ES2321193T3 - Elemento de fijacion ciego y procedimiento de instalacion del mismo. - Google Patents
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Abstract
Un elemento de fijación ciego (11) para la instalación en una pieza de trabajo de termoplástico, elemento de fijación ciego el cual tiene una cara extrema delantera (21) la cual es sustancialmente plana y no abrasiva y sin dientes de perforación, caracterizado porque la cara extrema delantera del elemento de fijación está provista por la cara extrema de un borde que se prolonga hacia delante (17, 19) que rodea una abertura, el borde que se prolonga hacia delante estando provisto de un grueso de pared que es pequeño de forma que, en utilización, cuando la cara extrema delantera del elemento de fijación se mantiene en contacto con la cara próxima de la pieza de trabajo de termoplástico y se aplica calor y presión al área de contacto de la pieza de trabajo en el extremo delantero del elemento de fijación, el elemento de fijación forma progresivamente un taladro a través de la pieza de trabajo de termoplástico, taladro en el cual puede ser entonces instalado el elemento de fijación.
Description
Elemento de fijación ciego y procedimiento de
instalación del mismo.
La presente invención se refiere en uno de sus
aspectos a un elemento de fijación ciego y en otro de sus aspectos
a un procedimiento de instalación de un elemento de fijación ciego
de este tipo en una pieza de trabajo adecuada, véase el documento
US-A-4499647 según el preámbulo de
la reivindicación independiente del producto 1 y de la
reivindicación independiente del procedimiento 9.
El término "elemento de fijación" se
utiliza para incluir, por ejemplo, un remache el cual fija juntos
dos o más elementos que forman una pieza de trabajo y también, por
ejemplo, un inserto roscado el cual, cuando se instala en una pieza
de trabajo, permite que un tornillo sea acoplado con el mismo para
fijar otro elemento a la pieza de trabajo. Un inserto roscado de
este tipo puede ser de tal modo que también fije juntos dos o más
elementos que forman una pieza de trabajo.
Mediante "ciego" se significa un elemento
de fijación que se puede instalar en la pieza de trabajo mediante
el acceso únicamente a la parte frontal o al lado cerca de la pieza
de trabajo.
Es claramente ventajoso que se pueda reducir el
número de operaciones separadas implicadas en una instalación de
este tipo. La mayor parte de los elementos de fijación requieren la
provisión de un taladro previamente formado adecuado a través de la
pieza de trabajo a través del cual se inserta el elemento de
fijación. Existen los elementos de fijación los cuales ellos mismos
perforan su propio taladro, el elemento de fijación estando
provisto de dientes en su extremo de cabecera para proporcionar
medios de perforación los cuales con el giro y la presión axial
adecuados el elemento de fijación perfora un taladro adecuado. Sin
embargo una disposición de este tipo tiene numerosas desventajas
prácticas. Éstas se pueden resumir como sigue a continuación:
1. Un coste adicional de fabricación e
inspección de los dientes de perforación en cada elemento de
fijación y una manipulación sin dañado de los mismos después de la
fabricación;
2. Deslizamiento o patinaje de la barrena
perforadora a través de la cara de la pieza de trabajo cuando se
intenta una ubicación inicial;
3. Dañado mecánico de la pieza de trabajo,
especialmente si la última está laminada, es decir consta de más de
un elemento;
4. El inserto debe ser circular en sección
exterior a lo largo de toda esa parte de su longitud que entra en
el taladro;
5. La operación de perforación produce residuos
de la pieza de trabajo y trozos de la perforación los cuales pueden
ser inconvenientes y posiblemente peligrosos;
6. Los dientes de perforación en el elemento de
fijación instalado pueden proporcionar un riesgo en el lado ciego
de la pieza de trabajo.
La presente invención tiene por objeto
proporcionar un elemento de fijación y un procedimiento de
instalación de un elemento de fijación de este tipo que supere
estas desventajas.
Por consiguiente, la presente invención
proporciona, en uno de sus aspectos, un elemento de fijación ciego
como se establece en la reivindicación 1 adjunta.
La presente invención también proporciona un
procedimiento de formación de un taladro en una pieza de trabajo de
termoplástico como se establece en la reivindicación 9 adjunta.
Características adicionales de la invención se
establecen en las otras reivindicaciones adjuntas.
Formas de realización específicas de la
invención se describirán ahora a título de ejemplo y con referencia
a los dibujos adjuntos, en los cuales:
las figuras 1A a 1D muestran un elemento de
fijación ciego en forma de un inserto roscado;
las figuras 2A a 2F muestran etapas sucesivas en
la formación de un taladro a través de una pieza de trabajo de
termoplástico y la instalación del inserto en su interior;
las figuras 3A a 3D muestran medios alternativos
de generación de calor;
las figuras 4A a 4C muestran una forma
alternativa de inserto roscado;
las figuras 5A a 5E muestran un elemento de
fijación ciego en forma de un remache ciego y las etapas sucesivas
de su formación de un taladro en una pieza de trabajo de
termoplástico y su instalación en el mismo; y
la figura 6 muestra una forma alternativa de
remache ciego.
Con referencia a las figuras
1A-1D, la figura 1A es una sección axial
longitudinal a través del inserto roscado 11. La figura 1B es una
sección transversal por la línea 1B-1B y la figura
1C es una sección por la línea 1C-1C. El inserto
está fabricado de acero de bajo contenido en carbono y en este
ejemplo tiene una longitud global de 21,5 mm, tiene un cuerpo
hexagonal con entre caras de una dimensión de 9 mm y tiene una rosca
interior M6 12. En un extremo el inserto tiene una cabeza agrandada
radialmente 13 con orejas 14 que se prolongan desde su lado
inferior.
El cuerpo comprende una parte que se puede
comprimir de pared relativamente delgada 15 adyacente a la cabeza,
seguida por una parte roscada interiormente 16 y contiene la rosca
M6 12. Prolongándose más allá del extremo remoto de la parte
roscada 16 hay un borde 17, que comprende una primera parte paralela
18 y después una parte cónica hacia dentro 19, que soporta una cara
extrema plana 21. El grueso de la pared del borde es tan pequeño
como sea practicable, teniendo en cuenta las necesidades de
fabricación y de manipulación de los insertos. La parte cónica 19
del borde forma un ángulo de 30º con el eje del inserto, el cual se
ha encontrado que es el ángulo óptimo para este inserto de ejemplo.
La longitud axial total del borde 17 deberá ser aproximadamente
igual, o mayor, que el grosor de la pieza de trabajo de
termoplástico en la cual se va a utilizar.
Una posible forma alternativa de la sección
transversal para el borde 17 se representa en la figura 1D.
Volviendo a las figuras 2A-2F,
para formar el taladro en una pieza de trabajo de termoplástico 22
el inserto 11 se monta en una herramienta 23 que comprende un
mandril alargado 24 con una parte extrema 25 la cual está
exteriormente roscada y acopla la rosca 12 de la parte interiormente
roscada 16 del inserto. La herramienta comprende también un cuerpo
cilíndrico 26, a través del cual se extiende y se prolonga el
mandril 24, provisto de una cara extrema plana 27 que proporciona
un yunque el cual se acopla con la cara extrema de la cabeza del
inserto 13.
El elemento de fijación se presenta a la pieza
de trabajo 22 en el lugar apropiado de modo que la cara extrema 21
del borde esté en contacto con la cara próxima (la cara superior
como se representa en las figuras 2A-2F). Se aplica
calor al área de contacto de la pieza de trabajo por medio de la
cara del borde 21 (por medios que se describirán más adelante).
También se aplica presión al área de contacto empujando la
herramienta 23 hacia la pieza de trabajo.
Como se ilustra en la figura 2B el ablandamiento
local consiguiente de la pieza de trabajo 22 permite que la parte
frontal 19 del borde entre en la pieza de trabajo. El borde penetra
progresivamente en el grueso de la pieza de trabajo y la figura 2C
muestra el borde abriéndose paso a través de la superficie inferior
de la pieza de trabajo. El borde 17 ha cortado un trozo del material
de la pieza de trabajo, trozo el cual es retenido en el borde en
virtud de que el trozo que fluye y después se solidifica llena la
parte del diámetro mayor de la abertura en el interior del borde
provista por su diámetro interior creciente alejándose de la cara
extrema 21.
La figura 2D muestra el inserto completamente
empujado en el interior del taladro 29 el cual ha sido formado por
el inserto. Las orejas 14 por debajo de la cabeza del cuerpo del
inserto 13 han sido ablandadas localmente y han entrado en el
interior de la cara superior de la pieza de trabajo 22, de modo que
proporcionan una resistencia adicional al cuerpo del inserto que
gira con respecto a la pieza de trabajo.
Para instalar el inserto, se acciona entonces la
herramienta para retirar axialmente el mandril 24, mientras se
sostiene la cabeza 13 contra la cara extrema del yunque 27 del
cuerpo de la herramienta 26. Esto causa que la parte que se puede
comprimir 15 del cuerpo del inserto se plieguen hacia fuera para
formar un reborde 31, como se representa en la figura 2E, el cual
pinza el inserto a la pieza de trabajo mediante la reacción contra
la cabeza del inserto 13. El mandril de la herramienta 24 es girado
entonces para desenroscarlo del inserto y la herramienta se retira,
dejando el inserto instalado en la pieza de trabajo como se ilustra
en la figura 2F.
Si es necesario, la pieza de trabajo 22 puede
ser sostenida contra la flexión bajo la presión de la formación del
taladro por medio de un soporte hueco sobredimensionado 32,
ilustrado únicamente en la figura 2A.
Se apreciará que el elemento de fijación ha
formado un taladro apropiado en la pieza de trabajo y ha sido
instalado en su interior, en una operación continua. El trozo de
material del taladro se evita que caiga fuera del elemento de
fijación instalado siendo retenido por el borde 17. Se ha encontrado
que, en este elemento de fijación de ejemplo, el trozo de material
es retenido contra una fuerza de 400 Newton, la cual es suficiente
para evitar que se afloje por vibración en el uso normal del
producto acabado. Sin embargo el trozo de material se expulsará y
no formará un atasco si se inserta un tornillo muy largo en el
inserto roscado con un momento de torsión de apriete normal.
Las figuras 3A a 3D ilustran diversos
procedimientos de generación de calor en el área de contacto de la
pieza de trabajo. La figura 3A muestra un calentador eléctrico 33
empotrado en el cuerpo de la herramienta 26 cerca de su cara
extrema. El calor es transmitido a través del cuerpo de la
herramienta, a lo largo del cuerpo del inserto a la cara extrema de
contacto del borde del cuerpo. La figura 3B muestra una bobina
calefactora de inducción 34 que rodea el extremo inferior del
inserto, para calentar el inserto. La figura 3C muestra
esquemáticamente un generador de ultrasonidos 35 para aplicar
vibración de ultrasonidos al cuerpo de la herramienta 26 y por lo
tanto mediante la transmisión a lo largo del inserto al área de
contacto de la pieza de trabajo. La figura 3D ilustra una
oscilación giratoria de baja amplitud del inserto con respecto a la
pieza de trabajo por medio de un movimiento adecuado de la
herramienta 23, como se indica mediante la contra flecha 36. La
fricción entre el inserto y la pieza de trabajo genera el
calor.
Las figuras 4A-4C ilustran una
posible forma exterior alternativa para el inserto de ejemplo
descrito antes en este documento. El exterior de la parte del
cuerpo 37 es de sección cilíndrica y el exterior de la parte que se
puede comprimir 15 está formada con acanaladuras 38, las cuales
acoplan la pieza de trabajo alrededor del taladro para evitar el
giro relativo. Cuando la parte que se puede comprimir se pliega
hacia fuera en el momento de la instalación, las acanaladuras
también acoplan la cara inferior de la pieza de trabajo 22, como se
ilustra en las figuras 4B y 4C.
Las figuras 5A a 5E ilustran una forma
alternativa del elemento de fijación en forma de un remache ciego.
Este remache (figura 5A) es generalmente similar al remache muy
conocido HEMLOK (marca comercial registrada). Comprende una corteza
tubular alargada 41, provista de una cabeza agrandada 42 en un
extremo. También comprende un mandril alargado 43 que tiene una
cabeza agrandada 39 adyacente al extremo de cola de la corteza. El
mandril tiene un cuello de rotura 44, en el lugar apropiado. La
cabeza del mandril 39 tiene un borde que se prolonga 17, similar a
aquél del inserto anteriormente descrito.
Las figuras 5B a 5E muestran la utilización de
este remache para fijar una pieza de trabajo que no es de
termoplástico 45 a una pieza de trabajo de termoplástico 46. La
pieza de trabajo 45 está provista de un taladro previamente formado
47 para acomodar el cuerpo del remache. La formación del taladro en
la pieza de termoplástico 46 y la instalación del remache para
fijar las piezas de trabajo juntas son análogas a las del proceso
descrito antes con referencia al inserto.
La figura 6 corresponde a la figura 5A y muestra
una disposición alternativa en la cual el borde 17 está provisto
como una parte de la corteza del remache, la cabeza del mandril 48
estando acomodada en el interior del borde.
A fin de asegurar que las orejas por debajo de
la cabeza, o las acanaladuras, las cuales son adyacentes a la
cabeza del elemento de fijación, pueden entrar en el interior de la
pieza de termoplástico como ha sido descrito en los ejemplos
anteriores, la aplicación de calor debe continuar durante un tiempo
suficiente después de que el elemento de fijación haya penetrado en
la pieza de trabajo y formado el taladro.
Cuando el exterior del cuerpo del elemento de
fijación es de sección transversal circular, un procedimiento
alternativo de generación de calor por fricción en el área de
contacto es mediante el giro continuo del elemento de fijación con
respecto a la pieza de trabajo de termoplástico.
La invención no está limitada a los detalles de
los ejemplos descritos antes en este documento. Por ejemplo, las
orejas por debajo de la cabeza 14 se pueden omitir, en los casos en
los que la forma hexagonal o acanalada del cuerpo proporcione
suficiente resistencia al giro del elemento de fijación en la pieza
de trabajo. El lado inferior de la cabeza del elemento de fijación
puede estar provisto de una prolongación anular continua la cual,
al instalarlo mediante los procedimientos descritos antes, entra en
la cara próxima de la pieza de termoplástico para proporcionar una
barrera a la entrada de fluido.
Claims (18)
1. Un elemento de fijación ciego (11) para la
instalación en una pieza de trabajo de termoplástico, elemento de
fijación ciego el cual tiene una cara extrema delantera (21) la cual
es sustancialmente plana y no abrasiva y sin dientes de
perforación, caracterizado porque la cara extrema delantera
del elemento de fijación está provista por la cara extrema de un
borde que se prolonga hacia delante (17, 19) que rodea una abertura,
el borde que se prolonga hacia delante estando provisto de un
grueso de pared que es pequeño de forma que, en utilización, cuando
la cara extrema delantera del elemento de fijación se mantiene en
contacto con la cara próxima de la pieza de trabajo de
termoplástico y se aplica calor y presión al área de contacto de la
pieza de trabajo en el extremo delantero del elemento de fijación,
el elemento de fijación forma progresivamente un taladro a través
de la pieza de trabajo de termoplástico, taladro en el cual puede
ser entonces instalado el elemento de fijación.
2. Elemento de fijación ciego como se reivindica
en la reivindicación 1 en el cual la abertura está adaptada para
recibir los trozos del material de la pieza de trabajo formados por
la cara extrema delantera.
3. Elemento de fijación ciego como se reivindica
en la reivindicación 2 incluyendo medios para evitar que los trozos
de material caigan fuera del extremo delantero del elemento de
fijación después de que el último haya penetrado en la pieza de
trabajo.
4. Elemento de fijación ciego como se reivindica
en la reivindicación 3 en el cual el borde converge hacia dentro
ayudando de ese modo en la retención de los trozos de material en el
interior del borde.
5. Elemento de fijación ciego como se reivindica
en cualquiera de las reivindicaciones anteriores el cual tiene la
forma de un inserto roscado.
6. Elemento de fijación ciego como se reivindica
en la reivindicación 5 incluyendo medios para el acoplamiento con
la pieza de trabajo cuando el elemento de fijación se instala en su
interior, para resistir de ese modo el giro del elemento de
fijación instalado en su taladro.
7. Elemento de fijación ciego como se reivindica
en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4 el cual tiene la forma
de un remache ciego.
8. Elemento de fijación ciego como se reivindica
en cualquiera de las reivindicaciones anteriores provisto de un
canal interior en comunicación con la abertura.
9. Un procedimiento de formación de un taladro
en una pieza de trabajo del termoplástico sin la perforación de la
misma a fin de instalar un elemento de fijación ciego en su interior
caracterizado porque dicho elemento de fijación ciego tiene
una cara extrema delantera la cual es sustancialmente plana y no
abrasiva y sin dientes de perforación en el que la cara extrema
delantera del elemento de fijación está provista por la cara extrema
de un borde que se prolonga hacia delante que rodea una abertura,
procedimiento el cual comprende:
- entrar en contacto con la cara próxima de la
pieza de trabajo con el extremo delantero del elemento de fijación
y la aplicación de calor y presión en el área de contacto de la
pieza de trabajo en el extremo delantero del elemento de fijación,
por lo que el borde que se prolonga hacia delante tiene un grueso de
la pared que es suficientemente pequeño como para que el elemento
de fijación forme progresivamente un taladro a través de la pieza
de trabajo de termoplástico taladro en el cual el elemento de
fijación puede ser instalado a continuación.
10. Procedimiento como se reivindica en la
reivindicación 9 en el cual el calor se genera exteriormente al
elemento de fijación.
11. Procedimiento como se reivindica en la
reivindicación 10 en el cual el calor se genera mediante un
generador de calor asociado con una herramienta de instalación a la
cual está acoplado el elemento de fijación.
12. Procedimiento como se reivindica en la
reivindicación 9 en el cual el calor se genera mediante calefacción
por inducción del elemento de fijación.
13. Procedimiento como se reivindica en la
reivindicación 9 en el cual el calor se genera mediante fricción
entre la cara extrema delantera del elemento de fijación y el área
de contacto de la pieza de trabajo.
14. Procedimiento como se reivindica en la
reivindicación 13 en el cual la fricción se produce mediante una
oscilación giratoria de baja amplitud del elemento de fijación con
respecto a la pieza de trabajo.
15. Procedimiento como se reivindica en la
reivindicación 13 en el cual la fricción se produce mediante el
giro continuo del elemento de fijación con respecto a la pieza de
trabajo.
16. Procedimiento como se reivindica en la
reivindicación 9 en el cual el calor se produce mediante vibración
de ultrasonidos del elemento de fijación.
17. Un procedimiento de formación de un taladro
en una pieza de trabajo procedimiento el cual es como el que se
reivindica en cualquiera de las reivindicaciones 9 a 16 en
combinación con la subsiguiente etapa de la instalación del
elemento de fijación en el taladro formado de ese modo.
18. Un procedimiento de formación de un taladro
en una pieza de trabajo procedimiento el cual es como el que se
reivindica en la reivindicación 17 incluyendo la etapa del
acoplamiento de medios adecuados en el elemento de fijación con la
pieza de trabajo de termoplástico por medio de calor, para resistir
de ese modo el giro del elemento de fijación instalado en su
taladro.
Applications Claiming Priority (2)
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| GB0311270 | 2003-05-16 | ||
| GB0311270A GB2401661B (en) | 2003-05-16 | 2003-05-16 | Blind fastener and method of installation thereof |
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Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| ES04729672T Expired - Lifetime ES2321193T3 (es) | 2003-05-16 | 2004-04-27 | Elemento de fijacion ciego y procedimiento de instalacion del mismo. |
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