ES2231758T3 - Arandela, elemento de fijacion provisto de una arandela, procedimiento y herramienta motorizada para fijar objetos. - Google Patents
Arandela, elemento de fijacion provisto de una arandela, procedimiento y herramienta motorizada para fijar objetos.Info
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Abstract
Arandela (1, 1¿), que comprende un cuerpo (2, 2¿) que tiene un eje (A1) y que está provista de una primera superficie de cara de apoyo (3) situada en un lado axial y adaptada para cooperar con una tuerca (10), una segunda superficie de cara de apoyo (4) situada en un lado axial opuesto y adaptada para cooperar con un objeto (18), al menos una tercera superficie resistente a la rotación (5) adaptada para cooperar con una rosca (13) de un perno (12), teniendo dicho cuerpo (2, 2¿) al menos un punto de ruptura dispuesto de tal modo que cuando la tuerca (10) es girada y hace girar el perno (12), dicho cuerpo (2, 2¿) de la arandela (1) impide que gire el perno y de este modo la tuerca (10) crea una tracción sobre el perno (12) que alarga el perno en una dirección axial y aplica sobre dicho cuerpo (2, 2¿) de la arandela una fuerza axial que rompe una porción (9, 31) de dicho cuerpo de la arandela (1) y que permite que dicha porción de dicho cuerpo (2, 2¿) de la arandela sea estirada axialmente cuando el perno (12) se alarga.
Description
Arandela, elemento de fijación provisto de una
arandela, procedimiento y herramienta motorizada para fijar
objetos.
La presente invención se refiere a una arandela,
a un elemento de fijación provisto de una arandela, a un
procedimiento y a una herramienta motorizada para fijar objetos (DE
24 18598 A).
Es conocido fijar objetos entre sí mediante
herramientas motorizadas que utilizan elementos de fijación que
tienen una tuerca de sustitución multi-parte, que
incluyen, por ejemplo, un manguito interior, un manguito exterior, y
una arandela. Tal tuerca de sustitución está descrita por ejemplo,
en US-A-5.341.560. Otra tuerca de
sustitución está descrita en el documento
US-A-6.254.323, en el cual un perno
tiene una ranura debajo de su rosca superior, a la cual está
conectada una arandela de forma no giratoria, y el perno tiene
también medios de engrane para aplicar una fuerza de reacción,
mientras que una fuerza activa de la misma herramienta hace girar la
tuerca sobre la rosca del perno y sobre la cara de la arandela. En
el elemento de fijación descrito en las dos patentes antes
mencionadas, las características comunes son el uso de la fuerza de
acción y de reacción de una herramienta, la eliminación de los
brazos de reacción sobre las herramientas motorizadas, la
conversión del alargamiento del perno con torsión al alargamiento
del perno sin torsión, y la obtención por primera vez de la carga
residual deseada de perno, en lugar de una torsión que se calcula
basándose en fricciones estimadas en lugar de basarse en fricciones
reales o en una tensión que se basa en el aflojamiento estimado de
perno cuando la fuerza se transmite desde el perno alargado a la
tuerca apretada a mano.
Una solución está descrita en mi solicitud de
patente estadounidense, Serial No. 10/010.377. En esta solicitud
de patente, se propone una arandela que tiene una primera
superficie de cara de apoyo situada en un lado axial y que coopera
con una tuerca, una segunda superficie de apoyo situada en un lado
axial opuesto y que coopera con un objeto, y al menos una tercera
superficie resistente a la rotación que coopera con una rosca del
perno, de manera que cuando la tuerca se gira con una fuerza
determinada en una dirección y un cuerpo de la arandela recibe una
fuerza determinada en una dirección opuesta, únicamente gira la
tuerca para apretar o aflojar el perno y el cuerpo de la arandela
permanece fijo en rotación, mientras que el perno se alarga o se
afloja en una dirección axial. Sin embargo, puede ser más fácil de
fabricar para reducir sus costes de fabricación.
Por consiguiente, es un objetivo de la presente
invención proporcionar una arandela, un elemento de fijación
provisto de una arandela, un procedimiento y una herramienta
motorizada para fijar un objeto usando la arandela, que aporta otra
solución más a los problemas antes mencionados.
Teniendo en cuenta estos objetivos y otros más
que se pondrán de manifiesto a continuación, un aspecto de la
presente invención reside en una arandela según la reivindicación
1. Otro aspecto de la presente invención reside en una arandela
según la reivindicación 4. Otro aspecto más de la presente
invención reside en un procedimiento para ensamblar al menos dos
partes de un objeto según la reivindicación 7. De acuerdo con otro
aspecto más de la presente invención, se propone una herramienta
motorizada para fijar un objeto según la reivindicación 8.
De acuerdo con una realización de la presente
invención, el cuerpo de la arandela puede estar compuesto de dos
partes dispuestas de tal modo que una parte impide inicialmente un
desplazamiento axial de la otra parte que engrana con el perno, y
luego una de dichas partes se rompe bajo la acción de la fuerza
axial aplicada en respuesta al alargamiento del perno.
De acuerdo con otra característica de la presente
invención, el cuerpo de la arandela puede estar formado como un
elemento integrado de una sola pieza, el cual posteriormente se
rompe en un punto de ruptura cuando la fuerza axial es aplicada por
el perno alargado sobre la arandela.
La presente invención se comprenderá mejor con la
siguiente descripción de unas realizaciones específicas, dadas a
modo de ejemplo únicamente, cuando sea leída en conexión con los
dibujos anexos, en los cuales:
la Figura 1 es una vista que muestra una arandela
de acuerdo con la presente invención;
la Figura 2 es una vista que muestra un elemento
de fijación con una arandela y una herramienta aplicada en el
elemento de fijación, y que ilustra un procedimiento de fijación
según la presente invención; y
la Figura 3 es una vista que muestra otra
realización de la arandela de acuerdo con la presente
invención.
La Figura 1 muestra una arandela según la
presente invención, que está identificada en su conjunto con el
número de referencia 1. La arandela 1 tiene un cuerpo, que se
identifica con el número de referencia 2. El cuerpo 2 de la
arandela 1 tiene una primera superficie de cara de apoyo superior 3
adaptada para cooperar con una tuerca, una segunda superficie de
cara de apoyo inferior 4 adaptada para cooperar con un objeto que
puede estar formado como dos partes destinadas a ser ensambladas
juntas, y al menos una superficie resistente a la rotación
identificada con el número de referencia 5.
Las primera y segunda superficies de cara de
apoyo 3 y 4 están espaciadas una de la otra en una dirección axial
o, en otras palabras, en la dirección de un eje A_{1}. La
tercera superficie (una como mínimo) resistente a la rotación 5
está situada radialmente hacia dentro del cuerpo 2 de la arandela 1.
La tercera superficie resistente a la rotación 5 está formada de
manera que engrana con o encaja en una rosca del perno, disponiendo
por ejemplo una rosca correspondiente 6 sobre la superficie
resistente a la rotación 5.
Como se puede ver en la Figura 1, el cuerpo 2 de
la arandela 1 está compuesto de dos partes 7 y 8 situadas
sustancialmente radialmente adyacentes entre sí, de tal modo que la
parte 7 está situada radialmente hacia dentro de la parte 8. La
superficie resistente a la rotación 5 con la rosca 6 está dispuesta
radialmente hacia dentro sobre la parte 7. La parte 8 tiene un
resalte 9 que está situado encima de la parte 7 y que impide el
desplazamiento axial hacia arriba de la parte 7. Sin embargo, el
resalte 9 está diseñado de tal modo que se puede romper bajo la
acción de una cierta fuerza que actúe en una dirección axial hacia
arriba. La parte 7 puede estar encajada a presión, moleteada,
ranurada o conectada de otro modo con la parte 8, de manera que
oponga resistencia a la rotación.
La Figura 2 muestra un elemento de fijación
provisto de la arandela, con una herramienta aplicada al elemento
de fijación. El elemento de fijación tiene una tuerca 10 que tiene
una rosca interior 11. El elemento de fijación tiene además un
perno 12 provisto de una rosca exterior 13 y que tiene un eje
A_{2}. La tuerca 10 tiene una superficie de cara de apoyo
inferior 14 que está adaptada para ser colocada sobre la superficie
de cara de apoyo superior 3 del cuerpo 2 de la arandela 1. La
rosca exterior 13 del perno 12 engrana con la rosca interior 11 de
la tuerca 10 y también engrana con una rosca interior 6 del cuerpo
2 de la arandela 1.
Una herramienta motorizada según la presente
invención está ilustrada en la Figura 2 e identificada con el
número de referencia 15. La herramienta motorizada tiene un
alojamiento, que se identifica con el número de referencia 20 y un
elemento motor que se identifica con el número de referencia 21. El
elemento motor está formado por ejemplo como una unidad de
cilindro-pistón que incluye un cilindro 24 y un
pistón 25 que se puede desplazar dentro del cilindro y que está
provisto de una varilla de pistón 26. El movimiento en vaivén de la
varilla 26 de pistón con el pistón 25 se convierte en un movimiento
rotativo de un dispositivo dentado 28 a través de al menos una placa
de arrastre 27 provista de un trinquete no ilustrado, engranable
con los dientes del dispositivo dentado 28. Un elemento de
arrastre 16 está conectado con el dispositivo dentado rotativo 28
por un lado, y engrana la tuerca 10, por otro lado. Para
proporcionar tal engrane, la superficie interior del elemento de
arrastre 16 puede estar provista de medios de conexión, por ejemplo,
formados como una superficie interior poligonal, etc. Un elemento
no rotativo 17 está conectado al alojamiento inamovible 20 para
absorber una reacción creada durante la rotación del elemento de
arrastre. El elemento no rotativo 17 engrana el cuerpo 2 de la
arandela 1 para impedir su rotación alrededor de los ejes A_{1} y
A_{2}, que coinciden uno con el otro cuando el elemento de
fijación está ensamblado. Para engranar la arandela, el elemento no
rotativo 17 está provisto de medios de conexión formados por
ejemplo como una superficie interior poligonal, etc.
Se proporcionan el elemento de fijación con la
arandela para fijar un objeto que se identifica con el número de
referencia 18, en particular para ensamblar las partes 19 y 19' del
objeto 18.
Cuando, tal como se ve en la Figura 2, la
herramienta motorizada 15 es colocada sobre el elemento de fijación
para apretar o aflojar la tuerca, el elemento rotativo 16 que está
conectado a la tuerca 10 hace girar la tuerca para superar una
fricción de rosca con el perno 12 y la fricción facial con la
arandela 1 para hacer girar la tuerca, y el elemento no rotativo 17
sujeta la arandela 1 para absorber la fuerza de reacción debida a
la fricción facial de la arandela 1 con la tuerca 10, su fricción
facial con un lado de la parte 19', y su fricción rotativa con el
perno 12, de manera que la arandela 1 no gira sino que absorbe la
fuerza de reacción de la herramienta motorizada. Inicialmente,
cuando la tuerca 10 gira, el perno 12 gira junto con la tuerca;
sin embargo, la arandela fija 1 aprieta la parte fija 7 dentro de la
rosca 13 de perno, de modo que el perno deja de girar a causa del
acoplamiento de su rosca exterior 13 con la rosca 6 de la arandela
1. Por consiguiente, el perno 12 se detiene, y una fuerza axial es
aplicada sobre la arandela 1, en particular sobre su parte 7 en una
dirección axial hacia arriba cuando el perno 12 es alargado por la
tuerca 10 que gira. Bajo la acción de esta fuerza axial hacia
arriba, el resalte 9 de la parte 8 de la arandela 1 se rompe y la
parte 7 de la arandela 1 es estirada hacia arriba.
La Figura 3 muestra otra realización de la
arandela según la presente invención. Aquí, la arandela, que se
identifica con el número de referencia 1', tiene un cuerpo 2' que
está formado como un elemento integrado de una sola pieza, con una
separación 31 y una ranura 32 prevista para reducir el grosor de la
separación y para hacer que sea rompible.
El funcionamiento de la arandela 1' según la
segunda realización de la presente invención es similar al
funcionamiento de la arandela 1 de la realización mostrada en la
Figura 1. Cuando la tuerca 10 es girada por el elemento de
arrastre 16 de la herramienta motorizada, el perno 12 tiende a girar
junto con la tuerca. Como la arandela 1 y por consiguiente la
parte interior 7 se mantienen fijos, el perno se vuelve fijo debido
al acoplamiento de su rosca exterior 13 con la rosca interior 6'
del cuerpo 2' de la arandela 1, pero se alarga en la dirección
axial. Una fuerza axial que se genera durante el alargamiento del
perno 12 se aplica axialmente hacia arriba sobre la parte
radialmente interior 7' de la arandela 1', intentando desplazar la
parte interior 7', tras lo cual rompe finalmente la separación 31 y
desplaza la parte interior 7' de la arandela 1', axialmente hacia
arriba con respecto a la parte exterior 8'.
Se comprenderá que cada uno de los elementos
descritos anteriormente, o dos o más juntos, pueden encontrar
también una aplicación útil en otros tipos de construcciones
diferentes de los tipos descritos anteriormente.
Si bien la invención ha sido ilustrada y descrita
para realizar una arandela, un elemento de fijación provisto de una
arandela, un procedimiento y una herramienta motorizada para fijar
un objeto usando la arandela, no se pretende limitarla a los
detalles mostrados, sino que se pueden realizar modificaciones y
cambios estructurales siempre que no se aparten del ámbito de las
reivindicaciones adjuntas.
Claims (8)
1. Arandela (1, 1'), que comprende un cuerpo (2,
2') que tiene un eje (A_{1}) y que está provista de una primera
superficie de cara de apoyo (3) situada en un lado axial y adaptada
para cooperar con una tuerca (10), una segunda superficie de cara
de apoyo (4) situada en un lado axial opuesto y adaptada para
cooperar con un objeto (18), al menos una tercera superficie
resistente a la rotación (5) adaptada para cooperar con una rosca
(13) de un perno (12), teniendo dicho cuerpo (2, 2') al menos un
punto de ruptura dispuesto de tal modo que cuando la tuerca (10) es
girada y hace girar el perno (12), dicho cuerpo (2, 2') de la
arandela (1) impide que gire el perno y de este modo la tuerca (10)
crea una tracción sobre el perno (12) que alarga el perno en una
dirección axial y aplica sobre dicho cuerpo (2, 2') de la arandela
una fuerza axial que rompe una porción (9, 31) de dicho cuerpo de
la arandela (1) y que permite que dicha porción de dicho cuerpo (2,
2') de la arandela sea estirada axialmente cuando el perno (12) se
alarga.
2. Arandela (1) según la reivindicación 1, en la
cual dicho cuerpo (2) tiene dos partes (7, 8) dispuestas de tal
modo que una parte (8) impide inicialmente un desplazamiento axial
de la otra parte (7) que engrana con el perno (12), y luego dicha
una (8) de dichas partes se rompe bajo la acción de la fuerza
axial.
3. Arandela (1) según la reivindicación 1, en la
cual dicho cuerpo (2') está formado como un elemento integrado de
una sola pieza, que se rompe posteriormente en un punto de ruptura
(31) bajo la acción de la fuerza axial.
4. Elemento de fijación para conectar dos partes
(19, 19') que constituyen un objeto (18), que comprende un perno
(12) que tiene una rosca (13); una tuerca (10) roscable sobre
dicho perno (12); y una arandela (1) destinada a ser aplicada
entre la tuerca (10) y el objeto (18) y que incluye un cuerpo (2,
2') que tiene un eje y que está provisto de una primera superficie
de cara de apoyo (3) situada en un lado axial y adaptada para
cooperar con la tuerca (10), una segunda superficie de cara de
apoyo (4) situada en un lado axial opuesto y adaptada para cooperar
con el objeto (18), y al menos una tercera superficie resistente a
la rotación (5) adaptada para cooperar con la rosca (13) de dicho
perno (12), teniendo dicho cuerpo (2, 2') de dicha arandela (1) al
menos un punto de ruptura dispuesto de tal manera que cuando la
tuerca (10) es girada y hace girar el perno (12), dicho cuerpo (2,
2') de la arandela impide que el perno gire y de este modo la
tuerca (10) crea una tracción sobre el perno (12) que alarga el
perno en una dirección axial y aplica sobre dicho cuerpo (2, 2') de
la arandela (1) una fuerza axial que rompe una porción (9, 31) de
dicho cuerpo de la arandela y que permite que dicha porción de
dicho cuerpo (2, 2') de la arandela (1) sea estirada axialmente
cuando el perno (12) se alarga.
5. Elemento de fijación según la reivindicación
4, en el cual dicho cuerpo (2) tiene dos partes (7, 8) dispuestas
de tal modo que una parte (8) impide inicialmente un desplazamiento
axial de la otra parte (7) que engrana con el perno (12), y luego
dicha una (8) de dichas partes se rompe bajo la acción de la fuerza
axial.
6. Elemento de fijación según la reivindicación
4, en el cual dicho cuerpo (2') está formado como un elemento
integrado de una sola pieza, el cual se rompe posteriormente en un
punto de ruptura (31) bajo la acción de la fuerza axial.
7. Procedimiento para ensamblar al menos dos
partes (19, 19') de un objeto (18) una con la otra, que comprende
los pasos de introducir un perno (12) que tiene una rosca (13) en
las partes (19, 19'), de manera que un extremo libre del perno se
extiende hacia fuera más allá de al menos un lado de las partes; de
colocar una arandela (1) sobre el extremo libre del perno (12); de
conectar mediante roscado una tuerca (19) al extremo libre del
perno de manera que tope contra la arandela (1); de colocar una
herramienta motorizada (15) de manera que gire la tuerca (10) con
un elemento rotativo (16) de la herramienta motorizada conectada a
la tuerca para apretar o aflojar el perno (12) y de aplicar un
elemento no rotativo (17) de la herramienta motorizada sobre la
arandela (1) para absorber una fuerza de reacción; y de
proporcionar al cuerpo (2, 2') de la arandela un punto de ruptura
dispuesto de tal modo que cuando la tuerca (10) es girada y hace
girar el perno (12), dicho cuerpo (2, 2') de la arandela (1) impide
que gire el perno y de este modo la tuerca (10) crea una tracción
sobre el perno (12) que alarga el perno en una dirección axial y
aplica sobre dicho cuerpo de la arandela una fuerza axial que rompe
una porción (9, 31) de dicho cuerpo (2, 2') de la arandela (1) y
que permite que dicha porción de dicho cuerpo de la arandela sea
estirada axialmente cuando el perno (12) se alarga.
8. Herramienta motorizada (15) para fijar un
objeto (18), que comprende un alojamiento (20) provisto de un
elemento no rotativo (17); un elemento motor (21) en dicho
alojamiento que arrastra un elemento de arrastre rotativo (16);
una parte de elemento de fijación que incluye un perno (12) que
tiene una rosca (13) y un eje (A_{2}) y que puede ser introducida
en las partes (19, 19') que forman el objeto (18), una tuerca (19)
roscable sobre dicho perno (12) y que coopera con dicho elemento de
arrastre (16), y una arandela (1) destinada a ser aplicada entre
dicha tuerca (10) y el objeto (18) y que coopera con dicho elemento
no rotativo (17) de dicho alojamiento, teniendo dicha arandela (1)
un eje (A_{1}) y estando provista de una primera superficie de
cara de apoyo (3) situada en un lado axial y adaptada para cooperar
con dicha tuerca (10), una segunda superficie de cara de apoyo (4)
situada en un lado axial opuesto y adaptada para cooperar con el
objeto (18), y al menos una superficie resistente a la rotación (5)
adaptada para cooperar con dicha rosca (13) de dicho perno (12), de
manera que cuando dicha tuerca (10) es girada por dicho elemento de
arrastre (16) y hace girar dicho perno, el cuerpo (2, 2') de dicha
arandela (1) es sujetado por dicho elemento no rotativo (17) e
impide que dicho perno (12) gire y de este modo dicha tuerca (10)
crea una tracción sobre dicho perno que alarga dicho perno (12) en
una dirección axial y aplica sobre dicho cuerpo (2, 2') de dicha
arandela (1) una fuerza axial que rompe una porción (9, 31) de
dicho cuerpo de dicha arandela y permite que dicha porción de dicho
cuerpo (2, 2') de dicha arandela (1) sea estirada axialmente cuando
dicho perno (12) se alarga.
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