專利名稱：間隙孔切削螺釘的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種用于將板材(sheet material)緊固到襯底的螺釘，特別涉及 一種用于固定聚碳酸酯的屋頂板和墻壁覆層、纖維加強塑料和其它具有相對高 的熱膨脹系數的塑料材料和非塑料材料的螺釘。
背景技術：
用在例如屋頂和墻壁覆層的建筑構造中的例如聚碳酸酯板或纖維加強塑 料板的半剛性塑料板比相應的鋼板具有顯著高的熱膨脹系數。在將這樣的板通 過螺釘緊固到例如木質或金屬的板條或檁時，推薦的是螺桿穿過帶有足夠間隙 的板開始膨脹和收縮板以避免通過與螺釘的過盈配合屈曲和可能損壞板。在應 用緊固螺釘之前，板可以被預先鉆上足夠直徑的間隙孔，為了加速安裝，比較 稱心的是用帶有嵌入設備的自鉆螺釘提供足夠直徑的間隙孔以調節板的熱運 動。為了切削間隙孔，已經有多個用于在螺桿上結合整體刀具的先前的提議。 這些先前的提議對以下產品不完全地令人滿意可以容易地被制造的產品、可 以切削合適直徑的清潔圓孔的產品、容易地允許類橡膠組件將墊圈密封在螺桿 上以位于螺釘的頭部和圍繞孔的板的外表面之間的產品。

發明內容
根據本發明，提供一種用于將半剛性板材緊固到襯底上的螺釘，該螺釘具 有與螺桿一體形成的刀具裝置(cutter arrangement),用于在板上切削相對于螺 桿的間隙孔，以在使用中的板和桿之間調節(accommodate)熱運動，該刀具裝 置包括多個圍繞桿的軸線間隔開的翼，每一個翼具有切削刃(cuttingedge),該 切削刃 一般在桿的縱向方向上延伸且向前指向螺釘的驅動旋轉方向。
有利地，該螺釘為自鉆螺釘。
在優選的實施例中，所述翼在桿的螺紋之外的頭端部處的桿的一部分上形 成。每一個翼基本上是平面形狀并且它的切削刃在朝著螺釘頭部的方向上從桿 向外逐漸地分開。有利地，翼的平面，從而它的切削刃相對于桿的軸線傾斜以產生在切削期間趨向于不引起板壓扁的切削動作。最好，與桿軸線的傾斜角在
大約2.5°至20°的范圍內。
在改進中，每一個翼至少包括一個切口，刀具裝置在切削期間已經推動邊 緣部遠離螺釘的頭部，在這種情況下，該切口延伸穿過它的切削刃以圍繞正在 切削的孔接收板的所述邊緣部。這特別有利于使用聚碳酸酯板，該聚碳酸酯板 比纖維加強塑料板稍微柔軟且更易彎曲。


現在，通過例子并結合附圖描述本發明的實施例，其中 圖1是根據本發明的優選實施例的螺釘的透視圖； 圖2是顯示螺釘鉆孔部的放大圖； 圖3是顯示在螺釘的頭端部的切削翼的排列的放大圖； 圖4是省略密封墊圈的圖1的螺釘的側一見圖； 圖5是顯示切削翼的傾斜角的示意性放大圖； 圖6是沿著圖4的D-D線的放大的斷片截面； 圖7是更詳細地顯示切削刃的穿過切削翼的剖面圖； 圖8是在安裝進板期間的螺釘的視圖； 圖9是與圖8相似的視圖，但顯示安裝時的螺釘； 圖IO是顯示刀具裝置的改進型斷片視圖； 圖ll顯示圖IO的細節。
具體實施例方式
附圖中顯示的螺釘是自鉆螺釘。在圖示的實施例中，螺釘的鉆孔部2具有 我們的專利719725中描述的形式，適于固定木材或相對薄的金屬板條。用于 固定大約1.5mm以上厚度的金屬檁的其它實施例將具有常規形式的凹槽金屬 鉆孔部。正如我們的專利719725中描述的那樣，在圖示的實施例中，螺紋延 伸過鉆孔部2的凹槽區域，然而，在具有常規金屬鉆孔部的實施例中，螺紋開 始于鄰近凹槽部分的內端部。可以理解，本發明不是被限制在鉆孔部的這些形 式的一個或其它的使用，適于使用的其它鉆孔部也可以選擇使用，例如17型 的鉆孔部。
螺紋沿著螺桿延伸部分路徑，終止于不到頭部。切削翼4的排列形成在桿上，并位于鄰近螺紋的近端。翼4用作在板上切削比螺桿間隙孔更大直徑的間
隙孔。翼4圍繞桿的軸線等角度間隔開，并且以圖示的形式有兩個這樣的徑向
相對的翼，但其它排列是可能的。每一個翼基本上是平面形，并且有利地，它
的平面傾斜于桿的軸線，以致于它的外端(它的鄰近螺紋的端部)在驅動螺4丁 旋轉的方向上引導它的內端(它的靠近頭部的端部)。這在圖5中示意性的顯 示。優選地，傾斜角是在大約2.5。至20°的范圍內，特別優選大約8。的傾 斜角。翼的形狀在深度上從它的外端的O到它的內端的最大值逐漸增力口。由此， 翼設有外部邊緣，該外部邊緣在朝著螺釘頭部的方向上徑向向外傾斜，該邊緣 被成形為提供鋒利的切削刃6,該切削刃6在驅動螺釘旋轉的方向上向前延伸。 該切削刃6在圖6和圖7的放大截面視圖中顯示。向前地指向翼的引導面的這 種切削刃在螺釘旋轉時在板中提供鋒利、清潔的切削。值得注意的是，這和某 些先前設計相反，在先前設計中，所謂的切削翼實際上在屋頂板中磨損或摩擦 孔，這導致粗糙和不均勻的間隙孔，該間隙孔不可能是推薦的尺寸以適應 (accommodate)4反的熱運動范圍。
翼4切入板的速度由螺釘進入下層板條或檁的速度決定，這由螺紋的螺距 決定。為了保證翼切入板而不是在板上沖孔或撕裂孔，需要控制螺釘的穿透速 度，這需要相對好的螺紋，典型地，每英寸(或相當的度量)具有至少10轉 的螺紋，實際上，在每英寸10轉-20轉之間，大約14轉，這在切削期間， 在螺釘的安裝速度和翼的穿透控制速度之間提供可接受的平衡。
在螺釘的制造期間，翼被壓向螺桿的外面，14規(gauge)(或它的度量當 量)的螺紋應該在桿中提供充足的材料以允許形成翼。對于更小規的螺紋，需 要在螺紋以外的部分中增加直徑以允許形成翼，并且看起來這將是可行的，但 實際上，由于這將使制造稍微復雜，所以這不是首選的。圖6和圖7中說明的 鋒利的切削刃的特別設計在制造方面也是有利的，由于通過壓力工具的適當設 計，可以不用生產后面要求去除的蓋板(flashing)而生產切削刃。
類橡膠材料的(rubber-like)密封墊圈10安裝在切削翼4和頭部之間的桿的 非螺紋部分上。由于翼4的分開形狀，通過將墊圈10推在翼4上，墊圈10 能夠容易地組裝在螺釘上。圖8和圖9分別說明了安裝期間和安裝時具有密封 墊圈的螺4丁的構造。相對于桿的軸線(如圖4所示)的翼的有角的傾斜，以及由此它們的切削 刃，使切削動作比翼與桿的軸線成一直線的情況下稍微更逐步。這又減少翼的 傾向以使切削期間的板變平。使板變平，或者更確切地使螺釘通過的褶皺或山 脊變平延伸，將導致整個板的寬度變化，這在固定板時可導致排列問題。
該螺釘不僅對聚碳酸酯板和纖維加強塑料板有用，而且對其它塑料板和不 同于塑料的材料的板也有用，這以高熱膨脹系數為特征，這要求產生間隙孔， 例3口鋁+反。
聚碳酸酯板比纖維加強塑料板稍微軟且更易彎曲，并且在某些情況下，切 削刃6傾向于向下推正在切入板中的孔的外圍邊緣部分，這意味著孔不可能切 到所要求的直徑，還不可能是光滑的圓形切削。在改進實施例中，為減輕這種 可能的影響，如圖10和11所示，至少一個切口 20形成在每一個切削刃6和 翼4的鄰近部分內。切口 20的深度足以圍繞被切口下面的翼4的部分向下偏 轉的孔接受板的外圍邊緣部分，這樣，在到達切口時，偏轉邊緣部能夠彎曲到 切口中。切口的上或內邊緣橫向延伸到螺釘的軸線，由此，在切削期間，圍繞 孔的切削板的外圍邊緣部趨向于被切口上面的邊緣部分限制在切口內以產生 更清潔更圓滑的切削。切口的下部邊緣20b更傾斜地傾斜于螺釘的軸線以便于 切削板的邊緣部分進入到切口。雖然，圖示的兩個翼4中的每一個設有單獨的 切口20，但是，每一個翼可以有兩個或更多這樣的沿著它的長度分布的切口。
通過例子已經描述了實施例，改進包含在本發明的范圍內。
權利要求
1. 一種用于將半剛性板材緊固到襯底的螺釘，該螺釘具有與螺桿一體形成的刀具裝置，用于在板上切相對于螺桿的間隙孔，以在使用中的板和桿之間調節熱運動，該刀具裝置包括多個圍繞桿的軸線間隔開的翼，每一個翼具有切削刃，該切削刃一般在桿的縱向方向上延伸且向前指向螺釘的驅動旋轉方向。
2. 根據權利要求1所述的螺釘，其中，所述翼形成在桿的螺紋之外的頭 端部處的桿的一部分上。
3. 根據權利要求1或2所述的螺釘，其中，每一個翼基本上是平面形狀 并且它的切削刃在朝著螺釘頭部的方向上從桿向外逐漸地分開。
4. 根據權利要求l-3中任一項所述的螺釘，其中，所述翼相對于桿的軸 線傾斜，從而靠近螺釘頭部的所述翼的端部在螺釘的驅動旋轉方向上跟蹤所述 翼的另一端。
5. 根據權利要求4所述的螺釘，其中，相對于所述板的軸線的傾斜角大 約是從2.5°至20° 。
6. 根據權利要求5所述的螺釘，其中，所述傾斜角大約是8。。
7. 根據權利要求1 _6中任一項所述的螺釘，其中，所述螺釘是自鉆螺釘。
8. 根據權利要求l-7中任一項所述的螺釘，其中，每一個翼至少包括一 個切口，該切口延伸穿過它的切削刃，以在切削期間刀具裝置已經推動邊緣部 遠離螺釘頭部的情況下，接收正在被切削的孔的周圍處的板的所述邊緣部。
9. 一種自鉆螺4丁，該自鉆螺釘具有基本上如上文結合附圖描述的刀具裝置。
全文摘要
一種用于將半剛性板材料緊固到襯底的螺釘，該螺釘具有與螺桿一體形成的刀具裝置，用于在板上切相對于螺桿的間隙孔，以在使用中的板和桿之間調節熱運動，該刀具裝置包括多個圍繞桿的軸線間隔開的翼，每一個翼具有切削刃，該切削刃一般在桿的縱向方向上延伸且向前指向螺釘的驅動旋轉方向。
文檔編號E04D3/36GK101443562SQ200780017420
公開日2009年5月27日 申請日期2007年5月1日 優先權日2006年5月19日
發明者克里斯托弗·約翰·馬利特, 戴維·柯林森 申請人:Itw澳大利亞控股有限公司