ES2247173T3 - Union del tipo ciego. - Google Patents

Abstract

Un elemento de unión ciego para colocar en una pieza de trabajo que comprende una pluralidad de miembros, a propósito para asegurarlos entre sí, cual pieza de trabajo tiene una cara próxima, comprendiendo el elemento de unión un cuerpo tubular (12) y caracterizado por una cabeza relajable (15) que se extiende radialmente en un extremo del cuerpo y por la cual el elemento de unión se puede someter a una primera parte de un procedimiento de colocación en la pieza de trabajo, de modo que dicha cabeza (15) proporciona un nivel inferior controlado de fuerza de apriete en la pieza de trabajo, con el que los miembros de la pieza de trabajo (26, 27) están inicialmente acoplados entre sí pero se pueden ajustar lateralmente con respecto uno del otro, y unos segundos medios de fijación (22) con los que el elemento de unión se puede someter a una segunda parte del procedimiento de colocación para proporcionar un alto nivel de fuerza de apriete en la pieza de trabajo, bloqueando con ello los miembros dela pieza de trabajo (26, 27) conjuntamente.

Description

Unión del tipo ciego.

La invención se refiere a un elemento de unión del tipo ciego.

El documento WO-A-00/36309 describe un elemento de unión del tipo ciego que tiene un perno que se extiende dentro de un manguito y que hace tope con dicho manguito por un extremo. El otro extremo del manguito tiene una cabeza agrandada radialmente y destinada a quedar en la cara próxima de una pieza de trabajo cuando el elemento de unión se inserta en una abertura de dicha pieza de trabajo. La cabeza incluye un elemento susceptible de romperse con una predeterminada carga de tracción una vez que se ha formado un bulbo predeterminado, por lo general, por una porción expandida del manguito en el lado ciego de la pieza de trabajo. Una vez que el elemento rompible se ha roto, hay un miembro de bloqueo que se desplaza a lo largo del perno y aprieta conjuntamente las piezas de trabajo. El elemento de unión proporciona una sola fuerza de apriete y tiene una cabeza no deformable.

La invención proporciona, en uno de sus aspectos, un elemento de unión del tipo ciego, como más adelante se define en la reivindicación 1 de las reivindicaciones que se acompañan.

En las reivindicaciones sucesivas se exponen otras realizaciones preferidas de la invención.

A continuación se describirán dos realizaciones específicas de la invención, incluyendo una modificación de una de ellas, a título de ejemplo y con referencia a los dibujos que se acompañan, en los
que:

las figuras 1A y 1B muestran un primer ejemplo en que el miembro de bloqueo es un collarín.

las figuras 2 a 9 ilustran sucesivas etapas de la colocación del elemento de unión de las figs. 1A y 1B.

las figuras 10 y 11 muestran una modificación del elemento de unión de las figs. 1A y 1B; y

las figuras 12 a 18 ilustran sucesivas etapas de la colocación de un segundo ejemplo en que el miembro de bloqueo es una tuerca.

El primer ejemplo de elemento de unión comprende un perno, un cuerpo y un collarín. El perno 11 se ilustra en la figura 1A en alzado y se monta previamente en el cuerpo tubular 12 que está representado en sección axial. El perno tiene una cabeza agrandada radialmente 13 que hace tope con la parte extrema 14 y es del mismo diámetro exterior que ésta, estando formado el otro extremo del cuerpo con una cabeza agrandada radialmente 15. Dicha cabeza 15 es de forma cónica convexa o de poca inclinación y tiene un espacio cónico poco profundo 16 debajo de la cabeza. La porción de cola del perno 11 sobresale del extremo de la cabeza del cuerpo, y está provista de unas estrías de bloqueo 17, una estría de rotura 18 y unas estrías 19 de agarre para el enganche de las mordazas de una herramienta.

Para los expertos en la técnica de elementos de sujeciones tipo ciego será evidente que el elemento de unión del tipo hasta aquí descrito se parece a una forma de remache ciego muy conocido, y funciona de manera muy similar. Durante la primera parte del procedimiento de colocación, la zona más de cola de la caña del cuerpo 21 se aplasta y se pliega radialmente hacia fuera para formar una cabeza ciega, como se describirá más adelante. Para este fin, la caña del cuerpo 21 está provista de una zona debilitada de banda recocida en una posición adecuada a lo lago de su longitud. Juntamente con la cabeza ciega, la cabeza del cuerpo 15 proporciona los primeros medios de sujeción.

En este ejemplo, los segundos medios de sujeción están previstos por un collarín 22, ilustrado en la figura 1B. Dicho collarín tiene una cara extrema plana 23, en la que está prevista una porción de agujero 24 radialmente ensanchada, que confluye con la cara extrema 23 en un borde de sección cuadrada 25. El otro extremo del collarín tiene un chaflán 30.

Las figuras 2 a la 9 ilustran la colocación del presente elemento de unión destinado a fijar conjuntamente dos miembros laminares 26 y 27 de una pieza de trabajo. El miembro trasero 26 tiene un agujero 28 en el que la caña 21 del cuerpo del elemento de unión queda en ajuste apretado, mientras que el miembro delantero 27 tiene un agujero de diámetro ligeramente mayor. Los dos miembros 26 y 27 están puestos en mutuo contacto con el agujero 29 cubriendo el agujero 28. La caña del cuerpo 21 está insertada a través de los agujeros 29 y 28 hasta que el borde exterior 31 de la cabeza del cuerpo 15 contacta con la cara próxima del miembro delantero 27. La mayor parte de la longitud de la caña 21 del cuerpo sobresale del miembro trasero 26. Esta es la posición que se ilustra en la figura 2.

Luego, una herramienta de tracción, similar a la herramienta bien conocida para remaches ciegos, se coloca sobre el extremo de cola del perno del elemento de unión, como muestra la figura 3.

La herramienta tiene un pico 32 que tiene una superficie de presión cónica, de poca profundidad 33. Dicha superficie de presión cónica comprende un ángulo ligeramente mayor que el de la superficie de la cabeza 15 del cuerpo del elemento de unión. En este ejemplo, el ángulo comprendido de la superficie de presión es de 162º, mientras que el ángulo comprendido de la cabeza del cuerpo es de 158º.

El operario de la herramienta presiona dicha herramienta hacia los miembros de modo que la superficie de presión 33 esté en contacto con la cabeza del cuerpo 15 y la presione contra el miembro delantero 27. Luego el operario acciona la herramienta de manera que las mordazas (no representadas) encajen las estrías de agarre 19 de la cola del perno y ejerzan una tracción sobre dicho perno, siendo recogida la reacción por la superficie de presión 33 contra la cabeza del cuerpo 15.

Esto ejerce una compresión axial creciente sobre la caña 21 del cuerpo del elemento de unión, con el resultado de que la porción trasera sobresaliente de la caña se comba hacia fuera para formar una cabeza ciega 34, como ilustra la figura 4. Esta deformación es facilitada por la antes mencionada zona debilitada de la caña del cuerpo. Los miembros 26 y 27 son apretados conjuntamente entre la cabeza preformada del cuerpo 15 y la cabeza ciega 34, cerrando así cualquier hueco que inicialmente pudiera existir entre dichos miembros. La reacción entre el pico y la cabeza del cuerpo 15 hace que esta última se deforme ligeramente para adaptarse a la forma ligeramente cónica de la superficie de presión. (Incluso si la cabeza del cuerpo 15 hubiera sido inicialmente plana en vez de cónica, la fuerza ejercida sobre la cabeza habría hecho que dicha cabeza se deformase para adaptarse a la forma de la superficie de presión).

En el elemento de unión del ejemplo ilustrado, que tiene un diámetro de caña del cuerpo de 10 milímetros, la cabeza del cuerpo 15 está diseñada para deformarse con una fuerza de 2 kN. La cabeza ciega abultada se forma lo suficiente para encajar el miembro trasero con la aplicación de una fuerza de aproximadamente 15 kN, y se forma completamente con 20 kN aproximadamente. La herramienta de colocación para esta primera parte del procedimiento de colocación se preajusta para ejercer una fuerza máxima sobre el elemento de unión, mayor de 20 kN para formar completamente la cabeza ciega 34 y menor que la fuerza requerida para romper la estría de rotura 18 del perno, que en este ejemplo es aproximadamente de 50 kN. Debido a que la cabeza del cuerpo 15 está soportada por la superficie de presión 33 durante esta parte del procedimiento, no hay una deformación significante de la misma después de haber aplicado la primera fuerza de 2 kN.

Luego, el operario de la herramienta desactiva dicha herramienta, para que las mordazas de agarre liberen la cola del perno, y quita la misma herramienta del elemento de unión.

La fuerza de sujeción creada para sujetar los miembros de la pieza de trabajo 26 y 27 conjuntamente podría ser mayor que los 2 kN requeridos para deformar la cabeza del cuerpo 15, y que es la fuerza soportada por dicha cabeza deformada. Sin embargo, a medida que la herramienta de colocación se suelta del elemento de unión, la cabeza deformada del cuerpo 15 se relaja bajo la fuerza de apriete, reduciendo con ello la fuerza de apriete a 2 kN. Esta es la posición ilustrada en la figura 5. La fuerza de apriete residual de 2 kN es lo suficientemente baja para permitir un ajuste lateral de los dos miembros 26,27 con respecto el uno del otro, si fuera necesario, haciendo uso del huelgo del agujero 29 del miembro delantero 27 alrededor de la caña del cuerpo 21.

Después de haber efectuado dicho ajuste, empieza la segunda parte del procedimiento de colocación. Como se ilustra en la figura 6, se coloca un collarín 22 sobre el perno saliente 11 y se empuja hacia los miembros 26 y 27 hasta que el borde del agujero ensanchado del collarín 25 contacta con la cabeza 15 del cuerpo del elemento de unión. Como es evidente por la figura 6, el diámetro del ensanchamiento del agujero 24 del collarín es ligeramente mayor que el diámetro exterior de la caña del cuerpo 21.

Ahora se aplica una segunda herramienta de colocación a la cola saliente del perno 11 y al collarín 22. Esta herramienta es similar al tipo bien conocido de herramienta empleado para colocar pernos de retención del tipo embutido. El pico 35 de la herramienta tiene una cara achaflanada y curvada internamente 36 que es de un tamaño apropiado para cooperar con el chaflán 30 del collarín. El operario acciona la herramienta para que la misma encaje y agarre las estrías de agarre de la cola del perno (no ilustradas en la figura 7) y aplique una tracción creciente a dicha cola del perno 11, siendo recogida la reacción por la reacción de la superficie de choque 36 del collarín 22 y con ella el borde 25 del collarín sobre la cabeza del cuerpo 15. Esta herramienta se preajusta para aplicar una tracción sustancialmente mayor que la primera herramienta. A medida que la tracción aplicada por la misma aumenta, la cabeza 15 del cuerpo se corta anularmente, dado que el diámetro del borde del ensanchamiento del agujero 25 del collarín es ligeramente mayor que el diámetro exterior de la caña del cuerpo 21. La cabeza cortada 15 es apretada contra la cara delantera de la chapa delantera, donde la misma actúa con una arandela entre la superficie del collarín 23 y el miembro delantero 27. El ensanchamiento del agujero 24 del mismo collarín es lo bastante profundo para permitir que el extremo superior de la caña del cuerpo 21 entre en el mismo sin encontrarse con el fondo del ensanchamiento del agujero, incluso si tuviera lugar una nueva compresión de la cabeza ciega y de los miembros 27 y 26. La fuerza axial de apriete entre el collarín 22 y la cabeza ciega 34 se ejerce completamente sobre los miembros 26 y 27, no siendo soportado ninguno de ellos por el cuerpo del elemento de unión.

A medida que la fuerza ejercida por la herramienta continua aumentando, la superficie de presión de la herramienta comprime el collarín radialmente hacia dentro y lo deforma, embutiendo el propio collarín en las estrías de bloqueo 17 del perno, fijando así el collarín a dicho perno. Esta es la posición que se ilustra en la figura 8.

A medida que la fuerza sigue aumentando, la tracción sobre la cola del perno hace que dicho perno se rompa por la estría de rotura 18. Esta es la posición que se ilustra en la figura 9, después de que la herramienta y la cola rota del perno se han separado del elemento de unión totalmente instalado.

En las figuras 10 y 11 se ilustra una posible modificación del elemento de unión que se acaba de describir. En ella, el ensanchamiento del agujero del collarín tiene un borde redondeado 37. Esto comporta que la cabeza del cuerpo 15 no sea cortada por el perno 21, sino que deformándose, siga asociada con dicha caña 21 en contacto con la cara delantera del miembro 27. Esto proporciona un área ligeramente mayor de contacto con la citada cara, aunque la carga de sujeción residual se reduce (comparada con la versión en que se corta la cabeza).

Un segundo ejemplo de elemento de unión se ilustra en las figuras 12 á 18, que corresponden respectivamente a las figuras 2 á 9 del primer ejemplo. El elemento de unión de este segundo ejemplo es, por lo general, similar al del primer ejemplo, y sólo se describirán las diferencias. En el segundo ejemplo, el collarín se sustituye por una tuerca roscada internamente 38. La tuerca 38 tiene un ensanchamiento de agujero 24, con un borde delantero cuadrado 25, igual que en el collarín del primer ejemplo. El extremo trasero de cola del perno 39 es más corto y está provisto de una porción fileteada 41 a coincidir con la tuerca 38. La cara extrema del perno está dotada de un rebajo hexagonal 42 adecuado para una llave. No hay estrías de agarre, estrías de bloqueo ni estría de rotura. Para el procedimiento de colocación se emplean dos herramientas giratorias, tanto una como la otra tienen una llave hexagonal no-giratoria que encaja en el rebajo del perno 42 para impedir que dicho perno gire.

La figura 12 muestra el elemento de unión insertado en los miembros 26 y 27 de modo que la cabeza del cuerpo 15 contacta con la chapa delantera 27. Luego se aplica una primera herramienta giratoria al elemento de unión. Se avanza la llave hexagonal de la herramienta 43 para que la misma encaje en el rebajo 42 del perno del sujetador aunque puede retraerse con respecto al pico de la herramienta 44, que está roscado internamente en 46 para acoplarse al perno y tiene una superficie de presión cónica 45 similar a la superficie de presión 33 de la primera herramienta del primer ejemplo. Se acciona la herramienta para producir la rotación de la superficie de presión 44 con respecto al vástago de la llave 43, asegurando así que la superficie de presión baje sobre el elemento de unión, hasta que dicha superficie de presión 45 contacte con la cabeza del cuerpo del elemento de unión 15. Esta es la posición que se ilustra en la figura 13.

El accionamiento continuado de esta herramienta arrastra el perno 39 hacia el pico, comportando la formación de una cabeza ciega 34 que contacta con el miembro trasero 26, y la deformación ligera de la cabeza del cuerpo para adaptarse a la forma de la superficie de presión 45 de la herramienta, como se ilustra en la figura 14. Esta primera herramienta está preajustada para hacer marcha atrás en el par correspondiente a esta posición; luego la misma se quita del elemento de unión, dejando este elemento fijando los miembros 26 y 27 con un predeterminado valor de apriete bajo, como muestra la figura 15. Entonces, los mismos se pueden ajustar lateralmente si es necesario.

Luego se rosca una tuerca 38 en la porción fileteada 41 del perno. Esta operación se puede efectuar a mano o mediante una herramienta de aplicación aparte, aunque es más conveniente hacerlo pre-cargando la tuerca en el zócalo coincidente para llave 47 del pico 48 de la segunda herramienta de colocación. La herramienta se acciona, para girar el pico 48 con respecto a la llave fija 49 de la herramienta, que está fijada axialmente y no es retractable. La tuerca 38 tiene un ensanchamiento de agujero 24 con un borde 25, igual que el collarín 22 del primer ejemplo. A medida que la tuerca 38 avanza por el perno, la misma contacta primero con la cabeza 15 del cuerpo del sujetador, como muestra la figura 16. Otra acción de la herramienta comporta que la cabeza 15 quede separada de su cuerpo, como en el primer ejemplo y según se ilustra en la figura 17. La misma actúa entonces como una arandela entre la tuerca giratoria 38 y el miembro delantero 27, para evitar que se dañe este último. La segunda herramienta continúa para aplicar un par de roscado creciente a la tuerca del sujetador hasta que se consigue el nivel preajustado, correspondiente al alto nivel de apriete deseado. Luego la herramienta hace marcha atrás, para retirarse del elemento de unión totalmente instalado, como se ilustra en la figura 18.

El elemento de unión de esta segunda realización tiene la ventaja que, a menos que el abultamiento del perno del cuerpo para formar una cabeza ciega se haya conseguido durante la primera parte del procedimiento de instalación, habrá una emergencia insuficiente del perno del elemento de unión 39 para que la llave fija 49 de la segunda herramienta encaje el rebajo 42 de dicho perno. Si esto sucediera, todo el citado elemento de unión giraría con la segunda herramienta, haciendo obvio que la primera parte del procedimiento de colocación no se habría completado correctamente.

Es evidente que los elementos de unión descritos en los ejemplos que anteceden cumplen el requisito de las industrias de fabricación para una fijación inicial de bajo apriete y conjunta de dos o más miembros, a fin de permitir un ajuste lateral relativo, seguida de una sujeción final, de alto apriete de los miembros entre sí. Esta unión de dos etapas es conocida como una facilidad "de montaje".

Si no se requiere tal facilidad, no es necesario limitar la fuerza de apriete de la primera parte del procedimiento de colocación. En consecuencia, los elementos de unión de los ejemplos se podrían modificar previendo una cabeza del cuerpo más gruesa y más robusta, limitada sólo por la necesidad de asegurar que la cabeza se corte antes de la embutición del collarín en el caso del primer ejemplo, o que el par máximo requerido se alcance en el caso del segundo ejemplo.

La invención no queda restringida a los detalles de los ejemplos que anteceden.

Claims (13)

1. Un elemento de unión ciego para colocar en una pieza de trabajo que comprende una pluralidad de miembros, a propósito para asegurarlos entre sí, cual pieza de trabajo tiene una cara próxima, comprendiendo el elemento de unión un cuerpo tubular (12) y caracterizado por una cabeza relajable (15) que se extiende radialmente en un extremo del cuerpo y por la cual el elemento de unión se puede someter a una primera parte de un procedimiento de colocación en la pieza de trabajo, de modo que dicha cabeza (15) proporciona un nivel inferior controlado de fuerza de apriete en la pieza de trabajo, con el que los miembros de la pieza de trabajo (26,27) están inicialmente acoplados entre sí pero se pueden ajustar lateralmente con respecto uno del otro, y unos segundos medios de fijación (22) con los que el elemento de unión se puede someter a una segunda parte del procedimiento de colocación para proporcionar un alto nivel de fuerza de apriete en la pieza de trabajo, bloqueando con ello los miembros de la pieza de trabajo (26,27) conjuntamente.

2. Un elemento de unión según se reivindica en la reivindicación 1, cual elemento de unión incluye un miembro de perno (11) que se extiende a través del cuerpo (12), en el que la cabeza (15) está adaptada para contactar con la cara próxima de la pieza de trabajo, cuales primeros medios de fijación antes citados son proporcionados por la cabeza (15) que, después de la primera parte del referido procedimiento de colocación, cederá bajo una fuerza mayor que el antes citado nivel inferior controlado de fuerza de apriete.

3. Un elemento de unión según se reivindica en la reivindicación 2, en que la cabeza del cuerpo (15) está adaptada para ser deformada por la herramienta de colocación empleada durante la primera parte del procedimiento de colocación, por una magnitud correspondiente a al menos el nivel inferior controlado de fuerza de apriete.

4. Un elemento de unión según se reivindica en la reivindicación 2 ó reivindicación 3, en que la cabeza (15) del cuerpo del elemento de unión, antes de la colocación, tiene un vaciado bajo la cabeza (16).

5. Un elemento de unión según se reivindica en la reivindicación 1, cual elemento de unión incluye un cuerpo (12) y un perno (11) que lo atraviesa y sobresale del mismo, en que los segundos medios de fijación (22) son proporcionados por un miembro de bloqueo que, durante la segunda parte del procedimiento de colocación, aplica el nivel alto de fuerza de apriete a la cabeza del cuerpo (15) y luego se fija al miembro de perno (11).

6. Un elemento de unión según se reivindica en la reivindicación 4 y reivindicación 5, en el que el miembro de bloqueo está previsto con un agujero ensanchado radialmente (24) en su extremo que contacta con la cabeza del cuerpo (15).

7. Un elemento de unión según se reivindica en la reivindicación 5 ó reivindicación 6, en el que la cabeza del cuerpo (15) es cortada por el miembro de bloqueo (22) cuando se aplica el alto nivel de fuerza de apriete a la cabeza del cuerpo (15) y antes de que el mismo se fije finalmente al miembro de perno (11).

8. Un elemento de unión según se reivindica en la reivindicación 7, en el que la cabeza cortada del cuerpo (15) actúa como una arandela entre la caña del cuerpo (21) y el miembro de bloqueo (22).

9. Un elemento de unión según se reivindica en la reivindicación 7 ó reivindicación 8, en el que la profundidad del ensanchamiento de agujero (24) del miembro de bloqueo (22) es suficiente para que entre la porción extrema de la caña del cuerpo tubular (21) después de que la misma se haya cortado de la cabeza (15).

10. Un elemento de unión según se reivindica en cualquiera de las reivindicaciones 5 á 9, en el que el miembro de bloqueo (22) está constituido por un collarín que se fija al miembro de perno (11) por embutición durante la segunda parte del procedimiento de colocación.

11. Un elemento de unión según se reivindica en cualquiera de las reivindicaciones 5 á 9, en el que el miembro de bloqueo está constituido por una tuerca fileteada (38).

12. Un elemento de unión según se reivindica en la reivindicación 5 ó reivindicación 6, en el que durante la segunda parte del procedimiento de colocación, la cabeza del cuerpo (15) se deforma plásticamente pero no se separa de la caña del cuerpo.

13. Un elemento de unión según se reivindica en cualquiera de las reivindicaciones 5 á 12, en el que la porción extrema del perno (39) sobresale más allá del miembro de bloqueo (38), después de la primera parte del procedimiento de colocación, suficientemente para encajar una herramienta de colocación (49) para la segunda parte del procedimiento de colocación, sólo si la primera parte del procedimiento de colocación se ha llevado a cabo correctamente.