专利名称：钢筋连接夹具以及用于固定钢筋的系统的制作方法
相关申请本申请要求以2004年9月10日提交的名称为通用钢筋夹具、系列号为No.60/608,434的美国临时专利申请以及2004年9月17日提交的名称为实用夹具钢筋枪、系列号为No.60/610,601的美国临时专利申请作为优先权，所述申请在此全部引入作为参考。
背景技术：
本发明总体涉及加强筋(钢筋)紧固件领域，所述紧固件被用于连接两个或多个钢筋段以加固混凝土板、支柱、基脚或墙。更特别地，它涉及钢筋紧固件在一个双钢筋连接处以相对不同的方向用于安全紧固两段钢筋。
钢筋紧固件是陈旧的。它们多年用于在一定体积内固定两个或更多钢筋段以加固混凝土结构，例如混凝土板、支柱、基脚或墙。钢筋段通常作为延长件平行地、或作为交叉件垂直地或成角度地得到连接。常规的钢筋紧固件由绑扎钢丝或金属夹具形成。采用常规钢筋紧固件将钢筋段紧固在一起，因而需要成段的钢丝或形成的钢丝紧固件、紧固工具例如一对钳子或钢丝钳以及多个潜在的往复运动的人力和最终产生的损伤。而且，即使利用镀层钢筋，钢丝或金属紧固件形成的状态也会产生化学反应，例如通常所称的“蠕变”电解，从而会导致变色(在弯曲的混凝土表面上的黑色“爆裂(blooming)”)以及弯曲混凝土的腐蚀，并且会有损钢筋连接的结构完整性。
金属钢丝在扭转时容易降低强度并由此产生松动的连接，从而随着时间的过去具有进一步松动的趋势。钢丝和金属夹具会对钢筋留下伤痕，从而在伤痕位置引起钢筋产生不合乎要求的电解、生锈、和/或腐蚀。此外，钢丝或金属紧固件容易受到油、溶剂和酸的影响，这些扩散在混凝土结构工地上。最后，钢丝或金属紧固件相互分离并被构造成一次采用一个。因而常规钢筋紧固件本身不能从其料盒例如半自动钢筋夹具紧固件“枪”中得到连续分配。
发明内容
本发明的紧固件装置包括具有底座和两个隔开的夹紧件的单元夹具，每个夹具具有相对的指部，一个为刚性的以及一个为在力的作用下弹簧可偏移的。在刚性和弹簧元件远端带有凸缘的表面形成用于使弹簧元件偏转的楔，以迫使细长、圆柱形物体例如钢筋段侧向进入两个叠放的管道中的一个内。两个夹紧件之间的区域通常为U形以利用夹具将钢筋段容纳在横向管道内。所述底座包括用于将相邻夹具连接成系列的凸附件和凹附件，底座还可以包括横断偶联附件定向的两个或多个导向销，从而沿分配施加器轨迹内的路线引导所述夹具系列。描述了优选整体模制而成的“托架”或平台，用于将夹具升高到表面上方的所需高度。
图1是根据本发明一种实施方式制成的紧固件的示意图。
图2是表示形成图1所示紧固件的一部分的弹性扣环以虚线处于打开位置和以实线处于闭合位置的左侧视图。
图3是图1所示的紧固件的主视图。
图4是图1所示的紧固件的俯视图。
图5A和5B是图1所示紧固件分别用于紧固两个平行钢筋段和两个垂直钢筋段的示意图。
图6是图1所示钢筋紧固件与平台整体模制的示意图，所述平台将紧固件提升到混凝土浇注表面例如地面上方的不同高度。
优选实施方式的详细描述根据优选实施方式的本发明包含整体模制的尼龙材料的、通常C形的夹具，其尺寸被设计并构造成使两个细长、通常圆柱形的物体例如两个钢筋段以相互平行或垂直的定向可靠定位并得到紧固。还设置通常所称的“托架”或升降器将夹具定位在地面上方的所需高度，从而在那里形成连接。
本领域技术人员将会认识到本发明尤其适用于在彼此相对的预定定向上将两个钢筋段可靠紧固在一起，但其他应用被认为是处于本发明的精神和范围内。例如，可以采用本发明的紧固件连接铜管或管或PVC管以及其他管道硬件。电器应用包括采用所述紧固件连接设备电缆或软线例如计算机或Ethernet线。存在许多采暖通风和空调(HVAC)上的应用。实际上，利用本发明的紧固件可以实现两个或多个柔性或刚性管、杆、棒或其他细长、通常圆柱形物体之间的连接。因而，钢筋连接仅仅是本发明的紧固件的一个示例和尤其适用的应用。
图1是根据本发明一种实施方式的本发明钢筋紧固件夹具10的示意图。夹具10优选由聚合物例如尼龙制成并被整体模制成一体件。尼龙6是优选的材料，已经发现其可以提供材料所需的强度、寿命和可靠性。根据本发明一种实施方式的夹具10包括底座12，从该底座上延伸出两个轴向分隔、镜像的夹紧件14，16。夹紧件14包括通常所称的刚性指部18和通常所称的弹簧指部20，两个指部从底座向上大体上相互平行地延伸。夹紧件16包括刚性指部22和弹簧指部24，两个指部也从底座向上大体上相互平行地延伸。
现在共同参照图1和2，刚性指部18，22和弹簧指部20，24包括复杂的弯曲内表面，可以认识到这些内表面共同限定两个大体上圆柱形的管道C1，C2，它们沿相互平行夹紧件14，16的轴向排列延伸。在图1中，这些管道的长轴由点划线表示。在图2中，这些管道的长轴由+符号表示。将会认识到根据本发明管道C1，C2的尺寸被设计成容纳从中穿过的基本上平行排列的两个给定规格的加强筋(钢筋)段。这一点在图5A中更清楚地示出，其表示钢筋段平行布置在装置10中。
现在共同参照图1和3，在轴向排列但隔开的夹紧件14，16之间的大体上U形开口26在其底部区域限定了第三大体上圆柱形的管道C3，其沿与管道C1，C2轴线垂直的轴线延伸。管道C3在图1中由点划线表示并在图3中由+符号示出，管道C1，C2在图3中由点划线示出。本领域技术人员从图3中将会认识到管道C2和C3优选处于底座12上方大致相等的高度上。将会认识到管道C3的尺寸根据本发明被设计成容纳从中穿过的基本上平行排列的给定规格的钢筋段。这一点在图5B中更清楚地示出，其表示备选的两个钢筋段垂直布置在装置10中。
共同参照图1，2和3，详细描述了夹紧件14和16、U形开口26以及它们以不同角度配合连接钢筋。可以认识到管道C1和C2其上具有在此被称为口部的可闭合开口28。从图1和2中可以看到开口通常是基本上闭合的，但在图2中的虚线表示夹紧件14(以及并排的夹紧件16，未示出)的弹簧指部20(以及并排的弹簧指部24，在图2中未示出)的打开或偏转位置，以使一个或多个钢筋段(未示出)可以从侧面插入管道C1或C2或二者中。本领域技术人员将会认识到在弹簧指部20暂时偏转到由20’所示的虚线打开位置之后—通过撞击在刚性指部18和弹簧指部20的远端，力矢量指向底部(以及在图2中的箭头方向)—弹簧指部20通过弹簧作用基本上闭合开口28以将一段或多段钢筋锁紧成适当轴向排列在管道C1，C2或二者内。
备选地，通过采用管道C3和C2，可以以如下方式将牵引两个钢筋段紧固成基本上相互垂直排列。第一段钢筋通过U形开口26插入，压靠在其底座上，钢筋段的长轴与管道C3轴向对准。接着，第二段钢筋插入开口28中，靠在第一钢筋段上，第二钢筋的长轴与管道C2轴向对准。将会认识到管道C3的开口26通过第二段钢筋插入管道C2而得到有效闭合，而管道C2的开口28通过弹簧臂20的弹簧作用得到闭合。
共同参照图1和2，可以看到刚性臂18，22优选包括在平行平面中远离底座12向外和向上延伸的肋30，32。本领域技术人员将会认识到肋30，32加固了刚性臂18，22以使它们不容易相对于底座12偏斜，例如相对固定并且不可移动。根据本发明的一种实施方式，肋30，32具有从底座12相当大的向上和向外的长度(在图2中最清楚地示出)，以及相当大的厚度(在图3中最清楚地示出)。本领域的技术人员还将认识到肋30，32基本上分别在刚性臂18，22的整个长度上沿它们的外表面延伸。还将认识到肋30，32沿它们向上延伸的长度逐渐变细，因而有助于使底座12附近比凸缘33附近具有更大的刚度。
根据本发明的一种实施方式，尼龙6得到硬质工具的加工和模制，钢筋紧固件装置10提供大约165磅的承载能力，从而能够承受在刚性臂18，22的第一凸缘33与弹簧臂20，24的第二凸缘34之间作用的那一量级的反复力而不会失效。备选的材料和结构细节被认为是制造较少高性能的钢筋紧固装置，尽管如此也处于本发明的精神和范围内。
而且，可以看到肋30，32和它们的刚性指部18，22在其远端附近终止在从水平倾斜大致45°(在图2中的上和右)的第一平面上。该平面在此被称为第一凸缘33(参见图2中的点划线)。可以看到弹簧指部20，24在其远端附近终止在从水平倾斜大致45°(图2中的上和左)的第二平面上。该平面在此被称为第二凸缘34(参见图2中的点划线)。本领域技术人员将会认识到成锐角和面对的第一和第二凸缘33，34暂时提供楔作用以在指向图2中的向下方向的力，例如将钢筋段手动侧向插入开口28内的力的撞击下，通过杠杆作用使弹簧指部20从其闭合位置到达其打开位置。在钢筋段穿过开口28并处于管道C1或C2中之后，将会认识到弹簧指部20，24的远端立即跳回到它们的闭合位置，靠近刚性指部18，22的远端。
技术人员将会认识到本发明的钢筋夹具的尺寸可以被设计成紧固各种尺寸的钢筋，包括工业标准尺寸，3，4，5，6，7，8，9和10规格，其中钢筋规格表示钢筋的直径是1/8英寸的倍数，例如尺寸4通常直径是1/2英寸。
因而，大体上圆柱形的管道C1，C2和C3可以根据插入其中并由此得到连接的钢筋的规格改变直径。这是一个直接的关系，包括按照需要根据与目前和将来规格相对应的钢筋常规直径设计底座和相对指部的尺寸。将会认识到模制工具可以被构造成提供备选的管道直径并且可以保有库存以通过适用各种规格的钢筋而适应各种装置尺寸。根据本发明的另一方面，单个紧固装置可以适应各种钢筋尺寸，例如一个或多个C1，C2和C3的直径可以不同于一个或多个其他的直径。最后，根据本发明的一方面，本发明的装置例如通过将尼龙浇铸化合物染色而得到颜色编码，以有助于对与各种钢筋规格相对应的管道尺寸或尺寸组合进行快速的视觉辨以。
根据本发明由尼龙制成的钢筋夹具不会生锈并且防止蠕变电解或与通常在施工工地上发现的溶剂和酸发生的化学反应。尽管常规的钢筋优选由具有镀层的铁制成，但本发明的钢筋夹具并不局限于此。在本发明的精神和范围内，本发明的钢筋夹具可以采用任何金属、金属合金、塑料、玻璃、聚合物或其他钢筋材料，无论是否具有镀层。
图4是钢筋紧固件10的俯视图。紧固件10的底座12如图所示大体上是矩形的并具有带肋的底部(简单参照图1)以增加平面度和强度。底座12包括沿公共轴线A在相反方向上从其上向外延伸的凸附件36和相应的凹附件38。本领域技术人员将会认识到凸和凹附件36，38可以分别与沿公共轴线A定位的相邻一个或多个紧固件装置10的相应凹附件和相应凸附件(在此称为凸/凹偶联件)可靠接合。因而，根据本发明的一种实施方式，可以采用凸/凹偶联件将多个装置10物理连接成系列。这样能够通过半自动装置连续分配和施加紧固件装置10。
根据本发明的凸和凹附件36，38从图1-4中可以最清楚地看到是大体上圆柱形的并且细长，或者是桶形的，使桶形凸附件略微干涉配合(搭扣配合)在桶形凹附件的开口内。这样横断多个偶联的紧固件10的行进方向(所述行进方向优选是沿轴线A)提供偶联件的轴向排列，因而确保在它们之间形成稳定的跟踪。备选的形状和排列被认为是处于本发明的精神和范围内。例如，虽然对作用在装置系列上的横向力例如横断轴线A的力具有更小的稳定性，但球形凸附件和球形凹附件也可以牢固连接相邻紧固件装置。
图4还表示与垂直于轴线A的轴线对准的相对向外面对的成对导向销40a，40b，42a，42b。这些成对的导向销根据本发明的一种实施方式被设置成沿设置在“枪”的轨道上或料盒内的路线引导偶联的紧固件装置10的系列，所述“枪”向钢筋连接处推进、分配盒施加连续的装置10。在共同待审的上述参照的系列号为No.60/610,601的美国临时专利申请中描述和示出了这种“枪”。本领域技术人员将会认识到备选但仍然处于本发明的精神和范围内的是，导向销40a，40b，42a，42b可以沿轴线A排列并且凸和凹附件36，38可以垂直于轴线A排列，实际上互换了偶联件和导向结构相对于装置20的底座12的位置。
常规金属钢丝钢筋紧固件的施加速度仅是大致4个/每分钟，每天平均每个工人仅施加大致1920个。形成明显对比的是，采用锤子每分钟可以施加大致二十个本发明的夹具，速度提高五倍。而且，采用具有弹簧加载的料盒的分配枪，所述枪适于以锁定互连带的形式连续供给和分配多个夹具，每分钟可以施加1920个，表示可以极大地增加速度量级并相应降低劳动成本。
图5A和5B是钢筋紧固件10分别用于紧固两个平行钢筋段和两个垂直钢筋段的示意图。在图5A中示出的钢筋段R1，R2以相互平行排列的方式可靠紧固在装置10内。这种“延长”钢筋紧固用于扩大长钢筋所达到的范围。在图5B中备选地示出的钢筋段R1，R2以相互垂直排列的方式可靠紧固在装置10内。这种备选的“交叉”钢筋紧固用于形成钢筋网或通常所称的“簇”。本领域技术人员将会认识到在图5A和5B中，R1在两种情况下插入紧固件装置10内的时间早于R2插入的时间，如上所述。
图6是根据本发明的另一实施方式与通常所称的“托架”或平台整体模制以将夹具提升到地面上方的钢筋紧固件10的示意图。本领域技术人员将会认识到钢筋连接通常在混凝土板的大体上中心内部区域最有效。因而，对于混凝土基脚或板，经常需要将钢筋连接升高到与被浇注的混凝土板或层内的一个或多个中间高度例如大致中间高度相一致的高度，使得其可以得到最大加强。根据本发明的另一实施方式设置简单但新颖的平台44支承和稳定钢筋连接，以利用本发明的夹具进行紧固。
平台44包括优选肋加强的底部区域46和可变高度(H)的肋加强垂直区域48，其上部大体上平的延伸部50通常形状和尺寸被设计成基本上与由此支承的紧固件装置10的底座12相一致(共同延伸)。本领域技术人员将会认识到根据本发明一种实施方式的平台44也由尼龙6例如优选模制制成以提高其结构寿命和整体性。如果分开模制，平台44和紧固件装置10可以简单配合成垂直排列，同时钢筋施加在向上面对的开口26和/或向上面对的开口28上。备选地，紧固件装置10可以在其底座12适当附着在平台44的上延伸部50上。高度H对于大多数混凝土板应用通常范围在大致3-5英寸。
根据本发明的一种优选实施方式，紧固件装置10和平台44采用一体结构，也就是它们由尼龙浇铸化合物整体模制而成。然而平台44与装置10有效组合的备选实施方式被认为是处于本发明的精神和范围内。
将会认识到本发明并不局限于在此描述和所示的构造、制造、材料、应用或用途的方法或细节。实际上，制造、用途或应用上任何适当的变化被认为是备选实施方式，并由此处于本发明的精神和范围内。
从以上描述中，本领域技术人员将会认识到本发明包括以下几个优点。
本发明提供用于紧固钢筋段的低成本零件和劳动力成本备选方案。本发明提供制造容易和低成本并且安装容易和快速而不会产生重复运动损伤的新颖的钢筋连接紧固件。该钢筋紧固件独特地被构造成用于连接两个细长的、大体上圆柱形物体例如以通常所称的延长平行排列或以通常所称的交叉垂直排列的两个钢筋段。钢筋紧固件可以被设计成具有多种尺寸以适应各种规格的钢筋，所述多种尺寸可以得到颜色编码以实现快速和容易的尺寸辨认。该钢筋紧固件优选由不与钢筋发生反应的尼龙制成，因而避免钢筋腐蚀和通常所称的混凝土爆裂。最后，该钢筋紧固件提供了用于在半自动通常所称的“枪”中从容纳一系列联锁的紧固件的料盒中对钢筋紧固件一次分配和施加一个的钩。本发明提供可选择的以及可选择整体模制的平台或者通常所称的“托架”，以将钢筋连接升高到支承表面例如地面上方的选定高度。
另一意图是由没有在此包含的详细记载的描述或示例内规定的使用或操作的领域或应用或方法、制造、形状、尺寸或材料的方法的任何变化产生的本发明的任何其他实施方式，被认为是对本领域技术人员明显或显而易见的，处于本发明的范围内。
因此，尽管已经参照本发明装置的上述实施方式示出和描述了本发明，但对本领域技术人员显而易见的是可以在不脱离由附加权利要求限定的本发明的精神和范围的前提下对本发明做出其他形式和细节的改变。
权利要求
1.一种加强筋(钢筋)紧固件装置，包括其中包括两个或多个管道的一体夹具，所述管道被构造成容纳从中穿过延伸的两个钢筋段，两个或多个管道中的至少两个基本上相互平行或相互垂直排列，两个或多个管道各自具有可闭合的开口以将钢筋段插入其中，至少一个可闭合开口通过从一体夹具的底座延伸的细长闭合元件的弹簧作用得到闭合。
2.如权利要求2所述的紧固件装置，其特征在于，所述一体夹具包括三个或多个管道，其中至少两个基本上相互平行排列并且其中至少两个基本上相互垂直排列，两个或多个管道中另一个的可闭合开口可以通过在第二钢筋已经插入并定位在两个或多个管道中的另一个内之后将第二钢筋插入至少一个可闭合开口内而闭合。
3.如权利要求2所述的紧固件装置，其特征在于，还包括与闭合元件相对的从底座延伸的细长肋状元件，其中在沿基本上相互平行排列的至少两个管道观察所述紧固件装置时，闭合元件、底座和肋状元件形成大体上U形扩张。
4.如权利要求3所述的紧固件装置，其特征在于，所述闭合元件包括与底座相对的可偏转远端，该远端通常静止在闭合位置，但可以远离肋状元件向外偏转以打开，所述远端包括向肋状元件向内弯曲以产生相当大的闭合的第一区域以及远离肋状元件向外急剧弯曲以形成凸缘的第一区域远端的第二区域，从而在凸缘和肋状元件的远端受到向内朝底座施加的力的撞击时通过杠杆作用打开闭合元件远端。
5.如权利要求4所述的紧固件装置，其特征在于，所述底座包括沿公共轴线在相反方向上从其上向外延伸的凸附件和凹附件，所述凸附件和凹附件可以分别与沿公共轴线定位的相邻一个或多个紧固件装置的相应凹附件和相应凸附件可靠接合。
6.如权利要求5所述的紧固件装置，其特征在于，所述凸附件和凹附件大体上为圆柱形并且是细长的，圆柱体的中心长轴横断所述公共轴线。
7.如权利要求5所述的紧固件装置，其特征在于，所述底座还包括沿横断公共轴线的轴线从其上向外延伸的两个或多个导向销，所述导向销被构造成在分配施加器的外部多装置料盒的轨迹内进行跟踪。
8.如权利要求7所述的紧固件装置，其特征在于，所述两个或多个导向销共计四个并且位于底座任意一侧成对的销相互隔开。
9.如权利要求8所述的紧固件装置，其特征在于，所述一体夹具整体模制而成。
10.如权利要求10所述的紧固件装置，其特征在于，所述一体夹具由包括尼龙的材料制成。
11.一种加强筋(钢筋)紧固件装置，包括包括从底座延伸的两个轴向间隔的夹紧件的一体夹具；其中每个夹紧件包括一对相对的指部，所述指部包括刚性指部和可以弹性变形的弹簧指部，以打开弹簧指部和刚性指部之间的口部，刚性指部和弹簧指部配合以在它们之间限定平行轴向排列的第一和第二大体上呈圆柱形的管道，第一和第二管道被构造成容纳从中穿过的一个或多个钢筋段；两个轴向间隔的夹紧件在它们之间限定大体上U形的开口，其顶点限定基本上与第一和第二管道垂直的大体上呈圆柱形的第三管道，该第三管道被构造成容纳从中穿过的钢筋段。
12.如权利要求11所述的紧固件装置，其特征在于，每个夹紧件的刚性指部的远端包括第一凸缘并且每个夹紧件的弹簧指部的远端包括第二凸缘，第一和第二凸缘被构造成是可打开的口部，第一和第二凸缘在指向底座的力矢量的作用下配合作为楔使弹簧指部远离刚性指部向外弹性偏转，由此暂时打开每个夹紧件的口部。
13.如权利要求12所述的紧固件装置，其特征在于，每个夹紧件的刚性指部包括基本上绕其圆周外表面延伸的加强肋。
14.如权利要求13所述的紧固件装置，其特征在于，所述底座包括沿公共轴线在相反方向上从其上向外延伸的凸附件和凹附件，所述凸附件和凹附件可以分别与沿公共轴线定位的相邻紧固件装置的相应凹附件和相应凸附件联锁。
15.如权利要求14所述的紧固件装置，其特征在于，所述底座还包括基本上垂直于公共轴线在相反方向从其上向外延伸的两个或多个导向销，所述导向销被构造成与能够多个联锁紧固件装置的分配料盒内的轨迹滑动接合。
16.如权利要求15所述的紧固件装置，其特征在于，所述一体夹具整体模制而成。
17.如权利要求16所述的紧固件装置，其特征在于，所述一体夹具由包括尼龙的材料制成。
18.一种加强筋(钢筋)紧固件系统，包括由耐用的弹性材料整体模制而成的钢筋夹具，所述夹具包括三个大体上圆柱形的管道，其中的两个基本上相互平行并且其中的一个基本上垂直于基本上平行的两个管道，基本上平行的两个管道被构造成用于紧固基本上平行排列在其中的两个钢筋段，基本上垂直的一个管道被构造成用于对与紧固在基本上平行的两个管道中的一个内的钢筋段基本上垂直地排列在其中的钢筋段进行紧固；支持所述钢筋夹具在固定位置和在其上一定方向的平台，所述平台具有一定的高度以将该钢筋夹具提升到支持所述平台的平面之上。
19.如权利要求18所述的系统，其特征在于，所述钢筋夹具具有底座和与底座相对的弹簧加载的口部，并且该钢筋夹具由平台支承，底座定向在其下并且口部定向在其上。
20.如权利要求19所述的系统，其特征在于，所述钢筋夹具和所述平台整体模制在一起。
全文摘要
本发明的紧固件装置包括具有底座和两个隔开的夹紧件的一体夹具，每个夹具具有相对的指部，一个为刚性的以及一个为在力的作用下可弹性偏移的。在刚性和弹簧元件远端带有凸缘的表面形成用于使弹簧元件偏转的楔，以迫使细长、圆柱形物体例如钢筋段侧向进入两个叠放的管道中的一个之中。两个夹紧件之间的区域通常为U形以利用夹具将钢筋段容纳在横向管道内。所述底座包括用于将相邻夹具连接形变状态的凸附件和凹附件，底座还可以包括横断偶联附件定向的两个或多个导向销，从而沿分配施加器轨迹内的路线引导所述夹具形变。描述了优选整体模制而成的“托架”或平台，用于将夹具升高到表面上方的所需高度。
文档编号E04C5/16GK101023279SQ200580030543
公开日2007年8月22日 申请日期2005年8月25日 优先权日2004年9月10日
发明者约翰·M·卡拉赫尔, 特里·D·牛顿 申请人:约翰·M·卡拉赫尔, 特里·D·牛顿