ES2290272T3 - Conjunto remachador de autoacabado y autorroscado. - Google Patents

Abstract

Un conjunto remachador (100), que comprende: un cuerpo del remache (102) que tiene una manga tubular hueca (104) y una cabeza chata redondeada (106) conveniente para hacer contacto con la superficie de una pieza de trabajo; y un mandril (108) dispuesto en el cuerpo de dicho remache, incluyendo el mandril una barrena (110) que tiene una porción de corte (118) y una ranura (138) generalmente dispuesta longitudinalmente en ella, formando la ranura por lo menos un borde cortante dentro de la porción de corte, en donde el por lo menos un borde cortante es adecuado para incrementalmente raspar el material de la pieza de trabajo cuando dicho mandril se gira para crear una abertura capaz de recibir la manga tubular hueca; caracterizado porque la barrena comprende además una porción de acabado (120), y la ranura además forma por lo menos un borde de acabado (148, 150) dentro de la porción de acabado, adecuado para pulir la abertura creada por dicho al menos un borde cortante.

Description

Conjunto remachador de autoacabado y autorroscado.

Campo de la invención

La presente invención generalmente se refiere al campo de fijadores como los remaches y similares, y más particularmente a un conjunto remachador de autoacabado y autorroscado.

Antecedentes de la invención

Típicamente se usan los remaches de fijación a ciegas para mantener juntas piezas de trabajo de láminas metálicas o similares cuando sólo es posible el acceso a un lado de las piezas de trabajo. Sin embargo, a veces puede ser embarazosa la aplicación de remaches de fijación a ciegas. Por ejemplo, en muchas aplicaciones, deben usarse guías especiales para mantener la alineación exacta de las piezas de trabajo durante el tiempo que se taladra el orificio hasta que el remache pueda ser aplicado.

Debido a éstas y otras limitaciones, se desarrollaron los remaches de autotaladrado de fijación a ciegas. Estos remaches emplean cabezas de taladro especializadas que pueden ser difíciles de fabricar y por eso son prohibitivamente caros para muchas aplicaciones. Además, tales remaches pueden dejar una rebaba en la capa exterior de los materiales de la pieza de trabajo. Esta rebaba puede impedir el asentamiento apropiado del remache y puede causar fracturas en las piezas de trabajo cuando él se aplica, resultando en una unión débil. Se conocen en la técnica los remaches de autobarrenado que tienen las aletas quita-rebabas para eliminar las rebabas durante la operación de taladrado. Sin embargo, la barrena del taladro de tales remaches quita material de la pieza de trabajo para crear un hueco para el vástago del remache. Este material removido puede caer dentro de un área adjunta, creando una posible molestia o riesgo.

Las barrenas típicas tienen espirales diseñadas para ayudar al corte de los bordes del metal y a la espiral a mover fuera las esquirlas. En un típico remache de autobarrenado las espirales se diseñan para ayudar al corte de los bordes del metal para crear esquirlas, lo cual requiere que un torque alto se sitúe en el mandril del conjunto remachador.

La Patente No. 5.915.901 de Estados Unidos describe el uso de las excurvaciones formadas durante la aplicación para incrementar la fortaleza. Sin embargo, en algunas aplicaciones, se desea una abertura acabada. Por consiguiente, sería ventajoso proporcionar un remache de fijación a ciegas, que fuera tanto de autorroscado como de autoacabado, en lugar de sólo de autotaladrado (usando una barrena de taladro) o sólo de autorroscado (usando un tornillo de punta). Tal remache de autorroscado, autoacabado, quitaría todas las excurvaciones, lo que dejaría una abertura limpia. Adicionalmente, un remache de autorroscado y autoacabado sería menos caro y más fácil de fabricar que los remaches de autotaladrado (usando una barrena de taladro) y requeriría menos torque durante la aplicación.

Sumario de la invención

Por lo tanto, la presente invención está dirigida a un conjunto remachador de fijación a ciegas de autorroscado y autoacabado capaz de mantener juntas permanentemente una o más piezas de trabajo o similares y/o a otro objeto.

Según la invención se proporciona un conjunto remachador, que comprende:

un cuerpo del remache que tiene una manga tubular hueca y una cabeza chata redondeada conveniente para apoyar la superficie de una pieza de trabajo; y

un mandril dispuesto en dicho cuerpo del remache, incluyendo el mandril una barrena que tiene la porción cortante y una ranura dispuesta en ella por lo general longitudinalmente, formando esta ranura por lo menos un borde cortante dentro de la porción de corte, en donde al menos un extremo cortante es adecuado para raspar el material incrementalmente desde la pieza de trabajo, cuando dicho mandril se hace girar para crear una abertura capaz de recibir la manga tubular hueca;

caracterizado además porque la barrena comprende una porción de acabado, y la ranura forma por lo menos un borde pulido dentro de la porción de acabado, conveniente para pulir la abertura creada por dicho al menos un borde cortante.

En una realización, el conjunto remachador puede además incluir una cabeza hueca cilíndrica de un perno roscado sobre la cual puede fijarse una tuerca para proporcionar los medios de unir de forma removible otras piezas de trabajo, componentes o similares.

En las realizaciones ejemplares de la invención, el cuerpo del remache rodea el mandril y el mandril incluye un área debilitada de diámetro reducido para permitir la separación del eje del mandril que sigue a la aplicación al vástago de la fuerza axial suficiente. Esta aplicación de fuerza fija el remache, causando una sección de resalto adelgazada del mandril para deformar la manga del remache. El vástago del mandril se termina en una barrena de autorroscado y autoacabado que perfora, extiende, autoenrosca y autopule una abertura en la(s) pieza(s) de trabajo, a través de la cual pasa la manga del remache. La barrena de autorroscado y autoacabado incluye una ranura formada en general longitudinalmente, que proporciona uno o más bordes cortantes los cuales incrementalmente raspan o cincelan cantidades pequeñas del material de la pieza de trabajo para permitir que el torque se disperse en varios bordes cortantes pequeños simultáneamente.

Se comprenderá que ambas, la descripción general anterior y la siguiente descripción detallada son sólo ejemplares y explicativas y no son restrictivas de la invención como se afirmó. Los dibujos que se acompañan, los cuales están incorporados y constituyen una parte de la especificación, ilustran una realización de la invención y junto con la descripción general, sirven para explicar los principios de la invención.

Breve descripción de los dibujos

Las numerosas ventajas de la presente invención pueden comprenderse mejor por aquellos experimentados en la técnica mediante la referencia a las figuras que se acompañan en las cuales:

La Fig. 1 es una vista lateral en alzado que ilustra un conjunto remachador de fijación a ciegas de autorroscado y autoacabado de acuerdo con una realización ejemplar de la presente invención;

La Fig. 2 es una vista parcial lateral de un corte transversal en alzado que ilustra un conjunto remachador de tornillo de fijación a ciegas de autorroscado y autoacabado mostrado en la Fig. 1;

La Fig. 3 es una vista lateral en alzado que ilustra el mandril del conjunto remachador mostrado en la Fig. 1;

La Fig. 4 es una vista lateral ampliada en alzado que ilustra la cabeza del mandril de autorroscado y autoacabado mostrado en la Fig. 3;

Las Figs. 5A y 5B son además vistas delanteras en alzado que ilustran ejemplos de barrenas de autorroscado y autoacabado de acuerdo con la presente invención;

Las Figs. 6A y 6B son vistas laterales en alzado que ilustran alternativas de barrenas de autorroscado y autoacabado en acuerdo con realizaciones ejemplares de la invención;

La Fig. 6C es una vista lateral en alzado que ilustra la cabeza de un mandril de autorroscado y autoacabado que como se afirmó no forma parte de la invención;

La Fig. 7 es una vista parcial lateral en alzado de un corte transversal del conjunto remachador mostrado en la Fig. 1 que describe el conjunto remachador al comienzo de la aplicación;

La Fig. 8 es una vista parcial lateral en alzado de un corte transversal del conjunto remachador mostrado en la Fig. 1 que describe al conjunto remachador siguiente a la separación y plegado de una abertura a través de los materiales de la pieza de trabajo por la punta de la rosca;

La Fig. 9 es una vista parcial lateral en alzado de un corte transversal del conjunto remachador mostrado en la Fig. 1 que describe al conjunto remachador después de la aplicación de una fuerza hacia atrás en el vástago del mandril;

La Fig. 10 es una vista parcial lateral en alzado de un corte transversal del conjunto remachador mostrado en la Fig. 1 que ilustra la separación del vástago superior de la punta de la rosca y de la sección de resalto;

La Fig. 11 es una vista parcial lateral en alzado de un corte transversal de una realización alternativa de la presente invención que describe la separación de la barrena y de la sección de resalto siguiente a la aplicación;

La Fig. 12 es una vista parcial lateral en alzado de un corte transversal que ilustra un conjunto remachador de fijación a ciegas de autorroscado y autoacabado de acuerdo con una segunda realización ejemplar de la presente invención;

La Fig. 13 es una vista lateral en alzado que ilustra el mandril del conjunto remachador mostrado en la Fig. 12;

La Fig. 14 es una vista parcial lateral en alzado de un corte transversal que ilustra un conjunto remachador de fijación a ciegas de autorroscado y autoacabado de acuerdo con una realización ejemplar de la presente invención, en donde se muestra el perno del conjunto remachador siguiente a la aplicación de una fuerza hacia atrás en el vástago del mandril que causa la separación del vástago superior y de la punta de la rosca;

La Fig. 15 es una vista parcial lateral en alzado de un corte transversal que ilustra un conjunto de perno remachador de fijación a ciegas de autorroscado y autoacabado describiéndose con una cabeza chata redondeada enroscada de acuerdo con una realización ejemplar de la presente invención, en donde se muestra el conjunto de perno remachador siguiente a la terminación del autorroscado y autoacabado de una abertura anterior a la aplicación; y

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La Fig. 16 es una vista parcial lateral en alzado de un corte transversal que ilustra un conjunto de perno remachador de fijación a ciegas de autorroscado y autoacabado de acuerdo con una realización ejemplar de la presente invención, en donde se muestra el conjunto del perno remachador siguiente a la aplicación.

Descripción detallada de la invención

Se hará referencia ahora en detalle presentando las realizaciones preferidas de la invención, cuyos ejemplos se ilustran en los dibujos que se acompañan.

Refiriéndose ahora en sentido general a las Figs.1 a 6B y 7 a 11, se describe un conjunto remachador de fijación a ciegas de autorroscado y autoacabado 100, de acuerdo con una realización ejemplar de la presente invención. Como se muestra, el conjunto remachador 100 comprende un cuerpo del remache 102 que tiene una manga tubular hueca del remache 104 y una cabeza chata redondeada 106 rodeando un mandril 108 que tiene una barrena de autorroscado y autoacabado 110, una sección de resalto 112, y un vástago 114. En las realizaciones ejemplares, el cuerpo del remache 102 puede estar hecho de acero, aluminio, plástico, compuesto, u otro material de remache deseable. El mandril 108 puede estar hecho de acero, aluminio, plástico, compuesto, u otro material, que es preferentemente de mayor resistencia a la tensión que el material del cuerpo del remache.

La barrena de autorroscado y autoacabado 110 está compuesta de un cuerpo generalmente cónico que tiene una punta de autorroscado y autoacabado 116, una porción de corte 118, y opcionalmente una porción de acabado 120. Un área debilitada de diámetro reducido 122 puede formarse en el vástago del mandril 114 posterior a la sección de resalto 112. Esta área debilitada 122 se calibra preferentemente para fracturarse bajo la aplicación de una fuerza de tensión predeterminada al vástago 114 permitiendo a la barrena de autorroscado y autoacabado 110 y a la sección de resalto 112 separarse del vástago 114 siguiendo la aplicación completada del conjunto remachador 100. Igualmente, puede formarse un área de diámetro ampliado 124 en el mandril 108 entre la sección de resalto 112 y el área debilitada de diámetro reducido 122. Esta área de diámetro ampliado 124 retiene al mandril 108 dentro del cuerpo del remache 102 hasta que se aplique la fuerza suficiente al vástago 114 durante la aplicación para poner el cuerpo del remache 102 y causar que se fracture el área de diámetro reducido 122. En una realización, esta área ampliada 124 también retiene la barrena de autorroscado y autoacabado 110 y la sección de resalto 112 dentro de la manga 104 siguiente a la aplicación del conjunto remachador 100 creando una interferencia con la superficie interna de la manga 104 cuando la manga 104 se deforma durante la aplicación del remache. Es más, en las realizaciones de la invención, el mandril 108 puede incluir una arandela o como un sello para proporcionar un sello impermeable al líquido y al gas entre el vástago 114 y el cuerpo del remache 102. Como se muestra en las Figs. 2 y 3, las longitudes o espacios 126 y 128 del mandril 108 pueden proporcionarse entre la sección de resalto 112 y la porción ampliada 124 y entre la porción ampliada 124 y el área debilitada 122. Sin embargo, en algunas aplicaciones pueden eliminarse estos espacios 126 y 128.

En las realizaciones de la invención, el área debilitada 122 puede ubicarse en el mandril 108 para que una longitud del vástago 114 permanezca en el cuerpo del remache 102 después de la separación de la porción trasera del vástago 114. Preferentemente, esta longitud se predetermina para permitir que el vástago 114 se fracture en un punto que está sustancialmente a nivel con la superficie exterior de la cabeza chata redondeada 106. De esta manera, la parte remanente del vástago 114 llena sólidamente la porción hueca del cuerpo del remache 102, aumentando su fortaleza.

Se apreciará que las áreas de diámetro reducido 122 y diámetro ampliado 124 pueden tener diferentes formas transversales que dependen de factores como, por ejemplo, el material del cual está hecho el mandril 108, los tipos de material(es) de la pieza de trabajo en que el conjunto remachador 100 está siendo aplicado, la cantidad de resistencia a la fractura requerida por el área de diámetro reducido 122, y la resistencia de sujeción del área de diámetro ampliado 124. Por ejemplo, en las Figs. 2 y 3, el área de diámetro reducido 122 y diámetro ampliado 124 se muestran como teniendo generalmente formas curvadas de la sección transversal. Sin embargo, en otras realizaciones, estas áreas puede tener una forma en V, una forma rectangular, una forma labrada en facetas, o similares.

Durante la aplicación del conjunto remachador 100, la barrena de autorroscado y autoacabado 110 se sostiene sólidamente normal a la superficie de una pieza de trabajo mientras se aplica un movimiento rotatorio al vástago 114. Este movimiento rotatorio enrosca la barrena 110 dentro de los materiales de la pieza de trabajo y los expande. De esta manera, la barrena 110 tira hacia ella a través de los materiales de la pieza de trabajo mientras que alisa simultáneamente la abertura que ésta forma. Preferentemente, la punta de autorroscado y autoacabado 116 es puntiaguda o angulosa para facilitar la penetración de la superficie exterior de la pieza de trabajo.

En las realizaciones ejemplares, la porción trasera del vástago 114 puede diseñarse para el uso con una boquilla especializada o varios tipos de herramientas manuales o mecánicas a fin de proporcionar el movimiento rotatorio y el retiro axial al mandril 108. Preferentemente, el diámetro exterior 130 de la sección de resalto 112 es ligeramente mayor que el diámetro exterior 132 de la manga del remache 104, permitiendo a la manga atravesar el orificio o la abertura formada por la cabeza del remache de autorroscado y autoacabado 110.

Refiriéndose ahora a la Fig. 4, se describe la barrena de autorroscado y autoacabado 110 del mandril 108. Como se describió en la discusión de las Figs.1 a 3, la barrena de autorroscado y autoacabado 110 está compuesta de un cuerpo generalmente cónico que tiene una punta de autorroscado 116, una porción cortante 118, y opcionalmente una porción de acabado 120. En la realización ilustrada, la punta de autorroscado 116 incluye un punto 134 para perforar la superficie de una pieza de trabajo. El punto 134, que puede estar centrado en el eje longitudinal de la barrena 110 o descentrado de ella, se extiende en uno o el borde de contacto inicial 136 conveniente para formar un orificio o abertura mediante la perforación, separación y luego el raspado o pulido del material de la pieza de trabajo. Los bordes de contacto inicial 136 pueden orientarse y pueden estar descentrados para ayudar en la separación y enrosque del (los) material(es) de la pieza de trabajo. De esta manera, la punta de autorroscado y autoacabado 116 facilita la inserción inicial (enrosque) del conjunto remachador 100 que permite al conjunto remachador 100 empezar más fácilmente en la pieza de trabajo.

Como se muestra en la Fig. 4, una ranura 138 se forma en general longitudinalmente en la porción cortante 118 de la barrena 110. La ranura 138 puede extenderse a varias profundidades en la barrena 110 y puede tener una variedad de formas que dependen, por ejemplo, de factores como el material de la pieza de trabajo para el cual el conjunto remachador 100 (Fig. 1) está para ser usado (por ej., acero, aluminio, plástico, etc.) Por ejemplo, como se muestra en las Figs. 4 y 5, la ranura 138 puede tener generalmente forma semicónica que se extiende desde la punta de autorroscado y autoacabado 116 hasta la sección de resalto 112 para que la profundidad de la ranura 138 aumente uniformemente a través de la porción cortante 118. Sin embargo, se apreciará que la ranura 138 no está limitada a esta forma, sino que puede tener otras formas dependiendo de los materiales de las piezas de trabajo en los cuales el conjunto remachador 100 (Fig. 1) está insertándose, y similares. Por ejemplo, en una realización, la ranura 138 puede sólo extenderse parcialmente desde la porción de resalto 112 de la barrena 110 hasta la punta 116, mientras en otra realización la ranura 138 puede tener una profundidad constante entre la punta 116 y la porción de resalto 112 o puede variar en profundidad o anchura en una manera no uniforme.

Los bordes cortantes principales escalonados 140 y los bordes de salida 142 pueden formarse en la porción cortante 118 de la barrena de autorroscado y autoacabado 110 a lo largo de la ranura 138, hacia atrás de la punta de autorroscado 116. Preferentemente, los bordes cortantes principales 140 incrementalmente quitan el (los) material(es) de la pieza de trabajo mediante el raspado o pulido de los materiales desde la pared de la abertura que está formándose. Entonces, los materiales removidos pueden ser evacuados fuera de la abertura mediante la ranura 138. De esta manera, la cantidad de torque necesario para la inserción o enrosque del conjunto remachador 100 a través de una pieza de trabajo se reduce sustancialmente comparado con los conjuntos remachadores convencionales de autoperforación.

En la realización ejemplar mostrada, los bordes cortantes principales 140 y los bordes de salida 142 pueden estar sólidamente paralelos al eje longitudinal 144 de la barrena de autorroscado y autoacabado 110. Alternadamente, como se muestra en la Fig. 6A, cualquiera o todos los bordes cortantes principales 140 y los bordes de salida 142 pueden orientarse, formando de este modo un ángulo (\alpha) con respecto al eje longitudinal 144. Como se muestra en la Fig. 4, los bordes cortantes principales 140 y los bordes de salida 142 están generalmente paralelos al eje longitudinal 144, el ángulo (\alpha) es sólidamente cero (0). Además, cualquiera o ambos bordes cortantes principales 140 y/o bordes de salida 142 pueden ser curvos.

Un borde principal de acabado 148 puede formarse en la porción de acabado 120 de la barrena de autorroscado y autoacabado 110 a lo largo de la ranura 138 hacia atrás de la porción cortante 118 y delante de la porción de resalto 112. De igual manera, un borde de salida de acabado 150 puede formarse en la porción de acabado 120 a lo largo de la ranura 138 opuesta al borde principal 148. Preferentemente, los bordes de acabado principal y de salida 148 y 150 remueven cualquier excurvación (por ejemplo, material taladrado fuera de la pieza de trabajo por la barrena 110) dejando una abertura limpia, sólidamente libre de rebabas, formada en la(s) pieza(s) de trabajo, a través de la cual puede pasar la manga del remache 104 (Figs. 1 y 2). Además, cualquiera o los dos bordes principales de acabado 148 y/o los bordes de salida 150 pueden ser curvos.

En la realización ejemplar mostrada, el borde principal de acabado 148 y el borde de acabado de salida 150 pueden estar sólidamente paralelos al eje longitudinal 144 de la barrena 110. Alternadamente, como se muestra en la Fig. 6A, cualquiera de los dos o ambos, el borde principal de acabado 148 y el borde de acabado de salida 150 pueden orientarse, formando de este modo un ángulo (\beta) con respecto al eje longitudinal 144.

Orientando los bordes cortantes 140, los bordes de salida 142, el borde principal de acabado 148 y/o el borde de acabado de salida 150, puede controlarse la cantidad de material removido durante cada giro de la barrena 110. Generalmente, seleccionando un valor mayor del ángulo (\alpha) para una barrena que tiene una longitud dada (1), se remueve una cantidad menor de material de la pieza de trabajo por cada borde cortante principal 140. Igualmente, seleccionando un valor mayor del ángulo (\beta) para una barrena 110 que tiene una longitud dada (1), una cantidad menor del material de la pieza de trabajo se remueve durante cada giro. Así, se apreciará que la selección de los ángulos (\alpha) y (\beta) dependerá de factores tales como la aplicación en la cual el conjunto remachador 100 va a ser usado y las propiedades del material de las piezas de trabajo en el cual el conjunto remachador 100 va a ser insertado, la cantidad de material a ser removido por los bordes cortantes y de acabado 140 y 148, y similares. Por ejemplo, en la realización mostrada en la Fig. 4, en donde los bordes de acabado 148 y el borde de acabado de salida 150 generalmente están paralelos al eje longitudinal 144, el ángulo (\beta) es sólidamente cero (0).Recíprocamente, en la realización mostrada en la Fig. 6A, los bordes de acabado 148 y 150 se forman con un ángulo (\beta) igual al del estrechamiento de la porción cortante 118 de la barrena de autorroscado y autoacabado 110. Conforme, los bordes de acabado 148 y 150 que se muestran en la Fig. 4 eliminarían más material de la(s) pieza(s) de trabajo durante cada giro de la barrena 110 que los bordes de acabado que se muestran en la Fig. 6A.

Refiriéndose ahora a las Figs. 5A y 5B, la barrena de autorroscado y autoacabado 110 puede incluir múltiples ranuras 138 y así múltiples juegos de bordes cortantes principales 140 y bordes de salida 142 espaciados sobre su circunferencia. Es más, el borde cortante principal 140 puede extenderse exteriormente del eje longitudinal 144 (Fig. 4) más allá que el borde de salida 142 dependiendo de la aplicación en la cual será usado el conjunto remachador 100, las propiedades del material de las piezas de trabajo en el cual va a insertarse el conjunto remachador 100, y similares. Semejantemente, el borde principal de acabado 148 puede extenderse exteriormente del eje longitudinal 144 (Fig. 4) más allá que el borde de acabado de salida 150. La Fig. 5B ilustra una barrena 110 en donde las ranuras 138 son angulosas con respecto al eje longitudinal 144 (Fig. 4) de la barrena 110, mientras la Fig. 5A ilustra una barrena 110 en la cual las ranuras 138 son sólidamente rectas (no orientadas).

Retornando a la Fig. 4, las roscas 154 pueden extenderse sólidamente sobre el cuerpo de la barrena de autorroscado y autoacabado 110. Las roscas 154 pueden extenderse entre cada borde cortante principal 140 y el borde de salida 142 a lo largo de la longitud de la porción cortante 118, separando por eso cada borde cortante principal 140 y el borde de salida 142 de los bordes cortantes principales o los bordes de salida adyacentes longitudinalmente. Preferentemente, cuando la barrena 110 se inserta en una pieza de trabajo, las roscas 154 tiran la cabeza a través del material de la pieza de trabajo, reduciendo la cantidad de fuerza requerida para manejar la cabeza a través de la pieza de trabajo. La sección de resalto 112 puede tener una superficie convexa para proporcionar menos resistencia a la manga del remache 104 (Fig. 1).

En la realización ejemplar de la invención, la porción de acabado 120 puede estrecharse. Las roscas 154 pueden combinarse suavemente en la porción de acabado 120 o, alternadamente, sobre la sección de resalto 112 para proporcionar una transición suave para el pulido de la abertura formada. Las Figs. 4, 5A, y 5B ilustran las roscas 154 como teniendo una forma generalmente de cono helicoidal y se extienden entre la punta 116 y la porción de acabado 120. Sin embargo, se apreciará que aquéllos de experiencia pueden emplear otros diseños de rosca en la técnica sin apartarse del alcance de la presente invención como fue definido en las reivindicaciones añadidas. Por ejemplo, el tamaño y diapasón de las roscas 154 puede variarse, o la anchura o el espaciado de las roscas 154 puede aumentarse o disminuirse cuando ellas progresan a lo largo de la porción cortante 118 fuera de la punta 116.

En la realización de la invención mostrada en la Fig. 6B las roscas 154 pueden extenderse sólo parcialmente a lo largo de la longitud del cuerpo de la barrena 110 desde la punta 116 hasta la porción de acabado 120 (como se muestra en la Fig. 6B), para que sólo se formen bordes principales cortantes 140 y bordes de salida 142. En la realización de un conjunto remachador mostrado en la Fig. 6C, la realización que como se afirmó no forma parte de la invención, las roscas 154 pueden eliminarse completamente para que sólo se formen los bordes cortantes principales 140 y los bordes de salida 142. En la Fig. 6C, los bordes de acabado 148 y 150 (Fig. 4) también se eliminan para que los bordes cortantes principales 140 y los bordes de salida 142 extiendan la longitud de la barrena 110 desde la punta 116 hasta la porción de resalto 112. Como se muestra en la Fig. 6C, la barrena 110 puede opcionalmente incluir bordes de terminación sobresalientes 152 los cuales, en los metales más ligeros como el aluminio y similares, funcionarán para quitar
cualquier rebaba creada por los bordes cortantes principales 140 cuando se forma la abertura en la pieza de trabajo.

Las Figs. 7 hasta la 11 ilustran la aplicación o la inserción de un conjunto remachador de autorroscado y autoacabado 100, descrito en relación con las Figs.1 hasta la 5, para unir dos o más piezas de trabajo (se muestran dos piezas de trabajo 156 y 158). La Fig. 7 describe el conjunto remachador 100 al comienzo de la aplicación. Preferentemente, la barrena de autorroscado y autoacabado 110 se sostiene sólidamente perpendicular a la superficie exterior de la pieza de trabajo 160 mientras se aplica el movimiento rotatorio al vástago 114 del mandril 108. Por ejemplo, como se describió en la discusión de la Fig. 1, la porción trasera del vástago 114 puede ponerse en una boquilla especializada (no se muestra) y pueden usarse varios tipos de herramientas manuales o mecánicas (no se muestran) para proporcionar el movimiento rotatorio y el retiro axial al mandril 108 (vea las Figs. 9, 10 y 11).

El movimiento rotatorio aplicado al mandril 108 causa el autorroscado de la punta 116 para taladrar un orificio o abertura en las piezas de trabajo adyacentes 156 y 158. Como la punta de autorroscado 116 perfora, esparce y corta los materiales de la pieza de trabajo, el material removido en la superficie interna 160 de la pieza de trabajo más interior 152 es separado y raspado o pulido fuera de la pieza de trabajo. Además el movimiento rotatorio mueve las roscas 154 de la cabeza 110 hacia adentro de las piezas de trabajo 156 y 158, tirando la barrena 110 aún cuando las piezas de trabajo donde los bordes cortantes 140 y 142 incrementalmente raspan o pulen el material de la superficie de la abertura que está formándose. Este material removido puede entonces evacuarse fuera de la abertura por la vía de la ranura 138. De esta manera, la cantidad del torque requerido para insertar o enroscar la barrena 110 a través de una pieza de trabajo se reduce comparado con el que se requeriría por las barrenas de los conjuntos remachadores de autobarrenado convencionales: Además, el material removido por la barrena 110 puede eliminarse más fácilmente ya que se conduce a la superficie exterior 160 de la pieza de trabajo 156.

La Fig. 8 ilustra el conjunto remachador 100 siguiente a la creación de una abertura a través de los materiales de la pieza de trabajo (156 y 158) mediante la barrena de autorroscado y autoacabado 110. Como la porción de acabado 120 de la barrena 110 pasa a través de la abertura formada en las piezas de trabajo 156 y 158, el movimiento rotatorio aplicado al vástago 114 provoca además que los bordes de acabado 148 y 152 raspan o pulen el material adicional, las rebabas causadas por los bordes cortantes principales 140 y similares de la superficie interna de la abertura, alisando la abertura previo a la inserción de la manga del remache 104. Preferentemente, el diámetro exterior 130 de la sección de resalto 112 es ligeramente mayor que el diámetro exterior 132 de la manga del remache 104, permitiendo a la manga atravesar la abertura formada. Una vez que se forma la abertura en las piezas de trabajo 156 y 158, la manga del remache 104 puede insertarse en la abertura, hasta que la cabeza plana redondeada 106 remate la superficie exterior 160 del exterior de la pieza de trabajo 156.

La Fig. 9 describe el conjunto remachador 100 siguiente a la aplicación de una fuerza de tensión hacia atrás en el vástago 114 fijando el conjunto remachador 100. Para poner el conjunto remachador 100, la porción trasera del vástago 114 puede sujetarse mediante una herramienta remachadora, una herramienta de agarre, o similares, y ser retirada axialmente fuera de la superficie exterior 160 de la pieza de trabajo 156. Este retiro axial causa que la sección de resalto 112 deforme la manga del remache 114. Cuando la sección de resalto 112 (y la cabeza de autorroscado y autoacabado 110) es arrastrada en la manga del remache 104, la cara superior adelgazada de la sección de resalto 112 se extiende radialmente hacia la manga 104. Esta acción causa que la manga del remache 104 se extienda hasta que no atraviese más la abertura creada en las piezas de trabajo 156 y 158. Además, la porción deformada de la manga del remache 104 se tira contra la superficie interna 162 de lo más interno de la pieza de trabajo 154 apretando el remache a las piezas de trabajo 152 y 154. Preferentemente, el área debilitada de diámetro reducido 118 se calibra para romper a una carga de tensión predeterminada mayor que la carga de tensión requerida para causar deformación de la manga tubular hueca 104, permitiendo a la manga 104 deformarse completamente antes de la separación del vástago 114.

La Fig. 10 describe el conjunto remachador 100 siguiente a la separación del vástago 114 y fijación. En la realización mostrada, la barrena de autorroscado y autoacabado 110 y la sección de resalto 112 se retienen en la manga del remache debido a una interposición entre el área redondeada 124 y la superficie interna de la manga 104. Esta interposición puede crearse por la deformación de la manga del remache 104 durante la aplicación. En las realizaciones de la invención, la cara superior adelgazada de la sección de resalto 112 puede además deformar la manga del remache 104 para al menos rodear parcialmente la cabeza 110 a fin de proporcionar la retención adicional de la cabeza 110 después de la aplicación del conjunto remachador 100.

La Fig. 11 ilustra un conjunto remachador 200 de acuerdo con una realización alternativa de la presente invención en donde la cabeza de autorroscado y autoacabado y la sección de resalto se separan del cuerpo del remache siguiente a la aplicación del conjunto remachador. En tales realizaciones, donde la barrena de autorroscado y autoacabado 202 se le permite caer bruscamente, la sección de resalto 204 del mandril 206 puede tener una cara 208 que comprende una sección interna adelgazada 210 y una sección exterior de placa-llana 212. Preferentemente, la sección interna adelgazada 210 inicialmente se extiende al extremo inferior de la manga del remache 214. La sección exterior de placa-llana 212 aplana entonces la manga 214 contra la superficie interna 216 de la pieza de trabajo más interna 218 permitiendo a la cabeza de autorroscado y autoacabado 202 y a la sección de resalto 204 caer siguiente a la separación del vástago 220. La sección de resalto 204 puede incluir además grabaciones o estrías 222 sobre su perímetro para alisar y pulir la abertura formada por la barrena 202.

Refiriéndose ahora a las Figs. 12 y 13, se describe un conjunto remachador 300 que emplea una cabeza de autorroscado y autoacabado de acuerdo con una segunda realización ejemplar de la presente invención. El conjunto remachador 300 comprende un cuerpo del remache 302 que tiene una manga del remache tubular hueca 304 y una cabeza chata redondeada 306 que rodea un mandril 308 el cual tiene un vástago 310 que tiene una barrena de autorroscado y autoacabado 312. La barrena de autorroscado y autoacabado 312 se compone de un cuerpo roscado generalmente cónico 314 que tiene una punta de autorroscado 316, una porción cortante 318, y opcionalmente una porción de acabado 320. En la realización ilustrada, la punta de autorroscado 316 es puntiaguda (es decir, no incluye el borde de contacto inicial 136 (Fig. 4)) o tiene un borde de contacto inicial 136 de tamaño nominal para formar o taladrar una abertura en la pieza de trabajo perforando y separando los materiales de la pieza de trabajo que permiten al conjunto remachador ser más sólidamente roscado o iniciado en la pieza de trabajo.

Una ranura 322 se forma en general longitudinalmente en la porción cortante 318 del cuerpo 314. La ranura 322 puede extenderse a varias profundidades en el cuerpo 314 y puede tener formas diferentes que dependen del material de la pieza de trabajo para el cual se diseña el conjunto remachador 300. Por ejemplo, como se muestra, la ranura 322 puede tener generalmente una sección transversal en forma de V que se extiende desde la punta de autorroscado 316 hasta la sección de resalto 320, en donde la profundidad de la ranura 322 aumenta longitudinalmente a lo largo del cuerpo 314 desde la punta 316 hasta la sección de resalto 324.

Los bordes cortantes principales escalonados 326 y los bordes de salida 328 pueden formarse en la porción cortante 318 de la barrena 312 a lo largo de la ranura 322, hacia atrás de la punta de autorroscado 316. Al igual que los bordes cortantes 140 y 142 de las Figs. 1 hasta la 5, los bordes cortantes principales 326 remueven incrementalmente
el(los) material(es) de la pieza de trabajo que pueden entonces evacuarse mediante la ranura 322. De esta manera, la cantidad de torque requerido para insertar el conjunto remachador 300 a través de una pieza de trabajo se reduce sustancialmente comparado a los conjuntos remachadores de autotaladrado convencionales. Además, al igual que los bordes cortantes 140 de las Figs. 1 hasta la 5B, los bordes cortantes principales 326 y los bordes cortantes de salida 328 pueden ser sólidamente paralelos al eje longitudinal 330 de la barrena 312 o pueden orientarse con respecto al eje longitudinal 330, dependiendo de la aplicación en la cual se usará el conjunto remachador 300, las propiedades del material de las piezas de trabajo en las cuales se insertará el conjunto remachador 300, la cantidad de material a ser removido por cada borde cortante 326, y similares.

De forma similar, el borde principal de acabado 332 y el borde de salida 334 pueden formarse en la porción de acabado 320 de la barrena de autorroscado y autoacabado 312 a lo largo de la ranura 322 hacia atrás de la porción cortante 318 y delante de la porción de resalto 322. Al igual que los bordes de acabado 148 y 150 de las Figs.1 hasta la 5B, los bordes de acabado principal y de salida 332 y 334 remueven cualquier excurvación (por ejemplo, el material barrenado fuera de la pieza de trabajo por la cabeza 110) dejando una abertura limpia, sustancialmente libre de rebabas, abertura que atraviesa la(s) pieza(s) de trabajo a través de la cual puede extenderse la manga del remache 304. Además, al igual que los bordes de acabado 148 y 150 de las Figs. 1 hasta la 5, los bordes de acabado 332 y 334 pueden estar sólidamente paralelos al eje longitudinal 330 o pueden orientarse con respecto al eje longitudinal 330 dependiendo de la aplicación en que se usará el conjunto remachador 300, las propiedades del material de las piezas de trabajo en las cuales se insertará el conjunto remachador 300, la cantidad de material a ser removido por cada uno de los bordes de acabado 332 y 334, y similares.

Las Figs. 14 hasta la 16 ilustran los conjuntos de pernos remachadores de acuerdo con las realizaciones ejemplares de la presente invención. Los conjuntos de pernos remachadores 400, 500 y 600 comprenden un cuerpo hueco del remache 402, 502 y 602 rodeando un mandril 404, 504 y 604, respectivamente. Como se muestra, cada uno de los cuerpos del remache 402, 502 y 602 incluye una manga tubular hueca 406, 506 y 606 y una cabeza de perno roscado 408, 508 y 608 separados por una cabeza chata redondeada o pestaña 410, 510 y 610. El cuerpo del remache 402, 502 y 602 puede estar hecho de acero, aluminio, plástico, compuesto, u otro material adecuado de remache. El mandril 404, 504 y 604 puede comprender una cabeza de autorroscado y autoacabado 412, 512 y 612 (por ejemplo, la cabeza 110 se muestra en las Figs. 4 y 5 o, alternadamente, la cabeza 312 se muestra en las Figs. 12 y 13), una sección de resalto 414 y 514 y un vástago 416, 516 y 616. El mandril 404, 504 y 604 puede estar hecho de acero, aluminio, plástico, compuesto, u otro material que sea preferentemente de mayor resistencia a la tensión que el material del cuerpo del remache.

En ciertas aplicaciones, puede ser deseable para la porción enroscada de la cabeza del perno 408, 508 y 608 tener juegos múltiples de roscas. Puede formarse una cabeza separada para que estas roscas múltiples puedan separar sus roscas internas cuando ésta está siendo enroscada dentro del cuerpo del remache. Así, una vez enroscada hacia la porción de enrosque, la cabeza no puede ser removida. En esta forma, la cabeza puede apretarse hacia el cuerpo del remache y ser retenida permanentemente. Una segunda tuerca puede ajustarse, la cual tiene un patrón de rosca que se corresponde con la del cuerpo del remache para que no sea desmontable y en consecuencia puede ser removible. Las tuercas convenientes para usar con los conjuntos de pernos remachadores 400, 500 y 600 pueden variar desde las de seis-lados o tuercas de cabeza hexagonal y tuercas de orejas en varias formas especiales según se requiera por la aplicación. Piezas de trabajo adicionales, otros componentes, o similares (no se muestran) pueden unirse a la cabeza del perno roscado y ser aseguradas por la tuerca.

La Fig. 14 describe un conjunto remachador 400 que comprende un cuerpo del remache 402 incluyendo una cabeza chata redondeada o pestaña 410 que tiene una cara interna cóncava 418 y una cara exterior convexa 420. Preferentemente, cuando se aplica el conjunto remachador 400, el retiro axial del mandril 404 tira la cabeza chata redondeada 410 contra la superficie externa 422 del exterior de la pieza de trabajo 424, comprimiendo y aplanando su cara interna cóncava 418. Cuando se fractura el área debilitada 426 en el mandril 404 y el vástago 416 se suelta, la cara interna cóncava 418 se esfuerza por retener su forma original causando que el borde 430 de la cara interna 418 aplique una fuerza como un resorte a la superficie exterior 422. Esta fuerza mantiene ajustadamente las piezas de trabajo (424 y 432) entre la cabeza 410 y la porción deformada del cuerpo de la manga del remache 406. Como resultado, la cabeza 410 puede aumentar la aplicación de la fuerza e impide la rotación del cuerpo del remache 400 con o sin una arandela de agarre o una superficie interna estriada.

La cabeza o pestaña del cuerpo del remache 402, 502, y 602 puede ser parte de una sola pieza de la unidad del remache (por ejemplo, la cabeza chata redondeada 410) o puede ser removible (por ejemplo, las cabezas removibles 510 y 610). En la Fig. 15, se describe un cuerpo del remache 500 formado de un solo tubo 518 que tiene una porción enroscada 520 la cual termina en la porción de la manga 506 y que forma la cabeza enroscada 508. La cabeza chata redondeada 510 incluye una abertura con rosca 522 para que pueda enroscarse hacia la porción enroscada 520, y de esta forma es removible. En las realizaciones ejemplares, la cabeza chata redondeada 510 puede tener un diseño hexagonal o de seis lados similar a una tuerca normal, o, puede ser alternativamente cilíndrica. Adicionalmente, la cabeza chata redondeada 510 puede tener superficies internas estriadas 524 (y exterior) dependiendo de los requisitos de la aplicación. Estas superficies estriadas 524 pueden funcionar para aumentar la fricción de la superficie entre la cabeza del remache 510 y la superficie exterior 526 de la pieza de trabajo 528 a fin de evitar la rotación del conjunto del perno remachador 500 eliminando la necesidad de una arandela de agarre (Fig. 14). Las superficies estriadas 524 pueden además funcionar para evitar la rotación del conjunto del perno remachador 500 mientras se libera y/o aprieta una tuerca contra la cabeza del perno 508. Alternadamente, como se muestra en la Fig. 16, una arandela de agarre 616 puede utilizarse en lugar de las superficies estriadas para evitar la rotación del conjunto remachador 600 y el retiro de la cabeza 608. La arandela de agarre 616 puede rodear la manga del remache 606 y ser atrapada entre la cabeza chata redondeada y la superficie superior 618 de una pieza de trabajo 620.

En la realización mostrada en la Fig. 16, el área debilitada 626 está situada en el mandril 604 para que una longitud 628 del vástago 616 permanezca en el cuerpo del remache 602 después de la separación de la porción trasera del vástago 616. Preferentemente, se predetermina la longitud 628 para permitir que el vástago 616 se fracture en un punto que está sustancialmente a nivel con el extremo de la cabeza del perno 608. De esta manera, la longitud 628 llena sólidamente la porción hueca del cuerpo del remache 602, aumentando su fortaleza.

Las Figs. 1 hasta la 16 ilustran barrenas diseñadas para que giren en el sentido de las agujas del reloj durante la inserción. Sin embargo, se apreciará por aquellos experimentados en la técnica, que las barrenas ilustradas incluso pueden diseñarse alternadamente para que giren en sentido contrario a las agujas del reloj durante la inserción, sin apartarse del alcance de la presente invención. De forma similar, en las Figs. 14 hasta la 16, se muestran las cabezas del perno teniendo las roscas en el sentido de las agujas del reloj. Sin embargo, las cabezas del perno de acuerdo con la presente invención también pueden ser de rosca inversa (es decir, puede tener los hilos de rosca en sentido contrario a las agujas del reloj).

Se estima que el conjunto remachador de autoacabado y autorroscado de la presente invención y muchas de sus ventajas acompañantes se entenderán mediante la descripción anterior. También se estima que estará claro que pueden hacerse varios cambios en la forma, construcción, y disposición de los componentes de éste sin alejarse del alcance de la invención o sin sacrificar todas sus ventajas materiales. La forma descrita anteriormente es meramente una realización explicativa de ello. La intención de las siguientes reivindicaciones es abarcar e incluir tales cambios.

Claims (18)

1. Un conjunto remachador (100), que comprende:

un cuerpo del remache (102) que tiene una manga tubular hueca (104) y una cabeza chata redondeada (106) conveniente para hacer contacto con la superficie de una pieza de trabajo; y un mandril (108) dispuesto en el cuerpo de dicho remache, incluyendo el mandril una barrena (110) que tiene una porción de corte (118) y una ranura (138) generalmente dispuesta longitudinalmente en ella, formando la ranura por lo menos un borde cortante dentro de la porción de corte,

en donde el por lo menos un borde cortante es adecuado para incrementalmente raspar el material de la pieza de trabajo cuando dicho mandril se gira para crear una abertura capaz de recibir la manga tubular hueca;

caracterizado porque la barrena comprende además una porción de acabado (120), y la ranura además forma por lo menos un borde de acabado (148, 150) dentro de la porción de acabado, adecuado para pulir la abertura creada por dicho al menos un borde cortante.

2. El conjunto remachador como se reivindica en la reivindicación 1, en donde el por lo menos un borde cortante comprende un borde cortante principal y un borde cortante de salida formados sobre lados opuestos de la ranura.

3. El conjunto remachador como se reivindica en la reivindicación 2, en donde el borde cortante principal se extiende exteriormente desde un eje longitudinal de la barrena más allá que el borde cortante de salida.

4. El conjunto remachador como se reivindica en la reivindicación 1, en donde el al menos un borde cortante es paralelo al eje longitudinal de la barrena.

5. El conjunto remachador como se reivindica en la reivindicación 1, en donde el al menos un borde cortante forma un ángulo con respecto al eje longitudinal de la barrena.

6. El conjunto remachador como se reivindica en la reivindicación 1, en donde el al menos un borde cortante es curvo.

7. El conjunto remachador (100) como se reivindica en la reivindicación 1, en donde el al menos un borde de acabado (148, 150) comprende un borde principal de acabado (148) y un borde de acabado de salida (150) formados en lados opuestos de la ranura (138).

8. El conjunto remachador (100) como se reivindica en la reivindicación 7, en donde el al menos un borde principal de acabado (148) se extiende exteriormente desde un eje longitudinal de la barrena más allá que el borde de acabado de salida.

9. El conjunto remachador (100) como se reivindica en la reivindicación 1, en donde el al menos un borde de acabado (148, 150) es paralelo a un eje longitudinal (144) de la barrena (110).

10. El conjunto remachador (100) como se reivindica en la reivindicación 1, en donde el al menos un borde de acabado (148, 150) forma un ángulo (\beta) con respecto a un eje longitudinal de la barrena.

11. El conjunto remachador (100) como se reivindica en la reivindicación 1, en donde el al menos un borde de acabado (148, 150) es curvo.

12. El conjunto remachador (100) como se reivindica en la reivindicación 1, en donde la barrena (110) comprende una punta (116) adecuada para autotaladrar la abertura.

13. El conjunto remachador (100) como se reivindica en la reivindicación 12, en donde la punta (116) incluye una punta (134) adecuada para perforar la pieza de trabajo, la punta extendiéndose en un diente cortante para eliminar el material de la pieza de trabajo.

14. El conjunto remachador (100) como se reivindica en la reivindicación 1, en donde la barrena (110) comprende además una rosca (154) para tirar de la barrena a través de la pieza de trabajo.

15. El conjunto remachador (100) como se reivindica en la reivindicación 14, en donde la porción de acabado (120) se estrecha, y en donde la rosca (154) se combina en la porción de acabado.

16. El conjunto remachador (100) como se reivindica en la reivindicación 1, que comprende además una cabeza de perno roscado (408) extendiéndose desde la cabeza chata redondeada (410) opuesta a la manga tubular hueca
(404).

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17. El conjunto remachador (100) como se reivindica en la reivindicación 1, en donde el mandril (408) comprende además unas secciones de resalto (112) adyacentes a la barrena (110), la sección de resalto teniendo un diámetro exterior (130) mayor que el diámetro interno de la manga tubular hueca (104), siendo la sección de resalto adecuada para comprimir radialmente y extender la manga tubular hueca cuando dicho mandril se retira, y un vástago (114) que tiene un área de diámetro reducido (118) espaciada hacia atrás de la sección de resalto y ajustada a un tamaño para permitir a la barrena y a la sección de resalto ser separadas en la aplicación al vástago de una fuerza de tensión predeterminada.

18. El conjunto remachador (100) como se reivindica en la reivindicación 17, que comprende además una cabeza de perno roscado (408) extendiéndose desde la cabeza chata redondeada (410) opuesta a la manga tubular hueca (104), en donde el área de diámetro reducido (118) se ubica sólidamente a nivel con un extremo de la cabeza del perno después que la barrena (110) y la sección de resalto (112) se separan para que una longitud del vástago (114) permanezca en el cuerpo del remache (102).