ES2262016T3 - Procedimiento, asi como matriz para fijar un elemento funcional a una pieza de chapa. - Google Patents

Abstract

Procedimiento para fijar un elemento (14) funcional, en especial un elemento de fijación, con un cabezal (20)frontal y, dado el caso con un vástago (22), en una pieza (12) de chapa, dado el caso de forma estanca a los líquidos y/o los gases, siendo prensado el elemento funcional contra la pieza (12) de chapa apuntalada por medio de una matriz (10), que presenta un compartimiento (62) de conformación, y embutiéndose material de la chapa, por medio de, al menos, una pieza (50) mecanizada apoyada móvilmente, preferiblemente por medio de, al menos, dos de dichas piezas (50) mecanizadas de la matriz (10), formando la pieza mecanizada o bien cada pieza mecanizada una zona (58) de pared correspondiente del compartimiento (62) de conformación y siendo embutido el material de la chapa, por medio de un movimiento dirigido radialmente hacia adentro de la pieza mecanizada o bien de cada pieza mecanizada, adentro de una muesca (24) del elemento (14)funcional, caracterizado porque la pieza (50) mecanizada o bien cada pieza mecanizada se apoya primero radialmente en una zona (88) de superficie lateral de un elemento (68) tope y, con ello, se le impide el movimiento dirigido radialmente hacia adentro hasta que el material de la chapa haya sido embutido por el cabezal (20) frontal del elemento (14) funcional en el compartimiento (62) de conformación para configurar una cavidad (87) visible, que rodee el cabezal (20) frontal al menos sensiblemente, y sólo es liberada seguidamente para realizar el movimiento radial gracias a un movimiento axial de la zona (88) de superficie lateral del elemento (68) de tope a lo largo de la pieza (50) mecanizada o bien de cada pieza mecanizada, para embutir el material de la chapa adentro de la muesca (24).

Description

Procedimiento, así como matriz para fijar un elemento funcional a una pieza de chapa.

El presente invento se refiere a un procedimiento para fijar un elemento funcional, en espacial un elemento de fijación, con un cabezal frontal y, dado el caso, una pieza de vástago, en una pieza de chapa, dado el caso de forma estanca a los líquidos y/o a los gases, donde el elemento funcional se prensa contra la pieza de chapa apuntalada por medio de una matriz, que presenta un compartimiento de conformación, y embute material de la chapa por medio de, al menos, una pieza mecanizada apoyada de forma móvil, preferiblemente, por medio de, al menos, dos de tales piezas mecanizadas de la matriz, donde la pieza mecanizada o bien cada pieza mecanizada forma una zona de pared del compartimiento de conformación y el material de la chapa es embutido por medio de un movimiento de la pieza mecanizada o bien de cada pieza mecanizada, dirigido radialmente hacia adentro, en una muesca del elemento funcional. El invento se refiere además a una matriz, en especial, para su aplicación en un procedimiento semejante para fijar un elemento funcional, en especial un elemento de fijación, con un cabezal frontal y, dado el caso, una pieza de vástago, en una pieza de chapa, dado el caso de forma estanca a los líquidos y/o a los gases, donde la matriz presenta un cuerpo de matriz y, al menos, una pieza mecanizada apoyada móvilmente en su interior, preferiblemente, al menos, dos de dichas piezas mecanizadas, así como un elemento tope precargado elásticamente en dirección hacia la pieza de chapa para la pieza mecanizada o bien para cada pieza mecanizada en el centro del cuerpo de la matriz, y la pieza mecanizada o bien cada pieza mecanizada forma una zona de pared del espacio de conformación, que se ha previsto en la matriz en la región de su cara frontal orientada hacia la pieza de chapa, y es guiada por medio de una guía correspondiente, colocada oblicuamente, para realizar un movimiento dirigido radialmente hacia adentro, que da lugar a una embutición del material de la chapa en una marca de forma o bien en una en muesca del elemento funcional.

Un procedimiento o bien una matriz de este género se conoce por el documento EP-A-0 993 902. Se utiliza en él un procedimiento semejante o bien una matriz semejante para fijar diversos elementos funcionales en una pieza de chapa. Por ejemplo, en el caso del elemento funcional, puede tratarse de un elemento según las figuras 1a y 1b de dicho documento, donde el cabezal presenta un diámetro mayor que el vástago y se ha formado una muesca entre el cabezal y el vástago. También puede tratarse, en el caso del elemento funcional, de un elemento, que se representa según la figura 5 del documento, como un tornillo prisionero con un diámetro, al menos sensiblemente constante. Se pueden prever además marcas de seguro antitorsión en la zona del cabezal frontal del tornillo prisionero. Alternativamente, se puede tratar, en el caso del elemento funcional, de un elemento según la solicitud de patente alemana DE-A-10 118 973. Puede tratarse además, en el caso del elemento funcional, de un elemento, que se representa como elemento tubular hueco o según la solicitud de patente europea EP-A 1 249 305. Puede representarse además el elemento funcional como un elemento de tuerca, formando, por así decirlo, el cuerpo de la tuerca el cabezal frontal del elemento.

En cuanto a la forma del elemento funcional, únicamente resulta importante que proporcione en la zona del cabezal frontal o bien de la pieza del elemento, que es rodeada por la pieza de chapa, una o varias muescas o marcas de forma como concavidades, que existen para encajar en unión positiva de forma con el material de la chapa en la zona de una cavidad de la pieza de chapa a configurar durante la fijación del elemento funcional en la pieza de chapa. No es necesario que el elemento funcional esté dotado de una rosca. Puede tratarse absolutamente, en el caso del elemento funcional, de un elemento, que esté configurado, por ejemplo, como espiga guía o que presente un cabezal esférico o con marcas especiales para realizar determinadas funciones. Como ejemplo adicional, se puede mencionar aquí una espiga, que sirva en un automóvil para la recepción de una grapa elástica para fijar una alfombrilla o de una grapa para tubería de freno o de una grapa para cables.

Puede tratarse además, en el caso del elemento funcional, de un elemento de cuerpo hueco como un elemento de tuerca con o sin rosca interior, que representa por sí mismo el cabezal frontal y no presenta, en absoluto, pieza de vástago alguna. La muesca estaría entonces para materializarla, por ejemplo, en la transición de la pared lateral del elemento a su superficie frontal libre, o bien materializada por dicha transición.

Se conoce fijar elementos funcionales a escala industrial en piezas de chapa por diferentes procedimientos y utilizando diversas matrices. Todo ello tiene lugar frecuentemente al mismo tiempo que la deformación de la pieza de chapa para convertirse en un objeto tridimensional. Resulta problemático, en todos estos procedimientos y matrices, que hayan de trabajar con fiabilidad en grandes series.

Un problema en la fabricación de piezas de chapa, que presentan una cavidad, en la que se aloja en unión positiva de forma el cabezal de un elemento funcional, consiste en que los procedimientos o bien las matrices conocidos hasta ahora dan lugar eventualmente a una configuración errónea de la cavidad, por ejemplo, en el sentido de que la cavidad no se configura simétricamente.

Es problema del presente invento perfeccionar adicionalmente un procedimiento o bien una matriz del género mencionado al principio de modo que el procedimiento o bien la matriz trabajen aún más fiablemente y no se presenten asimetrías indeseadas o configuraciones erróneas de la pieza de chapa o que sólo lo hagan lo más raramente posible.

Para resolver este problema, se preve, partiendo de un procedimiento del tipo mencionado al principio, que la pieza mecanizada o bien cada pieza mecanizada se apoye primero radialmente en una zona de la superficie lateral de un elemento tope y, con ello, se le impida el movimiento orientado radialmente hacia adentro hasta que el material de la chapa se haya embutido, por medio del cabezal del elemento funcional, en el compartimiento de conformación para configurar una cavidad visible, que rodee al menos sensiblemente el cabezal, y sólo se libere seguidamente, por medio de un movimiento axial de la zona de la superficie lateral a lo largo de la pieza mecanizada o bien de cada pieza mecanizada, para poder realizar el movimiento radial para embutir el material de la chapa en la muesca.

Se preve además, igualmente según el invento, una matriz del tipo mencionado al principio, que se caracteriza por que cada pieza mecanizada, al configurarse una cavidad en la pieza de chapa, que se realiza en el compartimiento de conformación de la matriz debido a la presión ejercida sobre el cabezal frontal del elemento funcional, esté apoyada radialmente en una zona de la superficie lateral del elemento tope y, por ello, se le impida el movimiento dirigido radialmente hacia adentro hasta que la zona de la superficie lateral del elemento tope, en la que está apoyada cada pieza mecanizada, se mueva a lo largo de la pieza mecanizada por la mencionada presión del cabezal frontal del elemento funcional en contra de la precarga elástica, y se libere el movimiento radial de la pieza mecanizada.

Gracias a que la pieza mecanizada o bien las piezas mecanizadas se mantienen primero inmóviles por contacto contra el elemento tope, quedan condiciones claramente definidas para la configuración de la cavidad, de modo que se consigue configurar la cavidad adecuadamente sin tener que temer configuraciones erróneas de dicha cavidad. Además, los movimientos radiales de las piezas mecanizadas, que dan lugar a que el material de la chapa sea embutido dentro de las marcas de forma o bien de la muesca del elemento funcional, se sincronizan por el procedimiento elegido o bien por la matriz configurada según el invento de tal modo que tenga lugar una deformación simétrica del material de la chapa en la región de la cavidad alrededor del cabezal frontal del elemento funcional, por lo cual tiene lugar asimismo una configuración simétrica de la unión entre la pieza de chapa y el elemento funcional sin que se hayan de temer configuraciones erróneas de dicha unión.

Según cómo se haya creado el elemento funcional, las piezas mecanizadas según la reivindicación 2 pueden estar redondeadas por sus superficies, orientadas hacia el material de la chapa, en la transición a las secciones de pared que forman el compartimiento de conformación, y las mencionadas secciones de pared pueden embutir el material de la chapa en marcas de forma de la cara radial exterior del cabezal frontal del elemento funcional. Si hubiese de existir una muesca en el cabezal frontal del elemento funcional o entre el cabezal frontal y la pieza de vástago, entonces las piezas mecanizadas pueden presentar resaltos redondeados, que sobresalgan radialmente hacia adentro, en sus superficies orientadas hacia el material de la chapa, en la transición a las secciones de pared, que forman el compartimiento de conformación, resaltos que embuten el material de la chapa adentro de la muesca. También en este caso, la forma redondeada sirve para el tratamiento más atrayente de la pieza de chapa, de modo que no se la haya de perforar o agujerear.

El procedimiento según el invento o bien las matrices según el invento se estructuran de modo especialmente sencillo, cuando se hace retroceder el elemento tope por el cabezal frontal del elemento funcional, intercalando el material de la chapa en la configuración de la cavidad, hasta que se suprima el apoyo de las piezas mecanizadas en el elemento tope.

Con una configuración relativamente sencilla del elemento tope, se hace retroceder, por consiguiente, el elemento tope de la matriz, durante la configuración de la cavidad en la pieza de chapa, hasta que las piezas mecanizadas ya no se apoyen más en el elemento tope y puedan moverse a lo largo de las guías colocadas oblicuamente a causa de la presión ejercida sobre las superficies frontales de las piezas mecanizadas orientadas hacia la pieza de chapa. Este movimiento tiene lugar también sincronizadamente porque la pieza de chapa es prensada simultáneamente por el émbolo del cabezal de asiento sobre las caras laterales de todas las piezas mecanizadas, y se encarga del movimiento sincronizado de las piezas mecanizadas a lo largo de las correspondientes guías subordinadas, colocadas oblicuamente. Puesto que las piezas mecanizadas se mueven la misma cuantía en la dirección axial por acción del cabezal de asiento, que presiona contra la pieza de chapa, se mueven asimismo todas - porque todas las guías forman el mismo ángulo con el eje longitudinal de la matriz - una misma cuantía radial en la dirección radial. En la región de las piezas mecanizadas de la matriz, se hace encajar el material de la chapa de modo especialmente íntimo con unas marcas de seguro antitorsión, especialmente de forma ranurada y/o estriada, configuradas en el elemento funcional, con lo que tiene lugar un seguro antitorsión especialmente fiable.

Resulta especialmente ventajoso que se prevean para las piezas mecanizadas las correspondientes guías de tipo de ranura en T oblicuas con respecto al eje longitudinal de la matriz, en las que las piezas mecanizadas deslizan tras la liberación del movimiento dirigido radialmente hacia adentro por la presión de un émbolo y realicen simultáneamente el movimiento axial y radial mencionado arriba. Las piezas mecanizadas pueden presentar también en sección transversal la forma de tacos en T, con lo cual tiene lugar una guiado especialmente ventajoso de las piezas mecanizadas.

Resulta especialmente ventajoso que el compartimiento de conformación de la matriz esté formado no sólo por las zonas de pared de las piezas mecanizadas colocadas móvilmente, sino también por las zonas de pared dispuestas fijamente del cuerpo de la matriz, que se ha dispuesto cada una entre dos piezas mecanizadas móviles de la matriz.

Las zonas de pared dispuestas fijamente del cuerpo de la matriz se dimensionan preferiblemente en estado de partida para generar la cavidad en la pieza de chapa, de modo que estén en prolongación o ligeramente retranqueadas con respecto a las zonas de pared de las piezas mecanizadas, que definen con ellas el compartimiento de conformación, mientras que en estado cerrado de la matriz, tras la terminación de la unión entre el elemento funcional y la pieza de chapa, están así claramente desplazadas con respecto las zonas de pared de las piezas mecanizadas, que definen con ellas el compartimiento de conformación.

Esto significa que, durante el movimiento de cierre de la matriz, el material de la chapa se deforma en la región de la cavidad con especial intensidad en la zona de las piezas mecanizadas, por el contrario, se deforma más bien poco en las zonas entre las piezas mecanizadas. Esta deformación alternante del material de la chapa en la zona de la cavidad da lugar a un seguro antitorsión extraordinariamente ventajoso.

El procedimiento se realiza habitualmente de tal modo que no se perfore la pieza de chapa, con lo cual es posible una unión estanca a los gases y a los líquidos entre el elemento funcional y la pieza de chapa. Esto puede resultar ventajoso, en especial, cuando los elementos funcionales se monten en la parte inferior de la carrocería de un vehículo automóvil o en zonas, donde agua o solución salina del exterior llega a hacer contacto con la pieza de chapa. Debido a no estar perforada la pieza de chapa, no existe ninguna posibilidad de que un líquido semejante pase, desde la cara exterior de la pieza de chapa, a la cara interior de la pieza de chapa por la unión entre el elemento funcional y la pieza de chapa, y provoque allí corrosión.

Pero el invento no se limita a producir uniones, en las que el elemento funcional no atraviese la pieza de chapa. En vez de ello, es absolutamente posible trabajar con una chapa agujereada y configurar la cavidad en la zona del agujereado de la chapa perforada o, en el caso de configurar primero una cavidad sin agujerear en la pieza de chapa, agujerearla con un punzón que marche por detrás. Una construcción semejante podría resultar ventajosa, por ejemplo, cuando se trate el elemento funcional de un elemento de tuerca, donde se desee acceso a la rosca desde la cara de la pieza de chapa opuesta al elemento funcional o se desease provocar una situación, en la que se pudiese atornillar un tornillo a través del elemento de tuerca y de la pieza de chapa, lo que podría ser útil, por ejemplo, cuando se trabaje con un tornillo formador de rosca o cortador de rosca, que genera simultáneamente una rosca en la pieza de chapa y, con ello, crea un paso director entre tornillo y pieza de chapa, por ejemplo, cuando se trate, en el caso del tornillo, de un perno de masa u otras conexiones eléctricas.

Realizaciones especialmente preferidas del procedimiento o de la matriz se pueden deducir de las reivindicaciones subordinadas.

El invento se explica a continuación más detalladamente a base de un ejemplo de realización preferido y haciendo referencia a los dibujos, en los que las figuras muestran:

Figura 1 una sección longitudinal a través de una matriz según el invento, que se ha pensado para la fijación de un elemento funcional en una pieza de chapa para aplicar con un cabezal de asiento, donde se ha indicado el plano de corte de la figura 1 con A-A en la figura 2,

Figura 2 una vista en planta desde arriba sobre la matriz de la figura 1, según el plano II-II de la figura 1,

Figuras 3 y 4 representaciones, que corresponden a las figuras 1 y 2, aunque tras un movimiento de cierre de una prensa, en la que se han instalado el cabezal de asiento y la matriz, habiéndose configurado una cavidad en la pieza de chapa y estando la configuración de la cavidad poco antes de la terminación, y

Figuras 5 y 6 otras representaciones según las figuras 1 y 2 o bien 3 y 4, aunque al final del procedimiento de fijación en un instante en el que el elemento funcional se ha fijado completamente en la pieza de chapa.

En relación primero con las figuras 1 y 2, se muestra en ellas una matriz 10, que se ha dispuesto debajo de una pieza 12 de chapa, siendo movido un elemento 14 funcional encima de la pieza de chapa, por un cabezal de asiento representado esquemáticamente, hacia la pieza de chapa en la dirección 18 de la flecha, habiendo llegado el extremo frontal inferior del elemento funcional, compuesto de cabezal 20 frontal y pieza 22 de vástago, justamente encima de la pieza 12 de chapa.

Como puede observarse en la figura 1, el cabezal 20 frontal del elemento 14 funcional tiene un diámetro mayor que el del vástago 22, que en este ejemplo se ha provista de una rosca. El cabezal 20 frontal del elemento funcional presenta además varias concavidades 24 radiales, que se han repartido regularmente alrededor del contorno del cabezal 20 frontal. En este ejemplo se han previsto doce de dichas concavidades regularmente repartidas, que presentan, en cada caso, la forma de un rectángulo con esquinas redondeadas en vista en planta desde arriba. Se observa además a partir de la figura 1 que el cabezal 20 frontal del elemento 14 funcional se convierte a través de un reborde 26 radial en el vástago 22 provisto, en este caso, de rosca. Se ha de hacer hincapié en este lugar en que ello representa únicamente una posible configuración del elemento 14 funcional. El elemento funcional puede presentar las más variadas configuraciones, como ya se explicó arriba más detalladamente.

En el caso del cabezal 16 de asiento, puede tratarse de una cabezal de asiento convencional. El cabezal de asiento debe ser capaz únicamente de recibir el elemento 14 funcional y prensarlo en dirección hacia la matriz 10. En la representación de la figura 1, el cabezal 16 de asiento presiona tanto sobre el reborde 26 radial del elemento funcional, como también sobre el extremo frontal libre del vástago 22, pudiendo llegar a utilizarse, en este caso, una espiga 31 elástica. Esta espiga 31 elástica también puede ser retirada para permitir la entrada automática de otros elementos funcionales aislados. El cabezal de asiento se puede configurar, por ejemplo, según las solicitudes de patente europeas EP-A-0 755 749 y EP-A-1 202 834 o según la solicitud de patente europea EP-A-1 249 305 (EP 1 183 130).

Se puede prever también un sujetador elástico anular, que no se ha mostrado en la figura 1, pero que sería para disponer anularmente alrededor del eje 30 longitudinal central del cabezal 16 de asiento, que representa simultáneamente el eje longitudinal central del elemento 22 funcional y de la matriz 10, y que tendría la misión de prensar la pieza de chapa contra la cara frontal superior de la matriz 10.

La configuración de la matriz 10 se ha de entender tal como sigue: El signo 40 de referencia indica un cuerpo de matriz, que se ha configurado con una perforación 42 escalonada central, dispuesta concéntricamente con el eje 30 longitudinal. Además, se han fresado o bien erosionado, en este ejemplo, tres guías 44 en forma de ranura en T colocadas oblicuamente en el cuerpo de la matriz, donde cada guía 44 está orientada hacia un punto 48 central común del eje 30 longitudinal central procediendo de la cara 46 frontal superior del cuerpo 40 de la matriz. Las tres guías 44 mostradas en la figura 2 se han dispuesto a distancias regulares alrededor del eje 30 longitudinal central y presentan, en cada caso, la misma pendiente con respecto al eje 30 longitudinal central. Tres piezas mecanizadas móviles de la matriz 10 se encuentran, en este ejemplo, apoyadas de modo desplazable en las guías de ranura en forma de T, piezas móviles, que presentan, vistas lateralmente, una forma aproximadamente triangular y tienen, en cada caso, perpendicularmente a la respectiva guía la sección transversal de un taco de corredera en T.

Las piezas 50 mecanizadas tienen, según ello, dos zonas 52 de reborde, que deslizan en la guía 44 en forma de corredera en T, con lo cual la libertad de movimientos de las piezas 50 mecanizadas se limita a un movimiento en la dirección longitudinal de las guías, es decir, en dirección oblicua hacia el punto 48 central. Cada pieza 50 mecanizada presenta una superficie 54 parcialmente cilíndrica por su cara radialmente interior, que se convierte a través de un pequeño reborde 56 radial en una sección 58 de pared asimismo parcialmente cilíndrica. Estas secciones 58 de pared de las piezas 50 mecanizadas forman conjuntamente con la secciones 60 de pared fijas, dispuestas cilíndricamente del cuerpo 40 de la matriz, un compartimiento 62 de conformación. Al mismo tiempo, las secciones 60 de pared fijas del cuerpo 40 de la matriz se extienden a lo largo de un cilindro circular, que se ha dispuesto concéntricamente al eje 30 longitudinal central.

Como se puede observar asimismo en las figuras 1 y 2, las piezas 50 mecanizadas presentan, en la zona de sus caras 66 frontales superiores, unos resaltos 64 redondeados respectivos, dirigidos radialmente hacia adentro, que - como se explicara luego más detalladamente - sirven para empujar el material de chapa hacia adentro de las concavidades o bien de las muescas 24 del elemento 22 funcional. Debe manifestarse en este lugar que los resaltos 64, dirigidos radialmente hacia adentro, no son forzosamente necesarios. En vez de ellos, las secciones 58 de pared cilíndricas podrían convertirse por medio de un radio o de unos redondeados suaves en la superficie frontal de la correspondiente pieza 50 mecanizada, es decir, sin un resalto 64 radial semejante, dirigido hacia adentro. Una configuración semejante resultaría entonces ventajosa cuando el elemento 22 funcional presentase un diámetro, al menos sensiblemente constante, y se materializase, por ejemplo, por medio de una espiga roscada, donde las piezas 50 mecanizadas tendrían entonces la misión de presionar hacia adentro el material de la chapa a trechos alrededor del contorno de la espiga roscada o alrededor de todo el contorno de la espiga roscada en la rosca o bien en el estriado, que fue troquelado en la rosca o la sustituyó.

Se puede observar asimismo en la figura 1 un elemento 68 tope apoyado móvilmente, que presenta una brida 70, en cuya cara inferior ataca un muelle 72 helicoidal de compresión para precargar elásticamente hacia arriba el elemento 68 tope. Al mismo tiempo, llega la cara superior de la brida 70 anular a contactar con un reborde 74 anular de la perforación 42 escalonada del cuerpo 40 de la matriz, y esto limita el posible movimiento dirigido hacia arriba del elemento 68 tope. El elemento 68 tope presenta además una espiga 76 dispuesta centralmente, cuya cara 78 frontal superior queda en el plano de las caras 66 frontales de las piezas 50 mecanizadas, siendo dicho plano perpendicular al eje 30 longitudinal. Se observa además en la figura 1 que la cara 46 frontal superior del cuerpo 42 de la matriz está retranqueada con respecto a las caras 66 frontales de las piezas 50 mecanizadas.

El muelle 72 helicoidal de compresión se apoya por su extremo opuesto al elemento 68 tope en un estribo 82, que está sujeto por medio de un anillo 84 elástico en el cuerpo 40 de la matriz.

Las figuras 1 y 2 muestran la posición de partida de la matriz 10 y del cabezal 16 de asiento inmediatamente antes del comienzo de la fijación del elemento 22 funcional a la pieza de chapa. Además, la matriz 10 se dispone habitualmente en una herramienta inferior de una prensa, mientras que el cabezal 16 de asiento es soportado por una herramienta superior de la prensa o por una placa intermedia de la prensa. También son posibles otras disposiciones. Por ejemplo, la matriz puede apoyarse en la placa intermedia de la prensa o ser soportada por una placa intermedia de la prensa. También son posibles otras disposiciones. Por ejemplo, la matriz se puede instalar en la placa intermedia de la prensa y el cabezal de asiento, en la herramienta superior de la prensa. También son imaginables disposiciones inversas, en las que la matriz se instala en la herramienta superior de la prensa y el cabezal de asiento, en la herramienta inferior de la prensa o en la placa intermedia. No obstante, no es forzoso prever una prensa para el accionamiento de las herramientas representadas por la matriz y el cabezal de asiento. Así, pues, son posibles disposiciones en las que la matriz y el cabezal de asiento son soportados, por ejemplo, por un autómata para realizar el necesario movimiento relativo entre el cabezal de asiento y la matriz en la dirección del eje longitudinal del elemento funcional, pudiendo tener lugar dicho movimiento relativo ya sea por el propio autómata o por acción de una fuerza exterior. También son imaginables otras herramientas, que se pueden encargar del movimiento relativo del cabezal de asiento y la matriz.

Las indicaciones arriba, abajo, etc., que se utilizan en la descripción, se basan en la disposición geométrica de las figuras 1 y 2, pero no se han de contemplar como limitadoras. En otra disposición geométrica, por ejemplo, con la matriz arriba y el cabezal de asiento abajo, se habrían de cambiar en consecuencia las indicaciones de posición empleadas. Finalmente, también son imaginables disposiciones oblicuas de la matriz y del cabezal de asiento.

La fijación del elemento 14 funcional a la pieza 12 de chapa se describe a continuación más detalladamente a base de las otras figuras 3 y 4.

La figura 3 muestra el estado después de que la prensa esté parcialmente cerrada, es decir, que el cabezal 16 de asiento ya haya sido movido, en comparación con la figura 1, en la cuantía h_{1} en la dirección 18 de la flecha en dirección hacia la matriz 10. La prensa no está todavía completamente cerrada, lo que puede observarse por la distancia 86 entre la cara inferior del cabezal 16 de asiento y la pieza 12 de chapa. En este movimiento de cierre de la prensa, el cabezal de asiento ha ejercido una presión sobre el elemento 22 funcional, de tal modo que el cabezal 20 frontal del elemento funcional ha producido una cavidad 87 en la pieza 12 de chapa, cavidad que se encuentra dentro del compartimiento 62 de conformación.

Durante este movimiento del cabezal de asiento, se han mantenido inmóviles las piezas 50 mecanizadas, ya que se les impidió un movimiento a lo largo de la guía 44 por el contacto de las superficies 54 cilíndricas con la superficie 88 cilíndrica exterior del elemento 68 tope. Se observa a partir de la figura 3 que este contacto de las superficies 54 parcialmente cilíndricas con la superficie 88 está apunto de ser eliminado, ya que el elemento 68 tope, a causa de la presión ejercida por medio del elemento 22 funcional sobre la pieza 12 de chapa en la espiga 76 central, ha sido forzado de tal modo hacia atrás que la superficie 90 anular del elemento tope, que rodea la espiga 76 central y que representa la cara frontal superior de la pieza 88 cilíndrica del elemento tope, pronto acabará llegando debajo de las caras 92 frontales inferiores de las piezas 50 mecanizadas.

Cuando se parte de que un movimiento de cierre adicional de la prensa da lugar a que el cabezal 16 de asiento presione con su cara 92 inferior en la pieza 12 de chapa, quedando ahora la superficie 90 anular del elemento 68 tope por debajo de las caras 93 inferiores de las piezas mecanizadas, entonces pueden moverse ahora las piezas 50 mecanizadas desde la posición según la figura 3 a las posiciones desplazadas radialmente hacia adentro según la figura 5. Las piezas 50 mecanizadas están obligadas a ello, porque la fuerza del cabezal de asiento, que actúa en la dirección 18 de la flecha, carga sobre la pieza de chapa y, por ello, sobre las caras 66 frontales superiores de las piezas 50 mecanizadas.

Esta fuerza obliga a las piezas 50 mecanizadas a moverse a lo largo de las guías colocadas oblicuamente, no siendo ya impedido este movimiento por el elemento 68 tope, ya que la superficie 92 anular queda debajo de las caras frontales de las piezas 50 mecanizadas. El movimiento continúa hasta que se alcanza la posición según la figura 5. Se observa entonces que el avance por el movimiento dirigido radialmente hacia adentro de las piezas mecanizadas, que acompaña al movimiento a lo largo de la guía 44 colocada oblicuamente, ha presionado la cavidad configurada según la figura 3 ahora firmemente en tres puntos contra el cabezal 20 frontal del elemento 22 funcional, donde las orejetas 64 sobresalientes radialmente hacia adentro de las piezas 50 mecanizadas han embutido el material de la chapa adentro de las marcas de forma opuestas o bien de las muescas del cabezal frontal del elemento 14 funcional, de modo que exista un contacto fijo de la pieza de chapa con el cabezal 20 frontal del elemento 22 funcional. Gracias al encaje del material de la chapa en las concavidades 24, se genera un considerable seguro antitorsión, así como una gran resistencia al alargamiento. La unión entre el elemento 14 funcional y la pieza 14 de chapa queda así terminada y la pieza ensamblada, consistente en las piezas de chapa y el elemento funcional aplicado a ellas, puede ser extraída ahora por apertura de la prensa. Al mismo tiempo, la fuerza dirigida hacia arriba, ejercida por el muelle 72 sobre el elemento tope, que actúa por medio de la espiga 76 central sobre la pieza ensamblada, consistente en el elemento 14 funcional y la pieza 12 de chapa, vela al abrirse la prensa por que la pieza ensamblada sea desplazada hacia arriba, con lo cual las piezas 50 mecanizadas son levantadas también, en especial, porque los resaltos dirigidos hacia adentro encajan dentro del material de la chapa. Este movimiento de elevación tiene lugar hasta que la pieza cilíndrica del elemento tope pueda deslizar nuevamente entre las piezas mecanizadas en la zona de las superficies 54 cilíndricas. En este instante, la matriz vuelve a estar abierta y las piezas mecanizadas se pueden mover radialmente hacia afuera y hacia arriba, de modo que la pieza ensamblada pueda ser retirada y se pueda introducir una nueva pieza de chapa en la prensa para que pueda ser unida a un nuevo elemento funcional.

El levantamiento de la pieza 12, 14 ensamblada de la matriz 10 puede realizarse además, al menos parcialmente, por el cabezal de asiento, cuando éste ejerza fuerzas sobre el vástago 22 como, por ejemplo, en el cabezal de asiento según la solicitud EP-A-1 249 305. A causa de la unión positiva de forma entre el cabezal 20 frontal y la pieza 12 de chapa, esas fuerzas elevan las piezas 50 mecanizadas y las obligan a un movimiento dirigido radialmente hacia afuera, que tiene lugar debido a las guías colocadas oblicuamente, hasta que la pieza ensamblada sea liberada de las piezas mecanizadas. Pero el cabezal de asiento debe ser dimensionado y excitado entonces de tal modo que libere seguidamente el vástago y, por ello, la pieza ensamblada.

Gracias a que las secciones 60 de pared estacionarias del cuerpo 40 de la matriz se han configurado de forma cilíndrica circular, no es posible deformación alguna de la pieza de chapa en estas zonas, que pudiera impedir la extracción de la pieza ensamblada de la prensa. Se observa además, a partir de las figuras 5 y 6, que el movimiento de cierre de la prensa se termina automáticamente, cuando el cabezal 16 de asiento ha presionado la pieza 12 de chapa sobre las caras 66 frontales superiores de las piezas 50 mecanizadas y sobre la cara 46 frontal superior del cuerpo de la matriz. En este estado, se bloquea la prensa y no se puede cerrara más o bien dicho bloqueo es detectado por el control de la prensa y da lugar a una apertura de la prensa. Este contacto fijo limita también el movimiento máximo dirigido radialmente hacia adentro de las piezas mecanizadas y asegura que el prensado de la pieza de chapa en dirección radial tenga lugar en la cuantía deseada en el elemento funcional. El retraso del movimiento de las piezas 50 mecanizadas, hasta que se haya configurado la cavidad en la pieza de chapa, vela por una configuración simétrica de la pieza de chapa y por el movimiento sincronizado de las piezas mecanizadas, que, debido al dimensionado mecánico, actúa cuando el elemento 68 tope ha sido forzado hacia atrás tanto que las piezas mecanizadas se puedan mover axial y radialmente, asimismo vela por una deformación simétrica limpia de la pieza 12 de chapa.

Se ha de manifestar en este lugar que, aunque la disposición preferida preve tres piezas 50 mecanizadas móviles, también sería imaginable trabajar con dos piezas mecanizadas o incluso sólo con una pieza mecanizada móvil, pudiéndose elegir también otro número de piezas mecanizadas según demanda, por ejemplo cuatro, cinco, seis o más. También sería imaginable renunciar a las secciones de pared estacionarias para limitar los segmentos parciales del compartimiento de conformación y dejar que se prense el material de la chapa alrededor de todo el contorno de la cavidad por las piezas mecanizadas móviles en dirección radial. Pero se considera justamente como ventajoso que el material de la chapa se prense firmemente por tramos en la zona de la cavidad contra el elemento funcional, ya que esto puede llegar tan lejos que el elemento 14 funcional se deforme con ello conjuntamente con la chapa en estas zonas de la región de las piezas de chapa deformadas localmente, aunque no se deforme en las regiones, determinadas por las zonas de pared estacionarias del cuerpo de la matriz, lo que da lugar asimismo a un seguro antitorsión, y precisamente incluso cuando no se hayan previsto marcas de seguro antitorsión en el cabezal frontal. En otras palabras, las piezas mecanizadas móviles pueden dar lugar entonces a una abolladura local del cabezal frontal del elemento funcional, deformándose entonces el material de la chapa hacia adentro de la abolladura local y velando por el necesario seguro antitorsión. Las zonas que encajan mutuamente del elemento 14 funcional y de la pieza 12 de chapa velan también, en este ejemplo, por la necesaria resistencia al alargamiento del elemento funcional.

Además, la disposición se puede elegir de modo que exista una muesca entre el cabezal y el vástago del elemento funcional, por ejemplo, en la zona del reborde 26 anular, donde el material de la chapa pueda ser introducido a presión en dicha muesca y, con ello, se consiga una elevada resistencia al alargamiento.

Se observa finalmente, a partir de una comparación de la figura 6 con las figuras 2 y 4, que el movimiento dirigido radialmente hacia adentro de las piezas 50 mecanizadas de la figura 6 ha dado lugar a que las secciones 60 de pared estacionarias se hayan retranqueado con respecto a las superficies 58 parcialmente cilíndricas en una cuantía pronunciada, mientras que no es éste el caso en las figuras 2 y 4, porque allí las superficies 58 cilíndricas de las piezas 50 mecanizadas están más bien en prolongación con las superficies 60 parcialmente cilíndricas del cuerpo 40 de la matriz.

Claims (25)

1. Procedimiento para fijar un elemento (14) funcional, en especial un elemento de fijación, con un cabezal (20)frontal y, dado el caso con un vástago (22), en una pieza (12) de chapa, dado el caso de forma estanca a los líquidos y/o los gases, siendo prensado el elemento funcional contra la pieza (12) de chapa apuntalada por medio de una matriz (10), que presenta un compartimiento (62) de conformación, y embutiéndose material de la chapa, por medio de, al menos, una pieza (50) mecanizada apoyada móvilmente, preferiblemente por medio de, al menos, dos de dichas piezas (50) mecanizadas de la matriz (10), formando la pieza mecanizada o bien cada pieza mecanizada una zona (58) de pared correspondiente del compartimiento (62) de conformación y siendo embutido el material de la chapa, por medio de un movimiento dirigido radialmente hacia adentro de la pieza mecanizada o bien de cada pieza mecanizada, adentro de una muesca (24) del elemento (14)funcional, caracterizado porque la pieza (50) mecanizada o bien cada pieza mecanizada se apoya primero radialmente en una zona (88) de superficie lateral de un elemento (68) tope y, con ello, se le impide el movimiento dirigido radialmente hacia adentro hasta que el material de la chapa haya sido embutido por el cabezal (20) frontal del elemento (14) funcional en el compartimiento (62) de conformación para configurar una cavidad (87) visible, que rodee el cabezal (20) frontal al menos sensiblemente, y sólo es liberada seguidamente para realizar el movimiento radial gracias a un movimiento axial de la zona (88) de superficie lateral del elemento (68) de tope a lo largo de la pieza (50) mecanizada o bien de cada pieza mecanizada, para embutir el material de la chapa adentro de la muesca (24).

2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque la pieza (50) mecanizada o bien cada pieza mecanizada está redondeada por sus superficies (66), dirigidas hacia el material de la chapa en la transición a la zona (58) de pared, que forma el compartimiento (62) de conformación, y la mencionada zona de pared embute el material de la chapa adentro de unas marcas (24) de forma de la cara radialmente exterior del cabezal (20) frontal del elemento (14) funcional.

3. Procedimiento según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque la pieza (50) mecanizada o bien cada pieza mecanizada presenta en sus superficies, dirigidas hacia el material de la chapa, en la transición a la región de pared, que forma el compartimiento de conformación, un resalto (64) redondeado, que sobresale radialmente hacia adentro, que embute el material de la chapa adentro de una muesca (24) formada en el cabezal (20) frontal del elemento (14) o en la transición del cabezal (20) frontal del elemento (14) funcional al vástago (22).

4. Procedimiento según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el elemento tope es empujado hacia atrás por el cabezal (20) frontal del elemento (14) funcional intercalando el material (12) de la chapa durante la configuración de la cavidad (87), hasta que se suprima el apoyo de la pieza mecanizada o de cada pieza mecanizada en el elemento (68) tope.

5. Procedimiento según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque las piezas (50) mecanizadas, tras la liberación del movimiento dirigido radialmente hacia adentro, deslizan por la presión de un émbolo a lo largo de las correspondientes guías (44) oblicuas con respecto al eje (30) longitudinal de la matriz y, por consiguiente, se mueven al mismo tiempo radial y axialmente.

6. Procedimiento según la reivindicación 4 ó 5, caracterizado porque, tras la fijación del elemento (14) funcional a la pieza (12) de chapa, las piezas (50) mecanizadas son movidas por el elemento (68) precargado elásticamente en dirección axial, siendo liberada la pieza ensamblada, formada por el elemento (14) funcional y la pieza (12) de chapa, que también es movida axialmente por el elemento (68) tope, provocando el movimiento axial de la pieza ensamblada, dado el caso, un movimiento de las piezas mecanizadas, dirigido radialmente hacia fuera, tolerado por las guías (44) oblicuas.

7. Procedimiento según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el material de la chapa se encaja mediante las piezas (50) mecanizadas en marcas (24) de seguro antitorsión, en especial de forma ranurada y/o nervada, configuradas en el elemento (14) funcional.

8. Procedimiento según una de las reivindicaciones precedentes caracterizado porque la pieza (12) de chapa no se perfora o no se agujerea, al menos en la región del elemento (14) funcional, al fijarlo a la pieza de chapa.

9. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque se utiliza una pieza de chapa previamente perforada o porque se perfora al fijar el elemento (14) funcional por medio de un elemento funcional autopunzonante o de un punzón precedente.

10. Matriz (10), en especial para utilizar en un procedimiento, según una de las reivindicaciones 1 a 9, para la fijación de un elemento funcional, en especial un elemento de fijación, con un cabezal (20) frontal y, dado el caso un vástago (22), a una pieza (12) de chapa, dado el caso de forma estanca a los líquidos y/o a los gases, presentado la matriz (10) un cuerpo (40) de matriz y, al menos, una pieza (50) mecanizada apoyada de forma móvil en su interior, preferiblemente, al menos, dos de dichas piezas mecanizadas, así como un elemento (68) tope precargado elásticamente en dirección hacia la pieza (12) de chapa para la pieza mecanizada o bien para cada pieza mecanizada en el centro del cuerpo de la matriz, y la pieza (50) mecanizada o bien cada pieza mecanizada forma una zona de pared de un compartimiento (62) de conformación, que se ha previsto en la matriz en la zona de su cara frontal dirigida hacia la pieza de chapa, y es conducida por una correspondiente guía (44) colocada oblicuamente para realizar un movimiento dirigido radialmente hacia adentro, que da lugar a un embutido del material de la chapa en una marca (24) de forma o bien en una muesca del elemento funcional, caracterizada porque cada pieza (50) mecanizada está apoyada radialmente en una zona (88) de la superficie lateral del elemento (68) tope para configurar una cavidad (87) en la pieza de chapa, cavidad que se realiza en el compartimiento (62) de conformación de la matriz por la presión ejercida sobre el cabezal (20) frontal del elemento (14) funcional, y, gracias a ello, se le impide el movimiento dirigido radialmente hacia adentro hasta que la zona (88) de superficie lateral del elemento (68) tope, en la que está apoyada cada pieza (50) mecanizada, se mueve por la mencionada presión del cabezal (20) frontal del elemento (14) funcional, en contra de la precarga elástica, a lo largo de la pieza (50) mecanizada y ha liberado el movimiento radial de la pieza (50) mecanizada.

11. Matriz según la reivindicación (10), caracterizada porque, tras el movimiento del elemento (68) tope a lo largo de las piezas (50) mecanizadas, las guías (44) colocadas oblicuamente dan lugar, a causa de la presión ejercida sobre la pieza de chapa, al movimiento de las piezas (50) mecanizadas dirigido radialmente hacia adentro con un movimiento axial simultáneo de las mismas.

12. Matriz según la reivindicación 10 u 11, caracterizada porque la longitud axial de la zona del elemento (68) tope, que impide a las piezas (50) mecanizadas el movimiento dirigido radialmente hacia adentro, se dimensiona de modo que la cavidad (87), formada por el cabezal frontal del elemento (14) funcional en el compartimiento (62) de conformación de la pieza de chapa, rodee, al menos sensiblemente, el cabezal (20) frontal, antes de que se suprima el apoyo de las piezas (50) mecanizadas en esta zona por deslizamiento de dicha zona a lo largo de las piezas (50) mecanizadas y se libere el movimiento radial de las piezas (50) mecanizadas.

13. Matriz según una de las reivindicaciones 10 a 12, caracterizada porque las piezas (50) mecanizadas se han redondeado en sus superficies (66) orientadas hacia el material (12) de la chapa en la transición a las secciones (58) de pared, que forman el compartimiento (62) de conformación.

14. Matriz según una de las reivindicaciones 10 a 13, caracterizada porque las piezas (50) mecanizadas presentan en sus superficies (66) orientadas hacia el material (12) de la chapa en la transición a las secciones (58) de pared, que forman el compartimiento (62) de conformación, unos resaltos (64) redondeados, sobresalientes radialmente hacia adentro, que embuten el material de la chapa en una muesca (24) formada en el cabezal (20) frontal o en la transición del cabezal (20) frontal del elemento (14) funcional al vástago (22).

15. Matriz según una de las reivindicaciones 10 a 14, caracterizada porque se ha previsto, para cada pieza (50) mecanizada, una guía (44) con ranura en forma de T oblicua con respecto al eje (30) longitudinal de la matriz, en la que cada pieza (50) mecanizada desliza, tras la liberación del movimiento dirigido radialmente hacia adentro, por la presión de un émbolo (16) y, con ello, se mueve al mismo tiempo radial y axialmente.

16. Matriz según una de las reivindicaciones 10 a 15, caracterizada porque el compartimiento (62) de conformación también está formado por zonas (60) de pared del cuerpo (40) de la matriz dispuestas fijamente, que se han dispuesto, en cada caso, entre dos piezas (50) mecanizadas móviles de la matriz.

17. Matriz según la reivindicación 16, caracterizada porque las zonas (60) de la pared del cuerpo de la matriz, dispuestas fijamente, en el estado de partida para la formación de la cavidad (87) en la pieza de chapa, están en prolongación o ligeramente desplazadas hacia delante o hacia atrás con respecto a las zonas (58) de pared de las piezas (50) mecanizadas, que definen conjuntamente el compartimiento (62) de conformación, mientras que, en el estado cerrado de la matriz, tras terminarse la unión entre el elemento funcional y la pieza de chapa, están retranqueadas claramente con respecto a las zonas (58) de pared avanzadas radialmente hacia adentro, que definen el compartimiento (62) de conformación.

18. Matriz según una de las reivindicaciones 10 a 17, caracterizada porque, para precargar elásticamente el elemento (68) tope en dirección axial hacia la pieza (12) de chapa, se ha previsto un muelle (72) dispuesto en un hueco de la matriz.

19. Matriz según la reivindicación 18, caracterizada porque el elemento (68) tope presenta por su extremo, orientado hacia el muelle (72), un reborde (70), que hace contacto con un reborde (74) de la matriz y, gracias a ello, se limita el movimiento máximo del elemento (68) tope hacia la pieza (12) de chapa.

20. Matriz según la reivindicación 19, caracterizada porque el muelle (72) está apoyado, por su extremo opuesto al elemento (68) tope, en un estribo (82) fijado en la matriz.

21. Matriz según la reivindicación 20, caracterizada porque el muelle (72) está precargado elásticamente entre el reborde (70) del elemento (68) tope y el reborde del estribo (82).

22. Matriz según la reivindicación 20 ó 21, caracterizada porque el estribo (82) está sujeto en una perforación longitudinal de la matriz mediante un anillo (84) elástico.

23. Matriz según una de las reivindicaciones 10 a 22, caracterizada porque el elemento (68) tope presenta una pieza (76) de espiga delantera, cuya cara (78) frontal libre puede ser atacada por el cabezal (20) frontal del elemento (14) funcional intercalando, dado el caso, el material de la chapa para el movimiento axial del elemento (68) tope.

24. Matriz según una de las reivindicaciones 10 a 23, caracterizada porque las caras frontales de las piezas (50) mecanizadas, orientadas hacia la pieza (12) de chapa, están sobre la cara (46) frontal del cuerpo (40) de la matriz hasta la finalización del movimiento, dirigido radialmente hacia adentro, de las piezas (50) mecanizadas.

25. Matriz según la reivindicación 24, caracterizada porque, al terminar el movimiento dirigido radialmente hacia adentro de las piezas (50) mecanizadas, quedan éstas a ras con la cara (46) frontal del cuerpo (40) de la matriz.