ES2291587T3 - Herramienta para atornillar, particularmente pieza de insercion para destornillador. - Google Patents

Abstract

Porción anterior (4) para una herramienta para atornillar, perfilada y fabricada mediante conformación y subsiguiente sinterización de un polvo metálico, comprendiendo un tramo de base (5) dotado de una superficie frontal y un tramo perfilado (6) provisto de un tramo penetrante (12) y de un tramo de transición (14) dispuesto entre aquél y el tramo de base (5), presentando el tramo penetrante (12) tabiques (8, 19), dotados de flancos laterales (8a, 19a), y ranuras (10, 21), dispuestas entre dichos tabiques y dotadas de fondos rectilíneos (11, 20), y el tramo de transición (14) tramos superficiales (16, 16'', 24), que se extienden radialmente y constituyen la superficie frontal del tramo de base (5), así como primeras superficies de transición (15), configuradas de forma abombada, que unen los fondos de ranura (11, 20) en sentido radial con los tramos superficiales (16, 16'', 24), caracterizada porque el tramo de transición (14) contiene segundas superficies de transición (17a, 17b), también configuradas de forma abombada, que unen los tramos superficiales (16, 16'', 24) en sentido lateral con los flancos (8a, 19a) de los tabiques.

Description

Herramienta para atornillar, particularmente pieza de inserción para destornillador.

La presente invención se refiere a una porción anterior para una herramienta para atornillar, del tipo indicado en el preámbulo de la reivindicación 1, así como a una herramienta para atornillar provista de una tal porción anterior.

Herramientas para atornillar de este tipo pueden estar particularmente configuradas para tornillos de estrella o tornillos TORX®, aunque también para tornillos con otros perfiles interiores, y estar realizadas en piezas de inserción para destornilladores o también en hojas para destornilladores.

En una conocida herramienta para atornillar de este tipo (PCT-WO 01/66312 A1), realizada a modo de pieza de inserción para destornillador, la porción anterior consiste de un cuerpo de metal duro fabricado de polvo metálico mediante prensado o inyección y subsiguiente sinterización, el cual va fijado a una porción de accionamiento fabricada de acero. La longitud de la porción anterior consistente de metal duro es como máximo igual a 2,2 veces la longitud de un tramo penetrante que deba insertarse en un tornillo. En una tal pieza de inserción para destornillador el tramo perfilado de la porción anterior posee una longitud relativamente corta. Las ranuras del tramo penetrante desembocan, a través de un tramo de salida o de transición curvado radialmente hacia fuera, en un tramo de base que está vinculado con la porción de accionamiento de la pieza de inserción para destornillador. Concretamente se pretende realizar la longitud del tramo penetrante y también la longitud de la porción anterior en su conjunto lo más cortas posible, a fin de conseguir, durante el prensado de la pieza bruta de polvo metálico, una elevada compactación y una estructura homogénea hasta la punta del tramo perfilado y de sus tabiques perfilados. Además, la superficie de la pieza bruta se mantiene reducida, a fin de que la resistencia al rozamiento durante la expulsión fuera del molde sea pequeña y se evite la formación de microfisuras, las cuales pueden producirse cuando la presión de expulsión que actúa sobre la pieza bruta resulta excesiva, y que reducen considerablemente la carga admisible de la porción anterior de metal duro. No obstante, la reproducibilidad de tales piezas de inserción no resulta todavía plenamente satisfactoria.

Ulteriormente es conocida una pieza de inserción para destornillador (FR 2 469 250 A), en la cual un tramo de base comprende una superficie frontal que se extiende perpendicularmente al eje longitudinal y de la cual sobresale un tramo perfilado cónico, en forma de cruz. Las transiciones entre el tramo perfilado y el tramo de base están realizadas mayormente con cantos agudos y no presentan radios definidos, sino únicamente radios tales como resultan habitualmente del proceso de prensado de la punta perfilada en un molde. En caso de carga por un par de giro aparecen en los cantos de transición elevadas tensiones, las cuales se traducen en un alto riesgo de rotura, particularmente en caso de un incremento repentino de la carga por torsión.

A diferencia de ello, la fabricación de piezas de inserción para destornilladores a partir de acero para herramientas se realiza habitualmente mediante conformación por mecanizado de piezas brutas consistentes de acero para herramientas, efectuándose por ejemplo un prerrectificado de éstas y dotándolas de perfiles mediante prensado radial o por mecanización con arranque de virutas. Por consiguiente, en este caso no se producen los problemas descritos, originados por prensado o inyección de polvos de metal duro. En cambio se critica en tales piezas de inserción, por ejemplo, que sus tramos de cuello o de base resultan demasiado largos, debido al propio proceso de fabricación, y por tanto para una longitud total dada las porciones de accionamiento o de fijación resultan demasiado cortas. Por consiguiente, en tales piezas de inserción es conocido (DE 296 21 782 U1) unir los fondos de las ranuras del tramo penetrante, a través de cortos tramos intermedios, con la porción de fijación y dotar además los tramos intermedios de sendas superficies oblicuas y planas, dispuestas en el centro, así como de dos superficies esencialmente triangulares (facetas), dispuestas lateralmente respecto a las primeras. La separación axial entre la línea de desembocadura de las superficies planas centrales en la superficie exterior del tramo intermedio y la superficie de base del cono constituido por el tramo penetrante y el tramo intermedio es concretamente como máximo la mitad de la separación entre la línea de desembocadura y la punta del cono. El ángulo de apertura entre los fondos de las ranuras y los planos centrales oblicuos es de aprox. 130º. Las transiciones de los fondos de las ranuras a las superficies planas de salida y de los flancos de los tabiques a las facetas triangulares no quedan definidas más detalladamente.

La finalidad de la presente invención consiste en configurar la porción anterior de una herramienta para atornillar del tipo arriba indicado de tal manera que se consiga, a pesar de la fabricación de la misma a partir de polvo de metal duro e incluso con una longitud relativamente corta de su tramo perfilado, una elevada resistencia a la rotura y a la torsión.

Para la consecución de esta finalidad sirven las características de la reivindicación 1.

La invención aporta la ventaja de que se consigue una elevada resistencia a la rotura y a la torsión y de que las herramientas para atornillar de metal duro pueden fabricarse de forma reproducible, ya que tanto los fondos de las ranuras como también los flancos de los tabiques en cruz mueren, mediante superficies de transición curvadas, en la superficie frontal del tramo de base. En contraposición a ello, puntos de transición con cantos agudos dan lugar en estas zonas, aparentemente a causa de la bronquedad del metal duro bajo carga, a picos de tensión que se traducen en una rotura de la punta perfilada con valores de carga situados por debajo de los valores exigidos según las normas y habituales en la práctica. Tal como han demostrado extensas investigaciones en el desarrollo de porciones anteriores de metal duro, es necesario diseñar detalladamente cada zona individual de la desembocadura a fin de conseguir, por una parte, mediante elección de los radios de curvatura, de su extensión en sentido radial y en sentido periférico, de las transiciones entre sí y de los ángulos de salida, que el flujo de material durante el prensado de una pieza bruta de polvo metálico, o durante la inyección de una pieza bruta con un aglomerante plástico adicional en la masa de polvo metálico, desde el tramo de base hasta las puntas y tabiques perfilados se produzca uniformemente y sin perturbaciones, y, por otra parte, que las tensiones generadas bajo carga sean dirigidas de tal modo desde el tramo penetrante al tramo de base, evitando picos de tensión, que la carga admisible corresponda a las exigencias en la práctica para el empleo de tales piezas de inserción para destornilladores.

Ulteriores características ventajosas de la invención se desprenden de las subreivindicaciones.

La invención resulta particularmente ventajosa en piezas de inserción para destornilladores con una punta en cruz, así como en los sistemas Phillips® o Pozidriv®.

A continuación se describirán más detalladamente ejemplos de realización de la invención con relación a los dibujos adjuntos, sin que por ello resulte limitado el ámbito de protección de la invención. En dichos dibujos:

La Fig. 1 es una vista esquemática de alzado de una herramienta para atornillar con una porción anterior según la invención, en forma de una pieza de inserción para destornillador;

la Fig. 2 es una vista en perspectiva de la herramienta para atornillar de la Fig. 1, aunque con omisión de la porción de accionamiento;

la Fig. 3 es una vista en sección longitudinal según el plano III-III de la Fig. 2;

la Fig. 4 es una vista, correspondiente a la Fig. 2, de otro ejemplo de realización de la herramienta para atornillar según la invención, en dirección de una flecha IV en la Fig. 3;

las Figs. 5 y 6 son sendas vistas en perspectiva de dos ulteriores ejemplos de realización de la herramienta para atornillar según la invención, en forma de piezas de inserción para destornillador destinadas al sistema Pozidriv®;

la Fig. 7 es una vista de alzado de una herramienta para atornillar según la invención, en forma de una pieza de inserción para destornillador dotada de un tramo penetrante acortado;

la Fig. 8 muestra la herramienta para atornillar de la Fig. 7 durante su penetración en el perfil interior de un correspondiente tornillo;

la Fig. 9 es una vista en sección transversal de un ulterior ejemplo de realización de un tramo perfilado de una herramienta para atornillar según la invención, aproximadamente a la altura de una línea IX-IX de la Fig. 7;

la Fig. 10 es una vista de alzado de un ulterior ejemplo de realización de una herramienta para atornillar según la invención, en forma de una pieza de inserción para destornillador apropiada para el sistema Pozidriv®;

la Fig. 11 es una vista en perspectiva, correspondiente a la Fig. 2, de un ulterior ejemplo de realización de una herramienta para atornillar según la invención; y

la Fig. 12 es una vista en sección longitudinal, correspondiente a la Fig. 3, de la herramienta para atornillar según la Fig. 11.

De acuerdo con las Figs. 1 a 3 una herramienta para atornillar según la invención, en forma de una pieza de inserción para destornillador, consiste de un cuerpo oblongo 1, de una sola pieza, que en un extremo comprende una porción de accionamiento 2 con un perfil poligonal 3, susceptible de ser insertada en un correspondiente alojamiento o en un mandril de una herramienta rotatoria, por ejemplo de un apretador motorizado. Un extremo anterior de la porción de accionamiento 2 se transforma en una porción anterior perfilada 4 de la herramienta para atornillar. La porción anterior 4 comprende un tramo de base 5 a modo de fuste, que se acopla a la porción de accionamiento 2 y que en este caso está configurado de forma cilíndrica. A continuación de la cara frontal de éste, más alejada de la porción de accionamiento 2, sigue un tramo perfilado 6, que al igual que el tramo de base 5 y la porción de accionamiento 2 es coaxial con un eje longitudinal común 7.

El tramo perfilado 6 comprende, en un extremo anterior, una punta en cruz cónica, habitual, con cuatro tabiques 8 dispuestos en forma de cruz, los cuales se extienden radialmente respecto al eje longitudinal 7. Los cantos exteriores de los tabiques 8 convergen hacia una punta 9. Los extremos posteriores de los tabiques 8 se funden con la cara frontal del tramo de base 5. Entre cada dos tabiques adyacentes 8 quedan delimitadas escotaduras en forma de V o ranuras 10 con fondos de ranura 11 (Fig. 3), que en un tramo penetrante 12, adyacente a la punta 9 y destinado a la penetración de la punta en cruz en el correspondiente perfil de estrella de un tornillo asociado, están configurados de forma rectilínea. Ello significa que los fondos de ranura 11 poseen, tal como por ejemplo en el sistema Phillips®, una sección transversal triangular o están configurados de forma cóncava a modo de tejado y poseen una línea de cima que se extiende linealmente, tal como se ilustra en las Figs. 2 y 4.

\newpage

A continuación del tramo penetrante 12 está dispuesto, entre éste y el tramo de base 5, un tramo de transición 14 (Figs. 1 y 3) que constituye el extremo posterior del tramo perfilado 6. En dicho tramo de transición 14 los fondos de ranura 11 se extienden, con superficies de transición 15 curvadas longitudinal y transversalmente, radialmente hacia fuera hasta la superficie periférica del tramo de base 5. En el ejemplo de realización las superficies dé transición 15 se convierten, hacia fuera, en sendos tramos superficiales 16 que, de acuerdo con la Fig. 2, están configurados particularmente de forma transversalmente arqueada. Los correspondientes tramos superficiales 16 de todas las cuatro ranuras 10 constituyen simultáneamente las partes que quedan libres entre los tabiques 8 de una superficie frontal del tramo de base adyacente 5, la cual está cada vez interrumpida por las superficies de base adyacentes a la misma de los tabiques 8. Tal como se ilustra en la Fig. 3, los tramos superficiales 16 están inclinados respecto al eje longitudinal 7 en sendos ángulos \alpha que - medidos en planos radiales que contengan los ejes centrales de los tramos superficiales
16 - presentan preferentemente un valor comprendido entre 75º y 85º y que es aún más preferentemente de aprox. 85º.

Ulteriormente se ilustra, ante todo en la Fig. 3, que los fondos de ranura 11 pasan sin solución de continuidad, por medio de las superficies de transición 15, a los tramos superficiales 16. Las superficies de transición 15 están preferentemente curvadas con radios de 0,15 mm a 2,0 mm, resultando preferentes radios de curvatura de 0,5 mm a 1,5 mm. Además, el radio de curvatura deberá naturalmente elegirse de distinta magnitud, en función de los tamaños de las puntas perfiladas, que están prescritos por normas y están subdivididos, en herramientas para atornillar para tornillos de estrella, en los tamaños 00 hasta 4, o adaptarse a las puntas perfiladas, respectivamente. Lo propio vale en el caso de herramientas para atornillar para el sistema TORX®.

En alternativa a las Figs. 1 a 3 sería posible configurar las superficies de transición 15 y los tramos superficiales 16 adyacentes a éstas, hasta llegar a la superficie exterior del tramo de base 5, de forma radialmente arqueada en su totalidad (por ejemplo PCT-WO 01/66312 A1), pudiéndose utilizar siempre los mismos radios de curvatura, aunque también distintos radios de curvatura, que por ejemplo en la zona de las superficies de transición 15 sean menores que en la zona de los tramos superficiales 16.

De acuerdo con la invención los tramos superficiales 16 están unidos, lateralmente y a ambos lados, a través de segundas superficies de transición 17a, 17b con los extremos posteriores de flancos laterales 8a de los respectivos tabiques adyacentes 8. También las segundas superficies de transición 17a, 17b poseen en sentido transversal, partiendo de los flancos 8a, preferentemente radios de curvatura de 0,15 mm a 2,0 mm, y con particular preferencia de 0,4 mm a 1,5 mm. Los radios de curvatura aumentan progresiva y convenientemente, desde un punto próximo a los fondos de ranura 11, radialmente hacia fuera en dirección hacia la superficie periférica del tramo de base 5, de manera que en su conjunto resulta una salida abombada de forma tridimensional. Concretamente, la disposición según la Fig. 2 está por ejemplo elegida de tal modo que los tramos superficiales 16 sean superficies triangulares situadas en las prolongaciones de los fondos de ranura 11 y de las primeras superficies de transición 15, en cuyos bordes laterales, que se extienden radialmente, comienzan las segundas superficies de transición 17a, 17b, las cuales desembocan luego progresivamente de forma tangencial en los flancos de tabique 8a.

Las superficies de transición 17a, 17b están curvadas, tal como se indica en la Fig. 2, con un radio unitario en sentido transversal. El respectivo radio puede entonces también ser igual desde la primera superficie de transición 15 hacia fuera.

Los radios de curvatura de las superficies de transición 17a, 17b pueden no obstante también variar en sentido transversal. Ello se indica en el ejemplo de realización según la Fig. 4 por el hecho de que las superficies de transición 17a, 17b estén compuestas de superficies parciales 17a1, 17a2 y 17b1, 17b2, respectivamente, comenzando las superficies parciales 17a1, 17b1 en los flancos de tabique 8a y presentando radios de curvatura mayores que las subsiguientes superficies parciales 17a2, 17b2, que en este caso desembocan en un tramo superficial 16' ilustrado de forma plana. Por lo demás, el ejemplo de realización según la Fig. 4 corresponde al de las Figs. 1 a 3, por lo que partes iguales se han dotado de los mismos números de referencia.

Los fondos de ranura 11, ilustrados en las Figs. 1 a 3 de forma redondeada, pueden también estar configurados de forma distinta. En lugar de una sección transversal en forma de tejado podrían preverse otras secciones transversales, y particularmente tales como son habituales en tornillos de los distintos sistemas.

Las medidas de longitud de las distintas porciones o tramos corresponden preferente y esencialmente a aquellas que son conocidas por la Patente PCT-WO 01/66 312 A1. Particularmente las relaciones entre las longitudes LP de los tramos perfilados 6 y las longitudes L0 de los tramos penetrantes 12 son preferentemente menores que 1,5 y adoptan preferentemente un valor comprendido entre 1,25 y 1,85. En valores absolutos, por ejemplo la longitud L0 del tramo penetrante 12 está comprendida entre 1,50 mm y 4,00 mm, según el tamaño y el sistema de tornillo. El diámetro d0 (Figs. 1 y 3) del tramo penetrante 12 está comprendido, a la distancia L0 de la punta 9, entre 2,3 mm y 8,0 mm.

La medida L0 es, dentro del ámbito de la presente solicitud, al menos igual a la profundidad máxima del perfil interior en una cabeza de tornillo de un determinado tamaño de perfil, por ejemplo Pozidriv® 2. Convenientemente, para L0 se elige una medida que resulte de la profundidad de penetración máxima más un ligero suplemento. La medida LP es, dentro del ámbito de la presente solicitud, la medida desde la punta 9 de la porción anterior 4 hasta la salida del tramo de transición 14 al tramo de base 5, definiéndose como límite de esta salida la línea de intersección de los tramos superficiales 16 con la superficie periférica del tramo de base 5. Ambas medidas se toman a partir de la punta 9 de la porción anterior 4, y concretamente desde el canto en el que una superficie de punta eventualmente configurada a modo de cono plano pasa al contorno perfilado lateral, o bien desde la propia superficie de punta, cuando ésta constituye una superficie plana, perpendicular al eje longitudinal 7 de la porción anterior 4. El tramo de base 5 puede presentar un contorno de sección transversal cilíndrica, hexagonal o de otra configuración.

Merced a la configuración indicada del tramo de transición 14 entre el tramo penetrante 12 y el tramo de base 5, es decir la combinación de pequeños radios y superficies arqueadas, se consigue un buen flujo de fuerza y con ello se incrementa ulteriormente la resistencia a la rotura bajo solicitación por torsión de la punta.

Las Figs. 5 y 6 se refieren a un ejemplo de realización de una herramienta para atornillar en forma de una pieza de inserción para destornillador para el sistema Pozidriv®. Este ejemplo se diferencia de los ejemplos de realización destinados al sistema Phillips® según las Figs. 1 a 4, por una parte, por tabiques 19 con flancos 19a dispuestos prácticamente planoparalelos, mientras que los flancos 8a de los tabiques 8 según la Fig. 4 son ligeramente divergentes en forma de cuña. Por otra parte, fondos 20 de ranuras 21 en forma de V están dotados en sus zonas centrales de protuberancias 22 a modo de cresta, que presentan secciones transversales de forma triangular. En analogía a ello pueden también estar dotados los tramos superficiales 16, en sus zonas centrales, de sendas protuberancias 23 a modo de cresta, que se extiendan radialmente, tal como se ilustra en la Fig. 5. En el ejemplo de realización según la Fig. 6 faltan estas protuberancias 23. Además, en este caso están sustituidos los tramos superficiales 16 por tramos superficiales 24, que en la vista según la Fig. 6 están abombados de forma cóncava y unen entre sí, sin solución de continuidad, las superficies de transición 17a, 17b. En este caso la superficie frontal del tramo de base 5 está por tanto constituida por los tramos superficiales cóncavos 24.

Por lo demás, en las Figs. 5 y 6 se han dotado partes iguales de los mismos números de referencia que en las Figs. 1 a 4.

Las Figs. 7 y 8 muestran un ejemplo de realización esencialmente correspondiente al de las Figs. 1 a 4, por lo que también aquí se han vuelto a dotar partes iguales de los mismos números de referencia. Una diferencia esencial consiste, no obstante, en que el tramo penetrante 12 está acortado, en comparación con las Figs. 1 a 4, en una medida K, siendo preferentemente K = 0,05 \cdot L0 a K = 0,2 \cdot L0. Ello significa que las longitudes L0, determinadas según las profundidades de penetración máximas T (Fig. 8) en correspondientes perfiles interiores 40 de cabezas de tornillo 41 de tamaños y tipos asociados, son acortadas en aprox. 5% a 20% en comparación con piezas de inserción habituales para destornilladores, fabricadas según las Figs. 1 a 4. En las Figs. 7 y 8 la parte 42 del tramo penetrante 12, que desaparece como consecuencia del acortamiento, está indicada con líneas de puntos.

Un intervalo ventajoso del acortamiento K se halla comprendido entre un 7% y un 12% de la longitud L0. En el caso de un acortamiento de un 10% resultan, por ejemplo, las siguientes medidas L0K para la longitud acortada:

En tornillos de estrella PZ (Z) 2 EN-ISO 7045-7047 la máxima profundidad de penetración es de 3,35 mm, siendo en consecuencia L0K por ejemplo igual a 0,9 \cdot 3,35 = 3,01 mm. Análogamente vale para PZ (Z) 1 una máxima profundidad de penetración de 2,08 mm, siendo en consecuencia L0K igual a 0,9 \cdot 2,08 = 1,87 mm. En el caso de PZ (Z) 3 la máxima profundidad de penetración es de 3,85 mm, siendo en correspondencia L0K por ejemplo igual a 0,9 \cdot 3,85 = 3,47 mm. En el caso de PH (H) 1 la máxima profundidad de penetración es 2,20 mm, siendo en correspondencia L0K por ejemplo igual a 0,9 \cdot 2,20 = 1,98 mm. Finalmente, en el caso de PH (H) 2 la máxima profundidad de penetración es de 3,40 mm, por lo que L0K queda por ejemplo determinada en 0,9 \cdot 3,40 = 3,06 mm.

A fin de evitar con seguridad que el tramo penetrante 12 se apoye, con la superficie de transición 15, sobre la superficie de la cabeza de tornillo 41, se propone además elegir la longitud de salida L0 del tramo penetrante 12 aproximadamente un 3 a 5% más larga que la respectiva máxima profundidad de penetración T. Con ello, el contorno perfilado se prolongará todavía algo por fuera de la cabeza de tornillo 41.

El contorno perfilado propiamente dicho queda determinado por las normas ISO y las normas de taller, a partir de la punta perfilada. El acortamiento de las medidas L0 y L0K tiene naturalmente también como consecuencia un correspondiente acortamiento de las medidas LP a LPK, manteniéndose los contornos de las superficies de transición 15 y de los tramos superficiales 16 inalterados, al igual que con L0 no acortada, también con L0K acortada.

El acortamiento del tramo penetrante 12 en la medida K repercute ventajosamente, a causa de la conformación a partir de polvo de metal duro (por ejemplo según PCT-WO 01/66312 A1), particularmente en piezas de inserción con perfiles de estrella. En efecto, esta medida tiene, por una parte, como consecuencia que durante la expulsión axial de la porción anterior 4 fuera del molde disminuya el rozamiento a causa de la menor superficie global. Por otra parte, el acortamiento en la punta del tramo penetrante 12 da lugar - al menos en puntas de estrella cónicas - a un incremento de la superficie de sección transversal de una punta 43, con ello a una menor presión superficial durante la expulsión, y en su consecuencia a la reducción del riesgo de formación de microfisuras. Ulteriormente se ha comprobado que en las puntas de las piezas brutas de metal duro pueden producirse fácilmente, durante el desmoldeo, deformaciones que perjudiquen la exactitud de encaje en el perfil interior 40 de la cabeza de tornillo 41. Tales inexactitudes pueden dar lugar a que el tramo penetrante 12 solamente se apoye en la zona anterior en el perfil interior 40 de la cabeza de tornillo 41, en lugar de apoyarse con toda su superficie por toda la longitud. Este problema resulta también evitado automáticamente y de manera ventajosa mediante el acortamiento del tramo penetrante 12. Tal como se ilustra en la Fig. 8, el tramo penetrante 12 no penetra tanto en el perfil interior 40 de la cabeza de tornillo 41 que la punta pudiera topar contra un posible estrechamiento 44 (Fig. 8), sino únicamente hasta tal punto que el perfil del tramo penetrante 12 se apoye con toda su superficie en el perfil interior 40 de la cabeza de tornillo 41. Por el contrario, la parte 42 ilustrada con líneas de puntos, existente en caso de longitud normal, se apoyaría, de no estar configurada con precisión, en el estrechamiento 44 e impediría así un apoyo con toda su superficie. Tales estrechamientos 44 pueden producirse cuando los punzones para el perfil interior de los tornillos están desgastados en la punta.

La relación entre la longitud LPK del tramo perfilado acortado y la longitud L0 del correspondientemente acortado tramo penetrante 12 es, en esta forma de realización, de 1,20 a 1,90, y es preferiblemente mayor que 1,5.

Ensayos con piezas de inserción de metal duro del tipo descrito han mostrado ulteriormente que en los cantos exteriores de los tabiques, que resultan en la intersección de las superficies de los flancos con la superficie exterior cónica del tramo penetrante, se producen fácilmente microfisuras. Ello es aducido a que los cantos resultantes de la intersección presentan aristas vivas. En una fabricación de las puntas perfiladas a partir de acero mediante conformación con arranque de virutas o sin arranque de virutas estas aristas vivas no se aprecian, es decir en estos casos no constituyen un inconveniente. Sin embargo, durante el prensado de las piezas brutas a partir de polvo metálico no se consigue de manera fiable una configuración lisa de los cantos exteriores. Más bien al contrario, particularmente durante el desmoldeo pueden producirse pequeñas desportilladuras, que constituyen puntos de inicio para microfisuras. Este efecto se produce también en la inyección de las piezas brutas.

Por consiguiente, de acuerdo con la invención se prevén, en el ejemplo de realización según la Fig. 9, que muestra una sección transversal de una punta perfilada destinada para tornillos de estrella según el sistema Pozidriv®, ya sea redondeos 45 ó biseles 46 en los cantos exteriores radiales de los tabiques 8, por lo demás configurados como en la Fig. 5. El radio r de los redondeos es de aprox. 10% a 12% del grosor b de los tabiques 8. El grosor b es, en el sistema Pozidriv®, constante por toda la longitud L0 del perfil, por lo que el radio de los redondeos 45 puede también elegirse esencialmente constante. En el sistema Phillips® el grosor b aumenta desde la punta 9 hasta la superficie de transición 15, por lo que el radio r puede hacerse algo mayor desde la punta hasta la superficie de transición 15. Sin embargo, el mismo puede también ser constante y elegirse en correspondencia con un grosor medio de los tabiques 8 con respecto a su extensión longitudinal. El ancho a de los biseles 46 se elige preferentemente en una proporción del 6% al 10% respecto al grosor b de los tabiques 8.

Tal como han mostrado ulteriormente ensayos con piezas de inserción de metal duro, particularmente en perfiles Pozidriv® (PZ, Z) se produce una mayor dificultad para el desmoldeo por el hecho de que los flancos de los tabiques en cruz 8, que vienen a apoyarse durante el atornillamiento de tornillos, se extienden prácticamente paralelos en el sentido del eje longitudinal 7 de la porción anterior 4, es decir no presentan bisel de desmoldeo alguno. Para facilitar el desmoldeo se prevé por tanto, de acuerdo con la invención, biselar estos flancos cónicamente hasta la punta 9 en su parte anterior y a lo largo de aproximadamente un tercio de su longitud, bajo un ángulo de aprox. 2,5º a 5º. Aunque con ello se reduce la sección transversal transmisora de un par de giro y tampoco se consigue ya un apoyo con toda su superficie en el perfil interior del tornillo, la punta perfilada penetra incluso en los tornillos más pequeños, asociados a una magnitud de estrella, más profundamente en el perfil interior del tornillo que lo que corresponde a la longitud del bisel, de manera que la punta perfilada se apoya con toda su superficie también en la parte posterior, en la que el par de giro resulta principalmente transmitido, a raíz de la mayor palanca y de la extensión radial del flanco.

La Fig. 10 muestra una tal variante en base de una herramienta para atornillar realizada en correspondencia con la Fig. 1, ilustrada a mayor escala en la zona de la punta perfilada, y en la cual partes iguales se han dotado de los mismos números de referencia que en la Fig. 1.

En la Fig. 10 se ilustra la porción anterior 4 de la pieza de inserción para destornillador con una punta perfilada según el sistema Pozidriv®. En este sistema los flancos laterales 8a de los tabiques 8 se extienden esencialmente paralelos a lo largo de su longitud. A fin de facilitar el desmoldeo de los tabiques 8 respecto al molde de prensado e inyección, uno de los flancos de cada uno de los cuatro tabiques 8 dispuestos en forma de cruz está ligeramente biselado en su parte anterior. El ángulo de un bisel de desmoldeo así constituido está comprendido entre 1º y 5º con respecto a un plano radial que contenga el eje longitudinal 7 y un plano central imaginario de los tabiques 8. Convenientemente, la aplicación de un bisel 47 constitutivo de dicho bisel de desmoldeo se realiza en aquel flanco que es solicitado durante el destornillamiento de tornillos y que se designa en la Fig. 10 con 8b, ya que este lado suele ser solicitado con menor frecuencia o menos que otros flancos, que vienen a apoyarse contra el perfil interior del tornillo durante el atornillamiento de tornillos. A fin de facilitar ulteriormente el desmoldeo resulta no obstante conveniente biselar ligeramente también los otros flancos de todos los cuatro tabiques 8. Concretamente, los biseles 47 se realizan con un pequeño ángulo de aprox. 1º a 2º, pero que se extiende por toda la longitud del flanco. A pesar de este ligero bisel 47 queda todavía asegurado un relativamente buen apoyo de los flancos 8b y 8a contra el perfil interior del tornillo. Ambos biseles 47 se basan en el máximo grosor del tramo penetrante 12 prescrito en las normas.

Ulteriores investigaciones han demostrado, finalmente, que el flujo de material durante el llenado de la matriz de prensado o del molde de inyección puede también mejorarse por el hecho de que en una zona situada radialmente en el exterior de los tramos superficiales 16 de salida, constitutivos de la superficie frontal del tramo de base 5, se disponga una respectiva escotadura 49, preferentemente albardillada (cóncava). Tales escotaduras 49 se ilustran esquemáticamente en las Figs. 11 y 12, que por lo demás corresponden a las Figs. 2 y 3. Las escotaduras 49 pueden también estar realizadas a modo de superficies planas, mecanizadas en los tramos superficiales 16. Merced a estas escotaduras 49 resulta particularmente mejorada la forma a modo de embudo del núcleo cortado (Fig. 12). Tal como muestra una comparación de la Fig. 12 con la Fig. 3, en la que el tramo superficial 16 se extiende de forma esencialmente radial con un pequeño ángulo, resulta en efecto favorecido el llenado de la punta perfilada durante la conformación de la pieza bruta por prensado o inyección, ya que el flujo de masa resulta mejor conducido a las bolsas perfiladas en el molde. En la ilustración tridimensional de la punta perfilada en la Fig. 11 pueden apreciarse aún mejor las superficies 49. Su abombamiento cóncavo en el sentido periférico conduce el flujo de masa también hacia los lados a las bolsas perfiladas en el molde. A través de las segundas superficies de transición redondeadas 17a, 17b son dirigidas hacia el tramo de base 5 las fuerzas de torsión que actúan sobre los tabiques 8. Sin embargo, con ello no debería perturbarse el efecto de las segundas superficies de transición 17a, 17b, cuyos radios aumentan desde los fondos de ranura 11 hacia fuera. Por consiguiente, las escotaduras 49 están dispuestas convenientemente sólo en la zona radialmente exterior y se extienden en sentido periférico únicamente sobre una tal zona que lateralmente terminen antes de las segundas superficies de transición 17a, 17b. De esta manera permanecen inalteradas las zonas de transición abombadas, constituidas por éstas, mediante las cuales se mantienen reducidas las tensiones que se producen en caso de carga sobre los tabiques 8. En resumen, mediante las escotaduras 49 puede conseguirse un llenado muy compacto, homogéneo, de las bolsas del molde durante el prensado o la inyección de las piezas brutas.

El ángulo que delimitan las escotaduras o superficies 49 con el eje longitudinal 7, en un plano radial que contenga dicho eje y atraviese la superficie 49, debería ser claramente menor que el ángulo \alpha (Fig. 12) y es convenientemente menor que 85º. Además se muestra, particularmente en la Fig. 12, que la medida LP resulta incrementada por la configuración de la escotadura 49, de manera que la relación entre LP y L0 resulta, en caso de existencia de las escotaduras 49, mayor que en caso de faltar dichas escotaduras 49. Particularmente en este ejemplo de realización se consiguen por tanto, incluso con relaciones LP/L0 > 1,5, buenos resultados.

La configuración según la invención del tramo perfilado 6 ó 29, 30 aporta ventajas no solamente para porciones anteriores de metal duro, preconformadas por prensado de polvo metálico, sino también para aquellas que hayan sido preconformadas por un proceso de inyección. Ello vale también para piezas de inserción para destornillador en las que la porción anterior 4, 26 sea parte integrante de un cuerpo de una sola pieza, cuya pieza bruta sea preconformada en un proceso de inyección. Además, ello vale correspondientemente también para porciones anteriores fabricadas de metal duro, provistas de tramos perfilados 6 ó 29, 30 según la invención, que por su cara posterior sean fijadas, por ejemplo con ayuda de adecuados elementos de anclaje, a los fustes, por lo demás consistentes de acero, de las hojas de destornilladores manuales.

La invención no queda limitada a los ejemplos de realización descritos, que permiten múltiples variantes. Así por ejemplo, los radios de curvatura de las superficies de transición pueden también ser esencialmente iguales. Además pueden darse casos en los que sea suficiente situar los tramos superficiales de salida 16, 37 en un plano que se extienda perpendicularmente al eje longitudinal 7, 33, particularmente cuando los radios para las superficies de transición 17a, 17b se dimensionen tan grandes que únicamente con ellos se obtengan tensiones suficientemente reducidas en las zonas de transición. Ulteriormente, las superficies de transición 17a, 17b y/o los tramos superficiales 16, 37 pueden también estar compuestos por superficies adyacentes en sentido periférico o en sentido radial y dotadas de distintos radios de curvatura. Lo propio vale para las primeras superficies de transición 15 y 36. Además, las herramientas para atornillar descritas pueden también fabricarse a partir de polvos metálicos distintos a los polvos de metal duro descritos. En particular resultan adecuados a los efectos de la invención, por ejemplo, también tales mezclas de polvos que den lugar a herramientas para atornillar de acero rápido. La composición o aleación de polvo metálico que deba elegirse en cada caso individual depende ampliamente de los requisitos del caso individual. Finalmente, se sobreentiende que las diversas características pueden también aplicarse en combinaciones distintas a las descritas e ilustradas.

Claims (32)

1. Porción anterior (4) para una herramienta para atornillar, perfilada y fabricada mediante conformación y subsiguiente sinterización de un polvo metálico, comprendiendo un tramo de base (5) dotado de una superficie frontal y un tramo perfilado (6) provisto de un tramo penetrante (12) y de un tramo de transición (14) dispuesto entre aquél y el tramo de base (5), presentando el tramo penetrante (12) tabiques (8, 19), dotados de flancos laterales (8a, 19a), y ranuras (10, 21), dispuestas entre dichos tabiques y dotadas de fondos rectilíneos (11, 20), y el tramo de transición (14) tramos superficiales (16, 16', 24), que se extienden radialmente y constituyen la superficie frontal del tramo de base (5), así como primeras superficies de transición (15), configuradas de forma abombada, que unen los fondos de ranura (11, 20) en sentido radial con los tramos superficiales (16, 16', 24), caracterizada porque el tramo de transición (14) contiene segundas superficies de transición (17a, 17b), también configuradas de forma abombada, que unen los tramos superficiales (16, 16', 24) en sentido lateral con los flancos (8a, 19a) de los tabiques.

2. Porción anterior según la reivindicación 1, caracterizada porque las segundas superficies de transición (17a, 17b) desembocan tangencialmente en los flancos (8a, 19a) de los tabiques.

3. Porción anterior según una de las reivindicaciones 1 ó 2, caracterizada porque las primeras y segundas superficies de transición (15; 17a, 17b) están arqueadas con radios de 0,15 mm a 2,0 mm.

4. Porción anterior según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizada porque las superficies de transición (15; 17a, 17b) están constituidas por superficies parciales (17al, 17a2; 17b1, 17b2) radial o lateralmente adyacentes entre sí y dotadas de distintos radios de curvatura.

5. Porción anterior según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizada porque los tramos superficiales (16, 16', 24) llegan radialmente hasta una superficie periférica del tramo de base (5).

6. Porción anterior según una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizada porque los tramos superficiales (16, 24) están abombados en sentido lateral en el espacio, incrementándose los radios de abombamiento desde las primeras superficies de transición (15) hasta la superficie periférica del tramo de base (5).

7. Porción anterior según la reivindicación 6, caracterizada porque los tramos superficiales (24) presentan una zona de máxima profundidad, constituida por el abombamiento, con una línea de cima subsiguiente, en sentido radial, a la respectiva primera superficie de transición (15) y que se extiende esencialmente en un plano radial que contiene un eje longitudinal (7) de la porción anterior (4) y un eje central del correspondiente fondo de ranura (11).

8. Porción anterior según una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizada porque los tramos superficiales (16') están realizados de forma plana.

9. Porción anterior según una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizada porque los tramos superficiales (16, 16') se extienden de forma oblicua respecto a un eje longitudinal (7) de la porción anterior (4).

10. Porción anterior según una de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizada porque los tramos superficiales están interrumpidos por protuberancias (23) a modo de crestas, cuyos dorsos se extienden en un plano radial que contiene el eje longitudinal (7) de la porción anterior (4).

11. Porción anterior según la reivindicación 9 ó 10, caracterizada porque al menos uno de los tramos superficiales (16, 16', 24) delimita un ángulo de 75º a 90º con el eje longitudinal (7) de la porción anterior (4).

12. Porción anterior según una de las reivindicaciones 4 a 11, caracterizada porque al menos uno de los tramos superficiales (16) comprende una escotadura (49) que está situada en una zona dispuesta radialmente por fuera del tramo superficial (16) y se extiende hasta una superficie periférica del tramo de base (5).

13. Porción anterior según la reivindicación 12, caracterizada porque la escotadura (49) está configurada de forma albardillada.

14. Porción anterior según una de las reivindicaciones 12 ó 13, caracterizada porque la escotadura (49) delimita un ángulo de menos de 85º con el eje longitudinal (7) de la porción anterior (4).

15. Porción anterior según una de las reivindicaciones 12 a 14, caracterizada porque la escotadura (49) es, en sentido lateral, más estrecha que el tramo superficial (16).

16. Porción anterior según una de las reivindicaciones 1 a 15, caracterizada porque los tabiques (8) están dotados de cantos exteriores (45, 46) redondeados o biselados en dirección transversal al eje longitudinal (7) de la porción anterior (4).

17. Porción anterior según una de las reivindicaciones 1 a 15, caracterizada porque los flancos (8a) de los tabiques (8) están dotados, al menos en sus partes anteriores, de biseles de desmoldeo.

18. Porción anterior según la reivindicación 17, caracterizada porque los biseles de desmoldeo están constituidos por superficies (47) que, juntamente con correspondientes planos centrales de los tabiques (8) que contengan el eje longitudinal (7) de la porción anterior (4), delimitan ángulos de 1º a 5º.

19. Porción anterior según la reivindicación 17 ó 18, caracterizada porque los biseles de desmoldeo están previstos en aquellos flancos (8b) de los tabiques (8) que resultan solicitados durante el destornillamiento de un tornillo.

20. Porción anterior según la reivindicación 18 6 19, caracterizada porque las superficies (47) se extienden por toda la longitud de los flancos (8b).

21. Porción anterior según una de las reivindicaciones 1 a 20, caracterizada porque la relación entre la longitud (LP) del tramo perfilado (6) y la longitud (L0) del tramo penetrante (19) es de 1,25 a 1,85.

22. Porción anterior según una de las reivindicaciones 12 a 15 y 21, caracterizada porque la relación entre la longitud (LPK) del tramo perfilado (6) y la longitud (L0K) del tramo penetrante (12) es mayor que 1,5.

23. Porción anterior según una de las reivindicaciones 1 a 22, caracterizada porque la longitud del tramo penetrante (12) es hasta un 25 más corta que la profundidad de penetración máxima (T) del perfil interior (40) de tornillos asociados.

24. Porción anterior según la reivindicación 23, caracterizada porque el acortamiento es de entre un 5% y un 20% de la longitud del tramo penetrante (12).

25. Porción anterior según una de las reivindicaciones 23 ó 24, caracterizada porque la relación entre la longitud (LP) del tramo perfilado y la longitud (L0) del tramo penetrante (12) es de 1,20 a 1,90.

26. Porción anterior según una de las reivindicaciones 1 a 25, caracterizada porque el tramo de base (5) está firmemente vinculado, en el lado opuesto al tramo penetrante (12), con una porción de accionamiento (2).

27. Porción anterior según una de las reivindicaciones 1 a 25, caracterizada porque el tramo de base (5) está firmemente vinculado, en el lado opuesto al tramo penetrante (12), con un fuste de un destornillador.

28. Porción anterior según una de las reivindicaciones 1 a 25, caracterizada porque forma parte integrante de un cuerpo de una sola pieza configurado a modo de pieza de inserción (1) para destornillador.

29. Porción anterior según una de las reivindicaciones 1 a 25, caracterizada porque está realizada como hoja de destornillador.

30. Porción anterior según una de las reivindicaciones 1 a 29, caracterizada porque las segundas superficies de transición (17a, 17b) están arqueadas o abombadas en sentido transversal y en su extensión radial con radios iguales.

31. Porción anterior según una de las reivindicaciones 1 a 30, caracterizada porque está conformada por prensado o inyección.

32. Herramienta para atornillar provista de una porción anterior (4), particularmente a modo de pieza de inserción para destornillador u hoja para destornillador, caracterizada porque la porción anterior (4) está realizada según al menos una de las reivindicaciones 1 a 31.