ES2223155T3 - Procedimiento para instalar un elemento funcional, matriz, elemento funcional, pieza de montaje. - Google Patents

Abstract

Procedimiento para la instalación de un elemento (10, 210, 410) funcional que presenta un destalonamiento (18, 218, 418), en especial de un elemento de fijación, en una pieza (12, 212, 412) de chapa, en su caso en forma estanca a los líquidos y/o a los gases, comprimiéndose el elemento (10, 210, 410) funcional contra la pieza (12, 212, 412) de chapa apoyada por una matriz (14, 114, 214, 414) que presenta al menos un componente (16, 116, 216, 416) conformador, apoyado móvil, caracterizado porque mediante el componente (16, 116, 216, 416) conformador de la matriz (14, 114, 214, 414), apoyado móvil, o los componentes conformadores móviles de la matriz, el material (13) de la chapa se comprime en el destalonamiento (18, 218, 418) del elemento (10, 210, 410) funcional, moviéndose al menos un sector (20, 120, 220, 420) de ataque del componente (16, 116, 216, 416) conformador, con una componente radial perpendicular a un eje (22, 122, 222, 422) longitudinal de la matriz (14, 114, 214, 414), para meter a presión el material (13) de la chapa en el destalonamiento (18, 218, 418).

Description

Procedimiento para instalar un elemento funcional, matriz, elemento funcional, pieza de montaje.

La invención se refiere a un procedimiento para la instalación de un elemento funcional, en especial de un elemento de fijación, a una pieza de chapa, en su caso en forma estanca a los líquidos y/o a los gases, según el preámbulo de la reivindicación 1, así como a una matriz según el preámbulo de la reivindicación 9.

Elementos funcionales, que también se designan como soportes funcionales, como por ejemplo, tuercas y pasadores, se instalan en la construcción de automóviles, en piezas de chapa, para poder unir los más diversos componentes constructivos con las piezas de chapa.

Por el documento DE 196 47 831 A1 se conoce un procedimiento para la instalación de un elemento funcional en una pieza de chapa, en el que mediante una matriz de conformación de una pieza, contra la cual se comprime el elemento funcional con interposición de la pieza de chapa, se engarfia el material de la chapa con un atributo con destalonamiento del elemento funcional.

Por lo demás se conoce unir chapas unas con otras, sin utilizar elementos adicionales de unión, haciendo que las chapas se compriman en una matriz, y se estiren mediante un punzón en dirección de un yunque estacionario. Laminillas móviles de la matriz, que están dispuestas a los costados del yunque, se desplazan y se mueven radialmente hacia fuera, cuando la pieza inferior de chapa llega al yunque. De este modo se genera un collarín redondo que enclava las chapas unas con otras.

Un procedimiento o una matiz del tipo citado en el preámbulo, se conoce por el documento US-A-5,339,509.

En el documento US-A-5,339,509 los componentes conformadores de la matriz, están cerrados durante la configuración de la cavidad en la pieza de chapa, y se mueven hacia fuera bajo la presión del material de la chapa, al final del movimiento de cierre de la prensa, Mientras que aquel y/o la cabeza del elemento se aplasta. De este modo se genera el destalonamiento en la cabeza del elemento funcional y el encaje del material de la chapa en este destalonamiento.

Es misión de la invención crear un procedimiento del tipo citado en el preámbulo, así como una matriz del tipo citado en el preámbulo, que garanticen una unión lo más sencilla posible de fabricar, y buena, entre una pieza de chapa y un elemento funcional.

Se resuelve esta misión según la invención, respecto al procedimiento, haciendo que mediante el componente conformador de la matriz, apoyado móvil, o los componentes conformadores móviles, de la matriz, el material de la chapa se comprima en el destalonamiento del elemento funcional, moviéndose al menos un sector de ataque del componente conformador, con una componente radial perpendicular a un eje longitudinal de la matriz, para meter a presión el material de la chapa en el destalonamiento.

La matriz según la invención se caracteriza porque, para meter a presión el material de la chapa en un destalonamiento de un elemento funcional a instalar, en su caso estanco a los líquidos y/o a los gases en una pieza de chapa, en especial de un elemento de fijación, el componente conformador o los componentes conformadores, está o están configurados, mediante un movimiento hacia el eje longitudinal de la matriz, durante el movimiento de cierre de la matriz.

En la presente invención viene pues a utilizarse una matriz con componentes móviles de la matriz, en los que los llamados componentes conformadores, al cerrar la prensa, se mueven desde una posición abierta a una posición cerrada, y aquí comprimen material de la chapa en la dirección hacia el eje longitudinal del elemento funcional. Es decir, que los componentes conformadores, durante la instalación del elemento funcional, realizan un movimiento de cierre en dirección hacia el eje longitudinal del elemento funcional, y este movimiento de cierre se aprovecha para comprimir el material de la chapa en destalonamientos correspondientes del elemento funcional.

Según la invención se lleva a cabo la instalación del elemento funcional en la pieza de chapa mediante ensamblaje técnico de conformación, en el que gracias a la previsión según la invención de un componente conformador de la matriz, apoyado móvil, y que está en condiciones para comprimir el material de la chapa en un destalonamiento del elemento funcional, no es necesario proveer el elemento funcional y/o la matriz con estructuras complicadas que se cuiden de una unión con arrastre de forma, o de engarfiar el elemento funcional con la pieza de chapa.

De este modo, los elementos funcionales que se pueden fabricar o bien en forma conocida en sí misma por troquelado en frío, o bien mediante otro procedimiento barato, y/o las matrices pueden fabricarse a bajo coste.

Por lo demás la invención permite configurar y disponer acertadamente el componente conformador de la matriz, apoyado móvil, en función del acondicionamiento del elemento funcional, en especial de la realización y/o de la posición del destalonamiento del elemento funcional, de tal manera que por una parte la matriz pueda estar estructurada lo más sencilla posible, y por otra parte, sólo se comprima en el destalonamiento la cantidad de material de la chapa, necesaria para el respectivo fin de aplicación.

Además, según la invención el componente conformador apoyado móvil, puede configurarse como un componente constructivo separado, que pueda cambiarse, por ejemplo, para la adaptación a diferentes elementos funcionales, o a causa de desgaste, sin que tenga que sustituirse toda la matriz.

Según una forma preferente de realización de la invención, la pieza de chapa, ni se perfora ni se punzona, al menos en la zona del elemento funcional, durante su instalación en la pieza de chapa.

De este modo la pieza de chapa sigue siendo también absolutamente estanca a los líquidos y/o a los gases, a raíz de la instalación del elemento funcional y, por tanto, puede emplearse en entornos en los que sean imprescindibles tales características.

Según otra forma preferente de realización de la invención, el componente conformador se mueve mediante el elemento funcional movido para la instalación en la pieza de chapa, en la dirección de un eje longitudinal de la matriz.

De este modo no es necesario ni un accionamiento separado para el componente conformador, ni un dispositivo de mando, que se cuide del desarrollo correcto del movimiento del componente conformador. La invención crea más bien un procedimiento automático de mando autónomo, que simplifica notablemente la instalación del elemento funcional en la pieza de chapa.

Según otro ejemplo preferente de realización de la invención el material de la chapa se comprime primeramente en el destalonamiento, y se lleva a encaje de preferencia con atributos de aseguramiento contra torsión, después de lo cual se conforma la pieza de chapa al menos parcialmente, mediante el elemento funcional movido para la instalación en la pieza de chapa, en la dirección de un eje longitudinal de la matriz, en especial se ha provisto con una conformación de forma de collarín o de copa.

De este modo se hace posible conformar la pieza de chapa, por ejemplo, mediante una cabeza del elemento funcional comprimido contra la pieza de chapa, para configurar en la pieza de chapa una cavidad para el elemento funcional. Mediante el componente conformador de la matriz, apoyado móvil, puede comprimirse entonces material de la chapa al destalonamiento configurado, por ejemplo, en la cabeza y/o en la zona del acuerdo de la cabeza hacia un vástago del elemento funcional. De esta manera la cabeza del elemento funcional se rodea por material de la chapa al menos parcialmente, de tal manera que se cree una unión entre el elemento funcional y la pieza de chapa, con arrastre de forma, suficientemente sólida para la transmisión de las fuerzas que actúen en dirección axial.

Otras formas preferentes de realización del procedimiento según la invención, así como de la matriz según la invención, están indicadas en las reivindicaciones, en la descripción, así como en el dibujo.

La invención se describe a continuación de la mano de ejemplos de realización, con referencia al dibujo. Se muestran:

Figura 1a Una forma de realización de un elemento funcional que mediante el procedimiento según la invención, puede instalarse en una pieza de chapa, en un alzado lateral parcialmente cortado.

Figura 1b El elemento funcional de la figura 1a, en una vista en corte transversal a lo largo de la línea I-I.

Figura 1c Una representación esquemática de una pieza de chapa.

Figura 2a Una forma de realización de una matriz para la ejecución del procedimiento según la invención, en un alzado lateral cortado.

Figura 2b La matriz de la figura 2a en una vista en planta desde arriba.

Figura 2c Una variante preferente de la matriz de la figura 2a.

Figura 2d La matriz de la figura 2c en una vista en planta desde arriba.

Figura 3a Otra forma de realización de una matriz para la ejecución del procedimiento según la invención, en un alzado lateral cortado, que en una zona representada a la izquierda y en otra, a la derecha de un eje longitudinal, muestra simultáneamente dos posiciones funcionales diferentes.

Figura 3b La matriz de la figura 3a en una vista en planta desde arriba.

Figura 3c Una variante preferente de la matriz de la figura 3a.

Figura 3d La matriz de la figura 3c en una vista en planta desde arriba.

Figura 3e Una representación esquemática de la utilización de la matriz de la figura 3a, para la instalación de un elemento funcional realizado como espiga roscada, mostrada en una posición inicial.

Figura 3f El dispositivo de la figura 3e en la posición terminal.

Figura 3g El conjunto constructivo terminado, retirado del dispositivo de la figura 3f.

Figura 4a El elemento funcional de las figuras 1a y 1b, instalado en una pieza de chapa.

Figura 4b Una vista en planta desde arriba del conjunto constructivo según la figura 4a, compuesto del elemento funcional y de la pieza de chapa.

Figura 4c Una vista en planta desde arriba de un elemento de tuerca, parecido a la cabeza del elemento funcional de las figuras 1a y 1b, en una representación correspondiente a la figura 1a.

Figura 4d El elemento de la figura 4c, en alzado lateral en el lado izquierdo del eje longitudinal central, y en corte radial en el lado derecho de este eje.

Figura 4e El elemento de las figuras 4c y 4d, instalado en una pieza de chapa.

Figura 5 Un elemento funcional según la invención, configurado como espiga roscada, antes de la instalación en una pieza de chapa.

Figura 6a El elemento funcional configurado como espiga roscada de la figura 5, instalado en una pieza de chapa.

Figura 6b Un elemento funcional configurado como espiga roscada, según otra forma de realización, instalado en la pieza de chapa.

Figura 7 Una vista longitudinal parcialmente cortada, de un elemento preferente según la invención, y debajo del elemento, una pieza de chapa representada esquemáticamente.

Figura 8 El elemento de la figura 7 y la pieza de chapa, después de la instalación del elemento en la pieza de chapa.

Figura 9 Una vista cortada en dirección longitudinal de una matriz para la realización de la unión según la figura 8, mostrándose la matriz, a la derecha del eje longitudinal central, en estado inicial abierto, y a la izquierda del eje central, en estado terminal cerrado del procedimiento de ensamblaje.

Figura 10 Una vista en planta desde arriba, de la matriz de la figura 9, vista en la dirección X de la flecha, mostrándose todas las piezas de la matriz al comienzo del procedimiento de ensamblaje.

Figuras 11 a-k Una secuencia de dibujos que representan diferentes estadios del procedimiento de ensamblaje, y mostrando cada uno una vista cortada en dirección longitudinal, del elemento funcional dispuesto en un cabezal de colocación, y la matriz según la figura 9.

Figura 12a Otro elemento funcional de forma tubular, que puede remacharse según la invención con una pieza de chapa.

Figura 12b Una preparación posible de la chapa, que puede utilizarse con el elemento de la figura 12a, ó de la figura 7.

Figura 13 Una matriz cortada en dirección longitudinal, parecida a la de la figura 9, para la instalación del elemento funcional de la figura 12a ó de la figura 7, en la pieza de chapa preparada de la figura 12b.

Figura 14 Una vista en planta desde arriba de la matriz de la figura 9.

Figura 15 Una representación cortada parcialmente en dirección longitudinal, del elemento de la figura 12a, después de la instalación en la pieza de chapa de la figura 12b.

Figura 16 Una representación esquemática de la matriz de las figuras 13 y 14, después de la fabricación del conjunto constructivo de la figura 15, y con una representación del cabezal utilizado de colocación, y

Figuras 17 a-e Una secuencia gráfica para la representación de otra posibilidad de la instalación de un elemento configurado como espiga roscada, en una pieza de chapa.

El elemento 10 funcional según la figura 1a, que está pensado para la instalación en una pieza 12 de chapa según la figura 1c, comprende una cabeza 10a y un vástago 10b esencialmente cilíndrico, que está unido de una sola pieza con la cabeza 10a, en una cara superior de la cabeza 10a, que discurre plana perpendicular a un eje 36 longitudinal, y que está provisto con una rosca. Básicamente, el vástago 10b puede estar realizado discrecionalmente dependiendo de la respectiva función que haya de cumplir el elemento 10 funcional. Por ejemplo, el vástago 10b puede estar configurado también -diferenciándose de la figura 1a- sin rosca, y únicamente como pasador liso, y servir como pivote de apoyo para componentes constructivos a apoyar giratorios. Por lo demás el extremo libre del vástago 10b, también puede estar configurado para engancharse con piezas de unión, por ejemplo, de sujeción rápida.

La cara 10c inferior de la cabeza 10a. más alejada del vástago 10b, está curvada ligeramente convexa. Partiendo de una zona 10d de diámetro máximo, la cabeza 10a se reduce en dirección del vástago 10b, de manera que la sección recta de la cabeza 10a en un plano que contenga el eje 36 longitudinal, presente aproximadamente la forma de un trapecio.

La totalidad de la zona de acuerdo entre la zona 10d de diámetro máximo de la cabeza 10a, y el vástago 10b del elemento 10 funcional, es decir, tanto la zona superficial que discurre oblicuamente al eje 36 longitudinal, como también la zona superficial conectada a ella, que discurre perpendicular al eje 36 longitudinal, representa un destalonamiento 18 en el sentido de la invención, con el que -configurando correspondientemente una matriz-, puede encajarse material de la chapa de una pieza de chapa en la que debe de instalarse el elemento 10 funcional en la forma según la invención.

En la pared periférica de la cabeza 10a están configuradas varias escotaduras 21 dispuestas distribuidas uniformemente en dirección periférica, que sirven para alojar material de la chapa de una pieza de chapa y, por tanto, como atributos para aseguramiento contra torsión, y se cuidan de una unión solidaria en rotación del elemento 10 funcional con la pieza de chapa.

Las escotaduras 21 poseen -como puede reconocerse en la parte izquierda, no cortada de la figura 1- en la pared periférica de la cabeza 10a, una forma ovalada del contorno, y -como se infiere de la figura 1b- se reducen en la dirección del eje 36 longitudinal. En especial se ve en la parte derecha cortada de la figura 1a, que cada una de las escotaduras 21, en su punto más profundo en dirección radial, forma una línea 19 que está situada lo más cercana al eje 36 longitudinal, y discurre paralela a este, estando ilustrada la línea 19 de limitación de la escotadura 21 en la parte más a la izquierda de la figura 1a, mediante una línea de trazos.

La forma de las escotaduras 21 se deduce de la configuración de ranuras longitudinales que se tallan en la superficie lateral del elemento funcional, y pueden producirse, por ejemplo, en un procedimiento de forja en o de laminación. Los ejes longitudinales de estas ranuras longitudinales o escotaduras 21, que en la forma de realización según la figura 1a discurren paralelos al eje 36 longitudinal del elemento 10 funcional, pueden presentar básicamente cualquier orientación discrecional con relación al eje 36 longitudinal.

La figura 1b muestra que la profundidad de las escotaduras 21, es pequeña en comparación con el diámetro de la cabeza 10a del elemento 10 funcional. No obstante, básicamente en función del respectivo objeto de aplicación puede variarse, por ejemplo, la cantidad, la forma y manera de la disposición, la configuración concreta, así como en especial, la profundidad radial, así como la forma de las escotaduras 21.

Las figuras 2a y 2b muestran una forma de realización de una matriz 14 que presenta un eje 22 longitudinal. En la figura 2a, por encima de la matriz 14, está representado parcialmente el elemento 10 funcional instalado ya en una pieza 12 de chapa. El elemento 10 funcional y la pieza 12 de chapa, forman en este estado un conjunto constructivo que puede fabricarse mediante la matriz 14 descrita a continuación, y que está mostrado aumentado en la figura 4.

La matriz 14 según las figuras 2a y 2b, comprende un bloque 40 en el que está configurada una cavidad 42 escalonada. En la zona inferior de la cavidad 42, que presenta una superficie libre interior menor de la sección transversal, está dispuesto un elemento 28 de apoyo de forma de placa o de disco, que descansa sobre un órgano 44 elástico, y que se apoya en el fondo de la cavidad 42 mediante el órgano 44 elástico. Mediante un elemento 50 limitador, está establecida una profundidad máxima de inserción del elemento 28 de apoyo. El órgano 44 elástico comprende de preferencia uno o varios muelles Belleville, aunque también puede estar realizado como bloque elástico deformable, por ejemplo, de poliuretano o de cualquier otra cosa.

En la zona superior de la cavidad 42, que presenta una superficie libre interior mayor de la sección transversal, están dispuestos -como se infiere de la figura 2b- seis componentes 16 conformadores constructivamente iguales, cada uno de los cuales presenta en un plano perpendicular al eje 22 longitudinal, una sección transversal aproximadamente triangular, y están dispuestos como trozos de una tarta alrededor del eje 22 longitudinal.

Cada componente 16 conformador está configurado como palanca apoyada giratoria, y comprende un brazo 16b de accionamiento que discurre aproximadamente perpendicular al eje 22 longitudinal, mediante el cual puede actuar en combinación con el elemento 28 de apoyo, así como un brazo 16a de ataque que discurre aproximadamente paralelo al eje 22 longitudinal, cuyo extremo libre presenta en una zona vuelta hacia el eje 22 longitudinal, un saliente abultado que sirve para comprimir en una forma todavía por describir, el material 13 de la chapa de la pieza 12 de chapa en un destalonamiento 18 del elemento 10 funcional.

Los lados vueltos hacia el eje 22 longitudinal, de los brazos 16a de ataque, y los lados apartados del elemento 28 de apoyo, de los brazos 16b de accionamiento, limitan un espacio 30 esencialmente cilíndrico de conformación de la matriz 14.

En la zona del acuerdo entre el reverso del brazo 16a de ataque y la cara inferior del brazo 16b de accionamiento, cada componente 16 conformador está provisto con una entalladura 16c aproximadamente en forma de un semicilindro mediante el cual está encajado el componente 16 conformador, por ejemplo, con elementos 48 de sujeción fabricados de alambre o de chapa, cuyos extremos libres están curvados en forma complementaria a la entalladura 16c.

El material de los componentes 16 conformadores, que limita las entalladuras 16c, se extiende sobre una zona angular de más de 180º, de manera que los extremos libres curvados y desplazados lateralmente en las entalladuras 16c, de los elementos 48 de sujeción, no puedan salirse de los componentes 16 conformadores en la dirección longitudinal de los elementos 48 de sujeción.

Cada uno de los extremos libres de los elementos 48 de sujeción, sirve pues como un eje 24 de giro para las zonas 46 de apoyo que fijan el componente conformador, y sobre las cuales está apoyado giratorio cada uno de los componentes 16 conformadores.

Por lo demás los elementos 48 de sujeción están unidos con la matriz 14 en su zona que rodea cada uno de los componentes 16 conformadores, de tal manera que cada uno de los ejes 24 de giro de los componentes 16 conformadores, se sujeta a una distancia fija definida del eje 22 longitudinal de la matriz 14, y así se impide que se desplacen los componentes 16 conformadores sobre el eje 22 longitudinal.

Consecuentemente cada uno de los componentes 16 conformadores, puede girar alrededor del eje 24 de giro, que discurre perpendicular al eje 22 longitudinal de la matriz 14 en la zona de la entalladura 16c y del extremo libre del elemento 48 de sujeción, curvado formando la zona 46 de apoyo.

En la figura 2b se reconocen en especial los componentes 16 conformadores, cada uno de los cuales presenta a la altura de las entalladuras 16c, aproximadamente la sección transversal de un triángulo isósceles, dispuestos según el tipo de trozos de tarta, alrededor del eje 22 longitudinal de la matriz 14, y cuyos brazos 16b de accionamiento se aproximan en punta en la dirección del eje 22 longitudinal. Los brazos 16a de ataque de los componentes 16 conformadores, están curvados alrededor del eje 22 longitudinal de la matriz, para formar el espacio 30 cilíndrico de conformación. Cada uno de los salientes 20 configurados en el extremo libre de los brazos 16a de ataque, está situado pues en un círculo alrededor del eje 22 longitudinal. Entre cada dos caras vueltas una hacia la otra, de los componentes 16 conformadores, existe un espacio 15 intermedio de forma de rendija.

Mediante la matriz 14 según la invención, en la forma de realización según las figuras 2a y 2b, se instala un elemento 10 funcional en una pieza 12 de chapa con el procedimiento según la invención, como sigue:

En una posición inicial representada de puntos y trazos en la figura 2a, cada uno de los componentes 16 conformadores, está girado alrededor de su eje 24 de giro, mediante el elemento 28 de apoyo que presiona desde abajo contra los brazos 16b de accionamiento, de tal manera que cada uno de los brazos 16a de ataque se apoye en la zona de su extremo libre, en la pared limitadora de la cavidad 42, y la cara frontal que mira hacia arriba, de los componentes 16 conformadores, discurra ligeramente inclinada respecto a la cara frontal que discurre perpendicular al eje 22 longitudinal, de la zona de la matriz 14, que limita la cavidad 42.

Después de que se haya depositado una pieza 12 plana de chapa sobre la matriz 14, se presiona un elemento 10 funcional sujeto por un cabezal no representado de colocación, desde arriba contra la pieza 12 de chapa, que acto seguido se mete a presión en el espacio 30 de conformación y se conforma a modo de copa.

El par de rotación que se ejerce sobre cada una de los componentes 16 conformadores, mediante las fuerzas que actúan sobre los componentes conformadores a través de la pieza 12 de chapa que se apoya en las caras frontales -que forman una superficie 32 de apoyo- de los brazos 16a de ataque, no es suficiente para hacer girar los componentes 16 conformadores, puesto que estas fuerzas son absorbidas, por una parte, parcialmente por las zonas 46 de apoyo en las que se apoyan los componentes 16 conformadores, y por otra parte, se compensan parcialmente al menos por el elemento 28 de apoyo que actúa en dirección contraria sobre los componentes 16 conformadores.

Consecuentemente los componentes 16 conformadores no basculan a causa de un par de giro suficientemente alto, a la posición terminal representada en líneas llenas en la figura 2, hasta que el elemento 10 funcional ha penetrado tanto en el espacio 30 de conformación, que se aplica a los brazos 16b de accionamiento con interposición de la pieza 12 de chapa, y presiona hacia abajo contra la fuerza antagonista del órgano 44 elástico del elemento 28 de apoyo.

Los extremos libres de los brazos 16a de ataque se mueven acto seguido en la dirección del eje 22 longitudinal, de manera que llegan a encajarse con el material 13 de la chapa de la pieza 12 de chapa, que rodea la cabeza 10a del elemento 10 funcional y, por tanto, comprime el material 13 de la chapa contra la pared periférica de la cabeza 10a y en las escotaduras 21 configuradas en ella.

Cada uno de los salientes 20 configurados en el extremo libre de los brazos 16 de ataque, se cuidan adicionalmente de que el material 13 de la chapa se comprima contra la zona superficial de la cabeza 10a, que discurre oblicua al eje 36 longitudinal y, por tanto, -vista desde la cara inferior de la cabeza 10a- detrás de la zona 10d de diámetro máximo, y de esta manera en el destalonamiento 18.

Durante la última parte del movimiento de descenso del elemento 10 funcional en la dirección del eje 22 longitudinal, es decir, hasta el tope del elemento 28 de apoyo en el elemento 50 limitador, se conforma pues más la pieza 12 de chapa, y al mismo tiempo se une o engarfia la cabeza 10a con arrastre de forma, con la pieza 12 de chapa, de tal manera que el elemento 10 funcional está instalado asegurado contra torsión a causa de las escotaduras 21, y fijo sólidamente en dirección axial en la pieza de chapa, a causa del destalonamiento 18.

En la figura 2a, por encima de la matriz 14 y
-aumentado- en la figura 4, está representado parcialmente el conjunto constructivo fabricado en la forma descrita precedentemente, es decir, el elemento 10 funcional instalado en la pieza 12 de chapa, y en estado extraído del espacio 30 de conformación de la matriz 14, en el que la cabeza 10a está dispuesta en una cavidad de forma de copa de la pieza 12 de chapa, provocada por el proceso de conformación, rodeando el material 13 de la chapa, comprimido mediante los salientes 20 de los componentes 16 conformadores, la zona 10d de diámetro máximo, y sujetando de este modo el elemento 10 funcional en la pieza 12 de chapa.

Las figuras 2c y 2d muestran la realización preferente en la práctica de la matriz de las figuras 2a y 2b. Los componentes en la forma de realización de las figuras 2c y 2d, que correspondan a componentes de la matriz de las figuras 2a y 2b, están caracterizados con los mismos símbolos de referencia. La descripción de los correspondientes componentes constructivos con referencia a las figuras 2a y 2b, es válida también para esta forma preferente de realización según las figuras 2c y 2d, siempre y cuando no se diga nada contrario.

A diferencia con la matriz de las figuras 2a y 2b, la matriz según las figuras 2c y 2d se caracteriza porque en lugar de seis componentes 16 conformadores, aquí existen únicamente cuatro, pudiendo realizarse también el principio con menos componentes conformadores.

En lugar de utilizar elementos 48 separados de sujeción, los componentes 16 conformadores de la forma de realización según las figuras 2c y 2d, están equipados con zonas 49 parcialmente cilíndricas que están alojadas en correspondientes alojamientos 51 parcialmente cilíndricos de la matriz 14. La pieza 40 del cuerpo de la matriz 14 está provista en la forma de realización según las figuras 2c y 2d, con una tapadera 53 que está unida mediante una superficie 55 de separación con la parte 40 inferior de la matriz 14, mediante tornillos 59 (solamente se ven en la figura 2d), estando configurada una parte del vaciado 51 parcialmente cilíndrico para el apoyo giratorio de los componentes 16 conformadores en la pieza 40 inferior de la matriz, y una parte, en la placa 53 atornillada con ella mediante los tornillos 59 dispuestos cada uno entre dos componentes conformadores contiguos. La extensión angular del vaciado 51 alrededor del respectivo eje 24 de giro de cada uno de los componentes 16 conformadores, asciende a algo más de 180º, de manera que los componentes 16 conformadores se sujeten con arrastre de forma entre la placa 53 y la pieza 40 inferior de la matriz 14. Esta realización es por una parte más fácil de fabricar que la realización según las figuras 2a y 2b y, además, también más estable.

La descripción funcional arriba indicada para la forma de realización según las figuras 2a y 2b, es válida ni más ni menos para la forma de realización según las figuras 2c y 2d. La única diferencia reside en que el espacio 30 de conformación en la forma de realización según las figuras 2c y 2d, no está formado por todos los lados, por los componente 16 conformadores, de manera que la pieza de chapa no se comprime en el destalonamiento 18 alrededor de todo el perímetro de la cabeza 10a del elemento 10 funcional, sino principalmente en los cuatro puntos en los que llegan a aplicarse los brazos 16a de ataque. Pero esto es perfectamente suficiente para producir en los puntos correspondientes, una unión de alta calidad con arrastre de forma en la zona del destalonamiento 18, toda vez que el material de la chapa también se introduce en cierta medida, en las zonas entre los brazos 16a de ataque junto con el del destalonamiento 18.

Debe de subrayarse una vez más que, a pesar de que la disposición simétrica con cuatro brazos de ataque representa la forma preferente de realización, también sería absolutamente posible prever tan sólo tres o dos brazos de ataque, o incluso solamente un brazo de ataque.

La matriz 114 según la forma de realización de la invención, representada en las figuras 3a y 3b, presenta a diferencia de la forma de realización descrita de la mano de las figuras 2a y 2b, componentes 116 conformadores desplazables en dirección axial, que están dispuestos en una cavidad 142 configurada en un bloque 140 realizado de dos piezas, y distribuidos -como lo muestra la figura 3b- según el tipo de trozos de tarta, alrededor de un elemento 34 limitador cilíndrico de la matriz 113. Entre los componente 116 conformadores están previstos espacios 115 intermedios de forma de rendijas. El bloque 140 comprende un fondo 140a y una pared 140b, que están atornillados uno con otra, o pueden unirse desmontables uno con otra de forma y manera, para armar y desarmar la matriz 114.

La cara frontal superior del elemento 34 limitador, cuyo eje longitudinal coincide con el eje 122 longitudinal de la matriz 114, forma la parte central del fondo de un espacio 130 esencialmente cilíndrico de conformación, limitado por lo demás por los componentes 116 conformadores. Un pie 34a de forma troncocónica, del elemento 34 limitador, está dispuesto en una cavidad conformada correspondientemente en el fondo 140a del bloque 140 de la matriz 114, de manera que el elemento 34 limitador solamente pueda introducirse desde abajo en la cavidad 142, hasta que la cara frontal inferior del elemento 34 limitador según la figura 3a, termine a haces con la cara inferior del fondo 140a.

Cada uno de los componentes 116 conformadores comprende una superficie 116b de accionamiento que discurre perpendicular al eje 122 longitudinal, y una superficie 116a de ataque que discurre paralela al eje 122 longitudinal, que juntamente con la superficie frontal superior del elemento 34 limitador, limitan el espacio 130 de conformación. En la zona del extremo libre superior de los componentes 116 conformadores, cada una de las superficies 116a de ataque, está provista con un saliente 120 abultado vuelto hacia el eje 122 longitudinal, con el cual puede comprimirse en una forma todavía por describir, material 13 de la chapa de la pieza 12 de chapa, en un destalonamiento 18 del elemento 10 funcional.

Partiendo de una cara frontal de la matriz 114, que forma una superficie 132 de apoyo para una pieza 12 de chapa, la cavidad 142 se reduce primeramente de tal manera que su pared limitadora discurra cónicamente hacia el eje 122 longitudinal, y forme una superficie 26 conformadora, para ensancharse después para formar una zona cilíndrica con pared limitadora paralela al eje 122 longitudinal, de manera que exista un escalón 27 anular.

Cada uno de los componentes 116 conformadores, se apoya con una superficie 17a exterior más alejada del elemento 34 limitador, en la superficie 26 conformadora que discurre oblicua al elemento 34 limitador, y está apoyado en un elemento 128 de apoyo, con una cara inferior que discurre perpendicular al eje 122 longitudinal de la matriz 114. El elemento 128 de apoyo fabricado, por ejemplo, de poliuretano, puede deformarse elásticamente, y está configurado como cilindro hueco de una sola pieza que rodea el elemento 34 limitador.

Una superficie 17b interior de cada componente 116 conformador, discurre paralela al eje 122 longitudinal de la matriz 114 y, por tanto, paralela a la pared exterior del elemento 34 limitador.

En la zona del acuerdo entre su cara inferior y su cara posterior más alejada del eje 122 longitudinal, cada uno de los componentes 116 conformadores, está provisto con un resalto 38 anular con el que cada uno de los componentes 116 conformadores, se comprime en una posición inicial, que está mostrada en la parte derecha de la figura 3a, mediante el elemento 128 de apoyo contra el escalón 27 anular en la zona del acuerdo entre la zona cilíndrica y la cónica de la cavidad 142.

En esta posición inicial, cada una de las superficies 17b interiores de los componentes 116 conformadores, está distanciada del elemento 34 limitador, mientras que en una posición terminal, que está mostrada en la parte izquierda de la figura 3a, las superficies 17b interiores de los componentes 116 conformadores movidos se apoyan en la dirección del fondo 140a, en la pared exterior del elemento 34 limitador, contra la fuerza antagonista del elemento 128 comprimido de apoyo.

En la figura 3b los componentes 116 conformadores se muestran en una posición terminal según la parte izquierda de la figura 3a, con superficies 17b interiores apoyadas en la pared exterior del elemento 34a limitador.

Según el procedimiento según la invención, se instala un elemento 10 funcional en una pieza 12 de chapa mediante la matriz 114 según la invención en la forma de realización según las figuras 3a y 3b, como sigue:

Primeramente se deposita una pieza 12 plana de chapa sobre la superficie 132 de apoyo de la matriz 114, que se forma por las caras frontales de los componentes 116 conformadores, que se encuentran en la posición inicial según la parte derecha de la figura 3a. Un elemento 10 funcional sujeto por un cabezal no representado de colocación, se presiona a continuación desde arriba contra la pieza 12 de chapa, para comprimir esta en el espacio 130 de conformación y conformarla en forma de copa.

Cuando el elemento 10 funcional se ha introducido tanto en el espacio 130 de conformación que, con interposición de la pieza 12 de chapa, llega a hacer contacto con las superficies 116b de accionamiento de los componentes 116 conformadores, y presiona de este modo hacia abajo los componentes 116 conformadores contra la fuerza antagonista del elemento 128 de apoyo, los componentes 116 conformadores resbalan con sus superficies 17a exteriores a lo largo de la superficie 26 conformadora oblicua, y por cierto simultáneamente hacia abajo y hacia el elemento 34 limitador, hasta que las superficies 17b interiores de los componentes 116 conformadores, vengan a apoyarse en la pared exterior del elemento 34 limitador.

Aquí el material 13 de la chapa de la pieza 12 de chapa, que por el proceso de conformación, envuelve ya la cabeza 10a del elemento 10 funcional, se comprime contra la pared periférica de la cabeza 10a, y en las escotaduras 21 configuradas en ella.

Cada uno de los salientes 120 de los componentes 116 conformadores, configurados en las superficies 116a de ataque, comprime durante la última parte del movimiento de descenso del elemento 10 funcional, material 13 adicional de la chapa contra la zona superficial de la cabeza 10a, que discurre oblicua al eje 36 longitudinal y, por tanto, detrás -vista desde la cara 10c inferior de la cabeza 10- de la zona 10d de diámetro máximo, es decir, en el destalonamiento 18 del elemento 10 funcional.

Consecuentemente el elemento 10 funcional está unido o engarfiado con arrastre de forma con la pieza 12 de chapa, y a causa de las escotaduras 21, está instalado asegurado contra torsión, así como a causa del destalonamiento 18, fijo en dirección axial en la pieza 12 de chapa. En la forma precedentemente descrita se fabrica pues un conjunto constructivo mostrado parcialmente en la figura 3a por encima de la matriz 114 así como -aumentado- en la figura 4a.

Las figuras 3c y 3d muestran la realización preferente en la práctica de la matriz de las figuras 3a y 3b. Los componentes en la forma de realización de las figuras 3c y 3d, que correspondan a componentes de la matriz de las figuras 3a y 3b, están caracterizados con los mismos símbolos de referencia. La descripción de los correspondientes componentes constructivos con referencia a las figuras 3a y 3b, es válida también para esta forma preferente de realización según las figuras 3c y 3d, siempre y cuando no se diga nada contrario.

La diferencia entre la matriz 114 preferente de las figuras 3c y 3d y la matriz muy similar de las figuras 3a y 3b, reside en lo esencial en la disposición y guía detalladas de los componentes 116 conformadores.

Mientras que en la forma de realización según las figuras 3a y 3b, durante el movimiento de conformación de la pieza de chapa, los componentes 116 conformadores se deslizan a lo largo de una superficie 26 conformadora de forma cónica, para cada componente 116 conformador de la forma de realización según las figuras 3c y 3d, se prevé un elemento 117 separado templado de guía, que está dispuesto en una escotadura 119 mecanizada correspondientemente, de cada uno de los componentes 116 conformadores, y está fijado mediante un tornillo 121 prisionero respecto a la parte 140b superior de la matriz. Gracias al alojamiento adaptado en la forma del bloque 117 de guía en cada uno de los respectivos componentes 116 conformadores, está fijada unívocamente la posición angular del respectivo componente 116 conformador alrededor del eje 122 longitudinal central de la matriz 114, de manera que no puedan presentarse agarrotamientos ningunos durante el funcionamiento.

Esta guía estable de los componentes 116 conformadores individuales se cuida también de condiciones unívocas en la zona de las respectivas espigas 123 de sincronización, que están configuradas de forma cilíndrica, y están dispuestas en alojamientos correspondientes situados opuestos uno a otro de cada dos componentes 116 conformadores contiguos. Las seis espigas 123 de sincronización, previstas en total, aseguran que los seis componentes 116 conformadores se muevan al mismo tiempo y sincronizados en la dirección 122 axial y, por tanto, impidan un ladeado no deseado del elemento o de la pieza de chapa durante el proceso de conformación.

También aquí debe de ponerse de manifiesto que la previsión de seis componentes 116 conformadores, no es forzosamente necesaria. El diseño podría realizarse de manera análoga, con cuatro o tres o menos componentes 116 conformadores.

La descripción funcional de la matriz de las figuras 3a y 3b es válida del mismo modo para la forma preferente de realización según las figuras 3c y 3d, lo que se pone de manifiesto mediante la aplicación de los correspondientes símbolos de referencia en las respectivas figuras.

Las figuras 3e, 3f y 3g muestran por lo demás, la aplicación de una matriz correspondiente a las figuras 3a y 3b, para la instalación de un elemento funcional en forma de espiga roscada sin ninguna forma especial de la cabeza. Con ello se ilustra una vez más por una parte el ciclo funcional con una matriz correspondiente a las figuras 3a y 3b ó 3c y 3d, pero por otra parte también se pone de manifiesto que esta matriz puede utilizarse con distintos elementos funcionales, y no está restringida a la aplicación con un elemento funcional correspondiente a las figuras 1a y 1b.

Como ya se ha citado, en la forma de realización según las figuras 3e a 3g, el elemento funcional es una espiga roscada, por ejemplo, de tal manera como se muestra en la figura 5. Este elemento funcional tiene la ventaja especial de que puede fabricarse extraordinariamente barato, por ejemplo, mediante un proceso de laminación de ciclo continuo, a partir de material en barras o alambre. Así pues el elemento funcional se compone aquí exclusivamente de una pieza cilíndrica con rosca, pudiendo proveerse opcionalmente la espiga roscada en un extremo, por ejemplo, en el extremo libre en la figura 5. con un collar 10e, y en el extremo inferior en la figura 3g, en ciertos casos, con atributos como 21 en la figura 5, para producir un aseguramiento contra torsión, pudiendo producirse estos atributos de forma en el marco de un proceso continuo de laminación.

En el fondo, el procedimiento de implantación según las figuras 3e y 3f está ya indicado detalladamente en relación con la forma de trabajar de la matriz de las figuras 3a y 3b. Aquí únicamente se aclarará para su ilustración, que en el componente 150 se trata de un cabezal de colocación con punzón 152, presentando el cabezal 150 de colocación una cara 154 frontal que actúa como prensachapas, y con un canal 156 central para el alojamiento de la espiga roscada y para la guía del punzón 152. El cabezal 150 de colocación se encuentra, por ejemplo, en una placa intermedia de una prensa o en la herramienta superior de la prensa, mientras que la matriz 114 se encuentra en la herramienta inferior o en la placa intermedia. También son posibles disposiciones inversas, es decir, con la matriz 114 por encima del cabezal 150 de colocación, de manera que entonces, la matriz 114 podría fijarse, por ejemplo, en la herramienta superior de la prensa o en una placa intermedia de la prensa, mientras que el cabezal 150 de colocación habría que disponerlo en la placa intermedia o en la herramienta inferior de la prensa. El cabezal de colocación y la matriz 114 podrían emplearse también fuera de una prensa, por ejemplo, podrían accionarse por un robot.

En el estado según la figura 3e, la supuesta prensa está abierta, de manera que pueda insertarse la pieza 12 de chapa entre el extremo frontal de la matriz 114 y el extremo frontal inferior de la espiga 11 roscada. Al cerrar la prensa se comprime primeramente el extremo 154 frontal del cabezal 150 de colocación, contra la pieza 12 de chapa, de manera que esta se comprime y se sujeta firmemente en la cara frontal superior de los componentes 116 conformadores. Con el subsiguiente movimiento de cierre de la prensa, el punzón 152 comprime el extremo frontal inferior de la espiga 11 roscada, en la figura 3e, contra la pieza 12 de chapa y conforma esta dentro del espacio 130 de conformación, primeramente sin que los componentes 116 conformadores retrocedan respecto a la matriz 114. Pero cuando el extremo frontal de la espiga 11 roscada comprime la pieza 12 de chapa contra las superficies 116b de accionamiento de los componentes 116 conformadores, estos son comprimidos desde la posición en la figura 3e, a la posición de la figura 3f, es decir, los componentes 116 conformadores retroceden ahora sí respecto al cuerpo 140 de la matriz 114. Los salientes 120 comprimen el material de la chapa dentro de la rosca que forma el destalonamiento, del extremo inferior de la espiga 11 roscada, así como dentro de cualesquiera atributos que existan para aseguramiento contra torsión y, por tanto, forman una unión con arrastre de forma entre la espiga roscada y la pieza de chapa. Después de la apertura de la prensa, puede retirarse de la prensa el conjunto constructivo según la figura 3g, compuesto de la pieza 12 de chapa con la espiga 11 roscada sujeta en ella con arrastre de forma, y que no atraviesa la pieza 12 de chapa.

Una ventaja del procedimiento según la invención consiste en que -como puede verse en especial en la figura 4a- la pieza 12 de chapa no se perfora o punzona, de manera que permanece salvaguardada la estanqueidad de la pieza 12 de chapa con respecto a líquidos y/ o gases, y se crea un conjunto constructivo de aplicación universal, que presenta una multitud de elementos funcionales que también pueden estar configurados diferentemente.

La vista en planta desde arriba de la figura 4b, muestra las seis zonas 23 en las que los salientes 20 ó 120 de los componentes 16 ó 116 conformadores desplazan el material de la chapa hacia dentro del destalonado 18, en forma característica. Las zonas 25 redondeadas, algo retrasadas, que están situadas entre dos zonas 23 contiguas, corresponden a las zonas en la figura 2b entre cada dos componentes 16 conformadores contiguos, en los que no existen los salientes 20 y, por tanto, no llegan a actuar aquí directamente.

Las figuras 4c y 4d muestran que la invención de ningún modo está limitada a elementos funcionales conformador de bulón, con una cabeza y con un vástago. En su lugar puede utilizarse la invención, como se muestra en estas figuras, exactamente igual con cuerpos huecos, por ejemplo, elementos de tuercas, teniendo en este ejemplo el elemento mostrado de tuerca con rosca 10e interior, una estructura que corresponde a la cabeza 10a del elemento funcional de las figuras 1a y 1b, con un taladro central o con un agujero 27 central, que está dispuesto coaxial con el eje 36 longitudinal del elemento. La estructura exterior del elemento de tuerca según las figuras 4c y 4d, corresponde muy ampliamente al acondicionamiento de la cabeza del correspondiente elemento de las figuras 1a y 1b, por lo que para iguales atributos se utilizan los mismos símbolos de referencia que en las figuras 1a y 1b, y también es válida la misma descripción, también para estas formas de realización.

Esto es válido también para el conjunto constructivo según la figura 4e que muestra el elemento de las figuras 4c y 4d después de su instalación en una pieza 12 de chapa.

La forma redondeada de la cabeza 10a del elemento 10 funcional, reconocible en especial en la figura 1b, posee la ventaja de que se evitan puntos débiles en la pieza 12 de chapa, que podrían provocarse por aristas vivas en el elemento 10 funcional. Tales puntos débiles, en especial en caso de cargas alternativas de la unión entre el elemento 10 funcional y la pieza 12 de chapa, podrían conducir a fatigas del material y, por último, a un aflojamiento o a un desprendimiento de la unión.

La figura 5 así como las figuras 6a y 6b, muestran cada una, un elemento 10 funcional configurado como espiga roscada, cuya instalación en una pieza 12 de chapa se lleva a cabo básicamente correspondiendo a la forma de proceder descrita precedentemente, representando la rosca 11 de la espiga 10 roscada en cada caso, una zona que presenta destalonamientos en el sentido de la invención.

Tales espigas roscadas pueden fabricarse de una forma comparativamente sencilla y barata en un procedimiento de laminación, en el que largas barras redondas pueden proveerse con una rosca mediante cilindros laminadores que presentan superficies de laminación conformadas correspondientemente.

La figura 5 muestra una espiga 10 roscada antes de su instalación en una pieza 12 de chapa, la cual se reduce en su extremo más alejado de la pieza 12 de chapa, y allí presenta un gollete 10e sin rosca. En su pared periférica, la espiga 10 roscada está provista con atributos 21 de aseguramiento contra torsión, ilustrados únicamente en la figura 5, y que pueden estar realizados en forma de protuberancias y/o depresiones.

Tanto el gollete 10e sin rosca, como también los atributos 21 de aseguramiento contra torsión pueden configurarse mediante cilindros laminadores realizados correspondientemente durante la fabricación de la espiga 10 roscada, tronzándose en las zonas sin rosca una barra roscada larga aquí generada, para la fabricación de espigas individuales roscadas más cortas. El corte individual al largo puede realizarse también mediante el proceso de laminación, y precisamente mediante una configuración especial de las herramientas laminadoras de roscar.

La figura 6a muestra la espiga 19 roscada en el estado instalado en la pieza 12 de chapa, en la que material de la chapa está comprimido por el componente conformador, o por los componentes conformadores de la matriz, tanto en la rosca 11, como también en los atributos 21 de aseguramiento contra torsión.

En principio también sería posible, durante la instalación de la espiga 10 roscada en la pieza 12 de chapa, aplastar localmente la rosca 11 con atributos de forma configurados en los componentes conformadores de la matriz, con interposición del material de la chapa, es decir, destruirla en cierta medida para de esta manera crear en la pared periférica de la espiga 10 roscada, atributos de aseguramiento contra torsión.

La figura 6b muestra otra espiga 10 roscada instalada en una pieza 12 de chapa, que a diferencia de las espigas roscadas según las figuras 5 y 6a, no presenta atributos ningunos de aseguramiento contra torsión en su pared periférica. En lugar de estos, la espiga 10 roscada está provista en su cara 10c inferior vuelta hacia la pieza 12 de chapa, con al menos una depresión 21 que sirve como atributo de aseguramiento contra torsión, y que está dispuesta excéntrica respecto al eje 36 longitudinal de la espiga 10 roscada. Mediante una matriz conformada correspondientemente, o mediante componentes conformadores de la matriz, conformados correspondientemente, se ha comprimido material 13 de la chapa en esta depresión 21, con lo que la espiga 10 roscada no puede girarse con relación a la pieza 12 de chapa. Alternativa o adicionalmente a la depresión 21, pueden estar previstas también protuberancias en la cara 10c inferior de la espiga 10 roscada, como atributos de aseguramiento contra torsión.

Básicamente también cabe imaginar en una espiga 10 roscada, una combinación de los atributos 21 de aseguramiento contra torsión, precedentemente
explicados.

La instalación descrita precedentemente del elemento 10 funcional en la pieza 12 de chapa, se lleva a cabo en todas las formas de realización antes citadas, de preferencia en una forma habitual hoy día en el trabajo de chapa, a saber, mediante una prensa o un robot, por la acción combinada de un cabezal de colocación no representado principalmente en las figuras, con la matriz. Aquí la matriz se aloja, por ejemplo, en una herramienta inferior de una prensa, mientras que el cabezal de colocación está instalado en una herramienta superior de la prensa, o en una placa intermedia de la prensa. También se dan otras posibilidades de instalación. Por ejemplo, la matriz puede instalarse en la placa intermedia de la prensa, y el cabezal de colocación en la herramienta superior de la prensa. También cabe imaginar disposiciones inversas, en las que la matriz se instala en la herramienta superior, y el cabezal de colocación en la herramienta inferior de la prensa, o en la placa intermedia. Sin embargo, no es forzosa la previsión de una prensa semejante. Así por ejemplo, son posibles disposiciones en las que la matriz y el cabezal de colocación, son llevados por un robot, y el necesario movimiento relativo entre el cabezal de colocación y la matriz, en la dirección del eje longitudinal del elemento funcional, se lleva a cabo, o bien por el mismo robot, o bien por la acción de fuerzas desde el exterior.

En forma conocida en sí misma, el respectivo cabezal utilizado de colocación, dispone de un prensachapas corrientemente de forma tubular, que sujeta la pieza de chapa contra la cara 40c ó 140c frontal inmóvil de la matriz, o contra la cara superior de la herramienta (no mostrada) que aloja la respectiva matriz 14 ó 114. Una forma especialmente preferente de realización del elemento funcional según la invención, así como de la matriz y del procedimiento para la instalación de este elemento, se describen ahora en relación con las figuras 7, 8, 9, 10 y 11a-11k.

Para esta descripción se utilizan los mismos símbolos básicos de referencia que en las figuras anteriores, aunque aumentados en el número 200, para aportar una diferenciación con las figuras anteriores. La descripción anterior es válida, sin embargo, para piezas que se describan ahora y presenten las mismas cifras finales, a no ser que se exprese algo en contrario en la siguiente descripción.

La figura 7 muestra primeramente un elemento 210 funcional, aquí en forma de un elemento de bulón con un vástago 210b que presenta una rosca 211, y con una cabeza 210a hueca con en lo esencial al menos el mismo diámetro exterior que el vástago 210b. Debe hacerse observar que el vástago 210b no tiene que realizarse forzosamente con una rosca 211, sino que como hasta ahora, puede presentar una configuración opcional discrecionalmente diferente de ella, para conseguir la respectiva función prevista. Por ejemplo, el vástago 210b puede configurarse como pivote liso de apoyo, o como clavija de fijación de alfombras, con una ranura anular que permita una unión rápida con el ojal de una alfombra. Especialmente favorable en este elemento es entre otras cosas, que el vástago 210b y la cabeza 210a, presenten en lo esencial el mismo diámetro exterior, de manera que el elemento funcional pueda fabricarse barato a partir de material de barras o de alambre. Sin embargo, no es necesario forzosamente que el vástago 210b y la cabeza 210a presenten el mismo diámetro, sino que pueden presentar notables diferencias de diámetro, aunque significando esto en general un gasto mayor en la fabricación del elemento.

Como puede verse en la figura 7, la cabeza 210a presenta un taladro 220 cilíndrico que puede fabricarse, por ejemplo, o bien mediante una broca o bien mediante un procedimiento de recalcado en frío. En este ejemplo el taladro 220 termina en la dirección hacia el vástago 210b, poco antes de la ranura 260 anular que representa el límite con el vástago 210b, y precisamente en una depresión 262 de forma cónica. Evidentemente esto no es forzosamente necesario. El elemento podría fabricarse a partir de material tubular con lo que el taladro 220 se extendería entonces también a través del vástago 210b, debiendo ser pues, no obstante, el diámetro del taladro 220 en la zona del vástago 210b, de preferencia claramente menor que el diámetro del taladro 220 en la cabeza 210a, para que el elemento funcional sólo se deforme en la cabeza, durante la instalación en la pieza 212 de chapa.

En la zona 264 terminal más alejada del vástago 210b, la pared 266 anular de la cabeza 210a, hasta ahora de forma cilíndrica circular, se reduce para formar una configuración redondeada similar a un proyectil, no estando cerrado, sino abierto, el extremo 270 frontal, y definiendo una abertura 272 que es claramente menor que el diámetro del taladro 220 cilíndrico. La zona 264 terminal del elemento 210 funcional, por así decirlo, está redondeada en forma esférica, con una cara 270 frontal plana abierta. Como puede verse en la figura 7,la zona 264 terminal hueca del elemento, entre la cara 270 frontal y la abertura 272, está configurada en forma troncocónica, y precisamente de manera que la zona 264 terminal de la cabeza 210a presente interiormente una superficie 274 oblicua de forma anular, con un ángulo del cono de unos 90º. El espesor de pared de la zona hueca de la cabeza 210a es igual, al menos en lo esencial, a todo lo largo de esta zona. El símbolo 236 de referencia ilustra el eje longitudinal central del elemento 210 funcional, y puede verse que el vástago 210b y la cabeza 210a, están dispuestos coaxiales uno respecto a otra en relación con este eje 236 longitudinal central. A pesar de que en esta forma de realización la cabeza 210a del elemento funcional es de sección transversal redonda circular, cabe imaginar elegir una forma de la sección transversal diferente de la forma circular, por ejemplo, una forma poligonal o una forma con ranuras longitudinales o costillas longitudinales, en especial cuando se desee un aseguramiento todavía mejor contra torsión en estado instalado.

El elemento 210 funcional puede fabricarse como se ha dicho, de material de barras, de material de alambre o de material tubular, y precisamente mediante un procedimiento de laminación para la producción de los atributos estructurales exteriores del elemento funcional, en su caso en combinación con un proceso de taladrado o recalcado para la fabricación del taladro 220 cilíndrico. Alternativamente a esto puede producirse el elemento mediante un procedimiento de recalcado en frío, o mediante un procedimiento de conformación a alta presión, lo cual se toma en especial en consideración cuando material tubular sirve como material de partida para el elemento.

La figura 8 muestra ahora el elemento 210 funcional en estado montado en la pieza de chapa. Se observa que la cabeza 210a está notablemente deformada, y está unida con arrastre de forma, con una cavidad 276 de forma de copa de la pieza 212 de chapa, configurada por el procedimiento de instalación, no atravesando el vástago 210b la pieza 212 de chapa, de manera que exista una unión estanca a los fluidos, por ejemplo, en el sentido de que agua que se encuentre eventualmente por debajo de la pieza de chapa, no pueda llegar a través de la pieza de chapa, a la cara superior de la pieza de chapa, alrededor del elemento 210 funcional.

Para la instalación del elemento en la pieza de chapa, se utiliza la matriz según las figuras 9 y 10, que es similar a la matriz de la figura 3. Pero como puede verse en las figuras 9 y 10, la matriz actual presenta únicamente tres componentes 216 conformadores, que también aquí son desplazables en la dirección 222 axial de la matriz.

Cada uno de los componentes 216 conformadores se apoya en las figuras 9 y 10, con una superficie 217a exterior inclinada, en una superficie 226 conformadora troncocónica, que discurre inclinada respecto al eje 222 longitudinal central, y está apoyado con una cara 278 inferior que discurre perpendicular al eje 222 longitudinal de la matriz 214, en un resalto 280 anular de un elemento 234 limitador dispuesto en el centro, estando comprimido el elemento 234 limitador hacia arriba en la figura 9, por un muelle 228 helicoidal. El muelle 228 helicoidal se encuentra, claro está, en un taladro 282 cilíndrico del elemento 234 limitador, dispuesto coaxial con el eje 222 longitudinal, y presiona con uno de sus extremos frontales en el extremo cerrado del taladro 282 en el elemento 234 limitador, y con su otro extremo en una herramienta inferior de la prensa, en la que está dispuesta la matriz 214. Alternativamente la matriz 214 de la figura 9, puede proveerse para ello, con un fondo similar al fondo 140a de la realización de la figura 3, en la que se apoyaría entonces el muelle 228 helicoidal en su extremo inferior. Una configuración semejante tendría la ventaja de que la matriz se presentaría entonces como unidad cuyos componentes individuales no podrían perderse.

Tres clavijas 284 penetran en dirección radial a través de la pared cilíndrica de la matriz 214, penetrando el extremo 286 libre de cada clavija (sólo se muestran dos) en una escotadura 288 correspondiente del respectivo componente 216 conformador coordinado. Las clavijas 284 limitan de este modo el máximo movimiento de salida de los componentes conformadores (representados en el lado derecho de la figura 9) y sujetan los componentes 216 conformadores sin que puedan perderse, y en la disposición radial deseada en la matriz 214, de manera que los espacios 215 intermedios de forma de hendidura, necesarios en el estado abierto de la matriz, que se encuentran entre los componentes 216 conformadores, y que al cerrarse la matriz se reducen esencialmente a cero, se ajusten automáticamente bajo la acción del muelle 228 helicoidal. Con este fin la anchura de cada una de las escotaduras 288 en cada uno de los componentes 216 conformadores, corresponde al menos en lo esencial, al diámetro de los respectivos extremos 286 de las clavijas 284.

Como puede verse asimismo en la figura 9, el elemento 234 limitador presenta por encima del resalto 280 anular, una parte 234a de forma cilíndrica con un extremo 234b frontal que forma el fondo de un espacio 230 esencialmente cilíndrico de conformación, limitado por los componentes 216 conformadores. Se observa que en esta forma de realización, el extremo 234b frontal del elemento 234 limitador, presenta un saliente 234c de forma de cúpula, dispuesto centrado, que está rodeado por una superficie 234d anular que está perpendicular al eje 222 longitudinal central.

Como en la forma de realización según la figura 3, los componentes 216 conformadores, se apoyan con sus superficies 217b parcialmente cilíndricas dirigidas radialmente hacia dentro, en la superficie exterior cilíndrica de la parte 234a superior del elemento limitador, cuando la matriz está cerrada (a la izquierda del eje 222 longitudinal central en la figura 9). Como puede verse asimismo en la figura 9, cada uno de los componentes 216 conformadores está provisto en la zona de su extremo superior, con un saliente 220 abultado vuelto hacia el eje 222 longitudinal, con el que puede comprimirse en una forma todavía a describir, material de la chapa de la pieza de chapa en un destalonamiento del elemento 210 funcional. En esta forma de realización, los salientes 220 abultados forman el límite lateral del espacio 230 de conformación.

Se describe ahora en relación con las figuras 11a a 11k, cómo puede instalarse el elemento 210 funcional con ayuda de la matriz 214, en la pieza 212 de chapa.

La figura 11a muestra la situación inicial en la que la matriz 214 se encuentra en la herramienta inferior de una prensa, una pieza 212 de chapa está dispuesta por encima de la matriz, y el elemento 210 funcional está sujeto en un cabezal 300 de colocación, representado esquemáticamente, por ejemplo, mediante una arandela elástica de plástico (no mostrada), que asegura un arrastre de fricción entre la cabeza 210a del elemento 210 funcional, y un taladro 302 del cabezal de colocación. Se observa que el eje 236 longitudinal del elemento 210 funcional está orientado con el eje 222 longitudinal de la matriz 214, y corresponde al mismo tiempo al eje central del taladro 302. Se observa también que todos los componentes 216 conformadores se encuentran en su posición superior según la mitad derecha de la figura 9, es decir, la limitación inferior de cada una de las escotaduras 288 de los componentes 216 conformadores, se encuentra en contacto con la cara inferior de cada uno de los extremos 286 de las respectivas clavijas 284. Esta posición se produce a causa de la acción del muelle 228 helicoidal que presiona hacia arriba el elemento 234 limitador, de manera que el resalte 282 anular presione en la superficie 278 inferior de apoyo de cada uno de los componentes 216 conformadores. En el cabezal 300 de colocación se encuentra un punzón 304 insertado cuyo extremo 306 frontal inferior presiona en el extremo 308 frontal superior del vástago 210b del elemento 210 funcional.

Se hace observar que a pesar de que aquí se ha supuesto que la matriz 214 esté dispuesta en la herramienta inferior de la prensa, aquella puede disponerse opcionalmente también en una placa intermedia de la prensa, o incluso en la herramienta superior de la prensa, teniendo que disponer el cabezal 300 de colocación, según el lugar de instalación de la matriz, en una placa intermedia de la prensa, en la herramienta superior de la prensa, o en la herramienta inferior de la prensa. Por lo demás no es necesario forzosamente que la matriz 214 y el cabezal 300 de colocación, se encuentren en una prensa, podrían ser movidas, por ejemplo, una hacia la otra y alejándose una de otra, mediante un robot, o representar componentes de una herramienta de otro tipo.

En todo caso la figura 11b muestra la primera fase del procedimiento de unión, en la que el cabezal 300 de colocación se ha movido hacia abajo sobre la matriz 214, respecto a la figura 11a, de manera que el extremo 270 frontal del elemento 210 funcional, ha comprimido la pieza 212 de chapa sobre la cara 232 frontal superior de los componentes 216 conformadores.

En el ulterior decurso del procedimiento de ensamblaje, el cabezal 300 de colocación se sigue moviendo hacia la matriz 214, y el extremo frontal del elemento 210 funcional comprime el material de la chapa en el interior del espacio 230 de conformación, de manera que se forme allí una cavidad 212a en la pieza 212 de chapa. La fuerza que se ejerce mediante el cabezal de colocación y el elemento funcional sobre la pieza de chapa, no es suficiente para presionar hacia abajo los componentes 216 conformadores contra la fuerza del muelle 228 helicoidal, de manera que, como se muestra en la figura 11d, la deformación 212a, es decir, el abollamiento de la pieza 212 de chapa, prosigue sin un movimiento axial de desviación de los componentes 216 conformadores, hasta que la pieza 212 de chapa esté sujeta entre el saliente 234c de forma de cúpula, del elemento 234 limitador, y el extremo 270 frontal de la cabeza 210a del elemento 210 funcional, produciendo el saliente 234c de forma de cúpula, una ligera abolladura 212b dirigida hacia arriba en la pieza de chapa, de manera que esta se meta a presión insignificantemente en la abertura en el extremo frontal del elemento funcional.

En el estadio ulterior del movimiento de cierre de la prensa, el cabezal 300 de colocación se sigue moviendo hacia la matriz 214, no siendo todavía suficiente la fuerza ejercida mediante el elemento 210 funcional sobre el elemento 234 limitador, para comprimir el muelle 228 helicoidal, en lugar de esto la fuerza ejercida sobre la cabeza 210a del elemento 210 funcional, conduce a una deformación de su extremo inferior, de manera que se produce la forma que se muestra en la figura 11e. Se observa que la pieza 212 de chapa se ha colocado alrededor de las aristas redondeadas de los salientes 220 abultados, que el extremo frontal de la cabeza 210a del elemento funcional, ha comprimido la pieza de chapa en la superficie 234d anular, y que durante estas deformaciones, se deforma el mismo extremo frontal de la cabeza 210a, de manera que el elemento funcional se expande ligera y radialmente hacia fuera en la zona del extremo frontal, mientras que la zona alrededor del hasta ahora extremo 270 frontal, se deforma axialmente hacia dentro. Se observa también que el espesor de pared de la zona 266 cilíndrica de la pared de la cabeza 210a, se ha modificado a causa de la deformación.

La representación de la figura 11f es similar a la representación de la figura 11e, solamente se ve aquí una deformación más avanzada de la pieza 212 de chapa, que ahora es algo menos gruesa en la zona por encima de la superficie 234d anular, en comparación con la figura 11e. Los componentes 216 conformadores se encuentran siempre aún en la posición superior, es decir, el muelle 228 helicoidal todavía no ha sido comprimido por la fuerza del cabezal de colocación. Esto es válido también para la representación de la figura 11g en donde el cabezal 300 de colocación se ha seguido moviendo hacia abajo, en la dirección hacia la matriz 214, con lo que ha tenido lugar una pronunciada deformación ulterior de la cabeza 210a del elemento funcional, y se ha reducido más el espesor de la pieza de chapa en la zona de la superficie 234d anular y en la zona inferior del saliente 234c de forma de cúpula.

Esta deformación de la cabeza 210a del elemento 210 funcional progresa ahora más, mientras que el cabezal 300 de colocación se aproxima más a la matriz 214, hasta que se haya llegado al estado según la figura 11h. Se observa que la zona cilíndrica de la pared de la cabeza 210a, se ha aplastado ahora de manera que se ha formado un abultamiento 310 saliente radialmente hacia fuera, a causa de un plegado de la zona cilíndrica de la pared, y se observa también que existe otro plegado pronunciado en el punto 312, en donde la pared orientada axialmente de la cabeza 210a, se transforma en la zona orientada radialmente hacia dentro, que está formado por el antiguo extremo frontal de la cabeza 210a. En el punto de este plegado, el material de la cabeza 210a comienza a formar un segundo saliente 314 abultado dirigido radialmente hacia fuera.

Se observa también que el saliente 310 abultado de forma anular, ha metido a presión la pieza 212 de chapa en la zona del redondeo de los salientes 220 de los componentes conformadores, de manera que allí se ha hecho menor el espesor de la chapa. También en el estado de la figura 11h, la fuerza del muelle 228 es suficiente para impedir un movimiento de cierre de los componentes 216 conformadores de la matriz.

No obstante, después de alcanzar el estado según la figura 11h, la fuerza de cierre es, ahora sí, tan grande que ahora los componentes conformadores se mueven hacia abajo, como se muestra en la figura 11i, el muelle 228 helicoidal se comprime y los componentes 216 conformadores comprimen hacia abajo al mismo tiempo el elemento 234 limitador, mediante la superficie 278 de apoyo y el resalto 280 anular, de manera que no se modifique la altura axial del espacio 230 de conformación. Haciendo que el movimiento dirigido hacia abajo de los componentes 216 conformadores, conduzca a que estos se deslicen a lo largo de las superficies 226 conformadoras inclinadas de la matriz, son forzados a moverse simultánea y radialmente hacia dentro, con lo que por una parte, las hendiduras 215 entre los componentes 216 conformadores individuales, se hacen menores y, por otra parte, el movimiento dirigido radialmente hacia dentro de los salientes 220 abultados de los componentes 216 conformadores, comprime fuertemente el material de la chapa de la pieza 212 de chapa, en la ranura 218 de forma anular, que se ha formado entre el saliente 310 abultado del elemento funcional y el extremo inferior de la cabeza 210a.

Este movimiento de cierre de la matriz, es decir, el movimiento radial dirigido hacia dentro, de los componentes 216 conformadores, se prosigue hasta que, como se representa en la figura 11j, se haya alcanzado el estado cerrado de la matriz, la pieza de chapa esté encerrada totalmente entre el extremo inferior del cabezal de colocación y el extremo frontal de la matriz 214, vuelto hacia aquel. El resultado de este movimiento ulterior de aplastamiento es que el destalonamiento 218 de forma anular entre el saliente 310 abultado y el saliente 314 abultado, está aún marcado en el extremo frontal inferior de la cabeza 210a, y ha tenido lugar una unión todavía más íntima con el material de la chapa en esta zona. Además, el material de la chapa recubre parcialmente el saliente 310 abultado del elemento funcional, de manera que también aquí se origina una unión con arrastre de forma.

Se observa también que el extremo frontal inferior deformado del elemento funcional, ha adelgazado ahora intensamente el material de la chapa en la zona del fondo de la copa, habiéndose engrosado antes evidentemente el material 212b de la chapa en la abertura del lado frontal del extremo inferior del elemento 210 funcional, a causa del desplazamiento del material de la chapa, y allí se apoya la pared lateral deformada de la cabeza 210a del elemento funcional, de manera que la unión con arrastre de forma con la pieza de chapa, sea una unión realmente segura.

Cuando se ha alcanzado el estado según la figura 11j, se abre la prensa y ahora sí puede retirarse el conjunto (210 + 212) constructivo. Al abrir la prensa los componentes 216 conformadores se mueven hacia arriba bajo la acción del muelle 228, de manera que se produce de nuevo el estado inicial abierto de la matriz, y que puede repetirse el ciclo ahora mismo descrito, con un nuevo elemento 210 funcional y con una nueva pieza 212 de chapa. La prensa se abre tanto que el conjunto constructivo así formado, que esta representado por sí mismo en la figura 8 a mayor escala, puede retirarse de la prensa.

A pesar de que el muelle 228 está mostrado aquí como un muelle helicoidal, puede sustituirse por otros muelles, por ejemplo, por muelles de compresión de fluidos que son bien conocidos en sí mismos.

Si los elementos 210 funcionales, como se dijo más arriba, debieran de haberse provisto con una sección transversal no redonda circular en la zona de la cabeza 210a, por ejemplo, con una sección transversal poligonal, o con costillas y/o ranuras, se realiza el procedimiento exactamente como se ha descrito antes. El material de la chapa se une íntimamente y con arrastre de forma, con la forma exterior de la cabeza, con lo que cabe esperar una elevada seguridad contra aflojamientos por rotación. En una configuración semejante debe de prestarse atención a que los atributos de forma en la parte exterior de la cabeza 210a, no estén tan marcados que deterioren el material de la chapa en forma inadmisible.

La figura 12a muestra otro ejemplo de un elemento funcional que es similar al elemento de la figura 7. Por consiguiente, para la descripción del elemento de la figura 12a, como también de las otras figuras 12b a 16, se utilizan los mismos símbolos de referencia que para las figuras 7 a 11, aunque aumentadas en el número 200, para aportar una diferencia con las figuras anteriores. Sin embargo, la descripción anterior es válida para piezas que ahora se describan y presenten las mismas cifras finales, a no ser que se exprese algo en contrario en la siguiente descripción.

El elemento 410 funcional de la figura 12a, se compone de una pieza tubular que en su extremo inferior en la figura 12a, presenta los mismos atributos de forma que el elemento 210 de la figura 7. Tales elementos funcionales pueden cortarse al largo en forma sencilla, en longitudes tubulares, pudiendo producirse la conformación de uno de los extremos, para la producción de la zona 464 terminal, mediante herramientas sencillas de laminación, o procedimientos de forja en frío. El elemento 410 funcional de la figura 12a no presenta en este ejemplo, ninguna rosca exterior, rosca interior u otras estructuras especiales, aunque podría presentar sin más, tales atributos coordinados a una función determinada, al menos en la zona de la figura 12a por encima de la zona que se necesita para la deformación, y que es necesaria para la instalación en la pieza de chapa. Tampoco es forzosamente necesario que el espesor de pared permanezca igual en toda la longitud, o que el elemento se presente sin escalones o rebajos. Pueden preverse estos según convenga. En especial, tales atributos pueden fabricarse baratos, al menos parcialmente, mediante procedimientos hidráulicos de conformación, a partir de material tubular.

Elementos correspondientes a la figura 12a pueden instalarse también en una pieza de chapa, como se describe en relación con las figuras 8 a 11, siempre y cuando se tomen medidas para impedir deformaciones indeseables de la pared de forma tubular en la zona superior, como se explicará en detalle más tarde en relación con la figura 16.

Pero existe también la posibilidad de unir un elemento funcional como el 410, con una pieza de chapa que haya experimentado una preparación especial, como se muestra en la figura 12b.

Así pues la figura 12b muestra una pieza 412 de chapa que se ha dotado en una fase anterior de trabajo, por ejemplo, en una estación anterior de un útil compuesto sucesivo, con una cavidad 413a de forma de copa, con una perforación 413c prevista en la zona 413b del fondo, siendo redondo circular el agujero representado en la figura 12b, lo cual es válido también para la cavidad 413a de forma de copa.

La instalación del elemento 412 funcional de la figura 12a en una pieza 412 de chapa correspondiente a la figura 12b, se lleva a cabo empleando una matriz 414 según las figuras 13 y 14, que es idéntica a la matriz 214 de las figuras 9 y 10, con excepción de la configuración del saliente 434c dispuesto centrado. Este saliente 434c está provisto en la forma de realización según las figuras 13 y 14 con una superficie 435 lateral de forma ligeramente cónica, que en la figura 13 se aproxima hacia arriba, al eje 422 longitudinal central, y con radios 437 y 439 se transforma en la superficie 434d anular, o en la superficie 441 frontal superior de forma circular, dispuesta perpendicular al eje 422 longitudinal central. El atributo designado como radio 437, puede presentar también la forma de uno o varios salientes radiales que -como se explica en detalle a continuación- se cuidan en el conjunto constructivo terminado, de un aseguramiento adicional contra torsión. Estos salientes radiales tienen en alzado lateral, la misma forma que el radio 437, o son rectilíneos oblicuos o limitaciones que en general están redondeadas en las aristas.

Como se infiere de las figuras 15 y 16, durante el proceso de instalación empleando la matriz según las figuras 13 y 14, se conforma el extremo inferior del elemento 410 funcional de forma tubular, exactamente como en relación con las figuras 11a a k, de manera que se origine una unión con arrastre de forma con la pieza 412 de chapa en la zona de la cavidad de forma de copa, con la excepción de que en este ejemplo, la cavidad de forma de copa ya se había preconformado. Por lo demás, en este ejemplo, el saliente 434c central del elemento 434 limitador de la matriz, penetra a presión en el agujero 413c de la cavidad 413a de forma de copa, y forma un labio 510 cilíndrico adelgazado, que penetra hacia arriba en el espacio hueco del elemento 410 funcional hueco. La configuración ligeramente cónica del saliente 434c en la zona 435, asegura que el conjunto constructivo pueda retirarse fácilmente de la matriz, es decir, no se quede colgando en la prensa. Si, como se ha dicho arriba, debieran de existir salientes que se extienden radiales, en lugar del radio 437, en la zona del acuerdo del saliente 434c con la superficie 434d de apoyo de forma anular, cada uno de tales salientes radiales produce depresiones radiales correspondientes en el labio 510 de forma anular y en el material contiguo de la zona inferior del elemento 410 de forma tubular, lo cual aumenta más la unión con arrastre de forma y sobre todo, el aseguramiento contra torsión entre el elemento 410 y la pieza de chapa.

La figura 15 también permite reconocer que según la invención no es forzosamente necesario prever una unión estanca a los líquidos y a los gases, sino que una unión semejante representa una posible ventaja de la invención que en su caso puede aprovecharse.

La figura 16 muestra por lo demás el cabezal 500 de colocación, que se utiliza aquí para la inserción del elemento 410 de forma tubular. Este cabezal 500 de colocación corresponde en lo esencial al cabezal 300 de colocación en la figura 11. Sin embargo, el punzón 504 presenta aquí un saliente 505 cilíndrico, que se extiende por el interior del elemento 410 de forma tubular, en una longitud considerable del mismo, y precisamente hasta un punto que limita la zona deformable del elemento 410 funcional de forma tubular. La pared del elemento 410 de forma tubular está apoyada interior y exteriormente, a saber, hasta este punto en la cara interior, por el saliente 505 cilíndrico del punzón 504, y en la cara exterior, por el taladro del cabezal 500 de colocación, de manera que allí no pueda producirse ninguna deformación de la pared. Las fuerzas necesarias para meter a presión el elemento de forma tubular, son transmitidas por el resalto 507 anular al elemento 410 funcional, aquel presiona sobre el extremo 410f frontal superior del elemento 410 funcional, representado en la figura.

Finalmente las figuras 17a a 17e muestran una posibilidad de unir un elemento funcional cilíndrico que se presenta aquí en forma de una espiga roscada, con una pieza de chapa, sin tener que utilizar una matriz que presente componentes conformadores móviles, lo que era el caso en las formas anteriores de realización. La espiga roscada según la figura 17 es idéntica a la espiga roscada de la figura 5, por lo que se utiliza para a espiga roscada el mismo símbolo de referencia aunque aumentado en el número 600. No obstante se prescinde de una descripción separada de la pieza, puesto que la descripción de la figura 5 y la descripción de las figuras relacionadas con ella, también es válida aquí.

Debe hacerse observar también que, a pesar de que la espiga 610 roscada está provista aquí con un cilindro 611 roscado, también podría aplicarse un elemento de forma de barra sin cilindro roscado, sobre todo cuando éste presente depresiones o protuberancias radiales, correspondiendo a las depresiones 21 del elemento de la figura 5, de manera que se lleve a cabo una unión con arrastre de forma, con la pieza de chapa en la zona de estas depresiones o protuberancias.

La figura 17a muestra la pieza 612 de chapa en el estado inicial. La pieza de chapa se somete primeramente a una preparación de la chapa, de manera que presente la forma según la figura 17b, con una protuberancia 613a de forma de copa. Aplicando el cabezal 600 de colocación de la figura 17c y una matriz 640 con una cavidad 641 de forma de copa según la figura 17c, se une ahora con arrastre de forma, el extremo inferior de la espiga 610 roscada con la pieza 612 de chapa. En la figura 17c puede verse que la cavidad 641 de forma de copa en la matriz 614. presenta un diámetro interior algo menor que el diámetro exterior de la protuberancia 613a de forma de copa de la pieza de chapa.

Al cerrar la prensa, el cabezal 600 de colocación se mueve hacia abajo. El extremo frontal inferior de la espiga 610 roscada presiona la pieza de chapa contra la matriz 614, y troquela una cavidad dirigida hacia abajo en la protuberancia 613a de forma de copa, de manera que el material de la chapa de la protuberancia 613a de forma de copa invierte su posición en la cavidad de forma de copa, y al mismo tiempo se comprime en la pared exterior cilíndrica de la espiga 610 roscada, de manera que se genera una cavidad de forma de copa con unión con arrastre de forma a la espiga roscada, como se muestra en 643, en las figuras 17d y 17e.

El cabezal 600 de colocación presenta también de preferencia un saliente 645 de forma anular alrededor de la espiga roscada, con un espacio 647 libre a modo de cuña, de forma anular, entre el saliente 645 de forma anular y el diámetro exterior de la espiga 610 roscada. Este saliente 645 de forma anular, como se ve en las figuras 17d ó 17e, da lugar a una depresión 649 correspondiente de forma anular alrededor de la espiga roscada y, por causa de la superficie interior radial inclinada del saliente 645 anular, conduce a una unión íntima con arrastre de forma del material 651 de la chapa con la espiga roscada, radialmente hacia dentro, de la depresión 649 de forma anular, de manera que en esta zona se genera un collar de forma anular del material de la chapa, alrededor de la espiga roscada, es decir, la superficie interior radial inclinada del aliente 645 anular, desplaza metal radialmente hacia dentro, durante el movimiento de cierre de la prensa.

Los elementos funcionales aquí descritos pueden fabricarse, por ejemplo, de todos los materiales que alcancen la clase de resistencia 5.6. Tales materiales metálicos son normalmente aceros al carbono con 0,15 a 0,55% de contenido en carbono.

En todas las formas de realización pueden citarse también como ejemplo de material de los elementos funcionales, todos los materiales que en el marco de la deformación en frío, alcancen los valores de resistencia de la clase 8 según la norma ISO, por ejemplo, una aleación 35B2 según DIN 1654. Los elementos de fijación o elementos de tuerca, así formados, son apropiados entre otras cosas para todos los materiales comerciales de acero para piezas de chapa aptas para el estirado, como también para aluminio o sus aleaciones. También pueden utilizarse aleaciones de aluminio, en especial aquellas con alta resistencia, para los elementos funcionales.

Claims (25)

1. Procedimiento para la instalación de un elemento (10, 210, 410) funcional que presenta un destalonamiento (18, 218, 418), en especial de un elemento de fijación, en una pieza (12, 212, 412) de chapa, en su caso en forma estanca a los líquidos y/o a los gases, comprimiéndose el elemento (10, 210, 410) funcional contra la pieza (12, 212, 412) de chapa apoyada por una matriz (14, 114, 214, 414) que presenta al menos un componente (16, 116, 216, 416) conformador, apoyado móvil, caracterizado porque mediante el componente (16, 116, 216, 416) conformador de la matriz (14, 114, 214, 414), apoyado móvil, o los componentes conformadores móviles de la matriz, el material (13) de la chapa se comprime en el destalonamiento (18, 218, 418) del elemento (10, 210, 410) funcional, moviéndose al menos un sector (20, 120, 220, 420) de ataque del componente (16, 116, 216, 416) conformador, con una componente radial perpendicular a un eje (22, 122, 222, 422) longitudinal de la matriz (14, 114, 214, 414), para meter a presión el material (13) de la chapa en el destalonamiento (18, 218, 418).

2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque el material (13) de la chapa se lleva a encaje mediante el componente (16, 116) conformador con atributos (21) para aseguramiento contra torsión, configurados en el elemento (10) funcional, en especial en forma de ranuras y/o costillas.

3. Procedimiento según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque el material (13) de la chapa no se comprime en el destalonamiento (18, 218, 418), y se lleva a encaje de preferencia con los atributos (21) para aseguramiento contra torsión, hasta después de que se haya conformado la pieza (12, 212, 412) de chapa al menos parcialmente, mediante el elemento (10, 210, 410) funcional movido para la instalación en la pieza (12, 212, 412) de chapa, en la dirección de un eje (22, 122, 222, 422) longitudinal de la matriz (14, 114, 214, 414), en especial se haya provisto con una conformación de forma de collarín o de copa.

4. Procedimiento según al menos alguna de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la pieza (12, 212) de chapa, ni se perfora ni se punzona, al menos en la zona del elemento (10, 210) funcional, durante su instalación en la pieza (12, 212, 412) de chapa, o porque se utiliza una pieza (412) de chapa preperforada, o porque la pieza de chapa se perfora durante la instalación del elemento funcional, mediante un elemento funcional que punzona por sí mismo, o mediante un punzonado anterior.

5. Procedimiento según al menos alguna de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el componente (16, 116, 216, 416) conformador se mueve mediante el elemento (10, 210, 410) funcional movido para la instalación en la pieza (12, 212, 412) de chapa en la dirección de un eje (22, 122, 222, 422) longitudinal de la matriz (14, 114, 214, 414), por ejemplo, o bien girando el componente (16) conformador alrededor de un eje (24) de giro que discurre de preferencia aproximadamente perpendicular a un eje (22) longitudinal de la matriz (14), o bien el componente (116, 216, 416) conformador se mueve a lo largo de una superficie (26, 226, 426) conformadora que discurre en la dirección del movimiento del elemento (10, 210, 410) funcional durante su instalación en la pieza (12, 212, 412) de chapa, hacia un eje (22, 122, 222, 422) longitudinal de la matriz (114,

\hbox{214,
414).}

6. Procedimiento según al menos alguna de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el componente (16, 216, 416) conformador, se desplaza aproximadamente perpendicular a un eje (122, 222, 422) longitudinal de la matriz.

7. Procedimiento según al menos alguna de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el componente (16, 116, 216, 416) conformador se mueve contra una fuerza que se opone al movimiento del elemento (10, 210, 410) funcional en la dirección de un eje (22, 122, 222, 422) longitudinal de la matriz (14, 114, 214, 414), en especial contra la fuerza antagonista de un elemento (28, 128, 228, 428) de apoyo deformable elásticamente, para el componente (16, 116, 216, 416) conformador.

8. Procedimiento según al menos alguna de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque al utilizar una pieza (12, 212, 412) de chapa que presente una superficie recubierta, esta superficie no se daña al menos en el lado opuesto al elemento (10, 210, 410) funcional.

9. Matriz (14, 114, 214), en especial para la utilización en un procedimiento según al menos alguna de las reivindicaciones 1 a 8, con un espacio (30, 130, 230, 430) de conformación, de forma aproximada de copa, en el que puede introducirse el elemento (10, 210, 410) funcional, en especial una cabeza (10a, 210a, 410a) del elemento (10) funcional, para la conformación de la pieza (12, 212, 412) de chapa, y con al menos un componente (16, 116, 216, 416) conformador, apoyado móvil, que limita al menos parcialmente el espacio de conformación, caracterizada porque para meter a presión el material (13) de la chapa en un destalonamiento (18, 218, 418) de un elemento (10, 210, 410) funcional a instalar, en su caso estanco a los líquidos y/o a los gases, en una pieza (12, 212, 412) de chapa, en especial de un elemento de fijación, el componente conformador o los componentes conformadores, está o están configurados, mediante un movimiento hacia el eje longitudinal de la matriz, durante un movimiento de cierre de la matriz.

10. Matriz según la reivindicación 9, caracterizada porque el componente (16, 116, 216, 416) conformador es móvil contra la fuerza antagonista de un elemento (28, 128, 228, 428) de apoyo.

11. Matriz según al menos alguna de las reivindicaciones 9 ó 10, caracterizada porque el componente (16) conformador está configurado como palanca apoyada giratoria, con un brazo (16a) de ataque que de preferencia presenta en la zona de su extremo libre, un sector (20) de ataque para meter a presión material (13) de la chapa en el destalonamiento (18) del elemento (10) funcional, y con un brazo (16b) de accionamiento que puede aplicarse directa o indirectamente mediante el elemento (10) funcional, formando el brazo (16a) de ataque y el brazo (16b) de accionamiento de preferencia aproximadamente un ángulo recto, discurriendo el brazo (16b) de accionamiento de preferencia aproximadamente perpendicular a un eje (22) longitudinal de la matriz (14), y formando al menos por zonas, una parte del fondo de un espacio (30) de conformación, estando configurados los componentes conformadores, de preferencia en alzado lateral esencialmente en ángulo recto o en forma de L, y en vista en planta desde arriba, a modo de sectores circulares, con un ángulo agudo del sector, y discurriendo el brazo (16a) de ataque opcionalmente casi paralelo a un eje (22) longitudinal de la matriz (14), y formando al menos por zonas una parte de la pared lateral de un espacio (30) de conformación.

12. Matriz según al menos alguna de las reivindicaciones 9 a 11, caracterizada porque el sector de ataque del brazo (16a) de ataque, está configurado aproximadamente a la altura de una superficie (32) de apoyo de la matriz (14), para la pieza (12) de chapa, y de preferencia como saliente (20) que mira al menos aproximadamente en la dirección de un eje (22) longitudinal de la matriz (14).

13. Matriz según al menos alguna de las reivindicaciones 9 a 12, caracterizada porque el eje (24) de giro del componente (16) conformador, está situado en un plano que discurre perpendicular a un eje (22) longitudinal de la matriz (14), discurre a través de la zona de acuerdo entre el brazo (16a) de ataque y el brazo (16b) de accionamiento, y presenta una distancia radial al eje (22) longitudinal, estando apoyado el componente (16) conformador, de preferencia en la zona de su eje (24) de giro, en la dirección de un eje (22) longitudinal de la matriz (14), al menos en lo esencial sin poderse perder, por ejemplo, haciendo que esté dispuesto un muñón (49) del eje en los dos lados de cada componente (16) conformador, en la zona de transición entre el brazo (16a) de ataque y el brazo (16b) de accionamiento, y los muñones del eje estén apoyados giratorios en alojamientos (51) de apoyo de la matriz, que están configurados entre el cuerpo (40) de la matriz (14) y una tapadera (53), y el brazo (16b) de accionamiento está apoyado de preferencia al menos en la zona de su extremo libre vuelto hacia un eje (22) longitudinal de la matriz (14), en un elemento (28) de apoyo, deformable elásticamente.

14. Matriz según al menos alguna de las reivindicaciones 9 a 12, caracterizada porque el componente (116, 216, 416) conformador, en especial con una superficie (17a, 217a, 417a) exterior más alejada de un eje (122, 222, 422) longitudinal de la matriz (114, 214, 414), es móvil a lo largo de una superficie (26, 226, 426) conformadora de la matriz (114, 214, 414), que discurre en la dirección del movimiento del elemento (10, 210, 410) funcional durante su instalación en la pieza (12, 212, 412) de chapa, hacia el eje (122, 222, 422) longitudinal de la matriz (114, 214, 414), y de preferencia aproximadamente paralela a la superficie (17a, 217a, 417a) exterior del componente (116, 216, 416) conformador, pudiendo moverse el componente (116, 216, 416) conformador de preferencia con una superficie (17b, 217b, 417b) interior que discurre aproximadamente paralela a un eje (122, 222,422) longitudinal de la matriz (114, 214, 414), y vuelta hacia el eje (122, 222, 422) longitudinal de la matriz (114, 214, 414), contra un elemento (34, 234, 434) limitador, de preferencia aproximadamente cilíndrico, de la matriz (114, 214, 414), cuyo eje longitudinal coincide aproximadamente con el eje (122, 222, 422) longitudinal de la matriz (114, 214, 414), y estando apoyado el componente (116, 216, 416) conformador, de preferencia en un elemento (128, 228, 428) de apoyo deformable elásticamente.

15. Matriz según al menos alguna de las reivindicaciones 9 a 14, caracterizada porque varios, de preferencia de dos a ocho, en especial tres o seis, componentes (16, 116, 216, 416) conformadores, apoyados móviles, de preferencia en lo esencial constructivamente iguales, están dispuestos distribuidos de preferencia uniformemente alrededor de un eje (22, 122, 222, 422) longitudinal de la matriz (14, 114, 214, 414) preferentemente porque el, o cada componente (16, 116, 216, 416) conformador, presenta en un plano que discurre perpendicular a un eje (22, 122, 222, 422) longitudinal de la matriz (14, 114, 214, 414), al menos aproximadamente la sección transversal de un triángulo isósceles, en especial equilátero, estando dispuestos los componentes (16, 116, 216, 416) conformadores según el tipo de trozos de tarta, alrededor del eje (22, 122, 222, 422) longitudinal de la matriz (14, 114, 214, 414), en especial alrededor de un elemento (34, 234, 434) limitador de la matriz (114, 214, 414), estando configurado de preferencia el, o cada componente (16, 116, 216, 416) conformador, de manera que puede cambiarse.

16. Matriz según la reivindicación 14 ó 15, caracterizada porque el elemento (234, 434) limitador presenta un resalto (280, 480) anular en el que se apoyan los componentes (216, 416) conformadores en sus extremos (278, 478) más alejados del espacio (230, 430) de conformación, y porque un elemento (228, 428) elástico de rearme, tensa previamente el elemento (234, 434) limitador, y mediante el resalto (280, 480) anular, los componentes (216, 416) conformadores, en la dirección de una posición abierta de la matriz (214, 414), eligiéndose la fuerza del elemento (228, 428) elástico de rearme, preferentemente de manera que los componentes (216, 416) conformadores no puedan moverse desde la posición abierta de la matriz a lo largo de la superficie (226, 426) conformadora de la matriz, hasta que un dispositivo (310, 510) de colocación que presiona hacia abajo el elemento (210, 410) funcional, con su cara frontal vuelta hacia la pieza (212, 412) de chapa, aprisiona la pieza (212, 412) de chapa entre sí y los componentes (216, 416) conformadores.

17. Matriz según la reivindicación 16, caracterizada porque cada una de los componentes (216, 416) conformadores, presenta escotaduras (288, 488) que se extienden en la dirección longitudinal de la matriz (214, 414), en las que penetran clavijas (286, 486) dispuestas sólidamente en la pared exterior de la matriz, y definen la posición abierta de la matriz (214, 414), haciendo que limiten el movimiento de los componentes conformadores en las posiciones abiertas, correspondiendo la longitud axial de las escotaduras (288, 488), deduciendo la altura axial de las clavijas (286, 486), de preferencia al menos en lo esencial, a la carrera máxima prevista de los componentes (216, 416) conformadores en la dirección axial de la matriz (214, 414), y/o correspondiendo la anchura de las escotaduras (288, 488) en su dirección axial, al diámetro de las clavijas (286, 486) que penetran en estas.

18. Matriz según alguna de las reivindicaciones 14 a 17, caracterizada porque los componentes (116) conformadores, en cada una de sus caras que miran radialmente hacia fuera, presentan una ranura (119) conformadora dispuesta inclinada respecto al eje (122) longitudinal de la matriz (114), la cual se desliza sobre un prisma (117) de guía, estructurado correspondientemente complementario, y que está dispuesto en el cuerpo (140b) de la matriz (114), convergiendo las superficies correspondientemente inclinadas de los prismas (117) de guía, en la dirección hacia el eje (122) longitudinal, y separándose de la pieza de chapa.

19. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque el elemento (10) funcional está configurado como espiga (10) roscada fabricada especialmente en un procedimiento de laminación, la cual presenta de preferencia al menos en lo esencial, un diámetro exterior constante, y en la zona de la rosca se une con la pieza de chapa, formando el destalonamiento, uno o varios de los hilos de rosca.

20. Procedimiento según la reivindicación 19, caracterizado porque para el aseguramiento contra torsión, la espiga roscada, por ejemplo, en su cara (10c) inferior vuelta hacia la pieza (12) de chapa, en su estado instalado, está provista con atributos (21) para aseguramiento contra torsión, dispuestos en especial excéntricos con respecto a su eje (36) longitudinal, de preferencia en forma de una o varias depresiones y/o protuberancias, en las que se inserta o se apoya el material de la pieza de chapa.

21. Procedimiento según la reivindicación 19 ó 20, caracterizado porque la espiga (10) roscada está provista en su pared periférica, con atributos (21) para aseguramiento contra torsión, que en especial interrumpen una rosca (11), de preferencia en forma de una o varias depresiones y/o protuberancias, en las que se introduce o se apoya el material de la pieza de chapa.

22. Procedimiento según al menos alguna de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque se utiliza un elemento funcional con rosca, estando unido o engarfiado en lo esencial con arrastre de forma, el elemento (10) funcional con la pieza (12) de chapa, en la zona de la rosca en un destalonamiento (18) formado por esta, mediante ensamblaje técnico de conformación.

23. Procedimiento según la reivindicación 22, caracterizado porque la pieza (12) de chapa se utiliza, en estado no perforado o no punzonado al menos en la zona del elemento (10) funcional, o de una unión ensamblada con el elemento (10) funcional.

24. Procedimiento según la reivindicación 22 ó 23, caracterizado porque en la utilización de una pieza (12) de chapa que presenta una superficie recubierta, esta superficie no se daña, al menos en el lado opuesto al elemento (10) funcional, al instalar el elemento (10) funcional en la pieza (12) de chapa.

25. Procedimiento según al menos alguna de las reivindicaciones 22 a 24, caracterizado porque el elemento (10) funcional, en especial una cabeza (10a) del elemento (10) funcional, está dispuesto al menos parcialmente en una cavidad de forma de copa de la pieza (12) de chapa.