ITMC20070178A1 - Vite perforante ed autofilettante, particolarmente adatta per lamiere sottili. - Google Patents

Description

“VITE PERFORANTE ED AUTOFILETTANTE, PARTICOLARMENTE ADATTA PER LAMIERE SOTTILI”.

TESTO DELLA DESCRIZIONE

La presente invenzione ha per oggetto una vite del tipo perforante ed autofilettante, particolarmente adatta per lamiere sottili.

Come lamiera sottile si intende in generale una lamiera dello spessore minore sostanzialmente di circa tre millimetri.

Il problema che si deve affrontare quando si deve avvitare una vite su una lamiera sottile è dato proprio dal basso spessore della lamiera stessa, che causa il fatto che solo una parte di filetto sia in presa sullo spessore della lamiera.

Per questo motivo sono state proposte diverse soluzioni secondo l’arte nota che consistono nella parziale piegatura (per imbutitura) nella direzione di penetrazione della vite, dei bordi della lamiera che circoscrivono la vite stessa, in modo da permettere alla vite di mantenere in presa sulla lamiera più filetti.

La piegatura per imbutitura dei bordi della lamiera circostanti alla vite viene effettuata in diversi modi.

Un primo caso di viti dell’ arte nota è descritto nel brevetto EP 0 464 071.

La vite secondo l’arte nota presenta genericamente una testa, un corpo filettato, una punta ed una zona cilindrica tra il corpo filettato e la punta.

Più precisamente detta vite di tipo noto presenta un gambo filettato con adiacente un tratto cilindrico che si raccorda con una parte rastremata di perforazione la quale termina con una punta arrotondata e dalla superficie capace di sviluppare attrito durante la rotazione della vite contro la lamiera in modo da surriscaldare quest’ ultima fino a portarla in uno stato plastico, che favorisce la perforazione e la piegatura della lamiera medesima.

Il maggior inconveniente che si riscontra durante l’utilizzo di queste viti perforanti ed autofilettanti sta nella notevole pressione assiale che deve essere impressa alla vite al fine di creare l’imbutitura.

Questa caratteristica dipende dal fatto che detta vite è priva, nella porzione del gambo finalizzata all’ imbutitura della lamiera, di qualsiasi forma elicoidale, che permetterebbe di utilizzare parte del momento torcente applicato alla vite per la deformazione della lamiera.

Questa limitazione comporta un grande sforzo per l’operatore nel caso in cui l' assemblaggio venga effettuato con avvitatori pneumatici o elettrici tradizionali, oppure richiede sensibili investimenti per la realizzazione di impianti di avvitatura automatici o robotizzati ai quali demandare il compito di esercitare la pressione necessaria in fase di avvitamento.

Un altro inconveniente che si riscontra durante l’utilizzo di queste viti perforanti ed autofilettanti di tipo noto consiste nel fatto sulla faccia della lamiera rivolta verso la testa della vite si genera la formazione di un risalto anulare di materiale che sporge dalla superficie stessa.

D’ora in poi, per semplicità e sinteticità espressiva, definiremo come “effetto vulcano” detto fenomeno legato alla formazione di tale protuberanza anulare.

In effetti dopo che la lamiera è stata surriscaldata fino ad portarla in un stato plastico si assiste al cedimento di quest’ultima, che viene perforata da detto tratto perforante terminante con una superficie di attrito arrotondata.

In questa fase viene formato un foro a guisa di ugello che si estende tanto al di sopra che al di sotto della lamiera, con Tunica differenza che la lunghezza del foro ad ugello rivolto nella stessa direzione di avanzamento della vite è circa il doppio della lunghezza del collare che si forma dal lato della lamiera rivolto verso la testa della vite.

Detto collare attorno al foro diventa il punto di battuta della testa della vite a fine corsa di avvitamento , impedendo alla testa della vite stessa di attestarsi direttamente contro la superficie piatta della lamiera.

Proprio al fine di evitare quest’ultimo inconveniente, la testa della vite deve essere corredata di una scanalatura anulare, atta ad ospitare dette rilevo anulare , ma è evidente che la necessità di prevedere detta gola anulare comporta maggiori costi di produzione.

Scopo della presente invenzione è quella di realizzare una vite perforante e autofilettante per lamiere sottili, la quale non richieda una notevole pressione assiale in fase di avvitamento e sia in grado di non dare origine a detto “effetto vulcano”, in modo tale che i bordi dei fori eseguiti sulla lamiera vengano piegati soltanto nel verso di penetrazione , dando origine ad un foro ad ugello che si sviluppa unicamente dal lato della lamiera opposto a quello contro cui si attesta la testa della vite.

La presente invenzione ha per oggetto una vite perforante ed autofilettante che comprende un corpo filettato, una testa ed una punta, ed in cui la punta presenta un profilo preferibilmente a forma ad ogiva, recante un diametro crescente dal vertice della punta verso il corpo filettato ed è raccordata a detto corpo filettato senza soluzione di continuità.

In seno a detta punta , preferibilmente ad ogiva, è possibile distinguere due tratti di differente finitura superficiale: il primo di estremità, recante una superficie lavorata in maniera tale da generare calore per attrito, il secondo recante una superficie dal profilo a gradini avente uno sviluppo elicoidale a spirale .

Nel momento in cui la vite viene trascinata in rotazione con elevato numero di giri, preferibilmente superiore a 1000 giri minuto, la punta ad ogiva riscalda progressivamente per attrito la lamiera portandola da un stato di plasticità che favorisce la sua perforazione e la modellatura dei bordi del foro in essa eseguito da parte di detto tratto profilato a gradini con sviluppo elicoidale a spirale.

Questo comporta che la lamiera si deforma solo verso la superficie opposta alla testa della vite, e non genera alcun effetto “vulcano”, ovvero non genera alcun rilievo anulare dalla parte opposta al senso di inserimento della vite.

Un altro grande vantaggio di questa invenzione è dato dalla bassa pressione che deve essere esercitata sulla vite in fase di avvitamento al fine di permettere la foratura e, soprattutto, l' imbutitura della lamiera.

A differenza di altre viti attualmente in commercio, infatti, la vite secondo il trovato è caratterizzata da un profilo a gradini avente uno sviluppo elicoidale a spirale, atto ad imbutire la lamiera metallica nel senso di avvitamento, per effetto soprattutto del momento torcente impresso alla vite in fase di avvitatura, generalmente con l’ausilio di un avviatore pneumatico o elettrico.

Tale caratteristica richiede, rispetto a equivalenti prodotti attualmente in commercio, un minore sforzo da parte dell’operatore in fase di assemblaggio

Ulteriore scopo dell 'invenzione è quello di realizzare una vite perforante ed auotofilettante per lamiere sottili, la quale potesse vantare le doti appena precisate e potesse essere prodotta a bassi costi, grazie al fatto di non richiedere ulteriori lavorazioni di ripresa per la generazione della porzione formante dell’ estremità del gambo, oltre alla normale operazione di filettatura, ottenuta per rullatura.

Ulteriori caratteristiche vantaggiose della presente invenzione sono oggetto delle allegate rivendicazioni e sottorivendicazioni.

La presente invenzione potrà essere meglio compresa facendo riferimento agli allegati disegni di un esempio esecutivo.

La fig. 1 illustra la vite secondo la presente invenzione;

La fig. 2 è un ingrandimento di fig. 1 .

Le figg. 3, 4, 5 e 6 illustrano le modalità con cui avviene la perforazione della lamiera e la sagomatura del foro in cui si avvita la vite autofilettante.

Le figure da 7 a 11 mostrano altrettante versioni costruttive differenti della vite secondo il trovato .

Con particolare riferimento alle figure 1 e 2 , la vite (1) in parola comprende una testa (2), un corpo filettato (3), ed una punta profilata ad ogiva (4).

Il corpo filettato (3) presenta sostanzialmente un diametro costante.

La punta (4) presenta una forma ad ogiva, terminante in un vertice (5).

La punta (4) ad ogiva presente un diametro che cresce progressivamente ed in modo continuo a partire dal vertice (5) fino ad arrivare al corpo (3) filettato, al quale detto profilo ad ogiva si raccorda senza soluzione di continuità e cioè senza l' interposizione di tratti cilindrici dalla superficie liscia .

In seno a detta punta ad ogiva (4) è possibile distinguere due tratti di differente finitura superficiale.

Il primo tratto (4a), di minor lunghezza, è quello di estremità, che termina con il vertice (5) e che presenta una superficie lavorata in maniera tale da generare calore per attrito.

Questa superficie viene realizzata per rullatura durante a stessa fase in cui sul corpo (3) viene realizzato il filetto.

Si precisa infatti che la vite (1) viene realizzata per deformazione plastica a freddo secondo una tecnica usuale, in base alla quale lo sbozzato di vite (consistente di gambo generalmente liscio e di testa ), è ottenuto per estrusione e coniatura per poi essere sottoposto ad una lavorazione di filettatura, generalmente attuata tramite rullatura.

Detto primo tratto (4a) si raccorda senza soluzione di continuità con un secondo tratto (4b, caratterizzato per il fatto di recare un profilo a gradini avente uno sviluppo elicoidale a spirale .

Al primo tratto (4a) è demandata unicamente la funzione di surriscaldare per attrito la lamiera fino a portarla in un stato plastico , mentre al secondo tratto (4b) è demandato il compito sagomare i bordi del foro eseguito sulla lamiera in maniera tale di conferire a detto foro un profilo ad ugello, che sporge dalla lamiera soltanto dal lato opposto a quello contro cui si attesta la testa (2) della vite (1).

Anche la sagomatura a gradini di questo secondo tratto (4b) avviene durante la fase di filettatura del corpo (3) con conseguente risparmio dei costi di produzione, visto che nel corso di un’unica fase di lavorazione si provvede a sagomare diversamente la superficie del corpo (3) e dei due tratti (4a e 4b) della punta ad ogiva (4) .

Le figg. 3, 4 , 5 e 6 consentono di meglio evidenziare i vantaggi ottenibili dalla vite di fig. 1.

In fig. 3 il vertice (5) della vite (1) è sostanzialmente appoggiato alla lamiera (7).

In fig.4 la vite (1) è trascinata in forte rotazione e la punta (4), per merito della superficie di attrito del suo tratto distale (4a), genera calore che fa aumentare la temperatura della lamiera e causa una plasticizzazione della stessa, che dapprima subisce una sorta di imbutitura con progressivo assottigliamento del suo spessore ( vedi fig. 4) fino alla sua definiva perforazione

Appena creato il foro (8), i suoi bordi (8a) vengono in interferenza con il secondo tratto (4b), il quale è in grado di divaricare progressivamente il foro (8), piegando gradatamente i suoi bordi (8a) nel verso di penetrazione della vite (1) , evitando che vi sia trasporto di materiale verso la faccia (7a) della lamiera (7) rivolta verso la testa della vite. Questo fenomeno è dato dal fatto che la testa (4) incorpora detto secondo tratto (4b) avente profilo a gradini con sviluppo elicoidale a spirale.

L’ingrandimento di fig. 2 mette in evidenza che , nella preferita forma di realizzazione, detto profilo a gradini con sviluppo elicoidale a spirale risulta preferibilmente inscritto entro la curva di inviluppo (C), che costituisce il prolungamento del profilo ad ogiva del tratto distale (4a) . La fig. 6 illustra la formazione del filetto sulla lamiera (7) ad opera del corpo (3) filettato della vite (1).

L’asportazione di truciolo per la formazione del filetto sulla lamiera (7) è nulla o quasi nulla poiché il riscaldamento della lamiera dovuto all’ attrito porta la lamiera stessa in una condizione di plasticizzazione, diffusa specialmente nella zona della lamiera che circonda il foro (8).

In questo modo si ottiene quindi il vantaggio di avere un buon numero di filetti in presa sulla lamiera, avendo quindi un fissaggio stabile e robusto, con la testa (2) della vite (1) che si attesta direttamente sulla superficie piatta (7a) della lamiera (7) , la quale viene dunque così sottratta completamente all’anzidetto indesiderato “effetto vulcano”.

Come più volte sottolineato la sagomatura ad ogiva della punta (4) è senza’ altro quella preferita, ma nulla vieta di adottare una profilatura diversa, pur mantenendo, sostanzialmente inalterati, tutti i vantaggio sopra elencati . Nelle figg.. 7, 10 ed 11 sono mostrate tre differenti versioni della vite perforante ed autofilettante secondo il trovato, dove la punta (4) di profilo non risulta sagomata ad agiva: in particolare nella versione di fig. 7 è previsto che il tratto distale (4a) della punta (4) rechi un profilo conico, nella versione di fig. 10 è previsto che l’intera punta (4) rechi un profilo conico , mentre nella versione di fig. Il e previsto che il tratto a gradini elicoidali a spirale (4b) sia inscritto entro una superficie di inviluppo conica, mentre il tratto distale (4a) rechi un profilo cilindrico con puntale conico.

Della vite in parola è prevista anche una versione solo autofilettante e non anche perforante , da utilizzare su lamiere che sono state preventivamente e opportunamente pre-forate.

In questo caso la porzione perforante (4a) della punta (4) è assente, mentre è ancora presente la porzione (4b) caratterizzata dal profilo a gradini avente uno sviluppo elicoidale a spirale, cui è demandato il compito di imbutire la lamiera allo scopo di incrementare la superficie di impegno della filettatura delle vite .

La vite (10), illustrata in fig. 8, è sostanzialmente identica a quella di fig. 1, dalla quale differisce unicamente per l’assenza del tratto distale (4a) perforante.

La vite (100) , illustrata in fig. 9, è sostanzialmente identica a quella di fig. 1, dalla quale differisce unicamente per l’assenza del tratto distale (4a) perforante e per il fatto che i gradini elicoidali del tratto (4b) presentano un angolo di conicità (oc) .

Claims (13)

1. RIVENDICAZIONI 1) Vite, del tipo formata da una testa (2), un corpo filettato (3) ed una punta (4), caratterizzata per il fatto che detta punta (4) comprende almeno un tratto (4b) che reca un profilo a gradini avente uno sviluppo elicoidale a spirale .
2. 2) Vite secondo la rivendicazione precedente caratterizzata per il fatto che detta punta (4) comprende due tratti consecutivi di differente sagomatura e finitura superficiale : - il primo distale (4a), terminante con un vertice (5), il quale presenta una superficie atta a generare calore per attrito - il secondo (4b), che reca un profilo a gradini avente uno sviluppo elicoidale a spirale .
3. 3) Vite secondo la rivendicazione precedente caratterizzata per il fatto che il primo tratto (4a) è di minor lunghezza rispetto al secondo tratto (4b).
4. 4) Vite secondo la rivendicazione precedente caratterizzata per il fatto che detto primo tratto (4a) si raccorda senza soluzione di continuità con detto secondo tratto (4b) .
5. 5) Vite secondo una o più delle rivendicazioni precedenti caratterizzata per il fatto che detto tratto (4b), avente profilo a gradini con sviluppo elicoidale a spirale, risulta inscritto entro una curva di inviluppo (C), che costituisce il prolungamento del profilo del tratto distale (4a).
6. 6) Vite secondo una o più delle rivendicazioni precedenti caratterizzata per il fatto che detta punta (4) è raccordata senza soluzioni di continuità a detto corpo filettato (3) .
7. 7) Vite secondo una o più delle rivendicazioni precedenti caratterizzata per il fatto detto secondo tratto (4b) è raccordato senza soluzioni di continuità a detto corpo filettato (3) .
8. 8) Vite secondo una o più delle rivendicazioni precedenti caratterizzata per il fatto detto corpo filettato (3) presenta un diametro costante.
9. 9) Vite secondo una o più delle rivendicazioni precedenti caratterizzata per il fatto detta punta (4) è profilata ad ogiva .
10. 10) Vite, secondo una o più delle rivendicazioni da 1 a 8, caratterizzata per il fatto detta punta (4) è profilata ad forma di cono .
11. 11) Vite, secondo una o più delle rivendicazioni da 1 a 8, caratterizzata per il fatto che detto tratto distale (4a) della punta (4) è profilato a forma di cono, mentre l’adiacente tratto (4b), avente un profilo a gradini con sviluppo elicoidale a spirale, risulta inscritto entro una curva di inviluppo ad ogiva.
12. 12) Vite, secondo una o più delle rivendicazioni da 1 a 8, caratterizzata per il fatto che detto tratto distale (4a) della punta (4) è profilato a forma di cilindro con puntale, mentre l’adiacente tratto (4b), avente un profilo a gradini con sviluppo elicoidale a spirale, risulta inscritto entro una superficie di inviluppo conica.
13. 13) Vite secondo una o più delle rivendicazioni precedenti caratterizzata per il fatto che i gradini elicoidali di detto tratto (4b) presentano un angolo di conicità (a)