ES2264704T3 - Dispositivo de montaje con compensacion de tolerancia. - Google Patents

Abstract

Un dispositivo (100) que comprende: un sujetador (200) que tiene una porción roscada y un vástago; y un cuerpo substancialmente cilíndrico que tiene una rosca (104) o una superficie externa y que describe una perforación interna (103) para recibir al sujetador (200), la perforación (103) paralela a un eje principal, teniendo la perforación (103) un diámetro mayor que el diámetro (D1, D2) de la porción roscada y el vástago del sujetador (200), la perforación (103) tiene un rasgo de superficie (102) en una porción de la misma, teniendo el rasgo de superficie (102) un diámetro menor que el diámetro (D1) del vástago del sujetador (200) y mediante el cual el rasgo de superficie (102) engrana al sujetador (200), comprendiendo el rasgo de superficie (102) una rosca de sacrificio mediante la cual se realiza un engranaje de interferencia al insertarse el sujetador (200) dentro de la perforación (103) con la porción enroscada del sujetador, y al insertarse más el sujetador (200) dentro de la perforación (103) la rosca de sacrificio se deforma por parte del vástago del sujetador, teniendo el cuerpo una primera superficie (107) que se extiende substancialmente perpendicularmente a un eje principal en un extremo del mismo.

Description

Dispositivo de montaje con compensación de tolerancia.

Campo de la invención

La invención se refiere a un dispositivo para fijar, y más particularmente, a un dispositivo de montaje con compensación de tolerancia usado para conectar componentes mientras se compensa una tolerancia de ajuste entre los componentes.

Antecedentes de la invención

El ensamblaje de componentes de equipo se puede afectar adversamente por tolerancias, es decir, diferencias dimensionales entre componentes que pueden resultar en brechas en puntos de sujeción. Estas no pueden ser eliminadas, pero pueden ser toleradas en el dispositivo ensamblado. Las tolerancias pueden también "apilarse" (acumularse) cuando más de dos componentes se juntan en una locación particular, creando una desviación dimensional significativa o brecha.

Las tolerancias pueden ser muy pequeñas, fracciones de un milímetro, o muy grandes, varios milímetros, dependiendo de las circunstancias. Las tolerancias más grandes generalmente reducen costos de fabricación.

Se han hecho intentos en el arte previo para eliminar tolerancias o para compensarlas en un dispositivo ensamblado. Estos generalmente comprenden dispositivos tipo cuña o tornillo que llenan la brecha entre las superficies que se acoplan de los componentes a ser unidos. Los dispositivos de tipo cuña o tornillo son generalmente un componente separado de los medios de unión o sujetadores.

También es representativa del arte previo la patente estadounidense US 5,501,122, concedida a Leicht et al., la cual divulga un dispositivo de conos gemelos para alinear agujeros en componentes que van a ser unidos. El dispositivo comprende un conjunto de estructuras cónicas unidas por un perno.

El arte previo no resuelve el problema de compensar tolerancias entre las superficies planas de montaje mientras simultáneamente se unen los componentes aplicándoles torque o una abrazadera de una manera apropiada; todo sin inducir tensiones indeseables en los componentes. El arte previo tampoco permite que las superficies no planas del componente que se van a conectar sean unidas apropiadamente. El arte previo tampoco suministra un medio de unión o sujetador que compense automáticamente una brecha u holgura (espacio libre) de tolerancia entre superficies que se montan como partes del proceso de ensam-
blaje.

EP 0 023 404 divulga un inserto tubular con un exterior roscado y un interior roscado incompleto. La rotación de una herramienta guía de inserto completa las roscas sobre la porción interior del inserto.

Lo que se necesita es un dispositivo que se extienda por sobre un espacio abierto, holgura o brecha de tolerancia entre los componentes que se van a unir usando un buje roscado mientras que simultáneamente se conectan los componentes. Lo que se necesita es un dispositivo que se extienda completamente por sobre una brecha de tolerancia entre los componentes a ser unidos usando un medio de unión o sujetador roscado. Lo que se necesita es un dispositivo que compense automáticamente una brecha de tolerancia durante la instalación. La presente invención satisface estas necesidades.

Resumen de la invención

El aspecto primario de la invención es suministrar un dispositivo de montaje con compensación de tolerancia que compense completamente una brecha de tolerancia, un espacio libre u holgura de ensamblaje entre componentes que se van a unir usando un buje roscado mientras simultáneamente se conectan los componentes.

Otro aspecto de la invención es suministrar un dispositivo de montaje con compensación de tolerancia que compense completamente una brecha de tolerancia entre componentes a ser unidos usando un medio de unión o sujetador roscado.

Otros aspectos de la invención serán señalados o hechos obvios mediante la siguiente descripción de la invención y los dibujos acompañantes.

La presente invención suministra un dispositivo que comprende: un sujetador o medio de unión que tiene una porción roscada y un vástago; y un cuerpo substancialmente cilíndrico que tiene una rosca sobre una superficie externa y que describe una perforación interna para recibir al sujetador o medio de unión, la perforación paralela a un eje principal, teniendo la perforación un diámetro mayor que los diámetros de la porción roscada y el vástago del sujetador o medio de unión, teniendo la perforación una característica de superficie sobre una porción del mismo, teniendo la característica superficial un diámetro menor que el diámetro del vástago del sujetador o medio de unión y de esa manera la característica superficial engrana al sujetador o medio de unión; comprendiendo la característica de superficie una rosca de sacrificio mediante la cual al insertar el sujetador a la perforación se produce un engranaje de interferencia con la porción roscada del sujetador, y después de una mayor inserción del sujetador a la perforación, la rosca de sacrificio se deforma por parte del vástago del sujetador, teniendo el cuerpo una primera superficie que se extiende substancialmente en dirección perpendicular hacia un eje principal en un extremo del
mismo.

En uso, el cuerpo puede ser roscado en una parte para ser montada en una superficie. El sujetador se enrosca entonces en la perforación usando las roscas internas. Las roscas internas ocasionan un ajuste por interferencia entre el vástago del sujetador y el roscado, previniendo temporalmente mayor inserción del sujetador. Luego se gira el sujetador, volteando de esa manera el cuerpo y obligando al cuerpo a desatornillarse de la parte hacia la superficie de montaje hasta que el cuerpo soporte la superficie de montaje, compensando así completamente una brecha de tolerancia. A medida que el cuerpo sigue girando, la rosca interna de sacrificio se desmonta para permitir aplicar al sujetador un momento de torsión o torque de manera total en el orificio superficial de montaje, conectando así simultáneamente los componentes mientras se compensa una brecha de tolerancia.

Descripción breve de los dibujos

Los dibujos acompañantes que se incorporan y forman parte de la especificación, ilustran realizaciones preferidas de la presente invención y junto con la descripción sirven para explicar los principios de la invención.

La figura 1 es una vista de sección transversal del dispositivo de compensación de tolerancia.

La figura 2 es una vista plana en la línea 2-2 de la figura 1.

La figura 3 es una vista plana en la línea 3-3 de la figura 1.

La figura 4 una vista lateral de sección o corte transversal del dispositivo de la invención.

La figura 5 es una vista lateral de corte transversal del dispositivo de la invención.

La figura 6 es una vista plana en la línea 6-6 de la figura 5.

La figura 7 es una vista de corte transversal de una realización alterna.

La figura 8 representa una tercera realización alterna de la invención.

La figura 9 es una vista plana a lo largo de la línea 9-9 en la figura 8.

Descripción detallada de la realización preferida

La figura 1 es una vista de sección transversal del dispositivo de montaje que compensa la tolerancia. El dispositivo de la invención 100 comprende un buje 101. El buje 101 es substancialmente cilíndrico. El buje 101 tiene un rasgo de superficie 102 que comprende una rosca. El rasgo superficial 102 puede comprender porciones levantadas de la superficie para engranar a un sujetador tal como aquí se describe. En la realización preferida el rasgo de la superficie comprende una rosca 102.

La rosca 102 comprende aproximadamente dos pasos de cualquier forma de rosca conocida en el arte. El buje 101 también comprende una perforación o agujero 103 que recorre la longitud del buje 101 a lo largo de un eje principal. El perno 200 engrana al buje 101 a través del agujero 103. El perno 200, ver la figura 4, engrana la rosca 102. Un diámetro menor interno de la rosca 102 es menor que un diámetro interno de agujero 103, de tal manera que la rosca 102 puede engranar un perno sin que el perno 200 engrane una superficie del agujero.

El buje 101 comprende un material metálico en la realización preferida. Sin embargo, se puede apreciar que también puede comprender un material no metálico, por ejemplo, un material compuesto, cerámico o plástico, para uso en situaciones donde se requiera un aislante no conductivo entre las partes unidas o en el caso donde se requiera una aplicación de bajo torque (par de torsión).

El buje 101 también comprende una superficie externa que tiene rosca externa 104. La rosca externa 104 se extiende a lo largo de una longitud L de una superficie externa del buje 101.

El buje 101 comprende además planos simétricos 105 paralelos a un eje principal que permite el uso de una llave inglesa o unas tenazas para instalar la herramienta, ver figura 2 y figura 3. Los planos son de forma similar a la de una tuerca o cabeza de perno, conocidas en el arte. Los planos se pueden reemplazar por una superficie moleteada o estriada o una superficie lisa de cilindro para permitir que el buje gire a mano, es decir, a dedo.

En referencia a la figura 4, el dispositivo 100, sin el perno 200, se enrosca primero en la parte P. La rosca 104 engrana la rosca FT en la parte P. En la realización preferida, el buje 101 se enrosca hacia la parte P hasta que la superficie 106 engrana la parte P. Se puede apreciar que la superficie 106 no necesita realmente tocar la parte P, pero el engranaje es una buena indicación de que el buje 101 se ha insertado totalmente en la parte P: También es preferible que el buje 101 se extienda parcialmente una longitud A más allá de la parte P cuando está totalmente insertada, asegurando un engranaje de un máximo número de hilos de rosca 104 con la parte P. El perno 200 se enrosca entonces hacia el agujero 103 hasta que un vástago de perno o un extremo de la rosca de perno 202 engranen a la rosca 102. Un diámetro D1 del vástago es mayor que un diámetro D2 de la rosca 202, ver figura 7. Esto da lugar a un ajuste de interferencia entre el perno 200 y la rosca 102, previniendo temporalmente una inserción mayor del perno 200 dentro del buje 101.

La parte P se alinea entonces con la superficie de montaje M de tal manera que el perno 200 se alinea con el agujero MH.

En referencia a la figura 5, el perno 200 gira, lo cual tiene el efecto de destornillar el buje 101 de la parte P debido a la interferencia entre el perno 200 y los hilos de la rosca 102. El buje 101 gira con el perno 200 hasta que la superficie 107 engrana a la superficie de montaje M. Un bajo torque más se aplica luego al perno 200 suficiente para deformar, deshacer o destruir los hilos de la rosca 102. Alguien con habilidad en el arte puede apreciar de esta descripción que la rosca 102 es relativamente "blanda" y como tal se sacrifica para proveer medios de hacer girar el buje 101 con el perno 200 hasta que el buje se sienta contra una superficie de montaje. Un resultado similar se podría obtener también mediante un adhesivo, una longitud de corta interferencia o un inserto polimérico, todo en el agujero 103 y todo lo cual apretaría temporalmente el vástago del perno permitiendo al buje 101 girar con el perno 200.

Una realización más puede comprender una variación de la rosca 102 donde un hilo está ligeramente deformado para que el hilo de la rosca esté ligeramente "tieso" causando un engranaje por fricción con la rosca del perno 202.

También se puede apreciar que los hilos de rosca en el perno 200 que engranan la rosca 102 se deforman o deshacen parcial o totalmente una vez el buje 101 se sienta sobre la superficie de montaje, debido a que no se espera que la porción superior de los hilos del perno engranen los hilos en el agujero de montaje MH.

En una realización alterna, el diámetro D1 del perno 200, ver figura 7, se puede extender solo una distancia limitada arriba del vástago de los hilos 202. Como antes, la rosca 102 se deshace por una porción más amplia del vástago. A medida que el perno se enrosca dentro de la superficie de montaje, la porción de diámetro reducido del vástago de perno previene un torque más que induzca un engranaje entre el vástago y la rosca deshecha 102. Esto previene que un torque errante se registre a medida que al perno se aplique torque hacia la superficie de montaje.

La aplicación de un torque al perno 200 para deshacer la rosca 102 también tiene el efecto de colocar una precarga en la parte P. Este rasgo de la invención tiene el beneficio de poner rígido el ensamblaje parcial y totalmente. La magnitud de la precarga se puede ajustar de acuerdo con el torque requerido para deshacer la rosca 102.

Una vez la superficie del buje 107 engrana la superficie de montaje M, se aplica un torque (par de torsión) al perno, causando que fallen o se malogren los hilos de sacrificio de la rosca 102. El perno 200 se enrosca entonces totalmente dentro del agujero roscado MH en la superficie de montaje M hasta que el reborde o pestaña del perno 201 engrane una superficie de soporte de la parte P. Al perno 200 se puede entonces aplicar torque (par de torsión) hasta un valor de torque apropiado dependiendo de la aplicación. Como se puede ver, la brecha de tolerancia se abarcó automática y completamente con el buje.

La figura 6 es una vista plana del sujetador a lo largo de la línea 6-6 en la figura 5. Se muestra el reborde o pestaña 201. El reborde 201 puede ser de cualquier anchura deseada por un usuario.

Como se puede ver en las figuras 4 y 5, se puede abarcar usando el dispositivo de la invención mientras se monta simultáneamente un dispositivo de sujeción a una superficie de montaje. El dispositivo permite una juntura firme con perno, a la que se aplica debidamente un par de torsión, y que se debe realizar sin poner una flexión indeseable (u otras cargas deformantes) al componente sujetado o dispositivo para maquinar.

La herramienta de la invención se puede usar para eliminar el efecto de acumulación de tolerancia (o, verdaderamente, para permitir el uso de tolerancias más amplias) en un número de ocasiones, por ejemplo, en el caso cuando se necesita una gran holgura para permitir un ensamblaje fácil de un componente mientras se compensa totalmente la tolerancia. El dispositivo de la invención se puede usar también para compensar tolerancias cuando se atornilla entre caras en diferentes planos así como también al atornillar a caras en ángulos impares a una superficie de montaje primaria.

Nótese también que el dispositivo de la invención puede "invertirse" en una realización alterna. La figura 7 es una vista de corte transversal de una realización alterna. En lugar de atornillarse a la parte que se va apernar, se atornilla al agujero de la superficie de montaje usando la rosca 104. En este caso la rosca externa 104 es izquierda. Como una alternativa se inserta un aditamento de fricción, no mostrado pero puesto en lugar de la rosca 102, dentro del agujero 103 para asir por fricción el perno 200, de tal manera que el perno gire, el buje se desatornille o ceda de la superficie de montaje para disminuir la holgura de tolerancia hasta que el buje engrana la parte. La realización del aditamento por fricción imparte un requerimiento mínimo de par de torsión que se realiza fácilmente a medida que se le aplica más momento de torsión al perno hacia la superficie de montaje una vez tiene asiento el buje.

Una vez el buje 101 y la parte P tienen asiento contra la superficie 108, la rosca 102 se deshace como se describe arriba y al perno 200 se le aplica completamente un momento de torsión.

En otra realización alterna, la rosca 102 se extiende a lo largo de la longitud de la perforación 103 y no es de sacrificio. La rosca 102 está en dirección opuesta de la rosca 104. En esta realización, el buje 101 se enrosca primero dentro del agujero de montaje MH usando la rosca de dirección izquierda 104. El perno 200 se inserta luego a través de un agujero PH en la parte P y en la perforación 103. En esta realización la parte P no tiene rosca en el agujero, tampoco el perno 200 engrana mediante rosca al agujero de la superficie de montaje. A medida que el buje 101 se desatornilla de la superficie de montaje M mediante acción de giro del perno 200, la superficie del buje 108 entra en un engranaje con la parte P. El perno 200 se atornilla totalmente hacia dentro del buje 101. La rosca de dirección izquierda engrana el agujero de montaje MH mientras en sitio al perno 200 se le aplica totalmente un par de torsión. Se puede apreciar que es deseable que un número mínimo de hilos completos engranen el agujero MH para desarrollar la fuerza total de la conexión, tal como se conoce en el arte de las conexiones roscadas.

Una persona versada en el arte también puede apreciar que el buje 101 se puede rotar a mano o por medio de una herramienta o llave inglesa usando planos 105, ya sea instalándolo en una parte o girándolo para compensar una holgura de tolerancia T.

La figura 8 representa una tercera realización alterna de la invención. El buje 300 comprende una forma substancialmente cilíndrica que tiene una perforación o hueco 303 que corre a lo largo de un eje principal del buje 300. La rosca externa 304 se extiende a lo largo de una superficie externa del buje 300. En esta realización la rosca 304 es de orientación derecha. Los planos o superficie moleteada o estriada 305, proporcionados para engranar manualmente o enroscar el buje, comprenden un extremo del dispositivo. El perno 200 engrana el buje a través del agujero 303. En uso, el componente P se coloca en su posición ensamblada substancialmente final relativo a la superficie de montaje M. El buje 300 con el perno 200 insertado en el hueco 303 se enrosca luego en el componente P usando la rosca 315 hasta que la superficie 307 engrane la superficie de montaje M. El buje 300 se puede girar manualmente o, mediante la rosca 315 de sacrifico u otro inserto de fricción para engranar el perno 200 permitiendo de esa manera al perno 200 que haga girar al buje 300 tal como se describe para las otras realizaciones. Una vez la superficie del buje 307 engrana la superficie de montaje M, la rosca 310 se deshace haciendo girar aún más el perno 200 y entonces el perno 200 se enrosca totalmente hacia la superficie de montaje M. Al perno 200 se aplica totalmente un par de torsión una vez que se engrane totalmente una cabeza de perno 200 con la superficie del buje 308.

La figura 9 es una vista plana a lo largo de la línea 9-9 en la figura 8. Se muestran los planos 305 para engranar una herramienta o similares.

Aunque se haya descrito aquí una forma de la invención, será obvio para aquellos versados en el arte que se pueden hacer variaciones en la construcción y en la relación de las partes sin apartarse del espíritu y del alcance de la descripción aquí descrita.

Claims (8)

1. Un dispositivo (100) que comprende:

un sujetador (200) que tiene una porción roscada y un vástago; y

un cuerpo substancialmente cilíndrico que tiene una rosca (104) o una superficie externa y que describe una perforación interna (103) para recibir al sujetador (200), la perforación (103) paralela a un eje principal, teniendo la perforación (103) un diámetro mayor que el diámetro (D1, D2) de la porción roscada y el vástago del sujetador (200), la perforación (103) tiene un rasgo de superficie (102) en una porción de la misma, teniendo el rasgo de superficie (102) un diámetro menor que el diámetro (D1) del vástago del sujetador (200) y mediante el cual el rasgo de superficie (102) engrana al sujetador (200), comprendiendo el rasgo de superficie (102) una rosca de sacrificio mediante la cual se realiza un engranaje de interferencia al insertarse el sujetador (200) dentro de la perforación (103) con la porción enroscada del sujetador, y al insertarse más el sujetador (200) dentro de la perforación (103) la rosca de sacrificio se deforma por parte del vástago del sujetador, teniendo el cuerpo una primera superficie (107) que se extiende substancialmente perpendicularmente a un eje principal en un extremo del mismo.

2. El dispositivo tal como en la reivindicación 1, en el cual:

el sujetador roscado (102) es capaz de engranarse con un agujero de superficie de montaje (MH).

3. El dispositivo tal como en la reivindicación 1, en el cual el sujetador roscado (200) tiene una segunda superficie que se extiende perpendicular a un eje principal del sujetador.

4. El dispositivo tal como en la reivindicación 3, en el cual el cuerpo comprende además superficies (105) de engranaje dispuestas simétricamente paralelas a un eje principal para hacer girar el cuerpo.

5. El dispositivo tal como en la reivindicación 1, en el cual:

la rosca externa (104) está en dirección opuesta de la rosca (102) sobre la superficie interna de la perforación.

6. El dispositivo tal como en la reivindicación 5, en el cual:

la rosca externa (104) comprende hilos orientados a la izquierda.

7. El dispositivo tal como en la reivindicación 1, en el cual el cuerpo comprende un material metálico.

8. El dispositivo tal como en la reivindicación 1, en el cual el cuerpo comprende un material no metálico.