ES2202147T3

ES2202147T3 - Procedimiento para la colocacion de un elemento funcional; matriz; elemento funcional, pieza de ensamblaje y disposicion de portapieza.

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Publication number: ES2202147T3
Application number: ES00944016T
Authority: ES
Inventors: Jiri Babej
Original assignee: Profil Verbindungstechnik GmbH and Co KG
Current assignee: Profil Verbindungstechnik GmbH and Co KG
Priority date: 1999-07-09
Filing date: 2000-07-07
Publication date: 2004-04-01
Anticipated expiration: 2020-07-07
Also published as: EP1194264B1; BR0012333A; WO2001003881A1; DE10033152A1; US6994486B1; KR20020037744A; JP2003504569A; EP1194264A1; MXPA02000042A; DE50003738D1; CA2378817A1; AU5826400A

Abstract

Procedimiento para la colocación de un elemento funcional (210) en particular de forma estanca al líquido y/o al gas, en particular de un elemento de fijación, en una pieza de chapa (212), siendo presionado el elemento funcional (210) provisto de una pieza de cabeza (210a) hueca contra la pieza de chapa (212) soportada por una matriz (214), caracterizado porque produciéndose simultáneamente deformación de la pieza de cabeza (210a) hueca y conformación de la pieza de chapa (212) en un espacio de conformación cilíndrico (230) definido por piezas de conformación (216) de la matriz y que presenta una base, el material de chapa es conformado dentro de un destalonamiento (324) realizado por deformación de la pieza de cabeza (210a), de manera que durante la conformación las piezas de conformación están sujetas inmóviles, pero para la extracción del elemento funcional colocado en la pieza de chapa son sacadas parcialmente de la matriz.

Description

Procedimiento para la colocación de un elemento funcional; matriz; elemento funcional; pieza de ensamblaje y disposición de portapieza.

La invención se refiere a un procedimiento según el preámbulo de la reivindicación 1 para la colocación de un elemento funcional, en particular de forma estanca al líquido y/o gas, en particular de un elemento de fijación, en una pieza de chapa.

Además, la invención se refiere a una matriz según la reivindicación 13 y a un elemento funcional según la reivindicación 23, que pueden ser empleados en el procedimiento según la invención, así como a una pieza de ensamblaje según la reivindicación 31, fabricaba por medio del procedimiento según la invención y a una disposición de portapieza en combinación con una matriz según la reivindicación 40.

Elementos funcionales, como por ejemplo tuercas y pernos, son colocados en piezas de chapa, por ejemplo en la construcción de automóviles, para poder unir las diferentes piezas de construcción a las piezas de chapa.

Por el documento DE 196 47 831 A1 es conocido un procedimiento del tipo mencionado al principio para la colocación de un elemento funcional en una pieza de chapa, en el que por medio de una matriz de conformación de una sola pieza, contra la que es presionado el elemento funcional poniendo entremedias la pieza de chapa, el material de chapa queda enganchado con una característica de destalonamiento del elemento funcional.

También es conocido unir chapas entre sí sin emplear elementos de unión adicionales, presionando las chapas sobre una matriz y siendo arrastradas por medio de un portapieza en la dirección de un yunque fijo. Láminas móviles de la matriz que están dispuestas lateralmente al yunque se estiran y se mueven radialmente hacia fuera cuando la pieza de chapa inferior alcanza el yunque. Con ello se forma un cuello redondo que enclava las chapas entre sí.

El objeto de la invención es conseguir un procedimiento del tipo mencionado al principio, así como los dispositivos mencionados al principio, es decir una matriz, un elemento funcional, una pieza de ensamblaje constituida por una pieza de chapa y un elemento funcional colocado en ella, así como una disposición de portapieza, que garanticen una unión buena y fabricable de la forma más sencilla posible entre una pieza de chapa y un elemento funcional.

Este objeto se lleva a cabo según el procedimiento de acuerdo con la invención realizándose simultáneamente una deformación de la pieza de cabeza hueca y una conformación de la pieza de chapa en un espacio de conformación cilíndrico definido por piezas de conformación de la matriz, que presenta una base, siendo conformado el material de chapa en un destalonamiento realizado por deformación de la pieza de cabeza, estando las piezas de conformación sujetas inmóviles durante la conformación, pero siendo parcialmente sacadas de la matriz para la extracción del elemento funcional colocado en la pieza de chapa.

Según la invención, la colocación del elemento funcional en la pieza de chapa se realiza por acoplamiento de la técnica de conformación, en el que el destalonamiento no está presente de antemano en la pieza de cabeza del elemento funcional, sino que se produce durante la colocación del mismo por deformación de la pieza de cabeza. Aunque en el caso de este procedimiento, tanto la pieza de chapa como el elemento funcional experimentan una deformación considerable, se consigue de forma sorprendente un procedimiento barato y seguro que proporciona una unión con alto valor de calidad entre la pieza de chapa y el elemento funcional y puede ser realizado de manera que la pieza de chapa no sea agujereada.

Con ello, la pieza de chapa incluso a continuación de la colocación del elemento funcional sigue siendo absolutamente estanca al líquido y al gas y puede, por tanto, ser empleada también en entornos en los que este tipo de propiedades son imprescindibles.

No obstante, es posible también trabajar con una pieza de chapa previamente agujereada siempre que el elemento funcional lo requiera o lo haga conveniente, por ejemplo cuando el elemento funcional deba ser realizado como tuerca, lo que es esencialmente posible.

En este punto debe hacerse alusión brevemente al documento US-A-4,064,617, en el que un elemento de tuerca cuadrado en la vista en planta desde arriba es introducido en una pieza de chapa empleando una matriz con piezas de conformación móviles. Aquí no se forma una unión estanca al gas o al líquido. Además las piezas de conformación no definen un espacio de conformación cilíndrico con base.

Los elementos funcionales según la invención pueden ser fabricado, bien de forma conocida por forjado en frío o por otro procedimiento barato.

Las piezas de conformación de la matriz permanecen en una posición fija durante la conformación, pero están montadas móviles para la extracción de la pieza de chapa con el elemento funcional colocado. Pueden ser recambiadas de forma barata como piezas de desgaste, sin que toda la matriz deba ser reemplazada. Las matrices se pueden fabricar además baratas.

Una matriz preferida para la realización del procedimiento se caracteriza por las siguientes propiedades: por un cuerpo hueco con una cara frontal prevista para el apoyo de una pieza de chapa, que a través de una pared que se estrecha con forma de cono enlaza con un espacio que aloja a un elemento de tope, estando el elemento de tope distanciado de la pared que se estrecha con forma de cono para la formación de un resquicio anular con forma de cuña en sección transversal y la cara frontal del elemento de tope que da a la cara frontal del cuerpo hueco está desplazada hacia atrás de la cara frontal del cuerpo hueco y presenta un saliente de tipo cúpula rodeado por una superficie anular, y además por varias piezas de conformación, preferiblemente de dos a ocho, en particular cuatro, preferentemente de igual construcción, que están dispuestas en torno al eje longitudinal de la matriz en el resquicio anular con forma de cuña y se apoyan tanto en la pared con forma de cono como en el elemento de tope, así como sobresalen por un espacio de conformación formado entre las piezas de conformación y el extremo frontal desplazado hacia atrás del elemento de tope en los salientes de conformación de las piezas de conformación.

El elemento funcional según la invención está definido en la reivindicación 23. En este punto hay que mencionar que un elemento funcional que se compone de una pieza de vástago y de una pieza de cabeza diseñada para una unión de remache a un elemento de placa, en particular a una pieza de chapa, en el que al menos la pieza de cabeza está realizada hueca y presenta preferentemente el mismo diámetro exterior que la pieza de vástago, es conocido por el documento EP-A-0028109. Pero este elemento no tiene la característica especial según la cual la pieza de cabeza hueca en su extremo frontal más alejado de la pieza de vástago presenta un redondeado en esencia parcialmente esférico, que termina en una abertura frontal con forma esencialmente circular, que está dispuesta preferentemente en un plano transversal al eje longitudinal del elemento funcional. Por lo demás, la deformación del elemento funcional según el documento EP-A-0028109 es acometido de otra forma y concretamente empleando una pieza de chapa previamente agujereada.

La pieza de ensamblaje fabricada según la invención prevé que una pieza de cabeza hueca del elemento funcional sea deformada para formar dos engrosamientos anulares que sobresalen radialmente hacia fuera, distanciados entre sí, entre los cuales existe un destalonamiento, en el que es alojado el material de chapa con unión positiva de forma y la pieza de chapa se extiende dentro del destalonamiento del elemento funcional.

Además, la presente invención trata de una disposición de portapieza especial junto con una matriz según la reivindicación 1, que está diseñada en particular para realizar la colocación de elementos funcionales sin el peligro de deformar la pieza de vástago y en particular su cilindro roscado. Para este fin, la disposición de portapieza según la invención se caracteriza por las siguientes propiedades:

- por un portapieza exterior,

- por un portapieza interior que está dispuesto dentro de un canal de portapieza del portapieza exterior desplazable respecto al portapieza exterior entre una posición de alojamiento para el elemento funcional y una posición de inserción para el elemento funcional, siendo el elemento funcional en la posición de alojamiento introducible preferentemente por el lateral en el canal de portapieza y en la posición de inserción la pieza de cabeza del elemento funcional sobresale por la disposición de portapieza y

- por al menos dos segmentos llevados por el portapieza exterior que en una cara interior preferentemente presentan características de conformación, que pueden aplicarse en las características de conformación de la pieza de vástago del elemento funcional y que son movibles entre una posición abierta alejada de la pieza de vástago del elemento funcional y una posición cerrada en aplicación a las características de conformación de la pieza de vástago.

Otras formas de realización preferidas del procedimiento según la invención, así como de las matrices según la invención, del elemento funcional según la invención, de la pieza de ensamblaje según la invención y de la disposición de portapieza según la invención, que contribuyen en cada caso a llevar a cabo el objeto propuesto por la invención, están indicadas en las reivindicaciones, en la memoria descriptiva, así como en el dibujo.

La invención se describirá a continuación en virtud de ejemplos de realización con referencia al dibujo. Muestran:

Fig. 1, una forma de realización de un elemento funcional en un corte longitudinal parcialmente cortado, que por medio del procedimiento según la invención puede ser colocado en una pieza de chapa;

Fig. 2, el elemento funcional de la Fig. 1 y la pieza de chapa tras la colocación del elemento en la pieza de chapa;

Fig. 3, una forma de realización según la invención de una matriz para la realización del procedimiento según la invención en una representación parcialmente cortada en la dirección longitudinal a través del plano de corte III-III de la Fig. 4;

Fig. 4, la matriz de la Fig. 3 en una vista en planta desde arriba;

Fig. 5A-5H, una serie de dibujos, que representan diversos estadios del procedimiento de acoplamiento según la invención y que muestran, respectivamente, una vista cortada en la dirección longitudinal a través del elemento funcional dispuesto en una cabeza de remache y la matriz según las figuras 3 y 4, y

Fig. 6A-6C,una serie de dibujos para la aclaración de una forma de realización especialmente preferida de una disposición de portapieza según la invención.

La colocación de un elemento funcional en una pieza de chapa se realiza actualmente en la elaboración de la chapa normalmente por medio de una prensa o de un robot por la acción combinada de una cabeza de remache con una matriz. Para ello, la matriz es alojada, por ejemplo, en una herramienta inferior de una prensa, mientras que la cabeza de remache es colocada en una herramienta superior de la prensa o en una placa intermedia de la prensa. También existen otras posibilidades de colocación. Por ejemplo, la matriz puede ser colocada en la placa intermedia de la prensa y la cabeza de remache en la herramienta superior de la prensa. También son pensables disposiciones invertidas, en las que la matriz es colocada en la herramienta superior de la prensa y la cabeza de remache en la herramienta inferior o en la placa intermedia. Por lo demás, no es estrictamente necesario que la matriz y la cabeza de remache se encuentren en una prensa, por ejemplo, podrían ser movidas juntándose y separándose por medio de un robot o representar piezas de una herramienta de otro tipo.

De forma conocida en sí la cabeza de remaches respectiva empleada o la herramienta asociada a ella dispone de un pisador habitualmente con forma de tubo, que aprieta la pieza de chapa contra la cara frontal inmóvil de la matriz o contra la cara superior de la herramienta que aloja la matriz respectiva. Una forma de realización especialmente preferida del elemento funcional según la invención, así como de la matriz y del procedimiento para la colocación de este elemento se describirá luego con referencia a las figuras 1 a 6.

La Fig. 1 muestra en primer lugar un elemento funcional 210, aquí en forma de un elemento de perno con una pieza de vástago 210b que presenta una rosca 211 y una pieza de cabeza 210a hueca con al menos esencialmente el mismo diámetro exterior que la pieza de vástago 210b. Hay que indicar que no es necesario que la pieza de vástago 210b esté realizada obligatoriamente con una rosca 211, sino que como hasta ahora puede presentar una realización diferente elegible discrecionalmente para conseguir la función prevista en cada caso. Por ejemplo, la pieza de vástago 210b puede estar realizada como espiga de guía lisa o como espiga de fijación para tapicería con una unión de resorte a una ranura anular que posibilita un ojal de tapicería. Especialmente favorable en este elemento es entre otras cosas que la pieza de vástago 210 b y la pieza de cabeza 210a presentan al menos esencialmente el mismo diámetro exterior, de manera que el elemento funcional se puede fabricar barato con material de barra o alambre o con un perfil tubular. No obstante, no es estrictamente necesario que la pieza de vástago 210b y la pieza de cabeza 210a presenten el mismo diámetro, sino que también pueden presentar diferencias considerables en el diámetro, aunque esto supone en general un despliegue mayor en la fabricación del elemento. En otras palabras, el diámetro exterior de la pieza de vástago podría ser mayor o menor que el de la pieza de cabeza.

Como se puede ver en la Fig. 1, la pieza de cabeza 210a presenta una perforación cilíndrica 220 que forma un espacio cilíndrico circular 221 y puede ser fabricada, por ejemplo, o bien por medio de un taladrador o bien mediante un procedimiento de forjado en frío. En este ejemplo, el espacio 221 termina en la dirección de la pieza de vástago 210b poco antes de la ranura anular 260 que representa el límite con la pieza de vástago 210b, y concretamente en una pared perpendicular 262 dispuesta transversal respecto al eje longitudinal, que está realizada ligeramente cóncava y enlaza con la pared 266 por medio de radios 265 suaves. Alternativamente a ello, la pared perpendicular puede presentar una depresión 262 plana o con forma de cono. Sin embargo, esto no es estrictamente necesario. Si el elemento debiera ser fabricado de material de tubo, la perforación 220 se extendería también a través de la pieza de vástago 210b, debiendo ser entonces el diámetro de la perforación 220 en la zona de la pieza de vástago 210b preferentemente mucho menor que el diámetro de la perforación 220 en la pieza de cabeza 210a, para que sólo la pieza de cabeza del elemento funcional sea deformada durante la colocación en la pieza de chapa 212.

En la zona final 264 más alejada de la pieza de vástago 210b, la pared anular 266 de la pieza de cabeza 210a hasta aquí con forma cilíndrica circular se estrecha en una realización semejante a un proyectil redondeado o forma de cigarro 268, siendo el extremo frontal 270 no cerrado sino abierto y definiendo una abertura 272 que es notablemente menor que el diámetro de la perforación cilíndrica 220. La zona final 264 del elemento funcional 210 está por así decirlo redondeada esféricamente con una cara frontal 270 plana, abierta. Como se puede ver en la Fig. 1, la zona final 264 hueca del elemento entre la cara frontal 270 y la abertura 272 está realizada con forma de cono truncado, y concretamente de tal forma que la zona final 264 de la pieza de cabeza 210a presenta por dentro una superficie 274 oblicua con forma anular y con un ángulo de cono encerrado de aproximadamente 45º. El espesor de pared de la zona hueca de la pieza de cabeza 210a es al menos esencialmente igual, al menos a través de toda la longitud de esta zona. El símbolo de referencia 236 indica el eje longitudinal central del elemento funcional 210 y se ve que la pieza de vástago 210b y la pieza de cabeza 210a están dispuestas coincidiendo axialmente respecto a este eje longitudinal central 276. Aunque en esta forma de realización la pieza de cabeza 210a del elemento funcional es redonda en sección transversal, es pensable elegir una forma de sección transversal diferente de la forma circular, por ejemplo una forma poligonal o una forma con ranuras longitudinales o nervios longitudinales, en particular, si se desea un aseguramiento frente al giro aún mejor en el estado montado.

El elemento funcional 210 puede ser fabricado como se ha mencionado de material de barra, material de alambre o material de tubo, y concretamente por un procedimiento de laminación para la generación de las características de la configuración exterior del elemento funcional, eventualmente en combinación con un proceso de taladrado o forjado para la fabricación de la perforación cilíndrica 220. Alternativamente a ello, el elemento puede ser generado por un procedimiento de forjado en frío o por un procedimiento de conformación a alta presión, lo que viene al caso en particular cuando como material de partida para el elemento se tiene material de tubo.

En caso de empleo de un procedimiento de conformación a alta presión, las características de la configuración exterior del elemento funcional, pueden ser conformadas como aproximadamente una rosca por el conformado de la forma que aloja al sector tubular, es decir, un procedimiento de laminación para la generación de la rosca sería entonces superfluo.

La Fig. 2 muestra ahora el elemento funcional 210 en estado montado en la pieza de chapa 212. Se aprecia que la pieza de cabeza 210a está notablemente deformada y unida con unión positiva de forma a una depresión 276 con forma de olla de la pieza de chapa 212 realizada por el procedimiento de colocación, no atravesando la pieza de cabeza 210a a la pieza de chapa 212, de manera que se tiene una unión estanca al agua en el sentido de que agua que eventualmente se encontrara por debajo de la pieza de chapa no podría llegar a través de la pieza de chapa en torno al elemento funcional 210 sobre la cara superior de la pieza de chapa.

La pieza de ensamblaje según la Fig. 2 se describirá en detalle más adelante.

Para la colocación del elemento en la pieza de chapa se emplea la matriz según las figuras 3 y 4. Como se puede ver en las figuras 3 y 4, la matriz presenta cuatro segmentos o piezas de conformación 216, que son movibles en la dirección axial 222 de la matriz para la extracción de la pieza de chapa tras la colocación del elemento funcional.

Las piezas de conformación 216 están situadas en las figuras 3 y 4, respectivamente, con una superficie exterior 217a oblicua, con forma parcialmente de cono en una superficie de conformación 226 con forma de cono truncado que va a discurrir oblicuamente respecto al eje longitudinal central 222 y tienen una cara inferior 278 que discurre transversal respecto al eje longitudinal 222 de la matriz 214, que están dispuestas directamente por encima de un hombro anular 280 de un elemento de tope 234 dispuesto en el centro, siendo en este ejemplo el elemento de tope 234 presionado hacia arriba por medio de un resorte helicoidal de compresión 228 en la Fig. 3. El resorte helicoidal de compresión 228 se encuentra concretamente en una perforación cilíndrica 282 del elemento de tope 234 dispuesta coaxial respecto al eje longitudinal 222 y presiona con uno de sus extremos frontales en el extremo cerrado de la perforación 282 en el elemento de tope 234 y con su otro extremo en una herramienta inferior de la prensa en la que está dispuesta la matriz 214. Alternativamente a ello, la matriz 214 de la Fig. 3 puede estar dotada en su extremo inferior de una pieza de base, en la que estaría entonces apoyado el resorte helicoidal de compresión 228 en su extremo inferior. Una realización de este tipo tendría la ventaja de que la matriz representa entonces una unidad, cuyas piezas individuales no pueden perderse.

Cuatro clavijas 284 sobresalen en dirección radial a través de la pared cilíndrica de la matriz 214, sobresaliendo el extremo libre 286 de cada clavija (sólo se muestra una de ellas) en una escotadura 288 correspondiente de la pieza de conformación 216 asociada en cada caso. Las clavijas 284 limitan con ello el recorrido máximo de desplazamiento de las piezas de conformación (está representado en la Fig. 5H) y retienen a las piezas de conformación 216 seguras sin perderse y en la disposición radial deseada en la matriz 214. El ancho de las escotaduras 288 respectivas en las respectivas piezas de conformación 216 corresponde al menos esencialmente al diámetro de los extremos 286 respectivos de las clavijas 284, de manera que las clavijas 284 conducen a los segmentos o piezas de conformación 216 cuando son retornadas desde el estado abierto de la matriz (según la Fig. 5H) al estado cerrado según la Fig. 3.

Como se puede ver igualmente en las figuras 3 y 4, el elemento de tope 234 presenta por encima del hombro anular 280 una pieza 234a con forma cilíndrica con un extremo frontal 234b que constituye la base de un espacio de conformación 230 esencialmente cilíndrico limitado por lo demás por las piezas de conformación 216 (véase también la Fig. 5C). Se aprecia que en esta forma de realización el extremo frontal 234b del elemento de tope 234 presenta un saliente 234c de tipo cúpula dispuesto en el centro que está rodeado por una superficie anular 234d dispuesta transversal respecto al eje longitudinal central 222.

Las piezas de conformación 216, en el estado cerrado de la matriz, se ajustan con sus superficies 217b parcialmente cilíndricas circulares dirigidas radialmente hacia dentro a la superficie exterior cilíndrica de la pieza superior 234a del elemento de tope. Las piezas de conformación 216 en la zona de sus extremos superiores están dotadas además, respectivamente, de un saliente 220 de tipo engrosamiento o talón que da al eje longitudinal 222, con el que de una forma aún por describir puede ser presionado material de chapa de la pieza de chapa 212 en un destalonamiento del elemento funcional 210 que se realiza. En esta forma de realización, los salientes 220 de tipo talón constituyen el límite lateral del espacio de conformación 230. En la cara frontal 232 de las piezas de conformación 216 están labradas ranuras 231 que se extienden radialmente, de manera que talones 233 están situados entremedias, siendo las bases 235 de las ranuras 231 con forma aproximada de semicírculo en sección transversal oblicuas respecto al eje longitudinal 222 de la matriz, como se puede ver en la Fig. 3 y sobre todo en la Fig. 5A. Las ranuras 231 son en general redondeadas y sirven, así como los talones 233 situados entremedias, para el aseguramiento frente al giro. Hay en total ocho ranuras 231 y ocho talones 233 en este ejemplo - también sería posible otro número. Se describirá ahora con referencia a las figuras 5A a 5H cómo puede ser colocado el elemento funcional 210 con ayuda de la matriz 214 en una pieza de chapa 212.

La Fig. 5A muestra el estado de partida en el que la matriz 214 se encuentra en la herramienta inferior (301) de una prensa, una pieza de chapa 212 está colocada por encima de la matriz y la pieza a ser conformada 210 está sujeta en una cabeza de remache 300 representada esquemáticamente, por ejemplo por medio de un resorte anular de plástico (no mostrado) que asegura un cierre de fuerza por fricción entre la pieza de vástago 210b del elemento funcional 210 y una perforación 302 de un portapieza exterior 303 de la cabeza de remache. Se aprecia que el eje longitudinal 236 del elemento funcional 210 está alineado con el eje longitudinal 222 de la matriz 214 y corresponde al mismo tiempo al eje central de la perforación 302 de un portapieza exterior 303 de la cabeza de remache 300. Se aprecia también que todas las piezas de conformación 216 se encuentran en su posición inferior según la Fig. 3, es decir, la matriz 214 está cerrada en el estado de partida. El límite superior de las escotaduras 288 respectivas de las piezas de conformación 216 está situado a poca distancia directamente por encima de los extremos 286 respectivos de las clavijas 284 respectivas. Esta posición se produce debido a la fuerza de gravedad y a la conducción a través de las clavijas 284. El resorte helicoidal de compresión 228 presiona al elemento de tope 234 hacia arriba, de manera que el hombro anular 283 del elemento de tope 234 se ajusta a un hombro anular 285 de una perforación escalonada 287 de la matriz 214 y el hombro anular 280 del elemento de tope 234 está dispuesto directamente por debajo de la superficie inferior 278 de las piezas de conformación 216 respectivas. En el portapieza exterior 303 de la cabeza de remache 300 se encuentra un inserto 304 de portapieza, cuyo extremo frontal inferior 306 presiona al extremo frontal superior 292 de la pieza de vástago 210b del elemento funcional 210. Aunque el inserto de portapieza o portapieza interior 304 es movible respecto al portapieza exterior 303 en la dirección del eje longitudinal 236, en la Fig. 5A y en las otras Figs. 5B a 5G ha alcanzado su posición inferior respecto al portapieza exterior 303. No obstante, puede ser arrastrado axialmente hacia arriba con relación al portapieza interior, para recoger un nuevo elemento funcional 210, como se describirá en detalle más adelante con relación a la Fig. 6.

La matriz 214 se encuentra aquí en una perforación 308 de la herramienta inferior 301 de una prensa, cuya cara superior 310 está dispuesta al nivel de la cara frontal 296 de la matriz y de las caras frontales 232 de las piezas de conformación 216. En la herramienta inferior 301 se encuentran varios taqués 314 pretensados hacia arriba por medio de resortes 312, que soportan la pieza de chapa 212 durante la introducción en la prensa, pero que debido a la fuerza ejercida por un pisador 316 de la cabeza de remache 300 son presionables hacia abajo durante el cierre de la prensa, de manera que la pieza de chapa 212 se deposita en la cara frontal 296 de la matriz 214 y en la cara superior 310 de la herramienta inferior 301 en la zona de la matriz y allí es apretada inmóvil entre el pisador 316 y la matriz 214 o la herramienta inferior 301.

Por ejemplo, pueden estar previstos tres de tales taqués 314 pretensados por resorte, que por ejemplo estén dispuestos a distancias angulares uniformes en torno al eje longitudinal 222, siendo visible debido al dibujo en sección sólo un taqué 314.

El pisador 316 puede ser también pretensado en dirección a la pieza de chapa 212 y concretamente por resortes 218, que aquí - como los resortes 312 - están indicados esquemáticamente como resortes helicoidales de compresión, aunque también vienen al caso otros tipos de resorte que son muy bien conocidos en la construcción de herramientas.

En este ejemplo están dispuestos igualmente tres resortes 316 a distancias angulares uniformes en torno al eje longitudinal central 222, de manera que el pisador 316 es presionado uniformemente hacia abajo por la fuerza de estos resortes.

La Fig. 5B muestra la primera etapa del procedimiento de acoplamiento, en el que la cabeza de remache 300 debido al movimiento de cierre de la prensa se ha movido hacia abajo hacia la matriz 214 en comparación con la representación de la Fig. 5A, de modo que el pisador 316 ha apretado inmóvil a la pieza de chapa 212 entre él y la cara superior 310 de la herramienta inferior 301 y la cara superior 296 y 232 de la matriz y de las piezas de conformación 216. Los taqués 314 han sido presionados hacia abajo contra la fuerza de los resortes 321, hasta que sus extremos superiores se sitúan al nivel de la cara superior 310 de la herramienta inferior. El extremo frontal 270 del elemento funcional 210 ha presionado a la pieza de chapa 212 sobre el saliente 234c con forma de cúpula.

Además, el portapieza 304 con el extremo frontal 270 del elemento funcional 210 ha presionado el material de chapa dentro del espacio de conformación 230 y así el elemento de tope 234 se mueve un poco hacia abajo contra la fuerza del resorte 228, de manera que el espacio de conformación 230 se ha hecho más profundo. Con ello se forma allí una depresión 212a en la pieza de chapa 212. El hombro anular 280 se separa de la cara inferior 278 de las piezas de conformación 216 y el hombro anular 283 se aleja igualmente del hombro anular 282. La fuerza, que es ejercida por la cabeza de remache y el elemento funcional sobre la pieza de chapa 212 no conduce a un movimiento de las piezas de conformación 216, ya que éstas hasta la finalización de la colocación del elemento funcional en la pieza de chapa 212 permanecen siempre en la misma posición. Si la prensa continúa cerrándose, el portapieza interior 304 y el portapieza exterior 303 se mueven con más profundidad respecto al pisador 316 y presionan así al elemento de tope 234 en su posición inferior según la Fig. 5C. Así, la depresión 212a en la pieza de chapa se hace más profunda.

En la continuación del movimiento de cierre de la prensa, la depresión 212a de la pieza de chapa 212 se hace más ancha en su extremo inferior sin que tenga lugar un movimiento de desviación axial de las piezas de conformación 216 hasta que finalmente la pieza de chapa 212 está apretada entre el saliente 234c de tipo cúpula del elemento de tope 234 y el extremo frontal 270 de la pieza de cabeza 210a del elemento funcional 210. Con ello, el saliente 234c de tipo cúpula produce una ligera abolladura 212b dirigida hacia arriba en la pieza de chapa 212, de modo que está es presionada ligeramente dentro de la abertura 270 en el extremo frontal del elemento funcional.

En otro estadio del movimiento de cierre de la prensa, la fuerza ejercida sobre la pieza de cabeza 210a del elemento funcional 210 conduce a una deformación de su extremo inferior, de manera que resulta la configuración que se muestra en la Fig. 5D. Se aprecia que la pieza de chapa 212 se ha colocado en torno a los cantos redondeados de los salientes 220 de tipo talón, que el extremo frontal 270 de la pieza de cabeza 210a del elemento funcional 210 ha colocado a la pieza de chapa en 212b parcialmente en torno al saliente 234c de tipo cúpula y que durante estas deformaciones el propio extremo frontal de la pieza de cabeza 210a se ha deformado, de modo que el elemento funcional se ha ensanchado ligeramente en dirección radial hacia fuera en la zona de su extremo inferior, mientras que la zona en torno al extremo frontal 270 precedente fue deformada axialmente hacia dentro y la abertura 270 se encuentra ahora en una zona 210c cóncava de la pieza de cabeza 210a.

La representación de la Fig. 5E es semejante a la representación de la Fig. 5D, sólo se ve aquí una deformación más avanzada de la pieza de chapa 212.

El extremo inferior del portapieza exterior 303 de la cabeza de remache 300 de la matriz 214 se ha acercado más a la pieza de chapa 212. Se aprecia en la Fig. 5E que la región de pared cilíndrica de la pieza de cabeza 210a ha sido ahora aplastada de manera que se ha formado un engrosamiento 320 que sobresale radialmente hacia fuera debido a un pliegue de la región de pared cilíndrica. Se aprecia también que existe otro pliegue o engrosamiento anular marcado en el lugar 322, en donde la pared dirigida axialmente de la pieza de cabeza 210a enlaza con la zona 212b dirigida radialmente hacia dentro, que está formada por el extremo frontal 264 anterior de la pieza de cabeza 210a.

Tras alcanzarse el estado según la Fig. 5F, el aplastamiento de la pieza de cabeza 210a del elemento funcional 210 ya no es tan grande, de modo que el pliegue anular en el lugar 322 se mueve ahora dentro del espacio de conformación 230 por debajo de los salientes 220 de las piezas de conformación dirigidos radialmente hacia dentro y la pieza de chapa 212 se ha combado en correspondencia a estos salientes. Además, el extremo inferior de la pieza de cabeza 210a ha presionado a la pieza de chapa contra el hombro anular 234d del elemento de tope, de modo que el espacio de conformación 230 está lleno casi por completo. El pliegue anular 320 está aun más marcado en comparación con la Fig. 5E y el pliegue anular 326 de la pieza de chapa 212 en torno a los salientes 220 está ya retenido aprisionado en el engrosamiento anular 324 dirigido radialmente hacia dentro que se realiza entre el pliegue anular 320 y el pliegue anular 322.

El otro pliegue anular 328 de la pieza de chapa en la zona de transición de la pared de la depresión con forma de olla en su zona de base sigue al pliegue anular 322 de la pieza de cabeza 210a del elemento funcional, de manera que también aquí se tiene una unión positiva de forma entre la pieza de chapa y el elemento funcional. El extremo frontal inferior 330 del portapieza exterior se ha cercado más a la matriz 214 en el estado de la Fig. 5F.

El movimiento de cierre de la prensa prosigue hasta que, como está representado en la Fig. 5G, se alcanza el estado cerrado de la prensa, la pieza de chapa 212 está completamente encerrada entre el extremo frontal del portapieza exterior 303 de la cabeza de remache 300 y la cara frontal 296 de la matriz 214 que da a ésta o los extremos frontales 232 de las piezas de conformación 216. El resultado de este otro movimiento de aplastamiento es que el destalonamiento 324 con forma anular en la zona de los salientes 220 de tipo engrosamiento entre los pliegues anulares 320 y 322 se ha realizado por completo, en el cual el pliegue anular 326 de la pieza de chapa está apretado fijamente. Además, el pliegue anular 322 de la pieza de cabeza 210a está apretado fijamente dentro del pliegue anular 328 de la pieza de chapa 212. La prolongación 342 de portapieza en el extremo frontal 330 del portapieza exterior 303 ha aplastado al pliegue anular 320, de modo que las dos capas de material del pliegue anular 320 o del engrosamiento anular así formado se ajustan fijamente entre sí, encontrándose la cara superior 321 (véase la Fig. 2) del pliegue anular 320 por debajo del plano de la pieza de chapa 212 plana.

El aplastamiento provocado por la prolongación 342 de portapieza ha conducido además a que la chapa de la pieza de chapa sea conformada dentro de las depresiones 231 de las piezas de conformación 216, mientras que los talones 233 situados entremedias son enclavados en la pieza de chapa. Esta deformación de la pieza de chapa 212 conduce a una deformación correspondiente del material del pliegue anular 320, de modo que existe un enganche de encajamiento entre el material de chapa y el material de la pieza de cabeza 210a del elemento funcional en esta zona, que sirve como aseguramiento frente al giro. Allí, las piezas de conformación 216 presentan depresiones 231, la pieza de ensamblaje terminada presenta talones 334, que se pueden ver con mayor claridad en la Fig. 2, pero también en la Fig. 5H. Entremedias se encuentran depresiones 336 que son formadas por los talones 233 de las piezas de conformación. Una unión intima ha tenido lugar por tanto en la zona de la pieza de cabeza 210a, de modo que la unión positiva de forma a la pieza de chapa es una unión realmente segura, esto es, tanto segura frente al giro, como segura frente a fuerzas que actúan en la dirección axial.

Cuando se ha alcanzado el estado según la Fig. 5G, la prensa se abre y pasa al estado según la Fig. 5H. La pieza de ensamblaje (210 + 212) puede ahora ser retirada. Las piezas de conformación 216 se mueven hacia arriba durante la apertura de la prensa por la acción del resorte 312 y los taqués 314 y/o un enganche de otro tipo entre la cabeza de remache 300 y la pieza de vástago 210b y basculan hacia fuera, de modo que se alcanza el estado de partida abierto de la matriz. Tras la retirada de la pieza de ensamblaje, las piezas de conformación vuelven a la posición de partida según la Fig. 5A, el ciclo ya descrito se repite con un nuevo elemento funcional 210 y una nueva pieza de chapa 212. La prensa se abre hasta el punto de que la pieza de ensamblaje así formada, que está representada en la Fig. 2 a una escala ampliada, es retirada de la prensa o puede ser transportada a la siguiente estación de un útil compuesto sucesivo, siempre que se emplee uno de ellos. Cuando la prensa es abierta, el elemento de tope 234 vuelve a la posición según la Fig. 5A debido a la fuerza del resorte 228.

Aunque los resortes 228, 312 y 318 se muestran aquí como resortes helicoidales de compresión, pueden ser reemplazados por otros resortes, por ejemplo por resortes hidráulicos de compresión, que son bien conocidos en sí.

Si los elementos funcionales 210, como antes se mencionó, no deben estar dotados de una sección transversal redonda en la zona de la pieza de cabeza 210a, sino, por ejemplo, con una sección transversal poligonal o con nervios y/o ranuras, entonces el procedimiento es realizado exactamente como se describió antes. El material de chapa es unido íntimamente y con unión positiva de forma a la forma exterior de la pieza de cabeza, con lo que cabe esperar una seguridad elevada frente al torneado interior. En el caso de una realización de este tipo hay que tener en cuenta que las características de conformación sobre la cara exterior de la pieza de cabeza 210a no estén tan marcadas como para que dañen el material de chapa de forma no tolerable. También podría emplearse aquí un adhesivo, por ejemplo un adhesivo seco que fuera aplicado sobre la pieza de cabeza 210a del elemento funcional y fuera activado por presión y condujera a una unión adhesiva entre la pieza de chapa y el elemento funcional.

Además es posible agujerear previamente la pieza de chapa en el lugar de la colocación del elemento funcional, con lo que el borde del agujero se va a situar entre los pliegues 320 y 322. El agujero podría también ser acometido de manera que en el caso de realización del elemento funcional como elemento de tuerca, lo que esencialmente posible, se pueda conseguir una conexión conductora de la electricidad, es decir una conexión de masas, de acuerdo con la solicitud de patente alemana 198 48 617.0. Para realizar un elemento de tuerca sería necesario sólo realizar la pieza de vástago 210b hueca y dotarla de una rosca interna, lo que puede llevarse a cabo antes o después de la colocación en la pieza de chapa, por ejemplo posteriormente por medio de un tornillo formador de rosca o autoterrajador. En el caso de la realización como elemento de tuerca, el tornillo correspondiente puede ser apretado dentro del elemento, bien por el lado de la pieza de vástago de la pieza de chapa o por el lado opuesto de la pieza de chapa.

La Fig. 6 muestra ahora en detalle una disposición posible de portapieza 400 que puede ser usada ventajosamente en lugar de la disposición de portapieza 303, 304 según la Fig. 5.

El portapieza exterior 403 está dotado de una perforación interna 402, que está dispuesta coaxial respecto al eje longitudinal 405 y aloja desplazable al portapieza interior 404. En el lado derecho del dibujo en sección de acuerdo con la Fig. 6A se muestra un pasaje de alimentación 406, a través del cual son introducidos los elementos funcionales 210 por un dispositivo de alimentación (no mostrado) en el canal de portapieza formado por la perforación 402. Se aprecia que los ejes longitudinales 236 de los elementos funcionales individuales discurren paralelos al eje longitudinal 405 del canal 402 de portapieza y que los elementos funcionales individuales están alineados uno junto a otro en contacto entre sí. Debido a la dimensión del canal 402 de portapieza puede encontrase, sin embargo, respectivamente sólo un elemento funcional 210 en el canal 402 de portapieza.

En la apertura de la prensa, el portapieza exterior 403 es desplazado hacia abajo respecto al portapieza interior 404, habitualmente por la presión de un resorte (no mostrado) correspondiente, y concretamente hasta el extremo frontal 408 del portapieza interior 404 llegando aproximadamente a la altura del límite superior del pasaje de alimentación 406, de manera que un elemento funcional 210 puede ser introducido dentro del canal 402 de portapieza por presión en la dirección de la flecha 410.

El portapieza exterior 403 en esta forma de realización está realizado con varias piezas y se compone de una pieza anular inferior 412, que está fijada por medio de tornillos no representados a una pieza superior 414. La pieza anular inferior 412 tiene una abertura central 416 con una pared anular 418 cilíndrica circular, que enlaza con una zona 420 con forma de cono. Tanto la zona cilíndrica circular 419 como la zona 420 con forma de cono están dispuestas concéntricas respecto al eje longitudinal 405. La pieza superior 414 del portapieza exterior 403 está provista de una depresión 422 con forma de cono que enlaza por medio de un hombro anular 424 con el canal 402 de portapieza. También la zona 422 con forma de cono y el hombro anular 424 están dispuestos concéntricos respecto al eje longitudinal 405 de la disposición de portapieza.

En la zona entre la pieza superior 414 y la pieza inferior 412 de la disposición de portapieza 403 se encuentran en este ejemplo tres segmentos 426, que están dispuestos a distancias angulares uniformes en torno al eje longitudinal central 405. Los tres segmentos 426, de los cuales sólo dos son visibles, constituyen juntos un alojamiento 430 dispuesto coaxial respecto al eje longitudinal 405 para un elemento funcional 210 respectivo. Las superficies inferiores 432 de los segmentos 426 dirigidas radialmente hacia dentro están realizadas como segmento de un cilindro roscado, que está configurado complementario al cilindro roscado 211 de la pieza de vástago 210b de los elementos funcionales 210. Las superficies superiores 434 de los segmentos 426 dirigidas radialmente hacia el interior forman juntas un pasaje 436 con un diámetro que es algo menor que el diámetro exterior de la pieza de cabeza 210a del elemento funcional 210 respectivo. Las superficies radialmente exteriores 438 de los segmentos 426 están realizadas como superficies 422 con forma parcialmente de cono que son complementarias a la superficie 422 con forma de cono de la depresión correspondiente de la pieza superior 414 del portapieza exterior 403. Las superficies axialmente superiores 440 de los segmentos 426 están realizadas complementarias al hombro anular 424, de manera que en la posición según la Fig. 6A, las superficies 438 con forma parcialmente de cono de los segmentos 426 y las superficies con forma parcialmente circular 440 se ajustan íntimamente a las superficies opuestas respectivas del portapieza exterior 403, es decir, a la superficie 422 con forma de cono y al hombro anular 424. En esta posición, el pasaje de tránsito 436, que está formado por los segmentos 426 y situado concéntrico respecto al eje longitudinal, está configurado de manera que su diámetro es menor que el diámetro exterior de la pieza de cabeza 210a del elemento funcional 210. Por tanto, el elemento funcional 210 respectivo en principio no puede caer entre los segmentos, sino que se apoya en el extremo superior de los segmentos 426, como se muestra en la Fig. 6A.

La zona superior del segmento 426 respectivo enlaza a través de una superficie 442 con forma parcialmente de cono con una pieza de pared 444 parcialmente cilíndrica. Las superficies 442 con forma parcialmente de cono de los segmentos 426 están situadas en la posición según la Fig. 6A opuestas a la superficie 420 con forma de cono de la pieza inferior 412 de la disposición de portapieza 400 y presentan una cierta distancia de esta superficie 420. Las superficies 444 parcialmente cilíndricas de los segmentos 426 son opuestas a la superficie 418 parcialmente cilíndrica de la pieza inferior 412 de la disposición de portapieza 400 y presentan, respectivamente, una cierta distancia radial de ésta.

Para asegurar que los segmentos 426 retornan siempre a la posición de partida centrada según la Fig. 6A, están provistos de taqués 448 pretensados con resortes 446, cuyos ejes 450 discurren oblicuos respecto al eje longitudinal 405 de la disposición de portapieza 400 y transversales respecto a la superficie 420 con forma de cono de la pieza inferior 412 de la disposición de portapieza 400. Debido al pretensado con resorte, los taqués 448 son presionados así contra las superficies 442 con forma parcialmente de cono de los segmentos 426 que están en contacto directo con éstos, de manera que cuando la prensa está abierta adoptan siempre la posición que se muestra en la Fig. 6A. El pretensado por resorte no es muy fuerte.

Si ahora la prensa se cierra, entonces el portapieza interior 404 es presionado hacia abajo respecto al portapieza exterior 403 y presiona así al elemento funcional 210 respectivo que se encuentra en el canal 402 de portapieza contra la cara frontal 440 superior de los segmentos 426. Debido a la entrada oblicua hacia el pasaje 436 y a la superficie exterior inclinada correspondientemente en la zona de la cara frontal inferior 270 del elemento funcional 210 respectivo, la fuerza que es ejercida sobre el portapieza interior 4040 es suficiente para presionar a los segmentos hacia abajo en dirección axial 405 y radialmente hacia fuera, de manera que presionan a los taqués 448 hacia abajo hasta que las superficies 442 con forma parcialmente de cono entran en contacto con la superficie 420 con forma de cono de la pieza inferior 412 del portapieza exterior 403. Por el movimiento de los segmentos 426 dirigido radialmente hacia fuera, el diámetro interior del pasaje 436 limitado por estos segmentos se hace mayor por lo que el elemento funcional respectivo que se encuentra en el canal 402 de portapieza es presionado por la fuerza del portapieza interior 404 dentro del pasaje entre los segmentos 426. Un estadio intermedio de este movimiento se muestra en la Fig. 6B y este movimiento prosigue a continuación hasta que la pieza de vástago 210b superior del elemento funcional 210 respectivo provista de una rosca exterior se encuentra en la zona inferior de los segmentos 426, moviéndose entonces éstos por la fuerza de los resortes 446 que pretensan los taqués 448 radialmente hacia dentro y hacia arriba, hasta que los trayectos parciales en las superficies inferiores 432 dirigidas radialmente hacia dentro de los segmentos 426 engranan en el cilindro roscado 211 del elemento funcional 210 con unión positiva de forma. Esta situación está representada en la Fig. 6C y se aprecia que el sector delantero 452 del portapieza interior 404, que presenta un diámetro exterior menor que la pieza superior del portapieza interior 404 está dispuesto con unión positiva de forma dentro del pasaje 436 formado por los segmentos 426. El elemento funcional 210 en la Fig. 6C ha alcanzado ahora una posición que es comparable a la posición según la Fig. 5A y el procedimiento de forjado para la colocación del elemento puede ahora empezar y transcurre en correspondencia a la Fig. 5.

Aunque no se muestra en la Fig. 6, se ha encontrado la disposición en la que el portapieza interior 404 no puede seguir moviéndose hacia abajo como se muestra en la Fig. 6C. Esto puede evitarse por ejemplo si la pieza superior del portapieza interior 404 está dotada de una cabeza (no mostrada), que en la posición "más profunda" según la Fig. 6C se deposite en la pieza exterior 403 del portapieza. La fuerza de la prensa es transmitida ahora a través del portapieza interior 404 sobre la cara frontal 292 del elemento funcional 210 y a través del portapieza exterior 403 y los segmentos 426 a la rosca 211 del elemento funcional. Con ello se asegura que la rosca no puede ser dañada, ya que está alojada con unión positiva de forma dentro de las piezas de rosca complementarias de los segmentos 426, por lo que el cilindro roscado no puede ser aplastado. Si la pieza de vástago 210b del elemento funcional tuviera que ser realizada hueca, entonces el saliente cilíndrico 452 del portapieza interior 404 puede ser configurado correspondientemente y extenderse a través de un hombro anular (no mostrado) que presiona en el extremo frontal del elemento funcional 210 en la perforación interna de la pieza de vástago, de manera que la fuerza de introducción a presión puede ser transmitida al elemento funcional 210 sin que haya que temer un daño de este elemento por compresión de la pared de la pieza de vástago hueca, ya que ésta está sostenida por el saliente alargado del portapieza interior.

Hay que manifestar en este punto que el número de segmentos 426 no está limitado a tres. El número mínimo, que es necesario para poder realizar esta forma de realización, es dos, pero también pueden emplearse tres, cuatro o más de tales elementos, siendo preferible prever para cada elemento un taqué 448 respectivo con resorte de pretensado 446.

Los extremos inferiores de los segmentos 426, en caso de que se desee, pueden estar dotados de talones 454, que juntos forman la prolongación 342 de portapieza según la Fig. 5.

Tras la colocación del elemento funcional 210 en correspondencia a la secuencia de dibujos de la Fig. 5, la prensa se vuelve a abrir, ejerciendo el pisador 316 cargado por resorte y/o las piezas de conformación 216 una fuerza sobre la pieza de chapa 212 con el elemento funcional 210 colocado, que es suficiente para empujar los segmentos 426 hacia abajo a la posición según la Fig. 6B para liberar a la pieza de vástago 210b. Puesto que la tensión del resorte 446 es pequeña, la liberación del elemento funcional en la apertura de la prensa se realiza sin dañar el elemento funcional 210 respectivo ya colocado.

Tras la liberación del elemento funcional 210 ya colocado, la apertura de la prensa conduce además a que el portapieza exterior 403 pretensado hacia abajo por la fuerza de resorte sea presionado hacia abajo, mientras que el portapieza interior 404 es empujado hacia arriba hasta que alcanza la posición de partida, en la que la cara frontal inferior 408 del portapieza interior 404 ha alcanzado la altura del límite superior del pasaje 466, con lo que un nuevo elemento es introducido dentro del canal 402 de portapieza por la presión en la dirección de la flecha 410. El ciclo de trabajo empieza entonces de nuevo con una nueva pieza de chapa y con un nuevo elemento funcional 210, concretamente el elemento funcional que se encuentra ahora en el canal 402 de portapieza.

Aunque en las figuras 3 a 5 el elemento de tope 234 fue mostrado y descrito como móvil, esto no es estrictamente necesario. El elemento de tope 234 podría en lugar de eso presentar una posición fija dentro de la matriz 214, que corresponde a la posición inferior según las figuras 5D, 5E, 5F y 5G.

En cuanto a la disposición de herramienta se puede tratar de una estación de un útil compuesto sucesivo, en el que una banda de chapa es conducida a través de varias estaciones para la realización de varias operaciones. La disposición de herramienta puede no obstante ser empleada también en una prensa de estampación que por cada elevación produce una pieza individual. La colocación de la disposición de herramienta en un robot o en otro tipo de herramienta es igualmente posible.

Aunque los segmentos 426 están provistos preferentemente de características de conformación que se aplican a las características de conformación correspondientes en la pieza de vástago del elemento funcional, en muchas aplicaciones esto no es necesario. Los segmentos podrían, por ejemplo, presentar una superficie puramente parcialmente cilíndrica que en el caso de una pieza de vástago maciza sea suficiente para retener al elemento funcional correspondiente por cierre de fuerza de fricción. La disposición de portapieza puede además ser empleada en cabezas de remache que son usadas para la colocación de otros elementos funcionales.

Los elementos funcionales aquí descritos pueden, por ejemplo, ser fabricados de todos los materiales que alcanzan la clase de resistencia 5.6. Tales materiales metálicos son habitualmente aceros al carbono con contenido de carbono de 0,15 a 0,55%.

En el caso de todas las formas de realización pueden ser mencionados como ejemplo para el material de los elementos funcionales todos los materiales que en el marco de la deformación en frío alcanzan los valores de resistencia de la clase 8 según la norma Iso, por ejemplo una aleación 35B2 según DIN 1654. Los elementos de fijación así formados son adecuados entre otras cosas para todos los materiales de acero de uso en el comercio para piezas de chapa estirables, así como para aluminio o sus aleaciones. También pueden ser empleadas para los elementos funcionales aleaciones de aluminio, en particular aquellas con alta resistencia.

Los intentos realizados hasta ahora han mostrado que si se emplea el material 35B2 la relación del espesor de pared radial de la pieza de cabeza respecto al diámetro exterior de la pieza de cabeza se sitúa en el rango de 0,15 a 0,2. Valores más altos son perseguibles ya que elevan las fuerzas de ruptura o de estirado. No obstante, debe asegurarse que las fuerzas de introducción a presión no conducen a una deformación intolerable. Para un diámetro de 8 mm ha resultado ser favorable un espesor de pared radial de 1,2 mm.

Claims

1. Procedimiento para la colocación de un elemento funcional (210) en particular de forma estanca al líquido y/o al gas, en particular de un elemento de fijación, en una pieza de chapa (212), siendo presionado el elemento funcional (210) provisto de una pieza de cabeza (210a) hueca contra la pieza de chapa (212) soportada por una matriz (214), caracterizado porque produciéndose simultáneamente deformación de la pieza de cabeza (210a) hueca y conformación de la pieza de chapa (212) en un espacio de conformación cilíndrico (230) definido por piezas de conformación (216) de la matriz y que presenta una base, el material de chapa es conformado dentro de un destalonamiento (324) realizado por deformación de la pieza de cabeza (210a), de manera que durante la conformación las piezas de conformación están sujetas inmóviles, pero para la extracción del elemento funcional colocado en la pieza de chapa son sacadas parcialmente de la matriz.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque el material de chapa por la fuerza de compresión ejercida sobre el elemento funcional (210) durante la conformación es llevado a aplicarse a las características de conformación (231, 233) de tipo ranura y/o nervio realizadas en las caras frontales de las piezas de conformación (216) que dan al material de chapa, y con ello son deformadas tanto la pieza de chapa (212) como la zona de la pieza de cabeza (210a) situada por encima de ella para la realización de un aseguramiento frente al giro.

3. Procedimiento según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque el material de chapa en primer lugar es presionado en el destalonamiento (324) y llevado a aplicarse preferiblemente a las características de conformación que constituyen el aseguramiento frente al giro, después por el elemento funcional (210) movido para la colocación en la pieza de chapa en la dirección de un eje longitudinal (222) de la matriz (214), la pieza de chapa (212) es conformada al menos parcialmente en el espacio de conformación (230), y en particular es dotada de una depresión de tipo cuello u olla.

4. Procedimiento según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la pieza de chapa (212), al menos en la zona del elemento funcional (210), para la colocación de éste en la pieza de chapa (212), no es perforada, es decir no es agujereada.

5. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque en el lugar de colocación de la pieza de cabeza (210a) hueca del elemento funcional (210) es empleada una pieza de chapa previamente agujereada, siendo el diámetro del agujero notablemente menor que el diámetro exterior de la pieza de cabeza (210a) hueca.

6. Procedimiento según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque las piezas de conformación (216) para la realización del espacio de conformación (230) están dispuestas a modo de segmentos en torno a un elemento de tope (234) que presenta un saliente (234c) de tipo cúpula, realizándose la deformación del extremo con forma de cigarro de la pieza de cabeza (210a) hueca del elemento funcional parcialmente por medio de este saliente (234c).

7. Procedimiento según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque las piezas de conformación (216) para la liberación de la pieza de ensamblaje constituida por la pieza de chapa (212) y el elemento funcional (210) son extraídas parcialmente de un alojamiento cónico de la matriz (214) y basculadas radialmente hacia afuera.

8. Procedimiento según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque en la deformación de la pieza de cabeza (210a) hueca del elemento funcional, ésta es conformada en dos pliegues anulares o engrosamientos anulares (320 y 322) distanciados entre sí por el destalonamiento (324).

9. Procedimiento según la reivindicación 8, caracterizado porque el material de chapa de la pieza de chapa que sobresale en el destalonamiento (324) es realizado igualmente como pliegue anular o engrosamiento anular ((326)

10. Procedimiento según la reivindicación 9, caracterizado porque el material de chapa de la pieza de chapa, que es conformado en una formación de tipo olla, encierra a la pieza de cabeza (210a) deformada del elemento funcional (210).

11. Procedimiento según la reivindicación 10, caracterizado porque a la zona de la base de la pieza de chapa (212) conformada con forma de olla se le da una forma convexa, asociada a la pieza de vástago del elemento funcional.

12. Procedimiento según una de las reivindicaciones 10 u 11, caracterizado porque el pliegue anular (322) de la pieza de cabeza (210a) del elemento funcional (210) que da a la zona de base es conformado en la zona de esquina de la depresión de tipo olla de la pieza de chapa (212) que está realizada entre la zona de base y la pared lateral de la depresión de tipo olla.

13. Matriz (214) para su empleo en un procedimiento según una de las reivindicaciones precedentes, con un cuerpo (215) hueco con una cara frontal (296) prevista para el apoyo de una pieza de chapa, que enlaza a través de una pared (226) que se estrecha con forma de cono con un espacio (227) que aloja un elemento de tope (234), estando el elemento de tope para la formación de un resquicio anular con forma de cuña en sección transversal distanciado de la pared que se estrecha con forma de cono y la cara frontal del elemento de tope que da a la cara frontal del cuerpo hueco está desplazada hacia atrás desde la cara frontal del cuerpo hueco y presenta un saliente (234c) de tipo cúpula rodeado por una superficie anular (234d), y además con varias piezas de conformación (216), preferiblemente de dos a ocho, en particular cuatro, preferentemente de igual construcción, que están dispuestas en torno al eje longitudinal (222) de la matriz (214) en el resquicio anular con forma de cuña y están apoyadas tanto en la pared con forma de cono (226) como en un elemento de tope (234), así como con un espacio de conformación (230) formado entre las piezas de conformación (216) y el extremo frontal retrasado del elemento de tope, sobresalen en los salientes de conformación (220) de las piezas de conformación (216).

14. Matriz según la reivindicación 13, caracterizada porque cada pieza de conformación (216) de tipo segmento está dispuesta a modo de trozo de tarta en torno al eje longitudinal (222) de la matriz (214) alrededor del elemento de tope (234) de la matriz (214).

15. Matriz según la reivindicación 13 ó 14, caracterizada porque los salientes de conformación (220) de las piezas de conformación (216) cortados en un plano longitudinal de la matriz presentan una forma de tipo talón y están previstos en la zona de la cara frontal de las piezas de conformación (216) dispuesta colindante a la cara frontal mencionada del cuerpo hueco.

16. Matriz según una de las reivindicaciones 13 a 15, caracterizada porque las piezas de conformación (216) en sus caras frontales colindantes a la cara frontal mencionada del cuerpo hueco están dotadas de características de conformación, en particular ranuras (331) que se extienden radial y oblicuamente y talones (333) situados entremedias, que sirven en particular para la realización de un aseguramiento frente al giro entre un elemento funcional (210) y una pieza de chapa (212) durante el uso de la matriz (214).

17. Matriz según una de las reivindicaciones 13 a 16, caracterizada porque cada pieza de conformación (216) está realizada recambiable.

18. Matriz según una de las reivindicaciones 13 a 15, caracterizada porque el elemento de tope (234) presenta una región cilíndrica (214b) que da a las piezas de conformación con la que hacen tope las piezas de conformación (216).

19. Matriz según la reivindicación 18, caracterizada por un elemento de retroceso (228) elástico, que pretensa al elemento de tope (234) en la dirección de la cara frontal mencionada del cuerpo hueco (215) contra un hombro anular de este cuerpo.

20. Matriz según una de las reivindicaciones precedentes 13 a 19, caracterizada porque las piezas de conformación (216) presentan, respectivamente, escotaduras (288) que se extienden en la dirección longitudinal de la matriz (214), en las que sobresalen clavijas (284) dispuestas fijamente en el cuerpo hueco de la matriz y que aseguran a las piezas de conformación (216) frente a una extracción completa fuera la matriz en su movimiento durante la liberación de la pieza de chapa con el elemento funcional colocado.

21. Matriz según la reivindicación 20, caracterizada porque la longitud axial de las escotaduras (288) menos la altura axial de las clavijas (286) corresponde al menos esencialmente a la elevación máxima prevista de las piezas de conformación (216) en la dirección axial de la matriz (214) en la liberación de la pieza de chapa y permite un movimiento de basculación correspondiente de las piezas de conformación (216).

22. Matriz según la reivindicación 20 ó 21, caracterizada porque el ancho de las escotaduras (288) perpendicular a su dirección axial corresponde al diámetro de las clavijas (286) que se introducen en éstas.

23. Elemento funcional para la colocación en particular, aunque no exclusivamente, de forma estanca al líquido y/o gas, en una pieza de chapa, de acuerdo con un procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 12, y/o empleando una matriz según una de las reivindicaciones 13 a 22, estando el elemento funcional (210) compuesto por una pieza de vástago (210b) y una pieza de cabeza (210a) diseñada para una unión de remache a un elemento de placa, en particular una pieza de chapa (212), estando al menos la pieza de cabeza (210a) realizada hueca y presentando preferentemente al menos esencialmente el mismo diámetro exterior que la pieza de vástago (210b), caracterizado porque la pieza de cabeza (210a) hueca en su extremo frontal más alejado de la pieza de vástago presenta un redondeado (268) en esencia parcialmente esférico que termina en una abertura (270) por el lado frontal esencialmente circular, que está dispuesta preferentemente transversal al eje longitudinal (236) del elemento funcional.

24. Elemento funcional según la reivindicación 23, caracterizado porque el extremo frontal (271) abierto del elemento está redondeado para no dañar la pieza de construcción o la pieza de chapa.

25. Elemento funcional según la reivindicación 23 ó 24, caracterizado porque la pared lateral cilíndrica de la pieza de cabeza (210a) del elemento funcional está realizada aplastable para que en la colocación del elemento funcional, la pared para la realización de un destalonamiento (326) sea deformable en dos engrosamientos anulares o pliegues anulares (320 y 322) distanciados entre sí, que sobresalen radialmente hacia fuera.

26. Elemento funcional según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la abertura frontal (270) está dotada de una pared que se estrecha con forma de cono en dirección a la pieza de vástago (210b), cuyo ángulo encerrado se sitúa en el intervalo entre 30º y 120º, preferentemente entre 45º y 90º.

27. Elemento funcional según una de las reivindicaciones precedentes 23 a 26, caracterizado porque está realizado como elemento de perno.

28. Elemento funcional según una de las reivindicaciones precedentes 23 a 26, caracterizado porque está realizado como elemento de tuerca.

29. Elemento funcional según una de las reivindicaciones precedentes 23 a 28, caracterizado porque es fabricado a partir de un perfil tubular por conformación a alta presión.

30. Elemento funcional según una de las reivindicaciones precedentes 23 a 28, caracterizado porque es fabricado a partir de un perfil tubular o material de alambre o barra por un procedimiento de forjado en frío.

31. Pieza de ensamblaje formada por al menos una pieza de chapa (212) y al menos un elemento funcional (210) según una de las reivindicaciones 23 a 29, que es fabricado de acuerdo con un procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 12 y/o empleando una matriz (214) según una de las reivindicaciones 13 a 22, caracterizada porque una pieza de cabeza (210a) hueca del elemento funcional (210) es deformada para formar dos engrosamientos anulares (320, 322) que sobresalen radialmente hacia fuera, distanciados entre sí, entre los cuales existe un destalonamiento (324) en el que es alojado el material de chapa con unión positiva de forma y la pieza de chapa (212) se extiende dentro del destalonamiento (324) del elemento funcional (210).

32. Pieza de ensamblaje según la reivindicación 31, caracterizada porque la pieza de chapa (212) al menos en la zona del elemento funcional (210), es decir de la unión de acoplamiento al elemento funcional (210), no está ni perforada ni agujereada.

33. Pieza de ensamblaje según la reivindicación 31 ó 32, caracterizada porque en caso de empleo de una pieza de chapa (212) que presenta una superficie superior recubierta, esta superficie superior al menos por la cara opuesta al elemento funcional (210) no es dañada por la colocación del elemento funcional (210) en la pieza de chapa (212).

34. Pieza de ensamblaje según una de las reivindicaciones 31 a 33, caracterizada porque la pieza de cabeza (210a) del elemento funcional (210) está dispuesta al menos parcialmente en una depresión de
tipo olla de la pieza de chapa (212).

35. Pieza de ensamblaje según una de las reivindicaciones precedentes 31 a 34, caracterizada porque la pieza de cabeza hasta la superficie que da a la pieza de vástago (210b) está encerrada por completo por la pieza de chapa.

36. Pieza de ensamblaje según una de las reivindicaciones precedentes 31 a 35, caracterizada porque el material de chapa de la pieza de chapa que sobresale en el destalonamiento (329) es realizado como pliegue anular o engrosamiento anular (326).

37. Pieza de ensamblaje según una de las reivindicaciones precedentes 31 a 36, caracterizada porque la zona de base de la pieza de chapa (212) conformada de tipo olla presenta una forma (212b) convexa que da a la pieza de vástago del elemento funcional.

38. Pieza de ensamblaje según una de las reivindicaciones precedentes 31 a 37, caracterizada porque el pliegue anular (322) de la pieza de cabeza (210a) del elemento funcional (210) que da a la zona de la base es conformado en la zona de esquina de la depresión de tipo olla de la pieza de chapa (212) que está realizada entre la zona de la base y la pared lateral de la depresión de tipo olla.

39. Pieza de ensamblaje según una de las reivindicaciones precedentes 31 a 38, caracterizada porque la pieza de chapa en la zona en la que la depresión de tipo olla enlaza con el plano general de la pieza de chapa (212) presenta talones (334) que se extienden en dirección radial, distanciados oblicuamente entre sí, que forman canales sobre la cara que da a la pieza de chapa y porque el engrosamiento anular superior (320) presenta talones correspondientes que encajan con unión positiva de forma dentro de los canales de los talones (334) de la pieza de chapa para el aseguramiento frente al giro.

40. Disposición de portapieza en conexión con una matriz según una de las reivindicaciones 13 a 22 para su empleo con un elemento funcional (210) con una pieza de vástago (210b) que presenta características de conformación y una pieza de cabeza (210a), en particular un elemento funcional según una de las reivindicaciones 23 a 30, caracterizada por:

- un portapieza exterior (403);

- un portapieza interior (404), que está dispuesto dentro del canal (402) de portapieza del portapieza exterior (403) desplazable respecto al portapieza exterior entre una posición de alojamiento para el elemento funcional (210) y una posición de inserción para el elemento funcional (210), siendo en la posición de alojamiento introducible el elemento funcional preferentemente por el lateral en el canal (402) de portapieza y en la posición de inserción la pieza de cabeza (210a) del elemento funcional sobresale por la disposición de portapieza (400); y

- por al menos dos segmentos (426) llevados por el portapieza exterior que preferentemente presentan características de conformación (432) en una cara interior (430), que pueden aplicarse a las características de conformación de la pieza de vástago (210b) del elemento funcional y que son movibles entre una posición abierta alejada de la pieza de vástago (210b) del elemento funcional y una posición cerrada en aplicación a las características de conformación de la pieza de vástago (210b).

41. Disposición de portapieza según la reivindicación 40, caracterizada porque el portapieza exterior presenta una pieza superior (414) y una pieza inferior (412) fijada a la pieza superior, estando prevista una depresión (420) en la pieza inferior (412) con forma de cono, dispuesta concéntrica respecto al eje longitudinal (405) de la matriz y presentando los segmentos (426) superficies (442) con forma de cono correspondientes, porque los segmentos por taqués respectivos (448) pretensados por resorte, dispuestos preferentemente oblicuos respecto al eje longitudinal (405) de la disposición de portapieza, son pretensados hacia arriba en dirección a la pieza superior (414) contra ésta y en esta posición con sus características de conformación (432) pueden aplicarse en las respectivas (211) del elemento funcional (210) desplazado por la presión del portapieza interior (404) y porque por medio de una fuerza de tracción ejercida sobre el elemento funcional, que extrae éste del canal de portapieza y los segmentos, los taqués (448) pueden ser desplazados hacia atrás y ser movidos hacia la depresión (420) con forma de cono de la pieza inferior y así a la posición abierta para la liberación del elemento funcional.

42. Disposición de portapieza según la reivindicación 41, caracterizada porque la pieza superior (414) del portapieza exterior (403) para el centrado de los segmentos presenta una depresión (422) con forma de cono, que está dispuesta igualmente concéntrica respecto al eje longitudinal (405) de la matriz y porque los segmentos (426) presentan otras superficies (438) con forma de cono que se aplican a éstas (422) en la posición cerrada.