ES2620797T3

ES2620797T3 - Remache para fijación ciega, herramienta de instalación asociada y método de instalación de un remache de este tipo

Info

Publication number: ES2620797T3
Application number: ES15150896.7T
Authority: ES
Inventors: Frédéric BIGOT; Olivier Gay; Guy PAILHORIES; Jérôme Couderc
Original assignee: LISI Aerospace SAS
Current assignee: LISI Aerospace SAS
Priority date: 2014-01-14
Filing date: 2015-01-13
Publication date: 2017-06-29
Anticipated expiration: 2035-01-13
Also published as: KR20150084684A; BR102015000885B1; BR102015000885A2; MA37766A1; US20150196951A1; EP2894356A1; FR3016417A1; CA2877245A1; RU2690567C2; RU2015100410A; IN2015DE00089A; CA2877245C; JP2015135184A; JP6533391B2; EP2894356B1; CN104776101A; CN104776101B; MX359425B; US9669457B2; MX2015000613A

Abstract

Remache (10, 10A, 10B, 10C) que comprende un tornillo (12) que comprende un elemento de agarre (16), una garganta de rotura (18) concebida para soportar bajo un esfuerzo de tensión y romperse bajo un esfuerzo de torsión, una cabeza (20) separada del elemento de agarre por la garganta de rotura, un vástago liso (22) y una porción fileteada (26); un casquillo (14, 14A) que comprende un collarín (40) apto para recibir la cabeza (20) y un vástago tubular (42, 42A, 42B) que comprende una rosca hembra (48) destinada a engranar con la porción fileteada (26) del tornillo, caracterizado por que el elemento de agarre (16) del tornillo comprende una primera porción de agarre (28, 28C) apta para guiar la introducción del remache en el interior de una herramienta de instalación y una segunda porción de agarre (28C, 32C) apta para transmitir un par de torsión, estando las dos porciones de agarre separadas por una porción de bloqueo (30) apta para limitar un movimiento axial del remache en el interior de una herramienta de instalación.

Description

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DESCRIPCION

Remache para fijacion ciega, herramienta de instalacion asociada y metodo de instalacion de un remache de este tipo

La presente invencion concierne a las fijaciones ciegas, es decir las fijaciones instaladas a traves de estructuras que haya que ensamblar por un solo lado del ensamblaje denominado habitualmente lado « accesible ». Estas fijaciones son utilizadas por ejemplo en el ensamblaje de estructuras de una aeronave.

En particular, la presente invencion concierne a un remache para fijacion ciega, del tipo que comprende un tornillo que comprende un elemento de agarre, una garganta de rotura concebida para soportar bajo un esfuerzo de traccion y romperse bajo un esfuerzo de torsion, una cabeza separada del elemento de agarre por la garganta de rotura, un vastago liso y una parte fileteada, asf como un casquillo que comprende un collarm apto para recibir la cabeza del tornillo y un vastago tubular que comprende un rosca hembra destinada engranar con la parte fileteada del tornillo. Este tipo de remache es conocido por ejemplo por los documentos EP 1 635 994 y US 3.236.143. La invencion concierne igualmente a una nariz de instalacion para instalar tales remaches. Una nariz de instalacion es conocida por ejemplo por el documento US 3.728.882 A.

Para aumentar la cadencia de fabricacion de las aeronaves y reducir los costes de ensamblaje, los constructores buscan automatizar el ensamblaje por medio de robots provistos de nariz de instalacion. A diferencia de un operario humano que puede coger un remache de forma compleja e introducirle sin dificultades en un taladro, un robot solamente puede instalar correctamente una fijacion si antes de la introduccion del remache en la estructura, los ejes de la nariz de instalacion y del remache son estrictamente coaxiales. Los remaches para fijaciones ciegas y las narices de instalacion conocidos no permiten obtener tal coaxialidad. Cuando los remaches son insertados en la nariz de instalacion, las extremidades de los remaches presentan un desplazamiento angular importante con el eje de la nariz de instalacion. Asf, cuando el robot intenta introducir el remache en una perforacion enfrente de la cual el mismo esta situado, la extremidad del remache choca contra la estructura y no puede ser introducido en la perforacion.

La invencion tiene por objetivo resolver los inconvenientes de los remaches de la tecnica anterior, y especialmente facilitar un remache ciego y un utillaje de instalacion que permita una robotizacion de instalacion robusta.

Para esto, el remache de acuerdo con la invencion es del tipo antes citado, tal que el elemento de agarre del tornillo comprende una primera porcion de agarre apta para guiar la introduccion del remache en una herramienta de instalacion y una segunda porcion de agarre apta para transmitir un par de torsion, estando separadas las dos porciones de agarre por una porcion de bloqueo apta para limitar un movimiento axial del remache en una herramienta de instalacion.

Tal remache puede ser cogido y mantenido firmemente por una nariz de instalacion de modo que su eje sea casi coaxial con el eje de la nariz de instalacion.

El dispositivo de acuerdo con la invencion presenta igualmente preferentemente al menos una de las caractensticas que siguen:

- la porcion de bloqueo es cilmdrica y esta unida a cada porcion de agarre por una porcion radiada,

- el casquillo comprende dos elementos soldados,

- el casquillo comprende una zona de formacion de ensanchamiento que presenta una resistencia elastica inferior a la resistencia elastica del resto del casquillo,

- el casquillo comprende al menos una garganta de compresion realizada en una porcion exterior del vastago tubular del casquillo, entre el collarm y la zona de formacion del ensanchamiento,

- la transmision de par se efectua por medio de acanaladuras, de superficies poligonales, o de una superficie cilmdrica,

- la primera porcion de agarre comprende un chaflan,

- el casquillo comprende una porcion terminal opuesta al collarm, de diametro exterior inferior al diametro exterior del vastago.

La invencion concierne igualmente a una nariz de instalacion para instalar un remache ciego La nariz de instalacion comprende un cuerpo cilmdrico que presenta una cara delantera perforada, un manguito tubular dispuesto en el interior del cuerpo, una boquilla dispuesta en el interior del manguito y que define un paso interior. La boquilla comprende dos porciones de recepcion del elemento de agarre del remache de formas complementarias de las citadas porciones de agarre de las cuales al menos una de las porciones de recepcion es apta para transmitir un par de torsion. Las citadas porciones de recepcion estan separadas axialmente por una porcion media que comprende al

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menos un elemento movil radialmente en el paso interior, apta para limitar un movimiento axial del remache. Tal nariz de instalacion permite mantener un remache firmemente coaxial con el eje de la nariz de instalacion. La misma permite igualmente efectuar un esfuerzo de traccion elevado al remache y aplicar un par de rotacion sobre este mismo remache.

La nariz de instalacion de acuerdo con la invencion presenta igualmente preferentemente al menos una de las caractensticas siguientes:

- la transmision del par se efectua por medio de acanaladuras, de superficies poligonales o de una jaula de rodillos,

- la porcion media comprende al menos un alojamiento en el cual esta alojado el elemento movil radialmente,

- un medio elastico comprime radialmente el elemento movil hacia el interior de la boquilla,

- la boquilla es movil axialmente y en rotacion en el interior del manguito.

La invencion concierne igualmente a un procedimiento de instalacion de un remache ciego de acuerdo con la invencion por medio de una nariz de instalacion de acuerdo con la invencion, que comprende una primera etapa de engrane de la nariz de instalacion con el elemento de agarre del tornillo, una segunda etapa de traccion axial sobre el elemento de agarre y formacion de un ensanchamiento sobre el casquillo, una tercera etapa de roscado del tornillo en el casquillo y rotura del elemento de agarre del tornillo a nivel de la garganta de rotura. Durante la etapa de engrane de la nariz de instalacion con el elemento de agarre del tornillo, un elemento movil radialmente limita un movimiento axial del remache en el interior de la nariz de instalacion.

De acuerdo con una caractenstica del procedimiento de instalacion de acuerdo con la invencion, durante las etapas de formacion del ensanchamiento, de enroscado del tornillo y de rotura del elemento de agarre, las porciones de agarre del tornillo estan contenidas en las porciones de recepcion de la boquilla, la porcion de bloqueo del tornillo hace tope contra el elemento movil, y la boquilla esta contenida en el interior del manguito de modo que impide cualquier desplazamiento radial del elemento movil.

Otros objetivos, caractensticas y ventajas de la invencion se pondran de manifiesto en la descripcion de ejemplos de modos de realizacion de la invencion, descripcion hecha en relacion con los dibujos en los cuales:

la figura 1 es una vista isometrica de un remache de acuerdo con un primer modo de realizacion de la invencion, en un estado no instalado,

la figura 2 es una vista en corte de un remache de acuerdo con un primer modo de realizacion de la invencion, en un estado no instalado,

la figura 3 es una vista en corte de un remache de acuerdo con un primer modo de realizacion de la invencion, en un estado instalado,

la figura 4 es una vista de un remache de acuerdo con un segundo modo de realizacion de la invencion en un estado no instalado, que comprende un casquillo formado por dos elemento de casquillo soldados,

la figura 5 es una vista de un remache de acuerdo con un tercer modo de realizacion de la invencion, en un estado no instalado, que comprende gargantas realizadas en una porcion exterior del casquillo,

la figura 6 es una vista de un remache de acuerdo con un cuarto modo de realizacion de la invencion, en un estado no instalado, que comprende porciones de agarre de formas diferentes,

la figura 7A es una vista en corte de una nariz de instalacion de un remache de acuerdo con un primer modo de realizacion de la invencion,

la figura 7B es una vista en corte de una nariz de instalacion de acuerdo con un segundo modo de realizacion, la figura 7C es una vista isometrica de un muelle perimetrico utilizado en la nariz de instalacion de la figura 7B, la figura 7D es una corte segun el eje 7D-7D de la figura 7B,

las figuras 8 a 15 son vistas en corte de un remache de las figuras 1 a 3, y de la herramienta de instalacion de la figura 7A que ilustran las diferentes etapas de instalacion del remache.

Para facilitar la lectura de los dibujos, solo se han representado los elementos necesarios para al comprension de la invencion. Los mismos elementos llevan las mismas referencias de un dibujo a otro.

Refiriendose a las figuras 1 a 3, un remache 10 de acuerdo con un modo de realizacion de la invencion comprende un tornillo 12 y un casquillo 14. El tornillo 12 comprende un elemento de agarre 16 apto para ser roto durante la

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instalacion del remache, una garganta de rotura 18, una cabeza 20 fresada, un vastago cilmdrico liso 22, una porcion de transicion 24 y una porcion fileteada 26. La porcion de transicion 24 permite empalmar el vastago cilmdrico 22 a la porcion fileteada 26, de diametro maximo inferior al diametro del vastago cilmdrico 22. La porcion de transicion 24 esta aqu representada en una forma abombada, pero puede tomar una forma conica.

El elemento de agarre 16 comprende una primera porcion 28 de agarre, una porcion de bloqueo 30 y una segunda porcion 32 de agarre. La primera porcion 28 de agarre presenta en su extremidad libre un chaflan 34 que facilita el centrado y la introduccion del elemento de agarre 16 en una nariz de instalacion. En este ejemplo, cada porcion de agarre 28, 32 comprende medios de transmision de par en forma de veinticuatro acanaladuras 36. Estas acanaladuras estan dispuestas axialmente en una parte cilmdrica del contorno exterior de cada porcion 28, 32 de agarre, regularmente repartidas y alineadas axialmente entre sf Las dos porciones de agarre 28, 32 tienen una funcion de centrado de la fijacion en el interior de una nariz de instalacion y de transmision de par entre la nariz de instalacion y la fijacion. La utilizacion de un gran numero de acanaladuras en la primera porcion 28 asociada al chaflan 34 ayuda al embrague automatico.

El centrado efectuado por el sistema de dobles acanaladuras permite ajustar el eje del remache 10 con el eje de la nariz de instalacion, que a su vez es ajustado por el robot al eje de la perforacion en la estructura que haya que ensamblar. Asf, tal elemento de agarre 16 permite a un robot introducir el remache 10 en una perforacion sin interferencia y sin danado de la superficie. Sin tal alineacion de ejes, la introduccion por un robot del remache en una perforacion de la estructura que haya que ensamblar sena imposible.

La garganta de rotura 18 esta dimensionada de modo que presente el diametro mas pequeno del tornillo 12, capaz de soportar bajo un esfuerzo de traccion de instalacion dado, y que se rompa bajo un esfuerzo de torsion dado.

La porcion de bloqueo 30 comprende una parte media cilmdrica lisa y dos porciones radiadas concavas 30A y 30B, unidas respectivamente a las porciones de agarre 28, 32. El diametro de la parte cilmdrica lisa de la porcion de bloqueo 30 es inferior al diametro de las porciones de agarre 28, 32, pero superior al diametro mas pequeno de la garganta de rotura 18. La seccion de la porcion de bloqueo es asf mas grande que la seccion de la garganta de rotura. Las porciones radiadas 30A, 30B aseguran el tope del elemento de agarre en la direccion axial en el interior de una herramienta de instalacion, que bloquea cualquier movimiento axial del citado remache durante su instalacion.

La longitud del vastago 22 es elegida en funcion de una gama de espesores de estructuras que haya que ensamblar, que vanan entre un espesor mmimo y un espesor maximo.

El tornillo 12 esta insertado con holgura en el interior de un casquillo 14 que comprende un collarm 40 agrandado apto para recibir la cabeza 20 fresada del tornillo, y un vastago tubular 42. Antes de la instalacion del remache 10 en una estructura, la superficie exterior de la porcion tubular 42 es cilmdrica, y presenta en su extremidad opuesta al collarm 40 una porcion cilmdrica 44 de diametro exterior reducido, que permite facilitar la insercion del remache 10 en una perforacion. Esta porcion adelgazada 44 es facultativa, y el casquillo puede tener un diametro exterior constante en toda la longitud de la porcion tubular 42.

El vastago tubular 42 presenta una superficie inferior 46 cilmdrica lisa y una superficie interior con rosca hembra 48, dispuesta en la extremidad del casquillo 14, opuesta al collarm 40. El fileteado del tornillo 12 y la rosca hembra del casquillo 14 son complementarios. Estos son por ejemplo filetes conformes con la norma AS8879, utilizada habitualmente para las fijaciones aeronauticas.

La longitud total del casquillo 14 esta dividida en tres zonas sucesivas y adyacentes que aseguran funciones distintas. Una primera zona G denominada zona de apriete comprende el collarm 40 y una porcion de vastago 42 tubular cuya superficie interior 46 es lisa, correspondiente al espesor mmimo de estructura que haya que ensamblar.

Una segunda zona U de deformacion se extiende sobre el resto del vastago 42 tubular que tiene una superficie inferior 46 lisa. Esta zona U recubre, cuando el remache 10 no esta instalado, la porcion restante del vastago liso 22 del tornillo, la zona de transicion 24 y una porcion de fileteado 26. La zona U del casquillo esta destinada a ser deformada para formar un ensanchamiento que se apoyara sobre el lado ciego de las estructuras que haya que ensamblar. Para facilitar la formacion del ensanchamiento, la zona U puede estar recocida anularmente por ejemplo por medio de una maquina de induccion, o comprender un resalte (no representado) en una porcion de la superficie interior 46 lisa del casquillo, que disminuye en la longitud de esta zona el espesor del casquillo.

La tercera zona L del casquillo se extiende sobre toda la porcion del vastago 42 tubular roscada. Su funcion es impedir cualquier movimiento de traslacion entre el casquillo y la extremidad del tornillo y permitir el enroscado del tornillo en el interior del casquillo. Cuando el remache no esta instalado, esta zona L esta en contacto con una porcion terminal de fileteado 26 del tornillo 12.

La figura 3 muestra el remache 10 de las figuras 1 y 2 en un estado instalado en dos estructuras 50, 52 que haya que ensamblar. El elemento de agarre 16 ha sido roto a nivel de la garganta de rotura 18, de modo que solamente queda la cabeza 20 del tornillo y el collarm 40 del casquillo, que forman conjuntamente la cabeza del remache, alojada en un fresado previamente realizado en una cara accesible 54 de la estructura 50. La primera zona G del

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casquillo 14 esta totalmente aojada en las estructuras 50, 52. La segunda zona U del casquillo esta deformada y comprende un ensanchamiento 58 del cual una cara esta en contacto con el lado ciego 56 de la estructura 52, opuesta al lado accesible 54. La tension instalada entre la cabeza del remache 20, 40 y el ensanchamiento 58 permite mantener las estructuras 50, 52 ensambladas. La tercera zona L del casquillo recubre en posicion instalada una porcion de fileteado 26 del tornillo adyacente a la porcion de transicion 24.

El tornillo es por ejemplo de aleacion de titanio Ti6Al4V, revestida de una capa de lubricante y el casquillo es por ejemplo de acero A286 pasivado. En la segunda zona U recocida, la resistencia es de aproximadamente 600 MPa, mientras que la resistencia de las primera y tercera zonas G y L es de aproximadamente 1200 MPa.

La figura 4 es una vista de un remache 10A de acuerdo con el segundo modo de realizacion de la invencion. En la figura 4, los elementos identicos a los de las figuras 1 a 3 conservan las mismas referencias, los elementos diferentes comprenden la misma referencia a la cual ha sido anadida la letra « A ». La unica diferencia entre el remache de la figura 4 y el remache de las figuras 1 a 3 reside en el casquillo 14A, que en este segundo modo de realizacion esta formada por dos elementos 14A' y 14A”, soldados uno al otro.

El primer elemento de casquillo 14A' comprende un collarm 40A' agrandado y una porcion tubular 42A' de superficie interior lisa y apta para recubrir una porcion de vastago liso 22 del tornillo, correspondiente al espesor mmimo de estructura que haya que apretar. La longitud total de este primer elemento de casquillo 14A' presenta sensiblemente la misma longitud G que la primera zona del casquillo 14 del remache descrito en relacion con las figuras 1 a 3. El elemento de casquillo 14A' es por ejemplo de acero A286 endurecido en fno y envejecido, de una resistencia de 1200 MPa.

El segundo elemento de casquillo 14A” comprende una porcion tubular 42A” de longitud suficiente para recubrir la porcion de vastago liso 22 restante, la porcion de transicion 24 y la mayor parte del fileteado 26 del tornillo. Este segundo elemento presenta una longitud igual a la suma de las longitudes de las segunda y tercera zonas U y L del casquillo 14 del remache 10 descrito en relacion con las figuras 1 a 3. De la misma manera que se describio anteriormente, el segundo elemento de casquillo 14A” esta recocido localmente o adelgazado en la segunda zona L, de manera que presente una resistencia inferior que permita la formacion de un ensanchamiento. El elemento de casquillo 14A” es por ejemplo de acero inoxidable recocido, de una resistencia de 600 MPa maximo. Pueden ser utilizados otros materiales o tratamientos.

Los dos elementos de casquillo 14A' y 14A” son soldados por ejemplo por medio de una soldadura laser, por haz de electrones o por friccion.

La ventaja de utilizar dos elementos de casquillo es facilitar la fabricacion del casquillo 14A, por ejemplo reduciendo las longitudes inferiores que haya que mecanizar y las dificultades para obtener tolerancias ajustadas sin aumentar significativamente el coste. Una segunda ventaja es poder fabricar industrialmente y por tanto a menor coste un gran numero de segundos elementos 14A” de longitudes identicas, y de soldarles a primeros elementos 14A' de diferentes longitudes - de igual diametro - puesto que debe adaptarse a espesores de estructuras que haya que apretar diferentes.

La figura 5 es una vista de un remache 10B de acuerdo con un tercer modo de realizacion de la invencion. En la figura 5, los elementos identicos a los de las figuras 1 a 3 conservan las mismas referencias, los elementos diferentes comprenden la misma referencia a la cual ha sido anadida la letra « B ». La unica diferencia entre el remache de la figura 5 y el remache de las figuras precedentes es que el casquillo 14B comprende dos gargantas anulares 146 y 148 realizadas en la superficie exterior de la porcion tubular 42B lisa del casquillo 14B, dispuestas en la primera zona G, entre el collarm 40B agrandado y la segunda zona U de formacion del ensanchamiento.

Debido a su disposicion en una zona del casquillo en contacto con la pared interna de una perforacion de la estructura, las gargantas anulares 146 y 148 se comprimen entre el casquillo 14B y la estructura, cuando se imprime un esfuerzo de traccion sobre el tornillo para formar un ensanchamiento. Las gargantas permiten asf durante su compresion compensar las variaciones de forma y de dimension del ensanchamiento debidas a los diferentes espesores que puede apretar un remache 10B de una longitud dada. En particular, las gargantas permiten asegurar la formacion de un ensanchamiento unico de diametro satisfactorio sistematicamente en contacto con la cara ciega de las estructuras que haya que ensamblar cualquiera que sea el espesor que haya que apretar, sobre todo el intervalo de apriete de la fijacion. El numero de gargantas, su forma y su profundidad puede variar en la longitud de la primera zona G, en funcion de la longitud de la zona G, del espesor del casquillo y de su diametro exterior.

La figura 6 es una vista de un remache 10C de acuerdo con un cuarto modo de realizacion de la invencion. En este modo de realizacion, la primera porcion 28C de agarre 16C es un cilindro y comprende un chaflan 34C que tiene la misma funcion que el chaflan 34 del remache 10. La segunda porcion 32C de agarre comprende superficies poligonales 36C repartidas sobre todo el contorno. En este ejemplo, la primera porcion 28C de agarre tiene una funcion de centrado y de gma del elemento de agarre en un utillaje de instalacion, mientras que la segunda porcion 32C de agarre tiene una funcion de transmision de par entre el utillaje de instalacion y el remache 10C. El diametro de la primera porcion 28C de agarre es en este caso inferior o igual al diametro maximo de la segunda porcion 32C de agarre. La longitud de la primera porcion de agarre 28C en la direccion axial es superior a la longitud de la

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segunda porcion de agarre 32C, especialmente para disminuir el desplazamiento angular en la extremidad del remache, debido a un aumento de superficie de contacto entre la herramienta de instalacion y la segunda porcion. Esta configuracion, representada en la figura 12, permite alinear los ejes del remache y de la nariz de instalacion con una precision muy buena, del orden del grado. La porcion de bloqueo 30C es identica a la porcion de bloqueo del remache 10 y asegura la misma funcion de tope en traslacion del remache 10C en una herramienta de instalacion. El casquillo 14C comprende en la extremidad opuesta al collarm un chaflan 44C, que permite facilitar la insercion del remache en una perforacion, y absorber una pequena holgura angular entre el eje A del remache 10C y el eje de la nariz de instalacion.

La figura 7A es una vista en corte de la nariz de instalacion 60 adaptable a una herramienta de instalacion, apta para instalar un remache 10, 10A o 10B descrito anteriormente. La nariz de instalacion 60 comprende un cuerpo 62 cilmdrico hueco que presenta una cara delantera 64 destinada a entrar en contacto con el lado accesible de una estructura. La cara delantera 64 esta perforada en su centro por una abertura 66 de diametro suficiente para permitir el paso del elemento de agarre 16 y de la cabeza 20 del tornillo 12. El cuerpo 62 cilmdrico recibe en su seno un manguito 68 hueco, cilmdrico y fijo. El manguito 68 esta dispuesto en el interior del cuerpo 62 de modo que dispone un espesor anular E interior en la extremidad delantera del cuerpo 62, proximo a la cara delantera 64.

Una boquilla 70 esta dispuesta en el interior del manguito 68, apto para desplazarse axialmente y en rotacion en el interior del manguito 68. La boquilla 70 comprende una pared interior 70A que delimita un paso 72 que se extiende axialmente sobre toda la longitud de la boquilla. La boquilla 70 comprende una extremidad delantera 74, cuya superficie exterior troncoconica se aloja en la abertura 66 del cuerpo. La superficie interior de la extremidad delantera 74, que forma una extremidad delantera del paso 72, comprende una primera porcion de recepcion 76 que presenta superficies de arrastre 80 complementarias de las acanaladuras 36 de las porciones de agarre 28, 32 de tornillo. La boquilla 70 comprende una segunda porcion de recepcion 78 en el paso 72, dispuesta axialmente a distancia de la primera porcion 76. La segunda porcion de recepcion 78 comprende igualmente superficies de arrastre 80 complementarias de las acanaladuras 36 de la primera porcion de agarre 28 del tornillo. En este ejemplo, las superficies de arrastre 80 estan constituidas de veinticuatro acanaladuras axiales, realizadas en la superficie interior de la pared 70A de la boquilla. Las acanaladuras son continuas desde la extremidad delantera de la boquilla 70 hasta la extremidad trasera opuesta. Las mismas estan repartidas regularmente sobre la superficie interior de la pared 70A, y corresponden a la disposicion y al numero de acanaladuras 36 del elemento de agarre del tornillo. Las dimensiones radiales de las acanaladuras de la nariz de instalacion corresponden a las dimensiones radiales de las acanaladuras del tornillo salvo la holgura para permitir los movimientos de traslacion en la direccion axial entre el tornillo y la boquilla.

Las dos porciones de recepcion 76, 78 estan separadas por una porcion 82 media en la cual estan realizados radialmente cuatro alojamientos 84 en todo el espesor de la pared de la boquilla 70, que desembocan en el paso 72. En cada alojamiento 84 esta dispuesto un elemento 86, movil en la direccion radial. Los elementos moviles 86 son tfpicamente de acero de dureza elevada. Estos comprenden una superficie inferior 88 de forma torica, complementaria de la porcion de bloqueo 30 del elemento de agarre 16 del tornillo, y una superficie exterior 90 cilmdrica, apta para deslizar en el interior del manguito 68. Un medio elastico (no representado) esta dispuesto anularmente en una ranura 92 realizada sobre la superficie exterior de los elementos moviles y de la superficie exterior de la boquilla. El medio elastico tiende a comprimir radialmente los elementos moviles hacia el interior de la boquilla 70, en el paso interior 72. Los elementos moviles permiten hacer variar el diametro interior de la porcion 82 media, segun la posicion radial que los mismos adopten. En posicion de reposo o de separacion nula, los elementos moviles 86 desembocan en el paso 72. El diametro interior de la porcion media 82 es entonces inferior al diametro mas pequeno de las porciones de recepcion 76, 78. Este diametro interior corresponde al diametro exterior de la porcion cilmdrica de la porcion de bloqueo 30 del tornillo 16. En posicion de separacion maxima, los elementos moviles son empujados al interior de los alojamientos 84 hacia el exterior de la boquilla 70, de modo que el diametro interior de la porcion media es al menos igual al diametro mayor de las porciones de recepcion 76, 78.

La pared interior 70A entre la segunda porcion de recepcion 78 y su extremidad trasera 96 es lisa y de diametro al menos igual al mayor diametro de las porciones de recepcion 76, 78 a fin de permitir la evacuacion del elemento de agarre 16 una vez roto.

De manera general, la nariz de instalacion comprende en la primera porcion de recepcion 76 una superficie de forma apta para recibir las porciones de agarre 28, 32 del tornillo 12, puesto que estas dos porciones deslizan en el interior de la primera porcion 76 de la herramienta de instalacion. La nariz de instalacion 60 comprende en la segunda porcion de recepcion 78 una superficie de forma complementaria de la primera porcion 28 del elemento de agarre 16 del tornillo, que se aloja totalmente en esta porcion de recepcion.

La figura 7B muestra una nariz de instalacion 60C adaptada para instalar un remache 10C, que comprende un cuerpo 62C, un manguito 68C troncoconico y una boquilla 70C cilmdrica. La nariz 60C comprende una primera porcion de recepcion 76C que comprende doce dientes equivalentes a los doce dientes de la segunda porcion 34C de agarre del remache 10C. La nariz comprende igualmente una segunda porcion de recepcion 78C de superficie interior cilmdrica lisa, de diametro interior identico salvo la holgura al diametro exterior de la primera porcion de agarre 28C del remache 10C. En este ejemplo, los elementos moviles 86C tienen una superficie exterior 90C

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cilmdrica sin ranura y son mantenidos en posicion por un medio elastico 98 que se extiende entre la superficie exterior del manguito 68C y la superficie interior del cuerpo 62C.

La figura 7C es una vista isometrica del muelle perimetrico 98 visible en la figura 7B. El muelle 98 comprende una extremidad 100 circular cuyo diametro interior se ajusta sin holgura a la superficie exterior del manguito 68C. De la extremidad 100 se extienden seis brazos flexibles 102 regularmente repartidos. Cada brazo flexible termina en una extremidad opuesta a la de la extremidad circular por una porcion terminal 104 en arco que recubre una superficie angular de 60°. En posicion de reposo, el conjunto de las seis porciones terminales 104 forman una extremidad circular de diametro interior inferior al diametro exterior de la porcion media 82C. En este ejemplo, el muelle 98 esta montado sobre el manguito 68C de modo que cada porcion en arco 104 tiene una parte en apoyo sobre la parte media 82C y sobre un elemento movil 86C (vease la figura 7D). Asf, cuando un elemento movil 86C se desplaza radialmente hacia el exterior, solo una parte de cada porcion terminal 104 percibe un esfuerzo radial. Tal muelle 98 es de acero tratado y templado y netamente mas resistente que un elastico de caucho y asegura un gran numero de ciclos de instalacion si necesitar mantenimiento. Este muelle no se ovaliza - al contrario de un muelle con una o varias espiras - y puede ejercer un esfuerzo de compresion sobre los elementos moviles 86 en un espacio anular muy restringido.

El procedimiento de instalacion de un remache 10 descrito en relacion con las figuras 1 a 3 en una estructura S esta ilustrado en las figuras 8 a 15. Con fines de simplificacion esta representada una sola estructura S, pero naturalmente esta estructura esta compuesta de varios subelementos de estructura que haya que ensamblar.

Por otra parte, el procedimiento de instalacion descrito en lo que sigue es exactamente el mismo para instalar un remache 10A, 10B o 10C descrito anteriormente.

El remache 10 en un estado no instalado esta por ejemplo dispuesto en una panoplia P y cogido por un robot provisto de una nariz de instalacion 60 anteriormente descrita. Como esta ilustrado por la figura 8, la nariz de instalacion 60 es avanzada en direccion al elemento de agarre 16 del tornillo (vease la flecha F1) hasta entrar en contacto con el mismo. Guiadas por el chaflan 34 del elemento de agarre, las acanaladuras 36 de la primera porcion de agarre 28 penetran axialmente en las acanaladuras 80 de la primera porcion de recepcion 76 de la nariz de instalacion 60. El chaflan 34 empuja radialmente hacia el exterior los elementos moviles 86 moviles a medida que la nariz de instalacion se proxima a la panoplia y que el elemento de agarre 16 del remache avanza en el interior de la boquilla 70.

La separacion de los elementos moviles es maxima cuando la primera porcion de agarre 28 esta dispuesta entre las dos porciones de recepcion 76, 78 de la nariz de instalacion, como esta ilustrado por la figura 9.

Cuando la primera porcion 28 de agarre entra en la segunda porcion de recepcion 78 de la herramienta (vease la figura 10), los elementos moviles vuelven radialmente hacia el interior para entrar en contacto con la porcion de bloqueo 30 del remache 10 bajo el efecto del anillo elastico alojado en la ranura 92. El elemento de agarre 16 de tornillo esta entonces contenido totalmente en la nariz de instalacion 60. En esta posicion, la primera porcion de agarre 28 esta insertada en la segunda porcion de recepcion 78 de la nariz de instalacion, la porcion de bloqueo 30 esta mantenida por las superficies interiores 88 de los elementos moviles y la segunda porcion de agarre 32 esta insertada en la primera porcion de recepcion 76 de la nariz de instalacion. La boquilla 70 es retirada despues de modo que los elementos moviles hagan tope contra la porcion radiada 30A. Siendo inmovil el manguito 68 en el interior del cuerpo 62, la superficie exterior 90 cilmdrica de los elementos moviles desliza poco a poco en el interior del manguito 68. Los elementos moviles 86 no pueden por tanto desplazarse en la direccion radial (veanse las figuras 10 y 11). En traccion, la carrera de los elementos moviles esta limitada por la porcion radiada 30A de la porcion de bloqueo.

El elemento de agarre 16 del tornillo esta bloqueado en la boquilla en rotacion debido a la cooperacion de las superficies complementarias del elemento de agarre del tornillo y de las porciones de recepcion aptas para transmitir un par, y en traslacion debido a la cooperacion de los elementos moviles y de la porcion de bloqueo del tornillo.

El centrado asociado al bloqueo del movimiento del remache en el interior de la herramienta de instalacion asegura un mantenimiento con una holgura angular terminal 44 del remache minima, tal que el eje de la boquilla es sensiblemente coaxial con el eje de la nariz de instalacion. Como esta ilustrado por la figura 11, el eje del remache 10 y el eje de la boquilla 70 estan confundidos, o sensiblemente confundidos, con una holgura angular inferior a algunos grados. El robot puede desplazarse despues enfrente de una perforacion realizada en una estructura S, y alinearse por ejemplo por reconocimiento optico. Asf, el remache 10 esta sensiblemente alineado con el eje de la perforacion.

El remache 10 es dispuesto entonces por el robot a traves de la perforacion por el lado accesible, ayudando el diametro reducido 44 en la extremidad de fijacion (o el chaflan 44C para el remache 10C) al centrado y guiado del remache en la perforacion. La perforacion comprende en este caso un fresado, apto para recibir la cabeza del remache, que comprende el collarm del casquillo 40 y la cabeza 20 del tornillo. Cuando la cabeza del remache esta en contacto con el fresado, la extremidad fileteada 26 sale de la estructura en el lado ciego. En esta posicion representada en la figura 12, el elemento de agarre 16 del tornillo esta contenido totalmente en la nariz de

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instalacion 60 y la cara delantera 64 esta en apoyo contra el collarm 40 del casquillo y la cara accesible de la estructura S.

La primera etapa de la instalacion del remache 10 consiste en formar un ensanchamiento. Para esto, la boquilla 70 efectua un movimiento axial en la direccion opuesta a la estructura - en la direccion de la flecha F2 - en el interior del cuerpo 62. Durante este desplazamiento, la superficie exterior 90 de los elementos moviles 86 desliza en el interior del manguito 68 hasta que los elementos moviles sean totalmente prisioneros de la boquilla 70. Asf, la garganta de bloqueo 30 del tornillo es sostenida firmemente por los elementos moviles 86, que limitan el movimiento axial del remache. En la figura 12, la boquilla 70 tira del elemento de agarre 16 del tornillo 12, siendo mantenido el collarm 40 del casquillo 14 en la estructura por la cara delantera 64 inmovil.

La boquilla 70 continua desplazandose axialmente, arrastrando la porcion fileteada 26 del tornillo y la rosca hembra 48 del casquillo hacia la cara ciega de la estructura S, hasta la formacion de un ensanchamiento 58 del cual una cara entra en apoyo contra la cara ciega (vease la figura 13). La cabeza 20 del tornillo 12 esta contenida entonces en el espacio anular E de la nariz de instalacion.

La segunda etapa consiste en atornillar el tornillo 12 en el interior del casquillo 14 para llevar la cabeza 20 del tornillo hacia el collarm 40 del casquillo. Se detiene la traccion ejercida sobre la boquilla 70 y se imprime un movimiento de rotacion a la boquilla, siendo mantenida esta ultima libre de desplazarse en traslacion en direccion a la estructura (vease la fecha F3 en la figura 14). La figura 14 ilustra el final de este movimiento: la boquilla 70 vuelve a su posicion inicial en el interior del manguito 68 de modo que los elementos moviles 86 son de nuevo libres de desplazarse radialmente, en el lfmite de tension del medio elastico. Los elementos moviles hacen tope contra la segunda porcion radiada 30B de la zona de bloqueo. La cabeza 20 del tornillo esta en apoyo sobre el collarm 40 del casquillo. La porcion fileteada 26 del tornillo sale ampliamente de la porcion 44 adelgazada del casquillo 14.

La tercera etapa consiste en finalizar la instalacion del remache rompiendo el elemento de agarre 16 del tornillo. Una vez la cabeza 20 del tornillo en apoyo sobre el collarm 40 del casquillo, la boquilla 70 continua girando. El par de torsion es transmitido al tornillo por medio de las dos porciones de agarre 30, 32 del tornillo. La garganta de rotura 18 esta concebida para romperse por encima de un cierto par de torsion. La misma se rompe por tanto una vez alcanzado el umbral, quedando la cabeza 20 a haces con la superficie accesible de la estructura S.

El elemento de agarre 16 una vez roto es evacuado por la parte trasera o por la parte delantera de la nariz de instalacion. La figura 15 muestra en despiece ordenado la nariz de instalacion 60, el elemento de agarre 16 roto y el remache 10 instalado en la estructura S.

La nariz de instalacion 60 es retirada entonces a fin de desplazarse a la vertical de otro remache que haya que agarrar. La secuencia de instalacion puede volver a empezar.

El remache y la nariz de instalacion de acuerdo con la invencion no estan limitados estructuralmente a los unicos ejemplos anteriormente descritos. Por ejemplo, la cabeza del remache puede ser protuberante en lugar de estar fresada. La o las porciones de agarre 30, 32 aptas para transmitir un par de torsion pueden comprender doce dientes, caras poligonales o cualquier otro medio que permita pasar un par de torsion. Este puede ser tambien una seccion circular. En este caso la nariz de instalacion comprende en la porcion de recepcion complementaria un medio circular de transmision de par, como una jaula de rodillos.

El remache puede combinar varios modos de realizacion anteriormente descritos. Por ejemplo, el casquillo 14 puede comprender dos elementos 14A', 14A” de casquillo soldados y gargantas de compresion 146, 48 sobre la superficie exterior del primer elemento 14A'. En variante, el casquillo 14 puede comprender un solo elemento de casquillo y una garganta anular sobre su superficie exterior.

La porcion de bloqueo 30 puede presentar diferentes formas, desde el momento en que la misma permita bloquear el movimiento del remache en el interior de la herramienta de instalacion. Por ejemplo, la porcion de bloqueo puede ser cilmdrica, de igual diametro exterior que las porciones de agarre adyacentes, y comprender una abertura circular u oblonga pasante, apta para recibir un elemento movil de la herramienta de instalacion deslizante radialmente.

Los alojamientos 84 y los elementos moviles 86 pueden variar en numero y en forma, complementarios de la forma de la porcion de bloqueo 30 del remache. Los alojamientos deben permitir el movimiento radial de los elementos moviles 86 alrededor del elemento de agarre 16 de tornillo durante su insercion en la nariz de instalacion 60. Puede haber solamente un unico alojamiento en el cual este alojado un solo elemento movil, por ejemplo en forma de horquilla de dos ramales, apta para sostener una porcion de bloqueo de diametro exterior reducido de los remaches 10, 10A, 10B o 10C descritos, o en forma de eje deslizante radialmente a traves de una abertura. Los elementos moviles 86 pueden ser reemplazados tambien por bolas o elementos de forma conica.

El manguito interior 68 puede ser reemplazado por un resalte anular realizado sobre la superficie interior del cuerpo 62, dispuesto en una longitud suficiente para bloquear los elementos moviles 86 en la direccion radial durante la traccion del tornillo para formar el ensanchamiento.

Claims

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REIVINDICACIONES

1. Remache (10, 10A, 10B, 10C) que comprende un tornillo (12) que comprende un elemento de agarre (16), una garganta de rotura (18) concebida para soportar bajo un esfuerzo de tension y romperse bajo un esfuerzo de torsion, una cabeza (20) separada del elemento de agarre por la garganta de rotura, un vastago liso (22) y una porcion fileteada (26); un casquillo (14, 14A) que comprende un collarm (40) apto para recibir la cabeza (20) y un vastago tubular (42, 42A, 42B) que comprende una rosca hembra (48) destinada a engranar con la porcion fileteada (26) del tornillo, caracterizado por que el elemento de agarre (16) del tornillo comprende una primera porcion de agarre (28, 28C) apta para guiar la introduccion del remache en el interior de una herramienta de instalacion y una segunda porcion de agarre (28C, 32C) apta para transmitir un par de torsion, estando las dos porciones de agarre separadas por una porcion de bloqueo (30) apta para limitar un movimiento axial del remache en el interior de una herramienta de instalacion.
2. Remache (10, 10A, 10B, 10C) de acuerdo con la reivindicacion 1, en el cual la porcion de bloqueo comprende una porcion media cilmdrica y esta unida a cada porcion de agarre por una porcion radiada (30A, 30B).
3. Remache (10A) de acuerdo con la reivindicacion 1, en el cual el casquillo (14A) comprende dos elementos soldados (14A', 14A”).
4. Remache (10, 10A, 10B, 10C) de acuerdo con las reivindicaciones 1 o 3, en el cual el casquillo comprende una zona (U) de formacion de ensanchamiento que presenta una resistencia elastica inferior a la resistencia elastica del resto del casquillo.
5. Remache (10B) de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes, en el cual el casquillo comprende al menos una garganta de compresion (146, 148) realizada en una porcion exterior del vastago (42) tubular del casquillo, entre el collarm (40) y la zona (U) de formacion del ensanchamiento (58).
6. Remache (10, 10A, 10B, 10C) de acuerdo con la reivindicacion 1, en el cual la transmision de par se efectua por medio de acanaladuras, de superficies poligonales o de una superficie cilmdrica.
7. Remache (10, 10A, 10B, 10C) de acuerdo con la reivindicacion 1, en el cual la primera porcion de agarre (28, 28C) comprende un chaflan (34, 34C).
8. Remache (10, 10A, 10B, 10C) de acuerdo con la reivindicacion 1, en el cual el casquillo comprende una porcion terminal (44, 44C) opuesta al collarm (40), de diametro exterior inferior al diametro exterior del vastago (42).
9. Nariz de instalacion (60, 60C) para instalar un remache (10, 10A, 10B, 10C) de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes, comprendiendo la nariz de instalacion un cuerpo cilmdrico (62) que presenta una cara delantera (64) perforada, un manguito (68) tubular dispuesto en el interior del cuerpo, una boquilla (70) dispuesta en el interior del manguito y que define un paso (72) interior, caracterizada por que la boquilla (70) comprende dos porciones de recepcion (76, 78; 76C, 78C) del elemento de agarre (16) del remache de formas complementarias de las citadas porciones de agarre (30), siendo al menos una de las porciones de recepcion apta para transmitir un par de torsion, estando las citadas pociones de recepcion separadas axialmente por una porcion media (82) que comprende al menos un elemento movil (86) radialmente en el paso interior apto para limitar un movimiento axial del remache.
10. Nariz de instalacion (60) de acuerdo con la reivindicacion 9, en la cual la transmision del par se efectua por medio de acanaladuras (90), de superficies poligonales o de una jaula de rodillos.
11. Nariz de instalacion (60) de acuerdo con la reivindicacion 9, en la cual la porcion media (82) comprende al menos un alojamiento (84) en el cual esta alojado el elemento (86) movil radialmente.
12. Nariz de instalacion (60) de acuerdo con la reivindicacion 9, en la cual un medio elastico (98) comprime radialmente el elemento movil (86) hacia el interior de la boquilla.
13. Nariz de instalacion (60) de acuerdo con la reivindicacion 9, en la cual la boquilla (70) es movil axialmente y en rotacion en el interior del manguito (68).
14. Procedimiento de instalacion de un remache (10, 10A, 10B, 10C) de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 8, por medio de una nariz de instalacion (60, 60C) de acuerdo con una de las reivindicaciones 9 a 13, caracterizado por que el procedimiento comprende las etapas de:

- Engrane de la nariz de instalacion con el elemento de agarre (16) del tornillo,

- Traccion axial sobre el elemento de agarre (16) y formacion de un ensanchamiento (58) sobre el casquillo (14, 14A, 14B),

- Enroscado del tornillo (12) en el casquillo y rotura del elemento de agarre del tornillo a nivel de la garganta de rotura (18),

caracterizado por que durante la etapa de engrane de la nariz de instalacion con el elemento de agarre (16) del tomillo, un elemento movil (86) radialmente limita un movimiento axial del remache en la nariz de instalacion.
15. Procedimiento de instalacion de acuerdo con la reivindicacion 14, caracterizado por que durante las etapas de formacion del ensanchamiento, de enroscado del tornillo y de rotura del elemento de agarre, las porciones de agarre 5 (28, 32; 28C, 32C) del tornillo estan contenidas en las porciones de recepcion de la boquilla (70, 70C), la porcion de

bloqueo (30) del tornillo hace tope contra el elemento movil (86), y la boquilla (70, 70C) esta contenida en el interior del manguito (68, 68C) de modo que impide cualquier desplazamiento radial del elemento movil (86).