专利名称：紧固件的制作方法
技术领域：
本发明涉及例如螺钉的紧固件的驱动头部领域，以及一种用于这些紧 固件的旋具(例如螺勿^旋具)。更具体地说，本发明涉及小的并具有薄的头部的微型螺钉(下文称 为紧固件)。
背景技术：
近来，诸如电脑、手机及PDAs (个人数码助手)之类的电器及智 能装置的性能已经提升，并且它们的尺寸开始变得相对较小。在我们生 活的这个现代化社会中，许多人总是处于移动之中。因此，拥有这种尺 寸较小的电气和智能装置是方便的，从而使携带它们变得不那么麻烦。 诸如电子袖珍书、笔记本电脑、以及手机之类的薄而轻的电子装置由于 其便携性已经迅速普及。这些装置必须尽可能地轻并且薄以确保其便携 性。作为一个自然结果，随着消费品的尺寸变得越来越薄且越来越小， 需要与组装这些产品相关的较小的紧固件。这种需要对于那些通过自动 工序生产并组装的设备来说尤其迫切。诸如螺栓或螺钉的紧固件具有各种用途。通常，紧固件具有螺紋杆 部和驱动头部。将扭矩施加到驱动头部以使螺紋杆与螺帽或另一螺紋表 面相接合。为了旋动紧固件，驱动头部可具有诸如飞利浦型(Phillips type)的 凹陷狭缝或狭槽，从而工具可插入凹槽中以便将扭矩施加到紧固件。或 者，驱动头部上可具有多边形凹槽以便将扭矩施加到紧固件。为了获得更薄、更小的器件和装置，紧固件必须具有更薄的驱动头 部以适应产品的组装。外螺紋的大直径为2mm或更小的微型紧固件或 螺钉已经用于组装这种产品。在组装产品的组装线上，组装速度对于决 定产品的生产效率至关重要。在这种情况下，薄头紧固件必须能够吸收 并承受因旋具的旋转速度而导致的高瞬时扭矩。对于无人操作的全自动 化组装线，由任何情形导致的组装线停机将使整个组装线需要重新设
置。重新设置将使吸入式旋具预先保持的所有紧固件全部弃入容器中并 拾取新的紧固件。这种重新设置将使组装线上的、包括扭力旋具在内的 所有运动机构必须重新设置在起始点上。起始位置就是旋具的扭力刀头 没有任何螺钉的位置。在起始位置没有任何螺钉附着到扭力刀头上非常 重要，否则会在拾取新螺钉的过程中发生事故。理想地，紧固系统允许快速插入以使该工序所需的时间最小化，并 且紧固系统与插入设备充分接合以防止位置偏差，例如旋具从紧固件滑 脱，这种滑脱可使紧固件不适当地定位和/或导致对产品造成附加损伤。 在最短的时间内使紧固件适当地接合到旋具刀头上也是获得竟争力的 首要因素。而且，当前微型紧固件用于将部件固定到高速电机上，因此 期望获得最大扭矩以实现最佳紧固强度。先前所做的制造能够承受高扭力的微型紧固件的努力没有实效。通 常情况下，薄头螺钉的凹槽不能承受高扭力，在刀头插入方面有困难， 因而在自动化制造环境下没有实效。在某些微型紧固件中，驱动头部上 的内凹槽是帮助旋动紧固件的狭缝。 一个例子就是十字凹槽或平狭槽(struck slot recess )，十字凹槽在其十字构造中具有4条狭缝，平狭槽 具有一条^f吏紧固件能够被旋动的狭缝。然而，狭缝型凹槽对于薄头紧固 件没有效用，因为螺钉头与杆部之间的缺少材料并且凹槽深度太小，而 凹槽深度对于与旋具刀头的有效接合是重要的。已经知道，增加驱动头部上的凹槽中的狭缝数目将使紧固件更好地 接合到旋具刀头。然而，对于具有薄的驱动头部的微型紧固件来说，凹 槽中的狭缝数目的增加将导致驱动头部结构弱化，因为螺钉的颈部区域 留下较少材料。因此，需要一种改进的微型紧固件，其具有较薄的驱动头部，同时 能够承受旋具刀头施加的扭矩以满足当前要求的严格标准。发明内容根据本发明提供一种包括驱动头部和杆部的紧固件，其中所述驱动 头部包括用于容纳旋具刀头的凹槽，该凹槽具有顶部和底部，所述凹槽 进一步包括从其底部延伸的邻接部，并且所述邻接部沿该凹槽周边布 设。因此，相对于常规的紧固件/旋具系统，该紧固件能够由旋具更快
速地插入和去除，同时减少滑脱、破裂、或其它危险的、非期望的旋具 与紧固件的位置偏差的可能性。优选地，所述邻接部仅沿所述凹槽的周边的一部分布设。优选地，所述邻接部不延伸出所述凹槽的顶部。优选地，所述凹槽是角形的。优选地，所述凹槽的构造总体上呈三角形并且所述邻接部位于所述 三角形凹槽的每个角处。优选地，所述凹槽朝所述紧固件的杆部内逐渐变细。优选地，所述杆部是带螺紋的杆部。所述凹槽的构造在自动组装工序中产生效用。其使薄头紧固件传递 更高的扭矩以使微型组件中能够产生更大的夹紧力。还使旋具刀头与螺 钉凹槽之间的接合与分离变得容易。在本发明的另一方面，提供一种与紧固件一起使用的、具有刀头的 旋具，该刀头的形状与所述紧固件的凹槽形状互补。所述凹槽的构造使旋具刀头易于制造。其形状能够通过成形或机加 工而成。在本发明的再一方面，提供一种用于形成紧固件的成形工具，该成 形工具具有形状与该紧固件的预期凹槽形状互补的冲头。所述凹槽的构造使成形工具易于制造。其形状能够通过成形或机加 工而成。
图l是紧固件沿图2中的X-X线的剖视图； 图2是紧固件的俯视图，示出驱动头部表面上的凹槽； 图3是与图1所示紧固件一起使用的旋具的立体图； 图3a-3c示出将刀头置入螺钉内的顺序； 图3d-3f示出用于螺钉拾取及放落的吸入工序的示意图； 图4a-4c示出用于形成图1所示紧固件的成形工具。
具体实施方式
现在将详细参看本发明的优选实施方式，所述优选实施方式的实例 示出在附图中。本发明在其最宽泛的方面不限于这些优选实施方式。相 反，本发明意在覆盖可包括在权利要求所限定的精神和范围内的替代方 式、改型和等同技术方案。再者，在下面对实施方式的详细描述中，详 细描述许多具体细节以便理解本发明的实施方式。图1示出本发明的紧固件的实施方式的截面图(沿图2中的X-X 线)，从顶部观察，该紧固件具有位于驱动螺钉头部40处的凹槽。该凹 槽的轮廓(从该截面侧观察)具有顶部11和底部12并用于容纳旋具刀 头。阶梯IO形式的邻接部从凹槽的底部12延伸。在该实施方式中，台 阶10在大体上呈三角形的凹槽的每个角处都存在。该图示出薄的螺钉 头厚度30、必须的螺紋50以及驱动槽，所述驱动槽的邻接部形成阶梯 10，所述驱动槽的内表面20用作旋具刀头的支持面。在本实施方式中， 台阶10在三角形凹槽的每个角处都存在，而面向邻接部台阶20的凹部 25向下朝杆部逐渐变细。该杆部是螺紋杆部并在50处示出，薄的螺钉 头厚度在30处示出。图2示出图1所示紧固件从顶部观察的视图。该凹部的构造大体上 为三角形。尽管该凹部的构造大体上为三角形，但是该凹部也可以是任 何形状或形状的组合。台阶10提升扭转性能(torque capability )，并且三角形的角不延伸 到驱动头部40的边缘。三角形的角为圆角以防止紧固件粘结配合到旋 具，这种粘结特征不利于自动化生产。本文中的"扭转性能"意指旋具刀头更好地接合到紧固件的凹部中， 这又使得能够产生更好的夹持作用以便将紧固件旋入螺紋孔部件中。由 于旋具刀头与该凹部之间具有深的接合深度并具有高的表面接触区域/ 最宽的接触表面，所以该凹部的这种独特构造使得能够产生更好的接 合。这种高的接触表面使旋具和紧固件之间的接合深度最大化并使旋扭 力分布在表面区域，延长工具寿命并使扭矩传递最大化。这对于微型螺
钉来说很难实现，因为如果这种螺钉的凹部存在太多狭缝或狭槽的话， 螺钉头表面将不会剩下太多材料。在本发明中，扭转性能获得了提升， 而且螺钉头和螺紋杆部部分剩有足够多的材料。这还导致产生强度更大 的螺钉，强度更大的螺钉又减少工具滑脱以及对紧固件和周围区域的大 的、令人不快的损坏。在图3b处，旋具刀头在该凹部的内表面处与螺钉凹槽相接触。旋具刀头或螺钉旋具必须将螺钉50的带螺故杆部旋入螺紋孔部件 中，例如旋入螺帽中，直到达到所需的扭矩。旋具刀头的制造是相当标准的。需要注意的是凹槽端部的构造75。 对于这种'J、螺钉来说，螺钉与旋具刀头之间的公差和间隙对于在旋入过 程中避免凹槽破裂或滑脱是非常重要。旋具刀头的构造是这样其端部 必须与螺钉的凹槽相匹配以避免在柠紧螺钉的过程中旋具刀头滑脱。本 发明使旋具刀头与螺钉之间在不产生完全的粘结配合(stick-fit)的情 况下更好地配合。旋具端部构造75使螺钉能够以足够接触区域合适地 置于旋具刀头上。这将使螺钉在自动化工序中与组装产品更好地对准。 这还将使螺钉能够以特别是无人操作自动化组装工序中所需的更高的 精度拧紧。图3d-f示出自动化工序中用于拾取和放落螺钉的吸入工序的示意 图。旋具刀头85 (以虚线示出)位于套筒80中。当螺钉靠近旋具刀头 85时，空气在套筒80与旋具刀头85之间的间隙90处被吸入套筒80 中。 一旦螺钉被拧紧并且达到所需扭矩，吸入动作将停止。由于不产生 粘结配合效应，所以必要时仅通过停止吸入动作便能将螺钉弃入废料箱 中。这样做的优点是整个工序是自动化的并且无需手工地将螺钉从旋 具刀头85上移除。图4a示出用于形成该紧固件的成形工具。这是一种用于通常所说 的冷镦工艺的标准冲头，冷镦工艺通常用于形成螺钉凹槽。冲头在称为 螺钉坯件的部件上镦出所述形状，螺钉坯件是无螺紋的螺钉。冲头65 具有冲头端部70,冲头端部70的形状与将最终冲入螺钉坯件55中的预 期凹槽的形状互补。冲头端部70能够通过机加工或冷成型(铣刀)制 造。在冷成型工艺中，往复式冲头65将靠近由镦锻模60保持的螺钉坯 件55并将预期凹槽冲入螺钉坯件55中。
权利要求
1.一种紧固件，其包括驱动头部和杆部，其中，所述驱动头部包括具有顶部和底部并用于容纳旋具刀头的凹槽，所述凹槽进一步包括从所述凹槽的底部延伸的邻接部，并且所述邻接部沿所述凹槽的周边布设。
2. 根据权利要求l所述的紧固件，其中，所述邻接部沿所述凹槽 的部分周边布"^殳。
3. 根据权利要求1或2所述的紧固件，其中，所述邻接部不延伸 出所述凹槽的顶部。
4. 根据前述权利要求中任一项所述的紧固件，其中，所述凹槽是 角形的。
5. 根据前述权利要求中任一项所述的紧固件，其中，所述凹槽的 构造总体上呈三角形。
6. 根据权利要求5所述的紧固件，其中，所述邻接部位于所述总 体上呈三角形的凹槽的至少一个角处。
7. 根据权利要求5所述的紧固件，其中，所述邻接部位于所述总 体上呈三角形的凹槽的每个角处。
8. 根据前述权利要求中任一项所述的紧固件，其中，所述凹槽朝 所述杆部内逐渐变窄。
9. 根据前述权利要求中任一项所述的紧固件，其中，所述杆部带 有螺紋。
10. 根据前述权利要求中任一项所述的紧固件，其中，所述驱动头 部具有倒角边缘。
11. 一种与前述权利要求中任一项所述的紧固件一起使用的旋具，所述旋具具有形状与所述紧固件的凹槽形状互补的刀头。
12. —种用于形成权利要求1-10中任一项所述的紧固件的成形工 具，所述成形工具具有形状与所述紧固件的预期凹槽形状互补的冲头。
全文摘要
一种紧固件，其包括薄的驱动头部(40)和带螺纹杆部(50)，其中，头部(40)包括具有顶部(11)和底部(12)并用于容纳旋具刀头的凹槽(25)。凹槽(25)进一步包括从凹槽(25)的底部(12)延伸的邻接部或台阶(10)，邻接部(10)沿凹槽(25)的周边布设。优选地，凹槽(25)具有锥形壁并且具有三角形构造，邻接部(10)位于每个角的位置。所述紧固件可以是用于诸如电脑和手机的电气或电子设备的微型螺钉。
文档编号F16B23/00GK101163893SQ200580049027
公开日2008年4月16日 申请日期2005年7月15日 优先权日2005年2月2日
发明者林金山 申请人:实保威工业私人有限公司