一部分，使紧固件被所述驱动板撞击时，被啮合的紧固件部分朝横向于所述平面的方向变形，以获得可在需要固定至工件上的工件材料上提供夹紧力的变形状态。
2.按权利要求1的工具，其中，所述驱动板有一个带构造成可容纳所述变形构造的凹入部分的撞击边。
3.按权利要求1的工具，其中，所述端头有一前板和一背板，所述变形构造至少配置在所述前板和背板中的一块上。
4.按权利要求3的工具，其中，所述变形构造是可卸地固定在所述端头上的。
5.按权利要求1的工具，其中，所述变形构造有一个带一下表面和一斜坡部分的趾部，所述下表面用来与工件和工件材料之一接触，所述斜坡部分用来接受所述紧固件部分并使其变形。
6.按权利要求5的工具，其中，所述斜坡部分的形状是弓形，圆弧形和倾斜形中的一种。
7.按权利要求5的工具，其中，所述变形构造在所述端头上是可横向调整的，因而使所述驱动板可与所述斜坡部分不同的被选位置对准。
8.按权利要求1的工具，其中，紧固件有二条被顶部分开的腿，所述驱动板有一被二个小板界定的撞击边，二个小板被一凹入部分隔开，所述小板中的每一个布置成可撞击所述腿中的相应一条腿。
9.按权利要求8的工具，其中，紧固件顶部被变形部分分隔为相邻的二个肩部，所述每块小板的大小适应于啮合相应的一个肩部。
10.按权利要求1的工具还包括一个附着于所述端头的导向件，用来限制紧固件穿入工件中的深度和保护工件材料免遭紧固件的损害。
11.按权利要求10的工具，其中，所述导向件是固定在所述端头的下端的挡块，用来限定所述端头和至少是工件和工件材料中的一个之间的隔开间距。
12.一种带往复式驱动板和端头的紧固件驱动工具，所述工具构造成可将紧固件顺序进给至所述端头，被所述驱动板啮合并顺序驱入工件中，每个紧固件有一对被顶部隔开并界定了一个平面的腿，顶部包括一对被变形部分隔开的肩部，所述工具包括带撞击边的所述驱动板，该撞击边至少有一个构造并布置成可撞击相应肩部以将相关的腿驱入工件中的小板；所述端头包括一变形构造，它构造成可在紧固件被所述驱动板啮合时接受紧固件的变形部分并使变形部分变形，在将被固定在工件上的工件材料上形成夹紧力，作用在工件材料上的夹紧力的强度与紧固件腿被所述驱动板驱入工件中的距离无关。
13.按权利要求12的工具，其中，所述小板被构造成用来容纳所述变形构造的凹入部分隔开，使所述小板与紧固件啮合时，在所述凹入部分和所述变形构造之间有一被界定的空隙。
14.按权利要求12的工具，其中，所述变形构造布置在所述端头中，以造成所述变形部分在横向于紧固件平面的方向的变形。
15.按权利要求12的工具，其中，所述端头包括一块前板，一块后板和一个工件接触件，它们中的每一个都构造成有一个可容纳紧固件变形的凹口。
16.一种适合于在带往复式驱动板和端头的紧固件驱动工具中使用的变形构造，所述工具构造成可将紧固件顺序进给至所述端头，被所述驱动板啮合，并顺序驱入工件中，每个紧固件界定一个平面，所述变形构造包括一个趾部，它有一个用来与工件和将被固定至工件上的工件材料中至少一个接触，并保证与工件或工件材料相隔一定间距的下表面；和一个斜坡部分，它与所述趾部相连并界定了紧固件的一部分将在其上朝横向于紧固件平面的方向变形的倾斜表面。
17.按权利要求16的变形构造还包括至少一个从所述变形结构横向伸出并用来将所述变形构造固定到端头上的紧固结构。
18.按权利要求16的变形构造，其中，所述变形构造构造成可啮合每个紧固件的一部分，使紧固件被驱动板撞击时，被啮合的紧固件部分朝横向于所述平面的方向变形，以界定一变形部分，该变形部分的形状提供了在工件材料上的夹紧力。
19.按权利要求16的工具，其中，所述变形构造是可在所述端上调节的，使驱动板可与所述斜坡部分不同的被选位置对准，后者则决定了紧固件上所实现的变形程度。
20.一种构造成可与带往复式驱动板和端头的紧固件驱动工具一起使用的紧固件，所述工具构造成可将所述紧固件顺序进给至所述端头，被所述驱动板啮合，并顺序驱入工件中，所述紧固件包括一对腿，每条腿有一个构造成可进入工件的下端；布置在所述一对腿之间并与它们相连的顶部，因此所述紧固件界定了一个平面，所述顶部包括一对被变形部分隔开的肩部，所述变形部分延伸于被所述肩部界定的一条线的下面；和所述紧固件基本上界定了一种“M”形状。
21.按权利要求20的紧固件，其中，所述变形部分可变形至朝由所述紧固件界定的平面横向延伸的一个状态。
22.一种构造成可与带往复式驱动板和端头的紧固件驱动工具一起使用的紧固件，所述工具构造成可将所述紧固件顺序进给至所述端头，被所述驱动板啮合并顺序驱入工件中，所述紧固件包括一对腿，每条腿有一个构造成可进入工件的下端；和布置在所述一对腿之间并与它们相连的顶部，因此所述紧固件界定了一个平面，所述顶部包括一对被变形部分隔开的肩部，所述变形部分延伸于被所述肩部界定的一条线的下面。
23.按权利要求22的紧固件，其中，所述紧固件基本上界定了一种“M”形状。
24.一种构造成可与带往复式驱动板和有一变形构造的端头的紧固件驱动工具一起使用的紧固件，所述工具构造成可将紧固件顺序进给至端头，被驱动板啮合并顺序驱入工件中，所述紧固件包括一对腿，每条腿有一个构造成可进入工件的下端；和布置在所述一对腿之间并与它们相连的顶部，它构造成当与工件和将被固定到工件上的工件材料中的至少一个撞击时，所述顶部有非直线的形状并包括从由所述腿界定的平面向外伸出的一部分。
25.按权利要求24的紧固件，其中，所述顶部基本上是“V”形的。
全文摘要
一种带往复式驱动板和端头的紧固件驱动工具，它构造成可将紧固件顺序进给至端头，被驱动板啮合并顺序驱入工件中，每个紧固件界定一个平面，该工具还包括一个在端头内的变形构造，它构造成可与每个紧固件的一部分相啮合，使紧固件被驱动板撞击时，被啮合的部分朝横向于所述平面的方向变形并界定一个变形部分，该变形部分的形状可在工件和将被固定到工件上的工件材料中的至少一个上提供夹紧力。为在这类工具中使用的一种紧固件，它包括一个顶部，顶部构造成当与工件和工件材料中的至少一个撞击时，顶部具有非直线的形状。
文档编号B25C5/08GK1449897SQ0312156
公开日2003年10月22日 申请日期2003年3月31日 优先权日2002年4月10日
发明者杰尼伊莫·E·拉蒂, 托马斯·V·法斯塔, 加里·F·图帕克 申请人:伊利诺斯器械工程公司