ES2291153T3 - Tornillo autorriscante para metal con seis conformadores de forma prismatica. - Google Patents
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Abstract
Un tornillo autorroscante para metal, que comprende un vástago (1) proporcionado con una rosca (4) que lleva proyecciones de formación de roscas (2), teniendo dicho vástago (1) un extremo ligeramente en punta con las últimas tres vueltas de dicha rosca (4) que tienen un diámetro creciente progresivamente, en el que seis proyecciones de formación de roscas (2) de forma alargada prismática se forman en intervalos regulares a lo largo de la circunferencia externa de cada una de algunas de las últimas vueltas de dicha rosca, adyacentes al extremo libre (3) de dicho vástago (1) caracterizado porque las proyecciones de formación de roscas (2) no se extienden más allá del contorno más exterior de la rosca (4).
Description
Tornillo autorroscante para metal con seis
conformadores de forma prismática.
La invención se representa por un tornillo
autorroscante, diseñado para introducirse en un orificio de tamaño
apropiado hecho en una lámina de metal (u otro cuerpo metálico),
que tiene en el extremo libre de su vástago seis proyecciones
("conformadores" o "formadores") de forma prismática
diseñadas para atornillarse mandrinando la pared del orificio en la
que se introduce el propio tornillo.
Los tornillos autorroscantes (es decir,
tornillos diseñados para hacer en la pared del orificio en el que
se introduce una rosca que tiene un perfil complementario al de la
rosca presente en el vástago del tornillo) se han conocido desde
hace mucho tiempo, están extendidos en el mercado y se usan
ampliamente en aplicaciones técnicas para unir láminas metálicas o
piezas hechas de un material metálico.
Con los tornillos autorroscantes tradicionales,
la operación de introducir el tornillo en el orificio
correspondiente es un tanto problemática porque es necesario forzar
la rosca del tornillo en la pared del orificio para hacer la rosca
requerida; además, estos tornillos no son adecuados para su uso
como tornillos de ajuste o para encajes de precisión, o como medio
de unión reversible ya que el atornillado y desatornillado del
tornillo causa generalmente un rápido desprendimiento de la rosca
del orificio.
Para superar estos inconvenientes, se han
propuesto varios tipos de tornillos autorroscantes, que difieren
unos de otros según su forma y modo de operación: sólo para
proporcionar un ejemplo no limitativo, se citan los tornillos con
rosca cortante (caracterizados por la presencia de surcos
longitudinales para descargar el material retirado) y tornillos con
sección trilobulada y puntas redondeadas.
En particular, se han propuesto tornillos
autorroscantes cuyo vástago presenta, en el extremo libre, al menos
un conformador de forma prismática diseñado para mandrinar el
material configurando el cuerpo en el que se hará la rosca,
obteniendo así a lo largo de la pared del orificio (sin ninguna
necesidad de más mecanizado) una rosca completa muy resistente,
cuyas vueltas tienen las fibras intactas y ligeramente endurecidas
por la compresión generada por su formación.
Además, el al menos un conformador de forma
prismática reduce el rozamiento entre la rosca del tornillo y la
pared del orificio en el que se hará la rosca, reduciendo en
consecuencia el esfuerzo requerido para introducir y atornillar el
tornillo en el orificio; el material mandrinado, por su relajación
alrededor del tornillo, aumenta el coeficiente de rozamiento de
desbloqueo y hace encaje de rosca externa-rosca
interna que es (bastante) preciso debido a que la rosca interna se
adapta al perfil y las dimensiones del tornillo.
En el mercado se dispone de tornillos
autorroscantes que tienen cuatro conformadores de forma prismática,
que se han demostrado capaces de satisfacer una cuota suficiente
de las necesidades técnicas del mercado; el uso de estos tornillos
ha demostrado ser particularmente ventajoso para ensamblar
elementos hechos de metal de láminas finas u otro material metálico
por medio de sistemas manuales, automáticos o semiautomáticos con
altas tasas de
producción.
producción.
Los estudios y pruebas experimentales realizados
por el solicitante han hecho posible sorprendentemente observar
que:
- el rendimiento (ya bueno) obtenido usando los
tornillos autorroscantes conocidos mencionados anteriormente se
mejora todavía más aumentando el número de conformadores de forma
prismática presentes en el extremo libre del vástago del tornillo
de cuatro a seis;
- un aumento adicional en el número de los
conformadores no mejora más el rendimiento obtenible usando estos
tornillos autorroscantes pero, por el contrario, plantea problemas
funcionales y de construcción no despreciables, debido en primer
lugar a la dificultad de encontrar ocho (o más) conformadores a lo
largo de la circunferencia externa del extremo libre del vástago
del tornillo.
El documento
US-A-3.426.642 desvela tornillos con
rosca cortante con una rosca proporcionada con una pluralidad de
proyecciones discretas de formación de roscas que se extienden más
allá del contorno de la rosca. Cuando se corta con rosca un
orificio, dichas proyecciones forman holguras que hacen los
tornillos inadecuados para su uso como tornillos de ajuste o para
encajes precisos debido al rápido desprendimiento y desgaste de la
superficie cortada con rosca cuando se atornillan y desatornillan
varias veces.
Un objeto de la presente invención es superar
los inconvenientes mencionados anteriormente.
Este objeto se alcanza con un tornillo
autorroscante según la reivindicación 1.
Los conformadores tienen una forma alargada, son
paralelos al eje de simetría del vástago del tornillo y están
hechos en las últimas pocas vueltas (de tres a cinco,
preferentemente tres) de la rosca hecha en el vástago del tornillo,
adyacentes al extremo libre del vástago.
\vskip1.000000\baselineskip
A continuación, la invención se describirá en
mayor detalle con referencia al ejemplo preferido de forma de
realización, de naturaleza no limitativa, ilustrado en las figuras
adjuntas, en las que:
la fig. 1 es una vista frontal esquemática del
final del vástago de un tornillo autorroscante hecho según la
invención; y
la fig. 2 es una vista lateral esquemática del
tornillo de la fig. 1, con la finalidad de resaltar mejor los seis
conformadores.
En las figuras adjuntas, los elementos
correspondientes se identificarán por los mismos números de
referencia.
\vskip1.000000\baselineskip
La fig. 1 ilustra una vista frontal esquemática
del final del vástago 1 de un tornillo autorroscante para metal,
hecho según la invención, que comprende seis conformadores 2 de
forma prismática (dos de los cuales no se muestran en la fig. 1
debido a que están ocultos por el vástago 1) dispuestos en
intervalos regulares a lo largo de la circunferencia externa del
extremo libre 3 del vástago 1: los conformadores 2 tienen una forma
alargada, son paralelos al eje de simetría del vástago 1 del
tornillo y están hechos (preferentemente pero no necesariamente por
embutición) en las últimas pocas vueltas de la rosca 4, adyacentes
al extremo libre 3 del vástago 1.
En la forma de realización preferida ilustrada
en las figuras adjuntas, los conformadores 2 están hechos en las
últimas tres vueltas de la rosca 4 adyacentes al extremo libre 3
del vástago 1 pero, sin separarse del ámbito de la invención, los
conformadores 2 pueden hacerse en las últimas tres a cinco vueltas
de la rosca 4 adyacentes al extremo libre 3 del vástago 1.
Los seis conformadores 2 se ven más claramente
en la vista lateral de la fig. 2, en la que sólo se identifica un
conformador por el número de referencia "2" por razones de
sencillez de representación gráfica.
En una forma de realización preferida, un
segmento ideal trazado en la fig. 2 entre los vértices de dos
conformadores adyacentes 2 no es tangente al extremo libre 3 del
vástago 1: este hecho reduce el rozamiento entre el tornillo
externo y el tornillo interno en el momento de la formación del
tornillo interno en sí.
En el ejemplo de forma de realización ilustrada
en las figuras anexas, el extremo del vástago 1 tiene una forma
ligeramente en punta para formar una "toma" que facilita la
entrada del tornillo en el orificio correspondiente: empezando por
el extremo libre 3 del vástago 1, las últimas tres vueltas de la
rosca 4 presentan un diámetro creciente progresivamente y un
perfil menos redondeado, mientras las tres áreas de forma
prismática que constituyen cada uno de los conformadores 2 tienen
una anchura creciente, como puede observarse fácilmente a partir de
la
fig. 2.
fig. 2.
Las mejoras en el rendimiento de un tornillo
según la invención, que comprende seis conformadores de forma
prismática, si se compara con el rendimiento de un tornillo que
comprende cuatro conformadores de forma prismática, se desprenderán
claramente a partir de la prueba comparativa descrita en el
siguiente ejemplo.
\vskip1.000000\baselineskip
Se realizaron dos series de pruebas para medir
la carga de roscado usando tornillos del tipo M6, rosca ISO
5542-65, tornillo de cabeza redonda con ranura SN,
que comprenden cuatro conformadores de forma prismática y seis
conformadores de forma prismática.
Las pruebas se realizaron según las Normas UNI
7323.6 - marzo de 1994, introduciendo diez tornillos con cuatro
conformadores y diez tornillos con seis conformadores en orificios
que tenían un diámetro de 5,5 mm hecho usando una broca de taladro
helicoidal en una plancha de acero extrasuave (dureza: HRB:
70-85, HB: 125-165) que tenían un
grosor de 6 mm.
Los valores encontrados se muestran en la tabla
siguiente:
A partir de la tabla mencionada anteriormente
puede observarse que, para un tornillo con seis conformadores, la
carga de roscado media es de aproximadamente 295 N cm, mientras que
la carga de roscado media para el tornillo correspondiente con
cuatro conformadores es de aproximadamente 585 N cm.
En consecuencia, para un tornillo con seis
conformadores la carga de roscado media es:
- aproximadamente la mitad de la de un tornillo
con cuatro conformadores;
- aproximadamente del 35% al 37% de la carga de
apriete indicada en las Normas UNI (800 a 840 N m), mientras que
para un tornillo con cuatro conformadores esta relación aumenta a
aproximadamente del 70% al 73%.
Para un tornillo con seis conformadores, la
operación de roscado es, por tanto, tan fácil como para ser muy
ventajosa tanto en el caso de ensamblaje manual (se reduce el
riesgo de que el operador sufra tendinitis y/o distensión en las
extremidades superiores) como en el caso de ensamblaje por medio de
una máquina automática (se reduce el consumo de las herramientas
para atornillado).
Por otra parte, se ha encontrado que la carga de
desgarro (o desprendimiento) de un tornillo con seis conformadores
supera en aproximadamente el 20% a la del tornillo correspondiente
con cuatro conformadores.
\vskip1.000000\baselineskip
Esta lista de referencias citada por el
solicitante es sólo para comodidad del lector. No forma parte del
documento de patente europea. Aunque se ha puesto gran cuidado para
compilar las referencias, no pueden excluirse errores u omisiones y
la OEP niega toda responsabilidad a este respecto.
US-3.426.642-A
[0009]
Claims (4)
1. Un tornillo autorroscante para metal, que
comprende un vástago (1) proporcionado con una rosca (4) que lleva
proyecciones de formación de roscas (2), teniendo dicho vástago (1)
un extremo ligeramente en punta con las últimas tres vueltas de
dicha rosca (4) que tienen un diámetro creciente progresivamente,
en el que seis proyecciones de formación de roscas (2) de forma
alargada prismática se forman en intervalos regulares a lo largo
de la circunferencia externa de cada una de algunas de las últimas
vueltas de dicha rosca, adyacentes al extremo libre (3) de dicho
vástago (1) caracterizado porque las proyecciones de
formación de roscas (2) no se extienden más allá del contorno más
exterior de la rosca (4).
2. Un tornillo autorroscante según la
reivindicación 1 caracterizado porque dichas proyecciones de
formación de roscas (2) se forman a lo largo de la circunferencia
externa de cada una de las tres últimas vueltas de dicha rosca
(4).
3. Un tornillo autorroscante según la
reivindicación 1 ó 2 caracterizado porque dichas
proyecciones (2) tienen una forma alargada y son paralelas al eje
de simetría de dicho vástago (1).
4. Un tornillo autorroscante según la
reivindicación 3 caracterizado porque un segmento ideal
trazado entre los vértices de dos proyecciones adyacentes (2) no es
tangente al extremo libre (3) de dicho vástago (1).
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