TWI701092B

TWI701092B - 斜拉式l形金屬件

Info

Publication number: TWI701092B
Application number: TW109114760A
Authority: TW
Inventors: 陳鴻銘
Original assignee: 陳鴻銘
Priority date: 2020-05-04
Filing date: 2020-05-04
Publication date: 2020-08-11
Also published as: CN212419244U; CN111545610A; TW202031382A

Abstract

一種斜拉式L形金屬件，其包括一第一片材、一第二片材及至少一斜向段；斜向段位於第一、第二片材之間且具有一第三內表面，第三內表面為曲面、錐面或曲面及錐面的結合且包括一碗形凹面，斜向段在非平行於第一、第二片材的方向延伸，且斜向段是用於在第一、第二片材之間傳遞力量；其中，第一、第二片材及斜向段是一體彎折而概成L形；當第一、第二片材其中一者受外力作用時，斜向段用於對受外力作用的所述第一、第二片材其中一者提供斜向拉力或斜向撐力。

Description

斜拉式L形金屬件

本發明是關於一種機構強度較佳的五金零件。

請參考第1圖，所繪示者為一種習用的L形角鋼。L形角鋼經常用於連接於兩相垂直物件的交界處，用以將兩者形成機械性連接，並且對兩物件提供支撐力。

現有L形角鋼是以折床機折彎成形，然而，當L角鋼承受負載時，應力會集中在彎折處，且承受負載的部位離彎折處越遠，在不變形的情況下所能承受的負載極限越低。

有鑑於此，本發明之主要目的在於提供一種能提高結構強度的金屬件。

為了達成上述及其他目的，本發明提供一種斜拉式L形金屬件，其包括一第一片材、一第二片材及至少一斜向段；第一片材具有一第一內表面及一第一外表面；第二片材具有一第二內表面及一第二外表面；斜向段位於第一、第二片材之間且具有一第三內表面及一第三外表面，第三內表面為曲面、錐面或曲面及錐面的結合且包括一碗形凹面，斜向段在非平行於第一、第二片材的方向延伸，且斜向段是用於在第一、第二片材之間傳遞力量；其中，第一、第二片材及斜向段是一體彎折而概成L形；當第一、第二片材其中一者受外力作用時，斜向段用於對受外力作用的所述第一、第二片材其中一者提供斜向拉力或斜向撐力。

本發明通過一次折彎加工作業，能夠形成彼此一體連接的第一、第二片材及斜向段，其造價不高且可快速製造，卻能顯著提升結構強度，所製成的斜拉式L形金屬件自成良好的斜拉系統及斜撐系統，應用範圍廣，長期安全性高，能完全取代現有L形角鋼，並解決現有L形角鋼多種已知的問題。

請參考第2至4圖，所繪示者為本發明斜拉式L形金屬件的第一實施例，其包括一第一片材10、一第二片材20及二斜向段30。斜拉式L形金屬件由金屬製成，例如鋼、鐵等金屬或其他合金。從側視方向觀之，其輪廓概成「L」字形。

第一片材10具有一第一自由端11、一第一內表面12及一第一外表面13。第一片材10可用於與一物件（未繪示）連接，根據連接方式的差異及功能的需求，第一片材10上可形成有穿孔、長槽、螺孔等有助於與所述物件形成機械連接的結構，第一片材10的第一外表面13可為供所述物件抵接的抵接面。在可能的實施方式中，第一片材的第一自由端可被折彎成掛勾狀。本實施例中，第一內表面12及第一外表面13皆為平面；在其他可能的實施方式中，第一內表面及第一外表面至少其中一者為非全平面而有其他表面紋路。

第二片材20具有一第二自由端21、一第二內表面22及一第二外表面23。第二片材20可用於與另一物件（未繪示）連接，根據連接方式的差異及功能的需求，第二片材20上也可形成有穿孔、長槽、螺孔等有助於與所述另一物件形成機械連接的結構，第二內表面22或第二外表面23可為供所述另一物件抵接的抵接面。在可能的實施方式中，第二片材的第二自由端也可被折彎成掛勾狀。本實施例中，第二內表面22及第二外表面23皆為平面；在其他可能的實施方式中，第二內表面及第二外表面至少其中一者為非全平面而有其他表面紋路。

斜向段30位於第一、第二片材10、20且具有一第三內表面31及一第三外表面32，第三內表面31為曲面、錐面或曲面及錐面的結合且包括一碗形凹面，所述「碗形凹面」是指中央凹陷而周緣較中央高的表面。本實施例中，碗形凹面位於第三內表面31的幾何中心C，且第三內表面31連接於第一、第二內表面12、22之間，第三外表面則連接於第一、第二外表面13、23之間且為曲面，其中，呈平面的第一內表面12與第三內表面31的交界處具有一非直線的輪廓線L1，呈平面的第二內表面22與第三內表面31的交界處也具有一非直線的輪廓線L2，輪廓線L1、L2各包括一段朝第三內表面31的幾何中心C的弧線段L3、L4，且第三內表面31為不具有反曲點的曲面。斜向段30在非平行於第一、第二片材10、20的方向延伸並用以在第一、第二片材10、20之間傳遞力量，並且，第一、第二片材10、20及斜向段30是一體折彎而概成L形，且當第一、第二片材10、20其中一者受外力作用時，斜向段30可用於對受外力作用的第一、第二片材10、20其中一者提供斜向拉力或斜向撐力，所述「斜向拉力」及「斜向撐力」是指施力的方向非平行於第一、第二片材10、20。需說明的是，在可能的實施方式中，前述輪廓線L1、L2也可能是直線。

如第5、6圖所示，前述斜拉式L形金屬件可利用一金屬折床機一體折彎而成，第5圖繪示金屬折床機的模具，其上模41具有兩個彼此相對的弓形區411及兩個位於兩弓形區411之間的曲面412，曲面412的外輪廓為類三角形，金屬折床機模具的下模42具有一凹弧面。折彎前，將金屬平板50橫跨放置於下模42上，而後利用上模41將金屬平板50壓入下模42一體折彎成如前所述的斜拉式L形金屬件。

請參考第7圖，使用時，斜拉式L形金屬件100可用於連接兩物件，例如建築牆面110及建築牆材掛件120。斜拉式L形金屬件100本身自成一斜撐系統，其斜向段30可提供斜向撐力，用以抵抗第一、第二片材10、20所受到相向的外力。斜拉式L形金屬件100本身同時自成一斜拉系統，例如第7圖所示的狀態中，第二片材20承受建築牆材130的重量，斜向段30可很好地提供斜向拉力拉住第二片材20，此時，斜拉式L形金屬件100更存在一槓桿系統，即斜向段30與建築牆面110接觸的最低點為槓槓系統的支點P，斜向段30與第二片材20相連的點與支點P之間為一施力臂，斜向段30用以提供斜向拉力對抗建築牆材130的重量。另一方面，斜向段30的碗形凹面類似一個圓頂（dome）系統，其有助於分散受力，因而可進一步提高結構強度。相較於第1圖所示的現有L形角鋼，本發明的斜拉式L形金屬件因自成斜撐系統與斜拉系統，使用時更自然形成一槓桿系統，因而所能實現的結構強度遠優於現有L形角鋼。在一項實際試驗中，本實施例的斜拉式L形金屬件（實驗組）與如第1圖所示的不具有斜向段但其餘規格與實驗組大致相同的L形金屬件（對照組）分別進行抗壓荷載測試，其測試結果如下表一所示：

表一

	最大抗壓荷重（Kgf）
抗壓位置	實驗組	對照組
離固定端35mm	441	270
離固定端45mm	290	200

如表一所示，實驗組的最大抗壓荷重遠優於對照組，可以佐證本發明的斜拉式L形金屬件的結構強度遠優於習知L形金屬件。

請參考第8圖，所繪示者為本發明斜拉式L形金屬件的第二實施例，其與第一實施例的差異在於，第一實施例的斜向段具有兩個可提供較大斜向拉力、斜向撐力的左、右兩翼，而第二實施例的斜向段則僅具有一個可提供較大斜向拉力、斜向撐力的右翼W。

請參考第9圖，所繪示者為本發明斜拉式L形金屬件的第三實施例，其與第一實施例的差異在於，左、右兩翼並非對稱。

請參考第10、11圖，所繪示者為本發明斜拉式L形金屬件的第四實施例，其與第一實施例的差異在於，左、右兩翼向外翻折，使得在第11圖所示的局部剖面示意圖中，第三內表面31具有兩個反曲點I。

請參考第12圖，所繪示者為本發明斜拉式L形金屬件的第五實施例，其與第一實施例的差異在於，輪廓線L1、L2分別由一段連續弧線組成。

請參考第13、14圖，所繪示者分別為本發明斜拉式L形金屬件的第六、第七實施例，兩者與第一實施例的差異在於，具有兩個位於兩側的斜向段30，並且，第一、第二片材10、20彼此局部接觸。

請參考第15圖，所繪示者為本發明斜拉式L形金屬件的第八實施例，其與第一實施例的差異在於，第三內表面31的左、右兩翼為朝向碗形凹面311傾斜的錐面312。

請參考第16圖，所繪示者為本發明斜拉式L形金屬件的第九實施例，其與第一實施例的差異在於，第二片材20還具有一補強筋24，補強筋24在第二片材的長度方向上延伸，補強筋24可藉由折床機一體折彎而成；在其他可能的實施方式中，補強接可通過銲接方式設置於第二片材的第二內表面或第二外表面。補強筋24的數量可視需求調整。在可能的實施方式中，第一片材也具有補強筋。

需說明的是，前述實施方式中，斜向段的第三內表面、第三外表面是分別連接於第一、第二內表面及第一、第二外表面之間，惟在其他可能的實施方式中，斜向段與第一、第二片材還可能具有一中繼連接段，此時斜向段是間接地通過該中繼連接段對第一、第二片材提供斜向拉力及/或斜向撐力。

綜合上述，本發明通過一次折彎加工作業，能夠形成彼此一體連接的第一、第二片材及斜向段，其造價不高、可快速製造，卻能顯著提升結構強度，所製成的斜拉式L形金屬件自成良好的斜撐系統及斜拉系統，應用範圍廣，長期安全性高，能完全取代現有L形角鋼，並解決現有L形角鋼多種已知的問題。

10:第一片材

11:第一自由端

12:第一內表面

13:第一外表面

20:第二片材

21:第二自由端

22:第二內表面

23:第二外表面

24:補強筋

30:斜向段

31:第三內表面

311:碗形凹面

312:錐面

32:第三外表面

41:上模

411:弓形區

412:曲面

42:下模

50:金屬平板

100:斜拉式L形金屬件

110:建築牆面

120:建築牆材掛件

130:建築牆材

C:幾何中心

L1:輪廓線

L2:輪廓線

L3、L4:弧線段

I:反曲點

P:支點

W:右翼

第1圖為習知L形角鋼的立體圖。

第2圖為本發明第一實施例的立體圖。

第3圖為本發明第一實施例的側視圖。

第4圖為本發明第一實施例的縱剖面圖。

第5圖繪示用以製作本發明第一實施例的折床模具。

第6圖繪示本發明第一實施例的加工過程示意圖。

第7圖表現本發明第一實施例應用於建築牆材乾掛系統的示意圖。

第8圖為本發明第二實施例的立體圖。

第9圖為本發明第三實施例的立體圖。

第10圖為本發明第四實施例的立體圖。

第11圖為本發明第四實施例的局部剖面示意圖。

第12圖為本發明第五實施例的立體圖。

第13圖為本發明第六實施例的立體圖。

第14圖為本發明第七實施例的立體圖。

第15圖為本發明第八實施例的立體圖。

第16圖為本發明第九實施例的立體圖。