ES2242142T3 - Punzon para utilizar en una herramienta para unir materiales ductiles. - Google Patents

Abstract

Punzón (30, 130, 230) para su utilización en una herramienta para unir materiales dúctiles (7, 9), que comprende un cuerpo de punzón (31, 131, 231) formado alrededor de un eje de punzón (5, 105, 205), caracterizado porque: dos extremidades del punzón (34, 34¿; 134, 134¿; 234, 234¿) se extienden en direcciones opuestas desde el cuerpo del punzón (31, 131, 231) a lo largo del eje del punzón (5, 105, 205), teniendo cada extremidad del punzón una superficie de punzón (11, 11¿; 111, 111¿; 211, 211¿) que se desarrolla transversalmente al eje del punzón (5, 105, 205), porque el cuerpo del punzón (31, 131, 231) tiene uno o más dispositivos de adaptación de la carga (41, 41¿; 141, 141¿; 241, 241¿) por los cuales una fuerza del punzón para unir los materiales dúctiles puede ser impartida al cuerpo del punzón a lo largo del eje del punzón (5, 105, 205) de modo que una o la otra de las extremidades del punzón (34, 34¿; 134, 134¿, 234, 234¿) pueda apoyarse contra dicho material dúctil.

Description

Punzón para utilizar en una herramienta para unir materiales dúctiles.

La presente invención se refiere a un punzón para su utilización en una herramienta para juntar de forma solapada unos materiales dúctiles, tales como hojas metálicas, y en particular a un punzón para su utilización con una unión de remache lanceado o una unión de remache redondo. Un punzón de acuerdo con el preámbulo de la reivindicación 1 es conocido, por ejemplo por la GB-A 2 334 474.

Se conoce la unión de una pluralidad de hojas de material dúctil provocando que éstas se deformen en una configuración de interconexión en una zona local. Estas uniones se realizan mediante unas herramientas de unión de material dúctil que comprenden una matriz con una abertura opuesta al conjunto de punzón que comprende un punzón. El punzón tiene una extremidad de punzón que puede tener una superficie plana o redondeada. Los bordes de la superficie del punzón pueden ser curvos, achaflanados o afilados. El mismo punzón puede estar rodeado de un mecanismo expulsor para facilitar la eliminación del punzón del material dúctil deformado. Las capas de material dúctil están intercaladas entre el conjunto de punzón y cuando la extremidad del punzón se presiona hacia la abertura, el material entra dentro de la abertura. El material experimenta una deformación plástica en la abertura para llegar a una forma en la cual dos o más capas están encajadas, por ejemplo mediante la formación de una capa alrededor de otra capa.

La abertura de la matriz tiene normalmente una base con un yunque que tiene una superficie de yunque y al menos dos paredes laterales formadas a partir de cuchillas móviles. Las cuchillas son generalmente transversales a la superficie del yunque y se extienden en la dirección en la cual la matriz y el punzón están apretados conjuntamente. Las cuchillas ayudan a definir la zona local, por ejemplo una zona circular, cuadrada o rectangular, en la cual tiene lugar la deformación de las capas del material en hojas. Una vez que el material ha sido retirado y ha entrado en la abertura, las cuchillas se alejan una de otra en una dirección radial ya que el material en hojas está comprimido y circula lateralmente. Algunos tipos de cuchilla de matriz giran hacia fuera alrededor de un mecanismo de pivote por debajo del nivel de la superficie del yunque. El mecanismo de pivote tiene un eje de pivote o punto de pivote debajo y lateralmente fuera de un borde de la superficie del yunque.

Se pueden utilizar una matriz y punzón circulares para formar una junta de solape en la cual el material en hojas está deformado simétricamente tanto axial como radialmente para formar un botón hermético, por ejemplo como se revela en los documentos de las patentes US 5.150.513 y EP 1 055 467 A2. Se pueden utilizar una matriz y punzón cuadrados o rectangulares para formar una junta de solape trapezoidal (también llamada junta lanceada), en la cual el material en hojas es cortado directamente por el punzón a lo largo de un par de líneas paralelas opuestas, con las capas del material en hojas deformadas lateralmente hacia fuera debajo de cada uno de los cortes, tal como se revela en el documento de la patente GB-A 2 334 474. La presente invención se refiere a un punzón para formar éstos y otros tipos de juntas en capas de material dúctil.

La vida de un conjunto de punzón es limitada esencialmente por el desgaste de la extremidad del punzón, de la superficie del propio punzón o los bordes de la extremidad del punzón. Este desgaste puede ser minimizado si la extremidad del punzón está fabricada a partir de acero templado (62 a 64 RC), pero ello incrementa la posibilidad de rotura de la extremidad del punzón si el punzón no está alineado adecuadamente con la matriz. La holgura entre la extremidad del punzón y las cuchillas de la matriz para una junta lanceada es normalmente muy estrecha, por ejemplo del orden de 50 \mum para una extremidad de punzón de 3 mm de ancho utilizado para unir dos partes de metal de 0,7 mm de espesor. Por lo tanto, la extremidad del punzón puede ser dañada en su uso si no está alineada adecuadamente con la matriz.

La esquina de la cuchilla de la matriz que mira hacia dentro forma normalmente un borde afilado de aproximadamente 90º, pero éste se quedará sin filo con un uso excesivo. Cuando se trata de metales duros de unión de remache, como el acero inoxidable, la duración de una cuchilla de matriz puede ser tan corta como de 10.000 a 20.000 ciclos. Para mantener la calidad de la unión, es necesario seguir un programa de conservación para el cambio de las cuchillas de la matriz, lo que se suma al coste de fabricación.

Cuando la extremidad del punzón se desgasta o se deteriora, el punzón puede quitarse del conjunto de punzón y sustituirse por un nuevo punzón. Sin embargo, debido a que el punzón se fabrica a partir de acero templado y es mecanizado con precisión, cada punzón resulta relativamente caro. Además, puede ser necesario mantener un stock de nuevas extremidades de punzón para evitar una interrupción en un entorno de producción. La necesidad de mantener un stock de punzones se añade al coste de fabricación, particularmente si se utiliza más de un tipo de punzón con un conjunto de punzón particular.

Un objeto de la presente invención consiste en proporcionar un punzón más adecuado para su utilización en una herramienta para unir materiales dúctiles.

De acuerdo con la invención, se proporciona un punzón para su utilización en una herramienta para unir materiales dúctiles, que comprende un cuerpo de punzón formado alrededor de un eje de punzón, dos extremidades de punzón que se desarrollan en direcciones opuestas desde el cuerpo del punzón a lo largo del eje del punzón, teniendo cada extremidad del punzón una superficie de punzón que se desarrolla transversalmente al eje del punzón, caracterizado porque el cuerpo del punzón tiene uno o más dispositivos de ajuste de carga por los cuales una fuerza de punzón para unir los materiales dúctiles puede ser impartida al cuerpo del punzón a lo largo del eje del punzón de modo que una u otra de las extremidades del punzón pueda apoyarse contra dicho material dúctil.

La invención proporciona por lo tanto un punzón que puede ser utilizado de modo tal que la fuerza del punzón no esté soportada por la extremidad del punzón no en servicio.

La invención proporciona también un conjunto de punzón para su utilización en una herramienta para unir materiales dúctiles, que comprende un punzón, y un soporte de punzón al cual el punzón puede afianzarse de forma amovible, teniendo el punzón de acuerdo con la invención y teniendo el soporte de punzón un dispositivo de aplicación de carga que imparte en funcionamiento a través del dispositivo de ajuste de la carga dicha fuerza al cuerpo del punzón a lo largo del eje del punzón, caracterizado porque el punzón puede afianzarse de forma amovible al soporte de punzón en una primera orientación o alternativamente en una segunda orientación para disponer una u otra de las extremidades del punzón para su utilización para unir materiales dúctiles mediante la aplicación de dicha fuerza impartida a lo largo del eje del punzón.

La invención proporciona además una unión de material dúctil para unir dos o más capas de material dúctil, por ejemplo en una junta de remache redondo o en una junta de remache lanceado, que comprende una matriz y un conjunto de punzón con una extremidad de punzón dispuesta en funcionamiento hacia la matriz, caracterizada porque la matriz tiene una abertura de matriz que corresponde a la extremidad del punzón, y el conjunto de punzón está de acuerdo con la invención.

La invención proporciona un ahorro de costes en la fabricación del punzón, en comparación con dos punzones convencionales que tienen cada uno solamente una extremidad de punzón. Esto se debe a que es más fácil y rápido fabricar dos extremidades de punzón con direcciones opuestas en un único cuerpo de punzón, que dos de estas extremidades en distintos cuerpos. Además, debido a que estas extremidades de punzón experimentan normalmente un proceso final de temple y galvanización, se ahorra el coste de dividir el número de punzones que deben templarse y galvanizarse.

El soporte del punzón puede tener un rebajo, por ejemplo un taladro cilíndrico, de modo que cuando el punzón está sujeto al soporte de punzón en la primera orientación o en la segunda orientación, una de dichas extremidades de punzón está retenida dentro del rebajo mientras que la otra extremidad de punzón puede ser utilizada para unir los materiales dúctiles.

Las extremidades del punzón, particularmente si están templadas, podrían ser deterioradas por las fuerzas ejercidas en funcionamiento por el soporte de punzón. Como estas fuerzas son soportadas por el dispositivo de ajuste de carga, más que por la extremidad del punzón no en funcionamiento, la extremidad de punzón no utilizada por este medio está protegida del desgaste o deterioro.

El dispositivo de ajuste de carga puede ser cualquier dispositivo adecuado para transmitir las fuerzas utilizadas en la unión del material dúctil, por ejemplo una proyección desde el cuerpo del punzón, o un rebajo en el cuerpo del punzón. En las realizaciones preferidas de la invención, el dispositivo de ajuste de carga es uno o más rebordes en el cuerpo del punzón. Estos rebordes pueden ser un escalón en el perfil exterior del punzón, una brida saliente, o un escalón en el cuerpo del punzón. El reborde o cada uno de ellos puede desarrollarse transversalmente, al menos hasta cierto punto, desde el eje del punzón.

En una realización preferida de la invención, un primer reborde y un segundo reborde se desarrollan cada uno perpendicularmente al eje del punzón. Los rebordes están dispuestos de modo que en funcionamiento una fuerza pueda ser aplicada a uno de dichos rebordes para que el punzón ejerza una presión o se mueva en una primera dirección a lo largo del eje del punzón, o al otro de dichos rebordes para que el punzón ejerza una presión o se mueva en una segunda dirección a lo largo del eje del punzón.

Cuando las extremidades del punzón están enfrente directamente en direcciones opuestas, el punzón cuando está sujeto al soporte de punzón en la primera orientación, gira 180º cuando está sujeto al soporte de punzón en la segunda orientación.

Preferentemente, el conjunto comprende un separador de cargas que se desarrolla entre el dispositivo de ajuste de carga y el dispositivo de aplicación de carga cuando el punzón está sujeto al soporte de punzón. La dimensión del separador de carga a lo largo del eje del punzón puede modificarse, bien sea por el establecimiento de un separador de carga distinto al conjunto de punzón o, por ejemplo, por rebajo con muela abrasiva de la longitud del separador de carga. Este ajuste es útil para variar la longitud y por lo tanto la carga y presión ejercidas por la extremidad del punzón.

En las realizaciones preferidas de la invención, el dispositivo de ajuste de carga es un reborde que rodea la extremidad del punzón dentro de dicho rebajo, teniendo la extremidad del punzón una o más paredes laterales que se desarrollan desde los rebordes hasta la superficie del punzón, y teniendo el separador de carga un espacio adaptado a la pared o cada una de las paredes laterales del punzón.

El separador de carga puede utilizarse también para ayudar a ajustar o establecer una orientación rotatoria correcta del punzón en relación con el soporte de punzón o conjunto. En una realización de la invención, el separador de carga puede tener una proyección que se desarrolla transversalmente al eje del punzón para facilitar la realización de dicho ajuste a la orientación rotatoria del separador de carga.

Preferentemente, el separador de carga tiene uno o más dispositivos de colocación que se encuentran con uno o más dispositivos de adaptación del punzón, de modo que la orientación rotatoria del punzón alrededor del eje del punzón pueda ajustarse al realizar el ajuste correspondiente a la orientación rotatoria del separador de carga.

Si el cuerpo del punzón tiene una sección transversal esencialmente circular en un plano perpendicular al eje del punzón, antes de afianzarse al soporte de punzón, el punzón puede ser girado alrededor del eje del punzón con respecto al soporte del punzón. Si al menos una de las extremidades del punzón tiene una sección transversal no circular, por ejemplo una sección transversal cuadrada o rectangular, en un plano perpendicular al eje del punzón, la orientación rotatoria de dicha sección transversal no circular puede ser ajustada por rotación del punzón alrededor del eje del punzón antes de afianzar el punzón en el soporte de punzón.

La invención proporciona además un método para el mantenimiento de un conjunto de punzón utilizado en una herramienta para unir materiales dúctiles, cuando el conjunto de punzón está de acuerdo con la invención, comprendiendo el método los pasos de:

i) Quitar el punzón del soporte de punzón cuando una de dichas extremidades de punzón dispuesta para su utilización para unir materiales dúctiles se ha desgastado o deteriorado;

ii) Devolver el punzón al soporte de punzón con la orientación relativa del punzón al conjunto de punzón modificado de modo que la otra de dichas extremidades de punzón esté dispuesta para su utilización para unir materiales dúctiles.

A continuación se describirá la invención con más detalle, a modo de ejemplo, y con referencia a los dibujos adjuntos, en los cuales:

La Figura 1, es una vista transversal de una unión de material dúctil de acuerdo con una primera realización de la invención, para unir dos o más capas de material dúctil, que comprende una matriz y un conjunto de punzón con una extremidad de punzón dispuesta en funcionamiento hacia la matriz mientras se está utilizando para formar una junta lanceada en dos hojas de material dúctil;

La Figura 2, es una vista transversal parcial ampliada de una parte de la Figura 1, que muestra la extremidad del punzón y la matriz con mayor detalle;

La Figura 3, es una representación esquemática simplificada de una parte de un conjunto de punzón de acuerdo con una segunda realización de la invención, similar a la de la Figura 1, que muestra un punzón de doble extremidad con una extremidad cilíndrica de punzón adecuada para fabricar una junta de remache redondo, fijada dentro de un soporte de punzón;

Las Figuras 4, 5 y 6 son, respectivamente, dos vistas laterales y una vista de frente del punzón de la Figura 3;

La Figura 7 es una representación esquemática simplificada similar a la de la Figura 3, que muestra un punzón de acuerdo con una tercera realización de la invención, la cual muestra un punzón de doble extremidad con una extremidad de punzón rectangular adecuada para realizar una junta lanceada, sujeta a un soporte de punzón;

Las Figuras 8, 9 y 10 son, respectivamente, dos vistas laterales y una vista de frente del punzón de la Figura 7;

Las Figuras 11, 12 y 13 y últimas, son, respectivamente, dos vistas laterales y una vista de frente de un separador de carga utilizado para establecer la orientación rotatoria del punzón de la Figura 7.

La Figura 1 muestra una primera realización de una unión de material dúctil 1 de acuerdo con una primera realización de la invención. La unión comprende un conjunto de punzón 2 y un conjunto de matriz 4. El conjunto de punzón 2 y el conjunto de matriz 4 están alineados a lo largo de los ejes comunes 5, 6 del punzón. Entre el conjunto de punzón 2 y el conjunto de punzón 4 se encuentra un par de hojas finas de metal dúctil 7, 8, que están alineadas transversalmente con los ejes 5, 6 del punzón. Las hojas 7, 8 están en contacto a lo largo de una superficie de contacto

\hbox{común 9}

.

En una operación de unión de material laminado, el conjunto de punzón 2 es llevado hacia el par de hojas 7, 8 a lo largo de una dirección longitudinal, como indican las flechas de movimiento 10, hasta que una extremidad de extracción hueca delantera 12 del conjunto de punzón 2 entra en contacto con una hoja superior de las hojas de metal 7, presionando por este medio la otra hoja inferior de metal 8 contra una placa de asiento 14 que rodea el conjunto de matriz 4. La placa de asiento 14 tiene un rebajo 15 en el cual se asienta de forma amovible el conjunto de matriz 4.

El conjunto de punzón 2 tiene una envuelta cilíndrica inferior 16 denominada aquí vaina del extractor. La parte de la vaina del extractor 16 alejada de las hojas de metal 7, 8 tiene una extremidad abierta 17 dentro de la cual una extremidad abierta 18 de un soporte de punzón generalmente cilíndrico 25, está sujeta por medio de un tornillo de sujeción 23. La otra extremidad 19 de la vaina del extractor 16 tiene un reborde 20 radialmente dirigido hacia dentro que termina en una abertura circular central 21 a partir de la cual se extiende la extremidad del extractor 12. La extremidad del extractor 12 tiene una brida dirigida hacia fuera 22 dentro de la vaina del extractor 16. Una superficie cilíndrica exterior 24 de la extremidad del extractor 12 ajusta de forma deslizante en la abertura cilíndrica de adaptación 21 del reborde 20 de la vaina del extractor. Además, la brida 22 de la extremidad del extractor tiene una superficie cilíndrica exterior 26 que ajusta por deslizamiento en una superficie cilíndrica interior 27 de la vaina del extractor 16. La extremidad del extractor 12 por lo tanto es libre de deslizarse axialmente con respecto a la vaina del extractor 16 a lo largo de la dirección longitudinal 10.

El ajuste por deslizamiento de la extremidad del extractor 12 dentro de la vaina del extractor 16 está limitado en una dirección hacia fuera por el contacto entre el reborde de la vaina del extractor 20 y la brida de la extremidad del extractor 22. Un muelle helicoidal 28, representado esquemáticamente en la Figura 1, está retenido dentro de la vaina del extractor 16 entre el soporte de punzón 25 y la brida de la extremidad del extractor 22. El muelle helicoidal 28 empuja la extremidad del extractor 12 hacia fuera de modo que en una situación de descanso la brida de la extremidad del extractor 22 permanezca en contacto con el reborde de la vaina del extractor 20. El movimiento de deslizamiento axial de la extremidad del extractor 12 con respecto a la vaina del extractor 16 está limitado en una dirección axialmente hacia dentro por la compresión del muelle 28 contra el soporte de punzón 25.

Un punzón de doble extremidad 30 está axialmente centrado según el eje del punzón 5. El punzón 30 tiene una parte del cuerpo 31 con una superficie exterior cilíndricamente escalonada, cuyas terceras partes inferior y superior 29, 29' tienen las mismas dimensiones con un diámetro reducido en comparación con una tercera parte central 39. La parte central 39 del cuerpo del punzón 31 realiza un ajuste apretado lateral dentro de un taladro cilíndrico 32 del soporte de punzón. El punzón 30 se sujeta al soporte de punzón 25 mediante un tornillo de sujeción 33 que pasa por un agujero roscado interiormente 35 en el soporte de punzón 25 para encajar con una pletina 38 en la parte central 39 del cuerpo del punzón 31, de modo que el punzón 30 se extiende axialmente dentro de la camisa 25 y a lo largo del centro de la vaina del extractor 16 dentro de la extremidad del extractor 12.

Las terceras partes superior e inferior 29, 29' del cuerpo del punzón 31 terminan cada una en un reborde en ángulo recto 41, 41', en forma de una superficie que se extiende interiormente hacia una extremidad rectangular (o cuadrada) del punzón 34, 34'. Los rebordes 41, 41' por lo tanto definen los límites respectivos entre el cuerpo del punzón y las extremidades del punzón 34, 34', y el reborde en cada límite se desarrolla en un anillo alrededor de la extremidad respectiva del punzón 34, 34'. Cada extremidad del punzón 34, 34' es unitaria con el cuerpo del punzón y se extiende desde el cuerpo del punzón 31 en direcciones opuestas centradas a lo largo del eje 5 del punzón, y cada una tiene una superficie plana 11, 11' del punzón que se extiende perpendicularmente al eje 5 del punzón.

Una extremidad del punzón 34 sobresale en funcionamiento a través de la extremidad del extractor 12, mientras que la otra extremidad 34' del punzón está oculta dentro del taladro cilíndrico 32 del soporte del punzón 25. La extremidad oculta 34' del punzón está parcialmente rodeada de un separador de carga 50, que tiene una superficie exterior 51 que encaja con el ancho del taladro 32, y una superficie interior rectangular 52 que se adapta a las paredes laterales rectangulares 58 de la extremidad del punzón 34'. El separador de carga tiene unas superficies superior e inferior paralelas 53, 54 que contactan respectivamente con una superficie final plana 55 del taladro 32 y el reborde 41' que rodea la extremidad del punzón 34'. La separación entre las superficies superior e inferior paralelas 53, 54 del separador de carga 50 es mayor que la extensión de la extremidad del punzón 34' desde el reborde 41', de modo que la superficie del punzón 11' de la extremidad oculta del punzón 34' está libre de todo contacto con las superficies dentro del soporte de punzón 25. Esto ayuda a proteger la superficie oculta del punzón 11' de todo deterioro o
desgaste.

La extremidad del extractor 12 termina en un cuello 36 con una superficie interior rectangular 37 que tiene un ajuste con huelgo con las paredes laterales rectangulares 58 de la extremidad sobresaliente del punzón 34.

Se describirá ahora el funcionamiento del conjunto de punzón 2 para unir el material dúctil 7, 8. Cuando el conjunto de punzón 2 se desplaza 10 hacia abajo contra la hoja de metal 7, la extremidad del extractor 12 se pone primero en contacto con la hoja superior de metal 7. Además, el desplazamiento 10 hace que la extremidad del extractor 12 se deslice axialmente con respecto a la vaina del extractor 16, lo que produce que el muelle 28 empiece a comprimirse mientras la extremidad sobresaliente del punzón 34 continúa desplazándose 10 hacia la hoja de metal 7.

En el momento en que tiene lugar esto, la placa de asiento 14 y el conjunto de matriz 4 proporcionan una fuerza restauradora contra la otra hoja de metal 8. Gran parte de la fuerza restauradora se proporciona a través de la placa de asiento 14 de la matriz.

Como se muestra de forma más clara en la Figura 2, el conjunto de matriz 4 tiene un cuerpo unitario de matriz 40 que es rectangularmente simétrico según el eje de matriz 6. El cuerpo de matriz 40 tiene en un extremo una espiga inferior 42 que en funcionamiento se asienta en un soporte de herramienta (no representado) al cual la placa de asiento 14 está también unida firmemente. En el extremo opuesto del cuerpo de matriz 40 se encuentra un yunque de matriz 44 con una superficie plana de yunque 46.

Un par de cuchillas 56, 57 de la matriz, está dispuesto a ambos lados del yunque de matriz 44, lo cual le proporciona una forma transversal similarmente rectangular. Cada cuchilla de matriz 56, 57 se extiende longitudinalmente por encima y por debajo de la superficie del yunque 46 y forma con la superficie del yunque 46 una abertura rectangular de la matriz 66 para la extremidad 34 del punzón.

La abertura rectangular constreñida de la matriz 66 puede tener una longitud de entre 4 mm y 12 mm a lo largo de un largo eje, por ejemplo perpendicular al dibujo si se trata de la Figura 2, en cuyo caso la dimensión del rebajo 15 en la placa de asiento 14 se encontrará comprendida entre 8 mm y 18 mm. El ancho de la abertura 66 entre las cuchillas de la matriz 56, 57 puede ser entonces de 2 mm a 8 mm. La profundidad de la abertura dependerá de la separación entre las cuchillas de la matriz y del espesor del material laminado a unir, pero será típicamente de 0,5 mm a 2 mm. Las cuchillas de la matriz 56, 57 están niveladas a 0,05 mm por debajo de la placa de asiento circundante 14, de modo que las cuchillas de la matriz puedan pivotar hacia fuera al ser comprimidas las capas metálicas 7, 8 por la extremidad del punzón 34 contra la superficie del yunque.

Las cuchillas de la matriz 56, 57 son empujadas contra el yunque 44 de la matriz para constreñir la abertura de la matriz 66 gracias a unos medios de empuje 80 del muelle, que se ven de forma más clara en la Figura 2. Los medios de empuje 80 están bajo tensión aun cuando las cuchillas de la matriz 56, 57 se encuentran contra el yunque de la matriz 44.

El tipo de junta formada por la herramienta de la matriz 1 es una junta de tipo lanceado en el cual el material laminado 7, 8 es cortado a lo largo de dos líneas paralelas formadas por el contacto en forma de tijeras entre cada cuchilla de matriz y la extremidad del punzón 34. La compresión de los materiales laminados dúctiles 7, 8 en la dirección longitudinal dentro de la abertura de la matriz 66 y contra la superficie del yunque 46 por la superficie de la extremidad del punzón de matriz 11 provoca que los materiales laminados 7, 8 estén sometidos a un esfuerzo cortante y que circulen luego principalmente en las dos direcciones laterales opuestas hacia cada cuchilla de matriz 56, 57. Este desplazamiento provoca que las cuchillas de la matriz 56, 57 sean empujadas hacia fuera y que los materiales laminados 7, 8 se desplacen por debajo de los cortes inicialmente formados en los materiales, en un proceso denominado "proceso de embutición".

Las fuerzas involucradas en el proceso de embutición dependerán de la ductilidad del material, pero serán normalmente importantes, por ejemplo del orden de 1 tonelada. Esta fuerza se imparte desde la superficie plana final 55 del taladro del punzón 32 hacia el cuerpo del punzón 31 a través del separador de carga 50 y el reborde 41'. En la terminología de las reivindicaciones, la superficie plana final 55 del taladro 32 es el ejemplo de un dispositivo de aplicación de la carga y el reborde 41' es el ejemplo de un dispositivo de adaptación de la carga, siendo transmitida la carga entre los dos por el separador de carga 50. El separador de carga protege la extremidad inutilizada del punzón 34' de cualquier deterioro o desgaste que podría ser provocado de otro modo por estas fuerzas si éstas fueran impartidas a través de la extremidad inutilizada del punzón 34'.

Cuando se libera la presión longitudinal, la extremidad del punzón de la matriz 34 se retira bajo la acción del muelle helicoidal 28 que estaba comprimido en el proceso de embutición. La extremidad del punzón 34 se retira entonces de la hoja metálica superior 7, y al mismo tiempo la matriz 4 se retira de la hoja metálica inferior 8, después de lo cual cada cuchilla de matriz 56, 57 se presenta de vuelta contra el yunque de la matriz 44 bajo la acción empujadora de los medios de empuje por muelle 80.

La acción cortante, con el tiempo, provocará un desgaste de las cuchillas cortantes de la matriz 56, 57, que serán entonces sustituidas por unas nuevas cuchillas de matriz. La extremidad del punzón también se desgastará.

La invención permite que el punzón de doble extremidad 30 sea reorientado de modo que la segunda extremidad 34' del punzón pueda ser utilizada. El perno de fijación 23 se retira primero, lo que permite que la vaina del extractor 16, la extremidad del extractor 12 y el muelle 28 se separen del punzón 30 y del soporte de punzón 25. Luego, el tornillo de fijación 33 se afloja, permitiendo que el punzón 30 sea retirado del soporte de punzón 25. Debido a que el punzón es simétrico alrededor de un punto central 60 sobre el eje del punzón 5, la segunda extremidad del punzón 34' puede ser orientada para su utilización mediante inversión del punzón 30 de 180º con respecto al soporte de punzón 25. El punzón 30 se reinserta luego dentro del soporte de punzón 25 con una segunda pletina 38' posicionada de modo que cuando se apriete el tornillo de fijación 33, el punzón 30 esté sujeto dentro del soporte 25 con la segunda extremidad del punzón 34' orientada para su utilización. Finalmente, la vaina del extractor 16, la extremidad del extractor 12 y el muelle se vuelven a montar y conectar al punzón 30 y al soporte de punzón 25.

Las Figuras 3 a 6 muestran en una representación esquemática simplificada, una segunda realización 102 del conjunto de punzón en la cual los componentes similares a los de la primera realización 2 están indicados con números de referencia aumentados con 100. Se muestran de forma esquemática también otros componentes del conjunto de punzón que funcionan igual que los que se han descrito anteriormente, en particular, el conjunto de extractor 116.

La segunda realización 102 difiere de la primera realización 2 en que el punzón 130 tiene un par de extremidades cilíndricas de punzón 134, 134', adecuadas para realizar una junta circular de solape en hojas de material dúctil. Cada reborde 141, 141' es por lo tanto de forma anular, y el separador de carga 150 tiene las superficies exterior e interior cilíndricas 151, 152.

Las Figuras 7 a 9 muestran en una representación esquemática simplificada, una tercera realización 202 del conjunto de punzón, en la cual los componentes similares a los de la primera realización 2 están indicados con números de referencia aumentados en 200. Se muestran de forma esquemática también otros componentes del conjunto de punzón que funcionan de la misma manera que los que se han descrito anteriormente, en particular, el conjunto de extractor
216.

La tercera realización 202 es similar a la primera realización 2 en que cada extremidad de punzón 234, 234' es generalmente rectangular en una sección transversal perpendicular al eje del punzón 205. Las extremidades del punzón 234, 234' se extienden, sin embargo, en una dirección completamente hacia la superficie exterior cilíndrica del cuerpo del punzón 231. Cada extremidad del punzón tiene también un par de bordes achaflanados 90 de ambos lados de una superficie casi cuadrada del punzón 211, 211'. Este tipo de extremidad de punzón es bien conocido en el arte, y es adecuado para fabricar una junta trapezoidal lanceada. El punzón de doble extremidad 230 puede ser invertido para presentar una nueva extremidad de punzón 234' de la misma forma que lo que se ha descrito anteriormente.

La diferencia principal entre la tercera realización 202 y la primera realización 2 es la forma del separador de carga 250, mostrado con más detalles en las Figuras 11 a 13. Cada reborde 241, 241' no se desarrolla en un anillo alrededor de la extremidad del punzón 234, 234', sino que se forma en dos mitades individuales cada una con una forma curva similar que tiene un lado curvo truncado por una base recta. Como el taladro 232 del soporte de punzón 225 es esencialmente cilíndrico, no es posible que el separador de carga se desarrolle totalmente alrededor de la extremidad oculta del punzón 234'. El soporte de punzón, por lo tanto, tiene una abertura (no representada) que se extiende perpendicularmente al plano del dibujo en la Figura 3 dentro del taladro cilíndrico 232, de modo que el separador de carga 250 pueda insertarse dentro del taladro 232 en una dirección perpendicular al eje del punzón 205.

Como se muestra en las Figuras 11 a 13, el separador de carga, por lo tanto, tiene un cuerpo rectangular alargado 91 que se extiende a lo largo de un eje 92, y tiene una sección transversal cuadrada o rectangular. Un par de uñas rectangulares de forma similar 95 se desarrolla axialmente desde el cuerpo del separador de carga 91, espaciadas de forma equidistante en los lados opuestos del eje 92. En funcionamiento, las uñas 95 están insertadas dentro del taladro cilíndrico 232 para servir de elemento transmisor de carga entre el soporte de punzón 225 y el reborde del punzón 241, 241'. La separación exterior de la uña 95 se adapta a la separación interior del taladro 232, y la separación interior entre las uñas 95 se adapta al ancho de la extremidad rectangular del punzón 234, 234'. La ventaja de ello es que el separador de carga 250 está alineado de forma rotatoria con el taladro 232 alrededor del eje del punzón 205, y cada una de las extremidades del punzón 234, 234' está alineada con el separador de carga 250. Esto, por lo tanto, establece la orientación rotatoria de la extremidad rectangular del punzón alrededor del eje del punzón 205, y ayuda por lo tanto a impedir la desalineación entre la extremidad del punzón 234, 234' y una abertura rectangular de la matriz de forma similar, como la abertura 66 de la matriz representada en la Figura 2.

Como alternativa, puede haber algún juego entre las superficies exteriores del separador de carga 251 y el taladro 232, de modo que el cuerpo del separador de carga 91 pueda ser desplazado para hacer girar el separador de carga 250 y por lo tanto el punzón 230 alrededor del eje del punzón 205 con el fin de ajustar la orientación rotatoria de la extremidad del punzón 234. En este caso, el separador de carga puede fijarse en la orientación correcta por medio de un tornillo de fijación a través de la abertura 98 en el cuerpo del separador de carga 91.

Como con las demás realizaciones, la extensión longitudinal del separador de carga 250 puede ser modificada, por ejemplo por rectificado, para variar la posición de la extremidad expuesta del punzón 234, o la presión ejercida por la extremidad del
punzón.

Los punzones 30, 130, 230 y los conjuntos de punzón 2, 102, 202 descritos anteriormente pueden ser utilizados cada uno con conjuntos de matriz convencionales adecuados. El proceso de deformación en la fabricación de la junta en el material dúctil no afecta la invención, la cual por lo tanto se puede poner en práctica fácilmente en una maquinaria de punzón existente. El punzón de doble extremidad proporciona asimismo un ahorro significativo en el coste en comparación con dos punzones individuales, y puede ayudar también a reducir el tiempo necesario para cambiar una extremidad desgastada de punzón, debido al hecho de que para la mitad de estos cambios no es necesario colocar o reparar otro punzón. Por lo tanto, la invención proporciona un punzón adecuado y económico para su utilización en una herramienta para unir materiales dúctiles.

Claims (24)

1. Punzón (30, 130, 230) para su utilización en una herramienta para unir materiales dúctiles (7, 9), que comprende un cuerpo de punzón (31, 131, 231) formado alrededor de un eje de punzón (5, 105, 205), caracterizado porque: dos extremidades del punzón (34, 34'; 134, 134'; 234, 234') se extienden en direcciones opuestas desde el cuerpo del punzón (31, 131, 231) a lo largo del eje del punzón (5, 105, 205), teniendo cada extremidad del punzón una superficie de punzón (11, 11'; 111, 111'; 211, 211') que se desarrolla transversalmente al eje del punzón (5, 105, 205), porque el cuerpo del punzón (31, 131, 231) tiene uno o más dispositivos de adaptación de la carga (41, 41'; 141, 141'; 241, 241') por los cuales una fuerza del punzón para unir los materiales dúctiles puede ser impartida al cuerpo del punzón a lo largo del eje del punzón (5, 105, 205) de modo que una o la otra de las extremidades del punzón (34, 34'; 134, 134', 234, 234') pueda apoyarse contra dicho material dúctil.

2. Punzón (30, 130, 230) según la reivindicación 1, caracterizado porque el dispositivo de adaptación de la carga es uno o más rebordes (41, 41'; 141, 141'; 241, 241') sobre el cuerpo del punzón (31, 131, 231).

3. Punzón (30, 130, 230) según la reivindicación 2, caracterizado porque el o cada reborde (41, 41'; 141, 141'; 241, 241') se extiende transversalmente al eje del punzón (5, 105, 205).

4. Punzón (30, 130, 230) según la reivindicación 2 o 3, caracterizado porque existen un primer reborde (41, 141, 241) y un segundo reborde (41', 141', 241'), estando dispuestos estos rebordes de modo que en funcionamiento una fuerza pueda ser aplicada en uno de dichos rebordes para provocar que el punzón (30, 130, 230) ejerza una presión o se desplace en una primera dirección a lo largo del eje del punzón (5, 105, 205), o en el otro de dichos rebordes (41, 41; 141, 141', 241, 241') para provocar que el punzón (30, 130, 230) ejerza una presión o se desplace en una segunda dirección a lo largo del eje del punzón (5, 105, 205).

5. Punzón (30, 130, 230) según cualquiera de las reivindicaciones 2 a 4, caracterizado porque uno de dichos rebordes (41, 41'; 141, 141'; 241, 241') define un límite entre el cuerpo del punzón (31, 131, 231) y una de dichas extremidades del punzón (34, 34'; 134, 134'; 234, 234').

6. Punzón (30, 130) según la reivindicación 5, caracterizado porque dicho reborde en dicho límite se desarrolla en un anillo alrededor de la extremidad del punzón (34, 34'; 134, 134').

7. Punzón (30, 130, 230) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el cuerpo del punzón (31, 131, 231) es sustancialmente cilíndrico alrededor del eje del punzón (5, 105, 205).

8. Punzón (130) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la extremidad del punzón (134, 134') es sustancialmente cilíndrica alrededor del eje del punzón (105).

9. Punzón (30, 230) según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque la extremidad del punzón (34, 34'; 234, 234') tiene una sección transversal rectangular o cuadrada en un plano perpendicular al eje del punzón (5, 205).

10. Punzón (30, 130, 230) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el punzón es simétrico alrededor de un punto central (60, 160, 260) sobre el eje del punzón (5, 105, 205).

11. Punzón (30, 130, 230) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque las extremidades del punzón (34, 34'; 134, 134'; 234, 234') son unitarias con el cuerpo del punzón (31, 131, 231).

12. Conjunto de punzón (2, 102, 202) para su utilización en una herramienta para unir materiales dúctiles, que comprende un punzón (30, 130, 230) y un soporte de punzón (25, 125, 225) al cual el punzón (30, 130, 230) puede ser fijado de forma amovible, siendo el punzón (30, 130, 230) tal como se reivindica en cualquiera de las reivindicaciones anteriores y teniendo el soporte de punzón (25, 125, 225) un dispositivo de aplicación de carga (55, 155, 255) que imparte en funcionamiento a través del dispositivo de ajuste de la carga dicha fuerza al cuerpo del punzón a lo largo del eje del punzón (5, 105, 205), caracterizado porque el punzón (30, 130, 230) puede afianzarse de forma amovible al soporte de punzón (25, 125, 225) en una primera orientación o alternativamente en una segunda orientación para disponer una u otra de las extremidades del punzón (34, 34'; 134, 134'; 234, 23') respectivamente para su utilización para unir materiales dúctiles mediante la aplicación de dicha fuerza impartida a lo largo del eje del punzón (5, 105, 205).

13. Conjunto de punzón (2, 102, 202) según la reivindicación 12, caracterizado porque el punzón (30, 130, 230) cuando está fijado al soporte del punzón (25, 125, 225) en la primera orientación gira 180º con respecto al punzón (30, 130, 230) cuando está fijado al soporte de punzón (25, 125, 225) en la segunda orientación.

14. Conjunto de punzón (2, 102, 202) según la reivindicación 12 o 13, caracterizado porque el soporte de punzón (25, 125, 225) tiene un rebajo (32, 132, 232), y cuando el punzón (30, 130, 230) está afianzado al soporte del punzón (25, 125, 225) en la primera orientación o la segunda orientación, una de dichas extremidades del punzón (34', 134', 234') está retenida dentro del rebajo (32, 132, 232) mientras la otra extremidad del punzón (34, 134, 234) puede ser utilizada para unir los materiales dúctiles (7, 8).

15. Conjunto de punzón (2, 102, 202) según cualquiera de las reivindicaciones 12 a 14, caracterizado porque comprende un separador de carga (50, 150, 250), desarrollándose dicho separador de carga entre el dispositivo de ajuste de carga (34, 34'; 134, 134'; 234, 234') y el dispositivo de aplicación de carga (55, 155, 255) cuando el punzón (30, 130, 230) está fijado al soporte de punzón (25, 125, 225).

16. Conjunto de punzón (2, 102, 202) según la reivindicación 15, caracterizado porque el dispositivo de ajuste de carga es un reborde adyacente a la extremidad del punzón (34, 34'; 134, 134'; 234, 234') dentro de dicho rebajo (32, 132, 232), teniendo la extremidad del punzón (34, 34'; 134, 134'; 234, 234') una o más paredes laterales (58, 158, 258) que se extienden desde el reborde hasta la superficie del punzón (11, 11'; 111, 111'; 211, 211'), y teniendo el separador de carga (50, 150, 250) un espacio adaptado a la o a cada pared lateral del punzón (58, 158, 258).

17. Conjunto de punzón (2, 102, 202) según la reivindicación 16, caracterizado porque el separador de carga (50, 150, 250) se extiende completamente alrededor de la extremidad del punzón (34, 34'; 134, 134'; 234, 234').

18. Conjunto de punzón (202) según cualquiera de las reivindicaciones 15 a 17, caracterizado porque el separador de carga (250) tiene uno o más dispositivos de colocación (95) colocados con uno o más dispositivos de adaptación (258, 258') del punzón (230) de modo que la orientación rotatoria del punzón (30, 130, 230) alrededor del eje del punzón (5, 105, 205) sea determinada por la orientación rotatoria del separador de carga (50, 150, 250).

19. Conjunto de punzón (202) según la reivindicación 18, caracterizado porque la orientación rotatoria del separador de carga (250) alrededor del eje del punzón (205) puede ajustarse para realizar un ajuste que corresponda a la orientación rotatoria del punzón (230).

20. Conjunto de punzón (202) según la reivindicación 19, caracterizado porque el separador de carga (250) tiene una proyección (91) que se extiende transversalmente al eje del punzón (205) para facilitar la realización de dicho ajuste a la orientación rotatoria del separador de carga (250).

21. Conjunto de punzón (202) según cualquiera de las reivindicaciones 18 a 20, caracterizado porque el cuerpo del punzón (231) tiene una sección transversal esencialmente circular en un plano perpendicular al eje del punzón (205), de modo que antes de ser afianzado al soporte de punzón (225), el punzón (230) puede ser girado alrededor del eje del punzón (205) con respecto al soporte de punzón (225), y al menos una de las extremidades del punzón (234, 234') tiene una sección transversal no circular en un plano perpendicular al eje del punzón (205), siendo por lo tanto la orientación de dicha sección transversal no circular de la extremidad del punzón (234, 234') ajustable mediante la rotación del punzón (230) alrededor del eje del punzón (205) antes de fijar el punzón (230) en el soporte de punzón (225).

22. Dispositivo de unión de material dúctil (1, 101, 201) para unir dos o más capas de material dúctil (7, 9), que comprende una matriz (4) y un conjunto de punzón (2, 102, 202) con una extremidad de punzón (34, 34'; 134, 134'; 234, 234') dispuesta en funcionamiento hacia la matriz (4), caracterizado porque la matriz tiene una abertura de matriz (66) que se adapta a la extremidad del punzón, y el conjunto de punzón (2, 102, 202) es tal como se reivindica en cualquiera de las reivindicaciones 12 a 21.

23. Dispositivo de unión de material dúctil (101) según la reivindicación 22, caracterizado porque el dispositivo de unión (101) sirve para realizar una junta de solape redonda o una junta de remache lanceada.

24. Método para el mantenimiento de un conjunto de punzón (2, 102, 202) para su utilización en una herramienta para unir materiales dúctiles, siendo el conjunto de punzón (2, 102, 202) tal como se reivindica en cualquiera de las reivindicaciones 12 a 21, y comprendiendo el método los pasos de:

i) quitar el punzón (30, 130, 230) del soporte de punzón (25, 125, 225) cuando una de dichas extremidades de punzón (34, 34'; 134, 134'; 234, 234') dispuesta para su utilización para unir materiales dúctiles se ha desgastado o deteriorado;

ii) devolver el punzón (30, 130, 230) al soporte de punzón (25, 125, 225) con la orientación relativa del punzón (30, 130, 230) al conjunto de punzón (2, 102, 202) modificada de modo que la otra de dichas extremidades de punzón (34, 34'; 134, 134'; 234, 234') esté dispuesta para su utilización para unir materiales dúctiles (7, 9).