[发明专利]以铆接方式将紧固件固定在工件的盲孔中的方法

说明书

一种铆接式紧固件具有圆柱形本体，本体具有顶部、底部、侧壁和轴向内孔。紧固件在本体的底端具有单个柄部，其具有与孔正交的顶面和朝向本体底部逐渐变细的倒角。柄部的顶面适于接收围绕工件的接收孔的材料冷流。柄部可在其最外边缘具有延伸通过柄部的顶面和倒角的多个切口。紧固件的孔从紧固件的本体顶部延伸到底部且可具有螺纹。一种紧固件安装系统具有工具，其设有附在工业机器的旋转的垂直往复元件的器件。工具的末端具有远端面，远端面具有至少一个拱形置换件，置换件适于当工具旋转并压向工件时将工件变形。末端内孔保持由工具安装的紧固件。置换件沿着绕轴向孔置中的拱形脊在垂直和径向方向逐渐变细。置换件的宽度也朝向一点逐渐变细。

相关申请的交叉引用

本申请是2017年5月9日提交的题为“用于极薄板材的具有隐藏头的紧固件”(Concealed Head Fastener for Very Thin Sheets)的临时专利申请第62/503,582号以及2018年2月1日提交的题为“浮动式销组件”(Floating Pin Assembly)的临时专利申请第62/625,310号的非临时专利申请，两者皆引入本文作为参考，并且在此要求其优先权。

发明领域

本发明涉及紧固件以及安装方法，该紧固件可固定到极薄板材材料。一个优选实施例中，该紧固件为具有隐藏头的螺柱紧固件(standoff fastener)，该螺柱紧固件藉由旋转式冲头安装。

发明背景

现有众多紧固件应用要求将螺纹式紧固件安装于盲孔中。例如，这种安装方法经常用于组装防水设备的部件。然而，当设备的外观是重要考虑以及不可在组装后看到瑕疵的时候，往往会使用这种安装方法。

已知的自紧式紧固件具有置换件以及位于紧固件底部的底切部。盲孔的深度以致于板材或部件的材料厚度必须足够地大以接收置换件、底切部和柄部的总高度。而且，必须在盲孔之下有额外材料厚度以分散安装压力，以及消除或减少安装期间产生的痕迹到一个可在二次修整工作中可移除任何瑕疵的程度。因此，很多已知的自紧式紧固件只可安装于相对地厚的板材或部件中。

另一方面，很多应用，例如消费类电子产品，要求组装相对地薄的板材或元件。一种已知的组装方法中，消费类电子产品部件首先由厚的材料形成。接着，为了降低材料的整体重量和大小，除了部件的紧固位置之外材料的任何地方都经切削加工，只有紧固位置保留了部件的原有(较大)厚度。此过程昂贵且造成浪费。其他组装薄的板材或部件的方法，例如激光焊接或粘合剂，由于材料被焊穿或固化时间长，并不实用或在生产中不可行。由于自紧式紧固件是优选的紧固件类型，理想的是提供一种改良的紧固件和安装方法，该改良的紧固件和安装方法具有自紧式紧固件的优点而且可被系紧在极薄板材中。

发明内容

一个优选实施例中，本发明提供铆接式紧固件，利用新颖的加工及安装方法以铆接系紧的方式将该紧固件安装在诸如金属板材的极薄工件的孔中。例如，紧固件可铆接在深度浅若0.014英寸的盲孔中。铆接式紧固件优选地与安装工具一起使用，该安装工具使板材材料克服并越过抵抗轴向拉出和力矩的紧固件的结构特征而被置换。再者，本发明的紧固件和安装方法把安装期间的平板的相对侧上的痕迹或瑕疵减至最小和/或消除。

用于薄的平板的自紧式紧固件通常允许极小偏差。为适应这要求，所述紧固件的优选实施例具有前导安装柄部，所述前导安装柄部具有倒角前导表面和轻微地干涉孔侧的外径。

优选实施例中，所述柄部在安装期间并不由工具主动地压紧。而是首先把力施加到该紧固件的顶部以克服柄部/孔的干涉，将所述紧固件插入所述孔中。所述力也在铆接期间将所述紧固件保持在孔中。一个优选实施例中，所述力由安装工具内的加载了弹簧的板施加。接着，所述安装工具旋转地压紧围绕所述孔的材料并且使所述材料变形到所述柄部的顶面上，以使所述紧固件铆接到工件。