ES2205357T3 - Procedimiento para fabricar un cubo por troquelado. - Google Patents

Abstract

Fabricación de un cubo, por ejemplo para una lavadora, conlleva la fabricación del cuerpo de un árbol que estampa un cubo con regiones de pared internas que se corresponden con las regiones externas de la pared del árbol para crear rozamiento o una fuerza de unión. El cubo (4) aloja un eje (5) con un número definido de superficies externas de pared (51-54) que aumentan o disminuyen en distancia desde el eje del árbol en la dirección de la periferia. El procedimiento de fabricación conlleva la creación de un cuerpo de árbol y a continuación estampar un cubo desde un cuerpo con un cierto número de regiones internas de pared (41-44) que se corresponden con las regiones externas de la pared del árbol para que se cree una unión por rozamiento o unión por fuerza entre las seccione de la pared interna y externa del cubo y del eje cuando el eje se introduce en el cubo y se gira un ángulo de rotación definido.

Description

Procedimiento para fabricar un cubo por troquelado.

La invención concierne a un procedimiento para fabricar un cubo.

Se conoce por DE 42 09 153 C2 una unión de árbol-cubo en la que está dispuesta en la superficie periférica del árbol una pluralidad de resaltos cuneiformes y en la superficie interior del cubo el mismo número de rebajos cuneiformes correspondientes, y el paso de las superficies de cuña sigue sustancialmente el recorrido de una espiral logarítmica y es tan plano que, en función del material y la constitución de las superficies de las caras cuneiformes, se proporciona una autorretención segura. En efecto, mediante un movimiento de giro del cubo con relación al árbol se produce primero un contacto plano entre las superficies cuneiformes correspondientes del árbol y el cubo, luego un acoplamiento de rozamiento y, por último, al proseguir el giro, una compresión superficial (acoplamiento de fuerza) rápidamente creciente y de igual magnitud en todas las partes entre las superficies cuneiformes. Se continúa el movimiento de giro hasta que se haya alcanzado el par previsto a transmitir o la posición angular prevista entre el árbol y el cubo. Para producir las superficies parciales del árbol y el cubo se han indicado en DE 42 09 153 C2 un procedimiento de erosión de material, tal como fresado o cepillado, y un procedimiento de extrusión por presión o por tracción. Como aplicaciones se indican la unión de levas sobre un árbol de levas o de ruedas dentadas sobre un árbol de una transmisión de un vehículo automóvil, la unión de segmentos de rodillos de manuares, por ejemplo en máquinas de hilatura, una transmisión articulada de tricotosas y la unión de tubos en construcciones tubulares, como barandillas en escaleras o máquinas, filetas portabobinas para máquinas textiles o escaleras.

Se conoce por DE 196 33 541 A1 un perfeccionamiento de la unión de cubo-árbol conocida por DE 42 09 153 C2, en el que se han dispuesto en la superficie periférica exterior del árbol y/o en la superficie periférica interior del cubo, en la dirección axial del árbol o del cubo, adicionalmente a las superficies cuneiformes, al menos un resalto y/o una depresión para el afianzamiento axial de la unión. En particular, estos resaltos y depresiones pueden estar dispuestos de tal manera que se obtenga una especie de rosca, con lo que en una ejecución como perno para el árbol y como tuerca para el cubo un sustitutivo de una unión atornillada en la que, además del afianzamiento axial, se genera una fuerza de pretensado axial análoga a la de un tornillo roscado usual.

La invención se basa, pues, en el problema de indicar un procedimiento sencillo y barato para fabricar un cubo destinado a recibir un vástago.

Este problema se resuelve según la invención con las características de la reivindicación 1.

En el procedimiento para fabricar un cubo destinado a recibir un vástago

a) se proporcionan en un primer paso del procedimiento un cuerpo de cubo y una herramienta troqueladora con un punzón de troquelado que presenta en su lado inferior un número previsto de filos que aumentan o disminuyen en dirección periférica su distancia a un eje central, y

b) en un segundo paso del procedimiento se troquela el cubo con el punzón de troquelado (con el lado inferior por delante) en el cuerpo de cubo.

La invención se basa en la consideración de que la unión de vástago-cubo a la manera de la forma de ejecución conocida por el documento DE 42 09 153 C2 citado al principio es adecuada también para uniones que están expuestas sólo a una solicitación de fuerza relativamente pequeña, y de que en tales uniones el cubo puede ser también de construcción relativamente plana. Además, la invención se basa en la consideración adicional de que se puede producir también un cubo adecuado con una profundidad relativamente pequeña por medio de un proceso de troquelado, en el que la profundidad obtenible del cubo depende del material del cuerpo del cubo, de la herramienta de troquelado y de la presión de troquelado. Por tanto, se pueden utilizar para la fabricación del cubo citado el procedimiento de troquelado barato y extraordinariamente adecuado en particular para la mecanización de chapa y también sus ventajas técnicas de fabricación.

Perfeccionamientos y ejecuciones ventajosos del procedimiento según la invención se desprenden de las reivindicaciones dependientes de la reivindicación 1.

Por consiguiente, en una forma de ejecución especialmente ventajosa se emplea un cuerpo de cubo que presenta al menos en una zona de unión un espesor de a lo sumo 5 mm, preferiblemente a lo sumo 1 mm, y el cubo se troquela en la zona de unión del cuerpo del cubo. Los cuerpos de cubo de estos espesores se pueden troquelar sin problemas con los materiales y herramientas troqueladoras usuales.

Un cubo fabricado con el procedimiento según la invención es utilizado en general para unir un primer cuerpo con un segundo cuerpo, presentando el primer cuerpo un vástago con una pared exterior dotada de un número prefijado de zonas parciales radialmente ascendentes o descendentes con respecto al eje del vástago y presentando el segundo cuerpo el cubo, y el vástago se introduce en el cubo y, por giro entre el vástago y el cubo, cada zona parcial de la pared exterior del vástago es puesta en unión de acoplamiento de rozamiento o de acoplamiento de fuerza con una zona parcial respectivamente asociada de la pared interior del cubo.

Los procedimientos según la invención son especialmente ventajosos en caso de que se emplee una chapa metálica, especialmente una chapa de acero o una chapa de aluminio como cuerpo de cubo, especialmente en combinación con un vástago de plástico. El vástago puede consistir en un material plásticamente deformable de modo que, a un par de giro determinado, existan uno o bien más materiales elásticamente deformables.

En una ejecución del procedimiento las zonas parciales de la pared interior del cubo o los filos del punzón de troquelado son producidos con un paso radial sustancialmente constante en dirección periférica. En el caso de zonas parciales correspondientemente conformadas de la pared exterior del vástago se consigue así una distribución de fuerza homogénea por toda la superficie de unión.

En una forma de ejecución ventajosa el cubo se produce con respecto al eje del mismo con una simetría de revolución de un grado numerario prefijado, especialmente haciendo que los filos del punzón de troquelado presenten una simetría correspondiente. El vástago correspondientemente simétrico de conformidad con esto es centrado automáticamente en esta forma de ejecución durante el giro en el cubo (unión autocentrada).

Para conseguir un par de giro definido o un ángulo de giro definido en la unión de vástago-cubo y especialmente proteger el delgado cuerpo del cubo contra una sobretorsión del vástago y contra las fuerzas de cizalladura y de torsión actuantes por este motivo, se prevén en una forma de ejecución especialmente ventajosa unos medios de tope para limitar el par de giro o el ángulo de giro, los cuales están configurados con al menos un cuerpo de tope y una contrasuperficie correspondiente.

Para explicar adicionalmente la invención se hace referencia a los dibujos, en los que se han representado esquemáticamente ejemplos de ejecución según la invención. Muestran:

la figura 1, un cuerpo de cubo y una herramienta troqueladora en una sección lateral,

la figura 2, la herramienta troqueladora según la figura 1 en una vista desde abajo,

la figura 3, un cubo troquelado en un cuerpo de cubo en una sección lateral,

la figura 4, el cubo troquelado según la figura 3 en una vista en planta,

la figura 5, el cubo según la figura 4 con un vástago introducido en una sección transversal,

la figura 6, el cubo y el vástago según la figura 5 después de girar el vástago con relación al cubo en un ángulo de giro prefijado, en una sección transversal,

la figura 7, un primer cuerpo con un vástago y un pasador de tope en un alzado frontal,

la figura 8, el primer cuerpo según la figura 1 después de introducir y girar el vástago en el cubo de un cuerpo de cubo, en un alzado frontal, y

la figura 9, los dos cuerpos unidos uno con otro según la figura 8 en un alzado lateral parcialmente seccionado.

La herramienta troqueladora según las figuras 1 y 2 presenta un punzón de troquelado 2 y como pieza antagonista un soporte 10 con un rebajo 11. Sobre el soporte (cuerpo de soporte, base, matriz) 10 descansa un cuerpo de cubo 3 a troquelar, preferiblemente de forma de placa, el cual presenta especialmente un espesor uniforme. El espesor del cuerpo de cubo 3 se ha designado con d. El punzón de troquelado 2 presenta en el contorno (contorno de corte) de su lado inferior 20, de preferencia sustancialmente plano, varios filos 21 a 24, por ejemplo cuatro filos como se ha representado, y unos filos 25 que unen cada dos de estos filos 21 a 24. Los filos 21 a 24 crecen de forma monótona o incluso de forma estrictamente monótona (continua) en dirección radial, es decir, en su distancia a un eje central A del punzón de troquelado 2 en una dirección periférica prefijada (en la dirección de azimut), aquí en el sentido de las agujas del reloj. Por tanto, según la figura 2, visto en el sentido de las agujas del reloj, el paso radial (variación de la distancia al eje central A con el ángulo de azimut) de los filos 21 a 24 es mayor o igual o siempre mayor que cero. En particular, los filos 21 a 24 pueden presentar la configuración de segmentos de espiral, preferiblemente segmentos de espiral logarítmica. En el caso de segmentos de espiral logarítmica el paso radial es constante en dirección periférica. Entre los distintos filos 21 a 24 está situado siempre un filo 25 que une entre sí los dos filos contiguos 21 y 22 ó 22 y 23 ó 23 y 24 ó 24 y 21. En el ejemplo de ejecución representado según la figura 2 los filos 25 son sustancialmente rectilíneos y están orientados en dirección radial. Sin embargo, no importa aquí la forma exacta de los filos 25. En particular, los filos 25 pueden tener también un trazado más plano. No obstante, los filos 25 deberán tener menos extensión en dirección periférica que los filos 21 a 24.

En el ejemplo de ejecución representado según la figura 2 los filos 21 a 24 están dispuestos con simetría de revolución unos respecto de otros de tal manera que se consiguen una coincidencia (congruencia) al producirse un giro de 90º del punzón de corte 2 en torno a su eje central A. Por tanto, expresado matemáticamente, se presenta una simetría de revolución cuaternaria del punzón de corte 2 con respecto al eje central A tomado como eje de simetría.

Naturalmente, a diferencia de la figura 2, pueden estar previstos también menos o más filos cuyo paso radial puede ser siempre constante o bien aumentar o disminuir en dirección periférica. El punzón de corte 2 presenta entonces en general, con respecto al eje central A, un grado numerario correspondiente al número de filos. Sin embargo, la herramienta de corte 2 no tiene que presentar simetría de rotación, sino que los filos pueden estar dispuestos también asimétricamente con respecto al eje central A, pudiendo elegirse entonces especialmente una forma cilíndrica en las restantes zonas de la pared exterior de la herramienta de corte 2.

Durante el proceso de troquelado se conduce el punzón de troquelado 2 según la figura 1 hacia el cuerpo de cubo 3 en una dirección de troquelado paralela al eje central A, a lo largo de la flecha representada, y se presiona a través de dicho cuerpo con una fuerza de troquelado prefijada (presión de troquelado) que se ha elegido en función del material del cuerpo de cubo 3, el espesor d del cuerpo de cubo 3 y la forma y la constitución del material de la herramienta troqueladora 2. Debido a que el punzón de troquelado 2 se asienta de plano con su lado inferior 20 sobre la superficie del cuerpo de cubo 3 se reducen procesos de deformación en el cuerpo de cubo 3 durante el troquelado. Después de cortar a través del cuerpo de cubo 3, el punzón de troquelado 2 es movido aún un trecho i en el rebajo 11 del cuerpo de cubo 3 y luego es detenido. El rebajo 11 del soporte 10 está preferiblemente adaptado a la forma, especialmente al contorno de la sección transversal del punzón de troquelado 2, de modo que el cuerpo de cubo 3 esté apoyado de forma óptima por el soporte 13 a lo largo del borde del rebajo 11 y se consiga un corte de troquelado limpio sustancialmente sin una (otra) deformación del cuerpo de cubo 3.

El resultado del proceso de troquelado según las figuras 1 y 2 está representado en las figuras 3 y 4.

En el cuerpo de cubo 3 se ha troquelado (cortado) como cubo 4 un agujero cuya pared interior 40 presenta una altura que corresponde al espesor d del cuerpo de cubo 3. La configuración del punzón de troquelado 2 según la figura 2 se ha transferido según la figura 4 al cubo 4. Como estructura complementaria del punzón de troquelado 2, el cubo 4 presenta ahora en su pared interior 40 cuatro zonas parciales 41 a 44 de pared interior radialmente ascendentes en dirección periférica, las cuales están unidas entre sí a través de respectivas zonas parciales de pared interior 45 que discurren en dirección radial. La configuración convexa del punzón de troquelado 2 se manifiesta en el proceso de troquelado en una configuración correspondientemente cóncava del cubo 4, referido al cuerpo de cubo 3. El eje central A es ahora también el eje del cubo 4 debido a que la dirección de troquelado se ha elegido paralela a este eje central A.

Las figuras 5 y 6 muestran el empleo del cubo 4 según las figuras 3 y 4 en una unión de vástago-cubo. Para obtener esta unión se ha introducido un vástago (perno, árbol) 5 en el cubo 4. El vástago 5 está configurado en sección transversal análogamente a la herramienta troqueladora 2 según la figura 2 y, por tanto, presenta cuatro zonas parciales 51 a 54 de su pared exterior 50, las cuales están unidas entre sí nuevamente por medio de zonas parciales de pared exterior intercaladas 55 que discurren, por ejemplo, en dirección radial, y las cuales aumentan radialmente en dirección periférica en el sentido de las agujas del reloj.

La figura 5 muestra un estado en el que el vástago 5 se ha introducido en el cubo 4 en forma suelta y en dirección axial, es decir, paralelamente al eje central M. Las zonas parciales 55 de la pared interior se aplican en este estado, según la figura 5, a las zonas parciales 45 de la pared interior del cubo 4, pero pueden también estar distanciadas de éstas. Entre las zonas parciales 55 a 54 de la pared exterior del vástago 5 y las zonas directamente opuestas 41 y 44 de la pared interior del cubo 4 están formadas unas rendijas correspondientes.

Al hacer girar el vástago 5 en la dirección de la flecha representada, es decir, en sentido contrario al de las agujas del reloj, en torno al eje central común A como eje de giro, cada una de las zonas parciales 41 a 54 de la pared exterior del vástago 5 es puesta primero en contacto plano con la zona parcial correspondiente 41 a 44 de la pared interior del cubo 4. Con solamente un pequeño giro de un pequeño ángulo de giro \alpha se genera únicamente un acoplamiento de rozamiento entre las zonas parciales 41 de la pared interior y las zonas parciales 51 a 54 de la pared exterior, mientras que al proseguir el giro, es decir con ángulo de giro \alpha mayor o con un par de giro mayor, se establece un acoplamiento de fuerza o una compresión superficial (unión a presión). Este estado con una unión a presión entre el vástago 5 y el cubo 4 se muestra en la figura 6.

La fuerza que actúa en dirección perpendicular a las dos superficies 54 y 44 que forman un acoplamiento de fuerza se ha designado con F. Esta unión producida por el giro del vástago 5 con relación al cubo 4 se basa en una compresión superficial que actúa sobre toda la superficie, de modo que se consigue una distribución de fuerza muy homogénea. En el ejemplo de ejecución según las figuras 5 y 6 el vástago 5 es de construcción maciza, pero puede ser también interiormente hueco, por ejemplo en forma de un cilindro hueco, un anillo o una pieza tubular.

Las figuras 7 a 9 ilustran un procedimiento para unir dos cuerpos mediante una unión de vástago-cubo con cubo troquelado. Según la figura 7, se proporciona un primer cuerpo nuevo en o dentro del cual está fijado un árbol giratorio 6 con un eje central A. El árbol giratorio 6 está rodeado por un vástago 5, por ejemplo de forma anular, que está unido fijamente con el primer cuerpo 9, estando especialmente fijado o conformado en éste o bien habiéndose conformado junto con éste. Asimismo, en posición estacionaria con respecto al vástago 5, el primer cuerpo 9 presenta un cuerpo de tope 7 que puede estar configurado, por ejemplo, en forma de pasador. El vástago 5 presenta, según la figura 7, tres zonas parciales 56, 57 y 58 de su pared exterior que están dispuestas con simetría ternaria con respecto al eje central A, es decir que, al producirse un giro de 120º en torno al eje central A, el vástago 5 es siempre coincidente (congruente) en su sección transversal.

Según la figura 8, el primer cuerpo 9 está unido desde atrás con un cuerpo de cubo 3 como segundo cuerpo. Para la unión se introduce el vástago 5 a través de un cubo correspondientemente configurado 4 en el cuerpo de cubo 3 con zonas parciales 46, 47 y 48 de su pared interior y se le hace girar el ángulo de giro \alpha en la dirección de giro prefijada, con lo que las zonas parciales correspondientes 56 a 58 de la pared exterior son presionadas contra las zonas parciales correspondientes 46 a 48 de la pared interior del cubo 4. El ángulo de giro máximo prefijado \alpha o un par de giro máximo prefijado correspondiente vienen definidos en la forma de ejecución representada por los medios de tope formados con el cuerpo de tope 7 y por una superficie de tope correspondiente 8 en el cuerpo de cubo 3. En efecto, al mismo tiempo que el vástago 5 se introduce también el cuerpo de tope 7 en una abertura correspondiente construida como hendidura de guía 80 en el cuerpo de cubo 3 y es arrastrado hasta la superficie de tope 8 al girar el vástago 5 en el ángulo de giro \alpha. Se impide con los medios de tope un giro hasta más allá de esta posición extrema.

La figura 9 muestra un alzado lateral parcialmente seccionado en una sección a través del eje central A y el cuerpo de tope 7 es situado en la posición extrema en la superficie de tope 8.

La limitación de tope según las figuras 7 a 9 hace posible una definición exacta del máximo ángulo de giro \alpha o del máximo par de giro previsto para el giro destinado a unir el cubo 4 y el vástago 5. Esta limitación de tope es especialmente ventajosa en el caso de una unión de vástago-cubo con un cubo 4 troquelado en una chapa relativamente delgada utilizada como cuerpo de cubo 3, puesto que se impide así un giro excesivo y un alabeo y deformación correspondientes de la chapa del cuerpo de cubo 3. Se sobrentiende que la limitación de tope puede conseguirse también formando una superficie de tope en el primer cuerpo y un cuerpo de tope en el segundo cuerpo.

Como cuerpo de cubo 3 puede estar prevista en todas las formas de ejecución una chapa metálica, especialmente una chapa de acero o una chapa de aluminio o una aleación de aluminio (chapa de aluminio). El espesor d del cuerpo de cubo 3 es en general de a lo sumo 5 mm, de modo que es posible un proceso de troquelado sin problemas, y preferiblemente es de a lo sumo 1 mm, especialmente para ahorrar material. No obstante, se ha visto que incluso con estos espesores d o profundidades del cubo 4 relativamente pequeños es posible una unión segura y duradera entre el cubo 4 y el vástago 5.

La chapa del cuerpo de cubo 3 puede esmaltarse también en un paso intermedio antes del troquelado del cubo 4 y antes de la introducción del vástago 5. Se ha visto sorprendentemente que en la unión de vástago-cubo según la invención la unión plana y la transmisión de fuerza uniforme, así como la acumulación de esmalte, designada como erosión del esmalte, en los cantos del agujero troquelado del cubo 4 no conducen a que estalle el esmalte en la unión, tal como ocurre frecuentemente en las uniones atornilladas usuales.

Especialmente ventajosa es la combinación de materiales de una chapa, especialmente una chapa metálica y preferiblemente una chapa de acero para el cuerpo de cubo 3 al menos en la zona de unión en la que se troquela el cubo 4, y un plástico, especialmente un material sintético plásticamente deformable, tal como, por ejemplo, un material sintético polímero termoplástico o duroplástico para el vástago 5, el cual puede fabricarse entonces especialmente por el procedimiento de fundición o de fundición inyectada. No obstante, se puede emplear también un material sintético elástico, especialmente cuando se desee una amortiguación de ruidos de la unión o un desacoplamiento de vibraciones adicional.

El cubo troquelado descrito y la unión de vástago-cubo correspondiente se pueden utilizar en una multitud de ejemplos de aplicación. Sin limitación de la generalidad, cabe citar aquí el sector de los aparatos domésticos, en el que en la mayoría de las uniones de componentes (unidades funcionales) de unos con otros o con soportes se tienen que soportar sólo fuerzas relativamente pequeñas por parte de la unión de vástago-cubo. Se puede pensar aquí, por ejemplo, en la unión de partes estáticas y giratorias a soportes correspondientes, especialmente motores eléctricos, máquinas de flujo (bombas, soplantes) o compresores en una carcasa, muletillas giratorias delante de un panel de mando en módulos de control y/o regulación correspondientes situados detrás del panel de mando, filtros, bisagras en puertas y carcasas, brazos rociadores, recipientes, etc. Como aparatos domésticos entran en consideración fundamentalmente todos los aparatos domésticos conocidos, especialmente aparatos de cocinar, lavadoras, secadoras de ropa, lavavajillas, frigoríficos y/o congeladores, aspiradores de polvo, cafeteras, máquinas de cocina y batidoras.

Lista de símbolos de referencia

\dotable{\tabskip\tabcolsep#\hfil\+#\hfil\tabskip0ptplus1fil\dddarstrut\cr}{
 2 \+ Punzón de troquelado\cr  3 \+ Chapa metálica\cr  4 \+ Cubo\cr 
5 \+ Vástago\cr  6 \+ Arbol giratorio\cr  7 \+ Cuerpo de tope\cr  8
\+ Superficie de tope\cr  10 \+ Soporte\cr  11 \+ Rebajo\cr  20 \+
Lado inferior\cr  40 \+ Pared interior\cr  41 a 48 \+ Zonas
parciales de la pared interior\cr  50 \+ Pared exterior\cr  51 a 58
\+ Zonas parciales de la pared exterior\cr  80 \+ Hendidura de
guía\cr  d \+
Espesor\cr}

Claims (7)

1. Procedimiento para fabricar un cubo (4) destinado a recibir un vástago (5), en el que

a) en un primer paso del procedimiento se proporcionan un cuerpo de cubo (3) y una herramienta troqueladora con un punzón de troquelado (2) que presenta en su lado inferior (20) un número prefijado de filos (21 a 24) que aumentan o disminuyen cada uno su distancia en dirección periférica con respecto a un eje central (A), y

b) en un segundo paso del procedimiento se troquela el cubo (4) en el cuerpo de cubo (3) con el punzón de troquelado (2).

2. Procedimiento según la reivindicación 1, en el que se emplea un punzón de troquelado cuyos filos presentan un paso radial sustancialmente constante en dirección periférica.

3. Procedimiento según la reivindicación 1 o la reivindicación 2, en el que se emplea un punzón de troquelado que presenta una simetría de rotación de un grado numerario prefijado con respecto al eje central.

4. Procedimiento según una de las reivindicaciones precedentes, en el que se emplea un cuerpo de cubo que presenta al menos en una zona de unión un espesor de a lo sumo 5 mm, preferiblemente a lo sumo 1 mm, y en el que se troquela el cubo en la zona de unión.

5. Procedimiento según una de las reivindicaciones precedentes, en el que se emplea como cuerpo de cubo una chapa metálica, especialmente una chapa de acero o una chapa de aluminio.

6. Procedimiento según una de las reivindicaciones precedentes, en el que el cuerpo de cubo (3) es provisto de al menos una superficie de tope (8) estacionaria con respecto al cubo o de al menos un cuerpo de tope para un cuerpo de tope (7) o una superficie de tope unidos estacionariamente con respecto al vástago (5) que ha de ser recibido por el cubo.

7. Procedimiento según la reivindicación 6, en el que se troquela en el cuerpo de cubo, preferiblemente en el mismo proceso de troquelado que el cubo, al menos otro agujero de troquelado cuya pared interior se emplea al menos parcialmente como superficie de tope (8).