ES2926832T3

ES2926832T3 - Tornillo y su uso

Info

Publication number: ES2926832T3
Application number: ES18192295T
Authority: ES
Inventors: René Keller; Pal Nikollbibaj
Original assignee: SFS Group International AG
Current assignee: SFS Group International AG
Priority date: 2018-09-03
Filing date: 2018-09-03
Publication date: 2022-10-28
Anticipated expiration: 2038-09-03
Also published as: PT3617533T; PL3617533T3; HUE060062T2; SI3617533T1; EP3617533B1; EP3617533A1; DK3617533T3

Abstract

Un tornillo (10), que puede utilizarse tanto como fijación para paneles de chapa sobre subestructuras de madera como también como fijación superpuesta, tiene una cabeza de tornillo (11) con un vástago de tornillo esencialmente cilíndrico (12) adjunto. Este se une a un área de punta cónica (13) con una punta (15) y está provisto de una primera rosca (21) que se extiende cerca o directamente en la punta (15) y se extiende hasta el vástago del tornillo (12). Un segundo hilo adicional (22), que comienza cerca o directamente en la punta (15) y se extiende sobre el área de la punta (13), está dispuesto entre los hilos del primer hilo (21) y termina en la transición entre la punta área (13) y vástago del tornillo (12). De acuerdo con la invención, el ángulo de flanco Φ del primer hilo (21) en el área de la punta (13) está entre 90° +/-5° en una sección frontal (25) del área de la punta (13) cerca de la punta (15). En una zona de transición posterior (26), ésta decrece continuamente hasta un valor de 60° +/-5° en una sección trasera (27) de la zona de punta (13). (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Tomillo y su uso

La presente invención se refiere a un tomillo que está diseñado, por un lado, para fijar componentes metálicos como chapas trapezoidales u onduladas a subestructuras hechas de madera, así como para atornillar componentes metálicos superpuestos como chapas trapezoidales u onduladas.

Antecedentes

Los paneles de chapa, en particular los paneles ondulados o trapezoidales, se utilizan a menudo para las fachadas y los techos. Se sabe que estas chapas o cubiertas se fijan a una subestructura, especialmente a subestructuras de madera como vigas, listones o cabrios, con la ayuda de tornillos. Cuando las zonas de solapamiento (costuras) de las chapas metálicas no coinciden con una subestructura de la estructura portante, se utilizan los llamados cierres de solapamiento para asegurar esta conexión de chapas finas. Por razones económicas, es deseable que los mencionados paneles de chapa de cubierta (de aluminio, chapa de acero galvanizado, o similar) puedan fijarse directamente sin necesidad de perforación previa. Por esta razón, dicho tornillo debe ser capaz de penetrar en estas chapas y, a continuación, moldearse de manera segura en la subestructura (si está presente). Sin embargo, las brocas conocidas en el estado de la técnica son desventajosas cuando se utilizan en tejados, porque las virutas metálicas expulsadas requieren una limpieza posterior, por ejemplo, para evitar problemas de corrosión. Además, las brocas son más caras de fabricar que las roscadas. Por lo general, se utilizan tornillos especializados para la combinación de fijación “chapa sobre chapa” (fijación solapada) y “chapa sobre madera”. Un tornillo que pueda cubrir ambas aplicaciones por igual podría ayudar a reducir los costos de almacenamiento de las empresas de montaje y aumentar la seguridad de las aplicaciones.

Estado de la técnica

El documento DE 10 2012215645 A1 muestra un tornillo para la aplicación “chapa sobre madera”. Presenta un mango de acero inoxidable y una punta de acero al carbono que, a su vez, lleva una doble rosca. La rosca doble de la punta está diseñada como una rosca de chapa, la rosca en la zona del vástago, como una rosca de madera. El documento WO 2011/023666 A1 muestra un tornillo con una cabeza, un vástago y una punta cónica; una primera rosca que se extiende hasta la punta del tornillo y con una rosca suplementaria cuyo paso de rosca comienza dentro de la punta del tornillo y se extiende en el vástago. La rosca adicional tiene un paso diferente al de la primera rosca. El ángulo del flanco de la primera rosca se reduce de 50° a 40° en la sección del vástago.

El documento EP 0 281 203 A1 describe un tornillo que presenta una doble rosca en la zona de la punta que continúa como una sola rosca en el vástago. El ángulo del flanco presentará un ángulo de entre 30° y 65°, según la aplicación.

A partir de ahí, el objetivo es desarrollar un tornillo que pueda utilizarse tanto en una subestructura de madera como en una fijación superpuesta, que sea más fácil de fabricar que el estado de la técnica y que, además, pueda moldearse de manera que sea seguro de manejar.

Descripción de la invención

La invención se basa en un tornillo del estado de la técnica en el que un vástago 12 de tornillo sustancialmente cilíndrico linda con una cabeza 11 de tornillo que, a su vez, se abre en una región 13 de punta que se estrecha (con una distancia creciente desde la cabeza 11 de tornillo) con una punta 15. Una primera vuelta 21 de rosca comienza cerca o directamente en la punta 15 y se extiende sobre el vástago 12 del tornillo. Por vuelta de rosca se entiende, en este caso, la elevación helicoidal, extendida longitudinalmente en la superficie exterior de un cuerpo, como se conoce en la técnica anterior.

De modo conocido, el perfil de la sección transversal de una vuelta de rosca puede ser triangular o trapezoidal, tanto en forma simétrica como asimétrica. Las tangentes que se aplican a los flancos de este perfil se utilizan para determinar el ángulo del flanco $; el ángulo del flanco es el ángulo de intersección de estas tangentes. Una condición secundaria es que las tangentes se apliquen de manera que la longitud de la sección de flanco de la tangente sea mínima. El perfil transversal es asimétrico si los ángulos de intersección de las tangentes con el cilindro del vástago 12 del tornillo (más precisamente en su punto de penetración a través de la superficie del vástago del tornillo) son diferentes. Descrito de modo alternativo, un perfil transversal es simétrico si la longitud de ambas secciones de los flancos es la misma.

El tornillo 10 según la invención es de doble rosca por secciones, por lo que una segunda vuelta 22 de rosca comienza cerca o directamente en la punta 15 y se extiende por la región 13 de la punta, está dispuesta entre las vueltas de rosca de la primera vuelta 21 de rosca y termina en la transición entre la región 13 de la punta y el vástago 12 del tornillo. El paso de la segunda vuelta 22 de rosca se corresponde, por lo tanto, con el de la primera vuelta 21 de rosca.

La frase “cerca o directamente en la punta 15” significa que la vuelta de rosca va hasta la punta o termina allí o forma parte de la punta. Desde el punto de vista de la fabricación, esta vuelta de rosca también se puede retrasar ligeramente en la dirección de la cabeza del tornillo. Sin embargo, este desplazamiento es esencialmente inferior a 1 mm en relación con el eje 20 de simetría. Asimismo, “termina en la transición [...]” significa que la vuelta de rosca termina directamente en esta transición, poco antes o poco después. El final puede ser abrupto o (preferiblemente) estar diseñado como una salida.

Según la invención, el tornillo 10 se caracteriza porque el ángulo de flanco $ de la primera rosca 21 en la región 13 de la punta disminuye desde 90° /-5° en una sección 25 delantera de la región 13 de la punta cerca de la punta 15 en una región 26 de transición posterior hasta un valor de 60° /-5° en una sección 27 trasera de la región 13 de la punta. El ángulo de flanco se determina así como se ha descrito con anterioridad y puede significar tanto una alineación/inclinación simétrica como asimétrica de los flancos de rosca.

Para la sección 25 delantera, la región 26 de transición y la sección 27 trasera, debe explicarse adicionalmente que estas secciones no se superponen, sino que están dispuestas directamente adyacentes en el orden mencionado y juntas forman la región 13 de la punta. La punta 15 describe la forma y las dimensiones de la punta del tornillo como parte de la sección 25 delantera.

Si se observan las relaciones de longitud de la sección 25 delantera, la región 26 de transición y la sección 27 trasera entre sí, se prefieren ciertas relaciones. Una relación de 1:1:1 significa que la sección 25 delantera, la región 26 de transición y la sección 27 trasera tienen la misma longitud. Dado que la región 13 de la punta tiene una forma cónica, estas longitudes o relaciones de longitud se describen como la proyección sobre el eje longitudinal central del tornillo 10, como se muestra en la Figura 3.

Las mencionadas transiciones entre los valores de los ángulos de flancos tienen lugar exclusivamente en la región 26 de transición; en la sección 25 delantera y en la sección 27 trasera, los valores de $ son esencialmente constantes (es decir, dentro de las tolerancias de fabricación). Este cambio entre los dos valores de $ en la región 26 de transición puede ser continuo (con una tasa de cambio constante) y estable, escalonado (discontinuo) o discontinuamente estable, es decir, con una tasa de cambio no constante pero sin transiciones o pasos visibles. Las relaciones de longitud de la sección 25 delantera, la región 26 de transición y la sección 27 trasera pueden seleccionarse preferiblemente de la siguiente manera: 2:1:1 a 1:1:1 con todos los valores intermedios posibles en la sección delantera. Además, se puede seleccionar preferiblemente de 2:1:0 a 1:1:0 con todos los valores intermedios. En este último caso, la particularidad es la ausencia de la sección 27 trasera, es decir, el vástago 12 del tornillo linda directamente con la región 26 de transición o la región de la punta está técnicamente formada solo por la sección 25 delantera y la región 26 de transición.

Con la elección de estos parámetros, se consigue que el tornillo según la invención permita un conformado uniforme, por lo que los mayores ángulos de flanco permiten una mayor estabilidad de la primera rosca 21 en la región de la punta. La transición a ángulos de flanco más estrechos en el curso posterior de la rosca facilita el conformado en la zona del vástago sin comprometer las elevadas fuerzas de extracción. El doble roscado en la región 13 de la punta facilita la penetración y el agarre de la punta 15 del tornillo y, por lo tanto, favorece un comportamiento libre de virutas o de poco corte.

En otra realización, el tornillo 10 puede estar diseñado de forma que el ángulo de flanco $ de la primera rosca 21 en la región del vástago 12 del tornillo sea de 60° /-5°. Preferiblemente, los tornillos del tipo descrito se fabrican en una sola pieza a partir de un acero conformable en frío. Además, la región 13 de la punta puede presentar una mayor resistencia que el vástago 12 del tornillo obtenido por endurecimiento por inducción. Esto mejora aún más el intervalo de aplicación del tornillo según la invención.

En otra variante del tornillo según la invención, los flancos de rosca de la primera rosca 21 están diseñados simétricamente. Para aumentar aún más la conformabilidad de la punta de la rosca, es ventajoso diseñar la altura de la rosca Hn de la primera vuelta 21 de rosca para que disminuya desde el vástago 12 del tornillo sobre la región 13 de la punta hasta la punta 15. La altura de la rosca se determina, como es habitual, como la diferencia de altura considerada radialmente entre el borde de la rosca y la base de la misma. En un caso de aplicación, la altura de la rosca de la primera vuelta 21 de rosca está entre 0,5 mm y 0,8 mm para un diámetro nominal de tornillo de 4,8 mm. En otra realización, el tornillo según la presente invención está diseñado de tal manera que la altura de la rosca de la segunda vuelta 22 de rosca aumenta desde la punta 15 hasta la mitad de la longitud axial L13 de la región 13 de la punta y luego vuelve a disminuir hasta que se acaba. En otras palabras, al igual que la primera vuelta 21 de rosca, la segunda vuelta 22 de rosca comienza en o cerca de la punta 15 con una altura de rosca de 0 mm y aumenta hasta un valor máximo hasta la mitad de la región 13 de la punta y luego vuelve a disminuir. Esta descripción no significa que el valor máximo se alcance solo en este punto y que se pueda observar un aumento o disminución inmediatamente antes y después. Se incluye deliberadamente que el valor máximo se mantiene también en una sección de rosca más larga y el aumento o disminución se produce en una sección más estrecha. La altura máxima de la rosca se adapta a los valores de la primera rosca. En una realización preferida, las alturas de rosca de las primeras y segundas vueltas 21, 22 de rosca aumentan en la misma medida a partir de la punta 15 hasta que la segunda vuelta 22 de rosca se estrecha en la transición entre la región 13 de la punta y el vástago 12 del tomillo. Dependiendo del diseño, es posible que la altura máxima de la rosca de la segunda vuelta 22 de rosca sea inferior a la de la primera vuelta 21 de rosca.

En otra realización de la presente invención, es ventajoso ajustar el ángulo del flanco $ de la segunda vuelta 22 de rosca a 90° /-5°. En consecuencia, la segunda vuelta 22 de rosca en esta realización no está sujeta a la variación del ángulo del flanco.

Además, se puede prever ventajosamente que una sección del vástago 12 del tornillo directamente contigua a la cabeza 11 del tornillo esté diseñada como una sección 24 de vástago sin rosca. La sección sin rosca puede ser realizada por la rosca, vista desde la dirección de la punta 15, que se acaba o termina abruptamente (rosca cortada). La longitud de la sección de la cabeza inferior sin rosca o de la sección 24 del vástago puede elegirse de modo ventajoso para que sea sustancialmente igual al grosor de las chapas que se van a unir (cuando se utiliza como cierre de solapamiento). El diámetro del vástago en la sección 24 de la cabeza inferior puede diseñarse con el mismo diámetro que el resto del vástago 12 del tornillo o con un diámetro ligeramente mayor, lo que aumenta el efecto de sujeción de las chapas metálicas que se van a atornillar.

El paso de la primera vuelta de rosca está comprendido preferiblemente entre 2,0 mm y 2,4 mm.

Debido a la doble acción en la región 15 de la punta, el paso de la segunda vuelta 22 de rosca corresponde al de la primera vuelta 21 de rosca según la invención.

El tornillo 10 según la invención presenta un ángulo de punta a. Se determina como el ángulo de intersección de las tangentes aplicadas a las puntas de las roscas de la región 13 de la punta. Las tangentes se encuentran en un plano común con el eje 20 de simetría, de modo que el punto de intersección de las dos tangentes se encuentra también en el eje 20 de simetría. En una primera sección 28 del cono cercana a la punta, el ángulo a de la punta se encuentra entre 30° y 36°, preferiblemente alrededor de 34° /- 2°. Estos ángulos son un compromiso entre la estabilidad de la punta y la capacidad de penetrar en el material por sujetar.

De acuerdo con la invención, el tornillo 10 puede estar formado, además, por el hecho de que la región 13 de la punta está diseñada como un doble cono, en donde una primera sección 28 de cono comienza en la punta 15 y presenta el ángulo de punta a y se funde en una segunda sección 29 de cono con un ángulo de punta 13, en el que í < a. Por doble cono, se entiende una combinación de un cono truncado como base (segunda sección 29 de cono) con un cono puntiagudo (cono con punta, primera sección 28 de cono) adjunto. En el presente caso, esto significa que la región 13 de la punta comienza con un perfil más puntiagudo y se funde en un cono (cono truncado). Su ángulo de punta í se determina de la misma manera que el ángulo de punta a, excepto que las tangentes en la zona del cono truncado (segunda sección 29 del cono) se aplican a las puntas de rosca. De nuevo, la intersección correctamente determinada de las tangentes estará en el eje 20 de simetría (ampliado). Debido a í < a, el ángulo formado por estas tangentes es más agudo que el de la primera sección 28 cónica. En una variante preferida, el tornillo 10 está diseñado de forma que se aplica 25° < í < 30°.

Observando cómo se divide la región 13 de la punta en la primera y segunda secciones 28, 29 cónicas, se pueden seleccionar relaciones útiles. Se ha comprobado que es preferible que la relación entre la longitud de la primera sección (28) cónica y la longitud de la segunda sección (29) cónica tenga un valor comprendido entre 1:2 y 2:1, preferiblemente 1:1.

Como ya se ha mencionado, uno de los puntos fuertes del tornillo según la invención es que puede utilizarse tanto como cierre de chapas o paneles de chapa sobre subestructuras de madera, así como también como cierre de solapamiento (conexión de paneles de chapa solapados). En comparación con los productos según el estado de la técnica, se caracteriza por un proceso de estacionado más rápido con un par de conformación menor, que además tiene lugar sin formación de virutas. El diseño según la invención evita en gran medida el deslizamiento sobre las chapas pintadas cuando se aplica el tornillo.

Breve descripción de las figuras

La Figura 1 muestra un tornillo según la invención con los componentes más importantes.

La Figura 2 muestra una ampliación X de la Figura 1.

La Figura 3 muestra las características de un tornillo según la invención en la región 13 de la punta en una elevación Y de la Figura 1.

Descripción de las figuras

La Figura 1 muestra un tornillo 10 según la invención con sus componentes básicos. La estructura comienza, vista en el dibujo de izquierda a derecha a lo largo de un eje 20 central de simetría, con una cabeza 11 de tornillo con una aplicación 14 de fuerza integrada. Dependiendo del perfil de aplicación, una persona experta elegirá el perfil adecuado para ello. El diámetro de la cabeza del tornillo también viene determinado por el perfil de la tarea.

Siguiendo la cabeza 11 en dirección a la punta 15, se encuentra el vástago 12 del tomillo, que comienza aquí como una sección 24 de cabeza inferior sin rosca y continúa con una sección de vástago con la primera vuelta 21 de rosca. El paso 23 de rosca se muestra como un paso de rosca redondeado y picado. El diámetro nominal DN del tornillo 10 se muestra en el vástago 12 del tornillo para completar, y el dimensionamiento es según el estado de la técnica. El vástago 12 del tornillo se funde, finalmente, en la región 13 de la punta con su punta 15. La transición entre el vástago 12 del tornillo y la región 13 de la punta también marca el comienzo de la segunda vuelta 22 de rosca, que se extiende sobre el cono o el doble cono de la región 13 de la punta, según el diseño. El dimensionamiento de la longitud de los componentes individuales en la dirección axial está marcado como sigue: La longitud de la sección de la cabeza está marcada como L11, la sección 24 de la cabeza inferior sin rosca está marcada como L24, la longitud del vástago 12 está marcada como L12. L13 denota la longitud de la región 13 de la punta.

La Figura 2 muestra una ampliación del círculo marcado con X en la Figura 1. El detalle muestra dos vueltas de rosca de la sección 12 de vástago en el cuerpo 16 del tornillo en sección transversal. Se visualiza el ángulo de flanco se dibujan las tangentes en el primer y segundo flanco 18, 19 de rosca. La distancia axial P entre dos roscas 17, 17' indica el paso de la rosca. Debido al proceso de fabricación, puede ocurrir que, donde se cruzan los flancos de la rosca, se forme una cresta estrecha en lugar de un borde de rosca afilado. En aras de la exhaustividad, la anchura de esta cresta se indica aquí como L^c.

Finalmente, la Figura 3 muestra una ampliación detallada de la región 13 de la punta. Las marcas 25, 26 y 27 indican la sección delantera, la región de transición y la sección trasera de la región 13 de la punta. Los perfiles de los flancos de la rosca y las transiciones descritas con anterioridad tienen lugar en estas regiones. Como se ha mencionado, la longitud de la sección 27 trasera también puede ser 0.

Las secciones 28 y 29 cónicas designan las porciones de área de la punta en las que se determinan los ángulos de la punta que pertenecen a los ángulos de punta a y 13.

La punta 15 del tornillo según la invención sería idealmente un punto con diámetro D^s= 0 mm. En realidad, se trata de una terminación del cono cónico y de las dos vueltas 21 y 22 de rosca con un diámetro inferior a un milímetro, definido por el proceso de fabricación. Hn marca la altura de la rosca de la primera vuelta 21 de rosca ya en el vástago del tornillo, L13 la longitud axial de la región de la punta.

Las características de la invención divulgadas en la descripción anterior, en los dibujos así como en las reivindicaciones, pueden ser esenciales para la realización de la invención tanto en forma individual como en combinación técnicamente útil o ventajosa. Una presentación o descripción no explícita de una combinación de características no significa que dicha combinación esté excluida.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Tomillo (10)

con una cabeza (11) de tomillo,

un vástago (12) de tornillo sustancialmente cilindrico contiguo a ella, que desemboca en una región (13) de punta cónica con una punta (15),

con una primera vuelta (21) de rosca que, empezando cerca o directamente en la punta (15), se extiende sobre el vástago (12) de tornillo y

una segunda vuelta (22) de rosca que, comenzando cerca o directamente en la punta (15), se extiende por la región de la punta (13), se dispone entre las vueltas de rosca de la primera rosca (21) y termina en la transición entre la región (13) de la punta y el vástago (12) del tornillo,

en donde el paso de la segunda vuelta (22) de rosca corresponde en cada caso al de la primera vuelta (21) de rosca,

caracterizado porque

el ángulo de flanco $ de la primera rosca (21) en la región de la punta (13) disminuye de 90° /-5° en una sección delantera (25) de la región (13) de la punta cerca de la punta (15) en una región (26) de transición contigua a un valor de 60° /-5° en una sección (27) trasera de la región (13) de la punta.

2. Tornillo (10) de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque el ángulo de flanco $ de la primera rosca (21) en la región del vástago (12) del tornillo es de 60° /-5°.

3. Tornillo (10) de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el tornillo está fabricado íntegramente con un acero conformable en frío.

4. Tornillo (10) de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque al menos la región (13) de la punta presenta una resistencia superior a la del vástago (12) del tornillo conseguida por endurecimiento inductivo.

5. Tornillo (10) de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el diseño de los flancos de rosca de la primera rosca (21) es simétrico.

6. Tornillo (10) de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la altura de rosca Hn de la primera vuelta (21) de rosca disminuye desde el vástago (12) del tornillo sobre la región (13) de la punta hasta la punta (15).

7. Tornillo (10) de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la altura de rosca de la segunda vuelta (22) de rosca aumenta desde la punta (15) hasta la mitad de la longitud axial L13 de la región (13) de la punta y luego vuelve a disminuir hasta la salida.

8. Tornillo (10) de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el ángulo del flanco de la segunda vuelta (22) de rosca es de 90° /-5°.

9. Tornillo (10) de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque una sección del vástago (12) del tornillo directamente contigua a la cabeza (11) del tornillo está diseñada como una sección (24) de vástago sin rosca.

10. Tornillo (10) de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el paso de la primera vuelta de rosca está comprendido entre 2,0 mm y 2,4 mm.

11. Tornillo (10) de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque un ángulo de punta a, medido como el ángulo de intersección de las tangentes a las puntas de rosca de la región (13) de la punta en una primera sección (28) cónica, está comprendido entre 30° y 36°, preferiblemente alrededor de 34° /-2°.

12. Tornillo (10) de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la región (13) de la punta está diseñada como un doble cono, en donde una primera sección (28) cónica, que comienza en la punta (15), que presenta el ángulo de punta a y que se funde con una segunda sección (29) cónica con un ángulo de punta 13, donde 3 < a.

13. Tornillo (10) de acuerdo con la reivindicación 12, caracterizado porque se aplica 25° < 3 < 30°.

14. Tomillo (10) de acuerdo con la reivindicación 12-13, caracterizado porque la relación entre la longitud de la primera sección (28) cónica y la longitud de la segunda sección (29) cónica tiene un valor comprendido entre 1:2 y 2:1, preferiblemente 1:1.

15. Uso de un tornillo de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores para la fijación de paneles de chapa a una subestructura de madera.

16. Uso de un tornillo de acuerdo con una de las reivindicaciones 1-14 para la fijación de chapas metálicas superpuestas en el sitio de solapamiento.