ES2322955T3

ES2322955T3 - Elemento funcional, en particular elemento de fijacion y elemento de ensamblaje formado por el elemento funcional y un elemento de construccion.

Info

Publication number: ES2322955T3
Application number: ES04006557T
Authority: ES
Inventors: Richard Dr. Humpert; Jiri Babey; Oliver Diehl
Original assignee: Profil Verbindungstechnik GmbH and Co KG
Current assignee: Profil Verbindungstechnik GmbH and Co KG
Priority date: 1998-10-16
Filing date: 1999-10-15
Publication date: 2009-07-02
Anticipated expiration: 2019-10-15
Also published as: US7160072B2; US7322086B2; US20050172469A1; EP1445059B1; EP1445059A1; US20050025564A1; EP0993902A3; ES2223155T3; EP0993902A2; DE59915014D1; DE59910383D1; EP0993902B1

Abstract

Elemento funcional (10), en particular elemento de fijación, que está realizado como tornillo prisionero (10) fabricado en particular en un procedimiento de laminación, que presenta al menos sustancialmente un diámetro exterior constante y una zona final que, al fijar el elemento funcional en un elemento de construcción (12), entra en contacto con éste, llegando a entrar en contacto el material del elemento de construcción (12) con un filete o varios filetes que representa o representan una hendidura, caracterizado porque el tornillo prisionero presenta en la zona final un lado frontal cerrado y porque está prevista al menos una característica de seguridad contra el giro (21, 21a) en forma de una elevación o concavidad en la zona final del tornillo prisionero (10) que, al fijar el elemento funcional (10) en una pieza de chapa (12) que forma el elemento de construcción, entra en contacto con éste.

Description

Elemento funcional, en particular elemento de fijación y elemento de ensamblaje formado por el elemento funcional y un elemento de construcción.

La invención se refiere a un elemento funcional, en particular un elemento de fijación según el preámbulo de la reivindicación 1 y a un elemento de ensamblaje formado por el elemento funcional y el elemento de construcción según el preámbulo de la reivindicación 5.

Por el documento GB 846,294 se conocen un elemento funcional y un elemento de ensamblaje de este tipo.

Los elementos funcionales, que se llaman también portadores de funciones, como por ejemplo pernos, se fijan p.ej. en la construcción de automóviles en piezas de chapa para poder unir los elementos de construcción más diversos con las piezas de chapa.

Por el documento DE 196 47 831 A1 se conoce un procedimiento para la fijación de un elemento funcional en una pieza de chapa en el que, mediante una matriz de conformación de una pieza, contra la cual se aprieta el elemento funcional intercalándose la pieza de chapa, el material de chapa se engancha en una marca de hendidura del elemento funcional.

Además, es conocido unir chapas sin usar elementos de unión adicionales apretándose las chapas en una matriz y estirándose mediante un punzón en dirección a un yunque fijo. Unas láminas móviles de la matriz dispuestas al lado del yunque ceden y se mueven radialmente hacia el exterior, cuando la pieza de chapa inferior llega al yunque. De este modo se forma un collar redondo que enclava las chapas entre sí.

El elemento funcional según el documento GB 846,429 indicado al principio es un espárrago, que está realizado hueco en una zona final y que presenta, además, una ranura transversal pasante y se estrecha en dirección al extremo libre de la zona final para que pueda usarse como macho de roscar pudiendo cortar, por lo tanto, la rosca propia en un agujero ciego del elemento de construcción. Las aristas vivas de la ranura transversal pasante sirven aquí como aristas cortantes y el espacio hueco de la zona final como espacio de alojamiento para las virutas así generadas. Por lo tanto, el espárrago es hueco en la zona final y no presenta un lado frontal cerrado. Además, la ranura transversal sirve para cortar la rosca y no actúa como seguridad contra el giro.

La invención tiene el objetivo de crear un elemento funcional o un elemento de ensamblaje del tipo indicado al principio que garantice una unión que pueda establecerse de la forma más sencilla posible y que sea buena entre una pieza de chapa y un elemento funcional.

Este objetivo se consigue según la invención mediante un elemento funcional, en particular un elemento de fijación, que está realizado en particular como tornillo prisionero fabricado en un procedimiento de laminación, que presenta al menos sustancialmente un diámetro exterior constante y una zona final que, al fijar el elemento funcional en un elemento de construcción, entra en contacto con éste, llegando a entrar en contacto el material del elemento de construcción con un filete o varios filetes que representa o representan una hendidura caracterizándose el elemento funcional porque el tornillo prisionero presenta en la zona final un lado frontal cerrado y porque está previsto al menos una característica de seguridad contra el giro en forma de una elevación o concavidad en la zona final del tornillo prisionero que, al fijar el elemento funcional en una pieza de chapa que forma el elemento de construcción, entra en contacto con éste.

El elemento de ensamblaje correspondiente, que está formado por al menos un elemento de construcción y al menos un elemento funcional, en particular elemento de fijación, que está realizado en particular como tornillo prisionero fabricado en un procedimiento de laminación, que presenta al menos sustancialmente un diámetro exterior constante y una zona final que, al fijar el elemento funcional en el elemento de construcción, entra en contacto con éste, llegando a entrar el material del elemento de construcción en contacto con un filete o varios filetes del tornillo prisionero que representa o representan una hendidura en la zona final de éste, se caracteriza porque el tornillo prisionero presenta en la zona final un lado frontal cerrado y porque está prevista al menos una característica de seguridad contra el giro en forma de una elevación o concavidad en la zona final del tornillo prisionero y porque el elemento de construcción que se presenta como pieza de chapa está unido o enganchado sustancialmente en unión positiva en la zona final del tornillo prisionero en la hendidura mediante ensamblaje con ayuda de una técnica de conformación y está en contacto con la característica de seguridad contra el giro.

Según la invención, la fijación del elemento funcional en la pieza de chapa se realiza mediante ensamblaje con ayuda de una técnica de conformación, no siendo necesario dotar el elemento funcional y/o la matriz de estructuras complicadas que aseguren una unión o un enganche con ajuste positivo del elemento funcional con la pieza de chapa gracias a estar prevista una pieza conformada de la matriz alojada de forma móvil que es capaz de meter material de chapa a presión en una hendidura del elemento funcional.

De esta forma, los elementos funcionales, que se fabrican de forma en sí conocida mediante troquelado o mediante otros procedimientos económicos, y/o las matrices pueden fabricarse de forma económica.

Además, es posible realizar y disponer la pieza conformada alojada de forma móvil de la matriz en función de la configuración del elemento funcional, en particular de la realización y/o de la posición de la hendidura del elemento funcional de forma selectiva de tal modo que, por un lado, la matriz puede tener una estructura lo más sencilla posible metiéndose, por otro lado, sólo la cantidad de material de chapa necesaria para el fin de aplicación en cuestión a presión en la hendidura.

La pieza conformada alojada de forma móvil puede estar realizada, además, como elemento de construcción separado, que puede cambiarse, p.ej. para la adaptación a elementos funcionales diferentes o por desgaste, sin que deba cambiarse toda la matriz.

Según una forma de realización preferible, la pieza de chapa ni se perfora ni se punzona, al menos no en la zona del elemento funcional, al ser fijado este último en la pieza de chapa.

De esta forma, la pieza de chapa sigue absolutamente estanco a líquidos y/o a gas, también a continuación de la fijación del elemento funcional, por lo que también puede usarse en entornos en los que estas propiedades son imprescindibles.

Según otra forma de realización preferible, la pieza conformada se mueve mediante el elemento funcional movido para la fijación en la pieza de chapa en la dirección de un eje longitudinal de la matriz.

De esta forma no se necesita ni un accionamiento separado para la pieza conformada ni un dispositivo de control que se encargue del desarrollo correcto del movimiento de la pieza conformada. Por lo contrario, puede usarse un procedimiento automático, con autocontrol, que facilita considerablemente la fijación del elemento funcional en la pieza de chapa.

Según otro ejemplo de realización preferible, el material de chapa se mete en primer lugar a presión en la hendidura y se pone en contacto con características de seguridad contra el giro, después de haberse conformado la pieza de chapa al menos parcialmente por el elemento funcional movido en la dirección de un eje longitudinal de la matriz para la fijación en la pieza de chapa, en particular, después de haberse provisto de una conformación en forma de collar o de bote.

De esta forma es posible conformar la pieza de chapa mediante el elemento funcional apretado contra la pieza de chapa para formar una concavidad en la pieza de chapa para el elemento funcional. Mediante la pieza conformada alojada de forma móvil de la matriz puede meterse a continuación material de chapa a presión en la hendidura realizado por la rosca del elemento funcional. De esta forma, la zona final del elemento funcional es envuelta al menos en parte por material de chapa de modo que se crea una unión con ajuste positivo, suficientemente firme para la transmisión de fuerzas que actúan en la dirección axial entre el elemento funcional y la pieza de chapa.

Otras formas de realización preferibles del elemento funcional según la invención y del elemento de ensamblaje según la invención se indican en las reivindicaciones, la descripción, así como el dibujo.

A continuación, la invención se describirá con ayuda de ejemplos de realización haciéndose referencia al dibujo, mostrando las fig. 1a a 1d realizaciones de matrices que se usan con un elemento funcional que no representa un elemento según la invención, pero que en una forma ligeramente modificada pueden usarse para la fijación de elementos funcionales según la invención y refiriéndose las otras figuras 1e a 1g, 2, 1a, 1b y 4a a 4e a elementos funcionales según la invención, así como a la fijación de éstos en piezas de chapa. Concretamente muestran:

la fig. 1a una forma de realización de una matriz en un alzado lateral en vista en corte, que muestra en una zona representada a la izquierda y una dispuesta a la derecha de un eje longitudinal al mismo tiempo dos posiciones de servicio distintas de la matriz;

la fig. 1b la matriz de la fig. 1a en una vista en planta desde arriba;

la fig. 1c una variante preferible de la matriz de la fig. 1a;

la fig. 1d la matriz de la fig. 1a en una vista en planta desde arriba;

la fig. 1e una representación esquemática del uso de la matriz de la fig. 1a para la fijación de un elemento funcional realizado como tornillo prisionero, mostrado en una posición de partida;

la fig. 1f el dispositivo de la fig. 1e mostrado en la posición final;

la fig. 2 un elemento funcional realizado según la invención como tornillo prisionero antes de la fijación en una pieza de chapa;

la fig. 3a el elemento funcional realizado como tornillo prisionero de la fig. 2 en el estado fijado en la pieza de chapa;

la fig. 3b un elemento funcional fijado en una pieza de chapa, realizado como tornillo prisionero según otra forma de realización;

las fig. 4a-4e una serie de dibujos para la representación de otra posibilidad de fijación de un elemento realizado como tornillo prisionero en una pieza de chapa.

La matriz 114 según la forma de realización representada en las fig. 1a y 1b presenta piezas conformadas 116 desplazables en la dirección axial, que están dispuestas en una concavidad 142 formada en un bloque 140 realizado en dos piezas, como muestra la fig. 3b1b, de forma distribuida a modo de trozos de tarta alrededor de un elemento de tope 34 cilíndrico de la matriz 114. Entre las piezas conformadas 116 están previstos espacios intermedios 115 a modo de rendijas. El bloque 140 comprende una parte de fondo 140a y una parte de pared 140b, que están fijadas una en otra mediante tornillos o que pueden unirse de otra forma de modo separable para ensamblar y desmontar la matriz 114.

El lado frontal superior del elemento de tope 34, cuyo eje longitudinal coincide con el eje longitudinal 122 de la matriz 114, forma la parte central del fondo de un espacio de conformación 130 sustancialmente cilíndrico, limitado por lo demás por las piezas conformadas 116. Un tramo de pie 34a troncocónico del elemento de tope 34 está dispuesto en una concavidad formada correspondientemente en la parte de fondo 40a del bloque 40 de la matriz 114, de modo que el elemento de tope 34 sólo puede introducirse desde abajo en la concavidad 142 hasta tal punto que el lado frontal inferior del elemento de tope 34 según la fig. 1a termine a tras con el lado inferior de la parte de fondo 40a.

Las piezas conformadas 116 comprenden respectivamente una superficie de accionamiento 116b que se extiende perpendicularmente respecto al eje longitudinal 122 y una superficie de contacto 116a que se extiende paralelamente al eje longitudinal 122, que junto con el lado frontal superior del elemento de tope 34 limitan el espacio de conformación 130. En la zona del extremo libre superior de las piezas conformadas 116, las superficies de contacto 116a están provistas respectivamente de un saliente 120 abultado orientado hacia el eje longitudinal 122, con el que el material de chapa 13 de la pieza de chapa 12 puede meterse a presión de una forma que se describirá más adelante en una hendidura 18 del elemento funcional 10.

Partiendo de un lado frontal de la matriz 114 que forma una superficie de apoyo 132 para una pieza de chapa 12, la concavidad 142 se estrecha en primer lugar de tal modo que su pared limitadora se extiende cónicamente en dirección al eje longitudinal 122 y forma una superficie de forma 26, para ensancharse posteriormente formando una zona cilíndrica con una pared limitadora paralela al eje longitudinal 122, de modo que existe un escalón anular 27.

Las piezas conformadas 116 tienen respectivamente contacto con una superficie exterior 17a no orientada hacia el elemento de tope 34 con la superficie de forma 26 que se extiende oblicuamente en dirección al elemento de tope 34 y se apoyan con un lado inferior que se extiende perpendicularmente respecto al eje longitudinal 122 de la matriz 114 en un elemento de apoyo 128. El elemento de apoyo 128 fabricado, por ejemplo, de poliuretano es elásticamente deformable y está realizado como cilindro hueco de una pieza que envuelve el elemento de tope 34.

Una superficie interior 17b de cada pieza conformada 116 se extiende paralelamente al eje longitudinal 122 de la matriz 114 y, por lo tanto, paralelamente a la pared exterior del elemento de tope 34.

En la zona de la transición entre su lado inferior y su lado posterior no orientado hacia el eje longitudinal 122, las piezas conformadas 116 están provistas de un resalto anular 38, respectivamente, con el que las piezas conformadas 116 se aprietan en una posición de partida, que se muestra en la parte derecha de la fig. 1a, mediante el elemento de apoyo 128, respectivamente, contra el escalón anular 27 en la zona de transición entre la zona cilíndrica y la zona cónica de la concavidad 142.

En esta posición de partida, las superficies interiores 17b de las piezas conformadas 116 están dispuestas a distancia del elemento de tope 34, respectivamente, mientras que en una posición final, que se muestra en la parte izquierda de la fig. 1a, las superficies interiores 17b de las piezas conformadas 116 movidas en dirección a la parte de fondo 40a en contra de la fuerza de retroceso del elemento de apoyo 128 comprimido asientan contra la pared exterior del elemento de tope 34, respectivamente.

En la fig. 1b se muestran las piezas conformadas 116 en una posición final según la parte izquierda de la fig. 1a con superficies interiores 17b que asientan contra la pared exterior del elemento de tope 34.

Según el procedimiento, un elemento funcional 10 se fija de la siguiente manera en una pieza de chapa 12 mediante la matriz 114 según la invención en la forma de realización según las fig. 1a y 1b:

En primer lugar, se coloca una pieza de chapa 12 plana en la superficie de apoyo 132 de la matriz 114, que está formada por los lados frontales de las piezas conformadas 116 que se encuentran en la posición de partida según la parte derecha de la fig. 1a. Un elemento funcional 10 sujetado por una cabeza estampadora no representada se aprieta a continuación desde arriba contra la pieza de chapa 12 para meter la misma a presión en el espacio de conformación 130 y conformarla a modo de bote.

Cuando el elemento funcional 10 se ha introducido en el espacio de conformación 130 hasta tal punto que entra en contacto con las superficies de accionamiento 116b de las piezas conformadas 116 estando intercalada la pieza de chapa 12 apretando de esta forma las piezas conformadas 116 hacia abajo en contra de la fuerza de retroceso del elemento de apoyo 128, las piezas conformadas 116 deslizan con sus superficies exteriores 17a a lo largo de la superficie de forma 26 oblicua, concretamente al mismo tiempo hacia abajo y hacia el elemento de tope 34, hasta que las superficies interiores 17b de las piezas conformadas 116 entren en contacto con la pared exterior de elemento de tope 34.

Durante este proceso, el material de chapa 13 de la pieza de chapa 12 que debido al proceso de conformación ya envuelve la parte de cabeza 10a del elemento funcional 10, se aprieta contra la pared circunferencial de la parte de cabeza 10a y se mete a presión en las escotaduras 21 realizadas en ésta.

Los salientes 120 de las piezas conformadas 116 realizados respectivamente en las superficies de contacto 116a aprietan durante la última parte del movimiento hacia abajo del elemento funcional 10 adicionalmente material de chapa 13 contra la zona de superficie de la parte de cabeza 10a que se extiende oblicuamente en dirección al eje longitudinal 36 y, por lo tanto, visto desde el lado inferior 10c de la parte de cabeza 10a - detrás de la zona 10d de diámetro máximo, es decir, lo meten a presión en la hendidura 18 del elemento funcional 10.

Por consiguiente, el elemento funcional 10 está unido o enganchado con ajuste positivo con la pieza de chapa 12 y queda fijado en la pieza de chapa 12 de forma asegurada contra el giro gracias a las escotaduras 21 y de forma fija en la dirección axial gracias a la hendidura. Por lo tanto, de la forma anteriormente descrita se fabrica un elemento de ensamblaje mostrado en parte en la fig 1a por encima de la matriz 114.

En principio, la parte de vástago 10b puede estar realizada a libre elección según la función que debe asumir el elemento funcional 10. La parte de vástago 10 puede estar realizada, por ejemplo, también sin rosca y solamente como perno liso, a diferencia de la fig. 1a, y puede servir como gorrón para elementos de construcción que han de alojarse de forma giratoria. Además, el extremo libre de la parte de vástago 10b también puede estar realizado para el enclavamiento con piezas de unión que pueden fijarse, por ejemplo, por enclavamiento.

Las fig. 1c y 1d muestran la realización preferible en la práctica de la matriz de las fig. 1a y 1b. Las piezas en la forma de realización de las fig. 1c y 1d, que corresponden a piezas de la matriz de las fig. 1a y 1b, están identificadas con los mismos signos de referencia. La descripción de los elementos de construcción correspondientes con referencia a las fig. 1a y 1b también es válida para esta forma de realización preferible según las fig. 1c y 1d, siempre que no se indique lo contrario.

Las diferencias entre la matriz 114 preferible de las fig. 1c y 1d y de la matriz muy similar de las fig. 1a y 1b están sustancialmente en la disposición y el guiado de los detalles de las piezas conformadas 116.

Mientras que en la forma de realización según las fig. 1a y 1b las piezas conformadas 116 se deslizan a lo largo de una superficie de forma 26 cónica durante el movimiento de conformación de la pieza de chapa, para cada pieza conformada 116 de la forma de realización según las fig. 1c y 1d está previsto un elemento guía 117 templado separado, que está dispuesto en una escotadura 119 correspondientemente mecanizada de la pieza conformada 116 correspondiente y que está fijado mediante un tornillo prisionero 121 respecto a la parte superior 140b de la matriz. Gracias al alojamiento del bloque guía 117 adaptado a la forma de la pieza conformada 116 correspondiente, la posición angular de la pieza conformada 116 correspondiente alrededor del eje longitudinal 122 central de la matriz 114 está claramente definida, de modo que en el servicio no deberían producirse atascamientos.

Este guiado estable de las distintas piezas conformadas 116 hace también que haya condiciones unívocas en la zona de los pasadores de sincronización 123 correspondientes, que están realizados de forma cilíndrica y que están dispuestos en alojamientos parciales correspondientes, unos opuestos a otros de dos piezas conformadas 116 adyacentes. Los pasadores de sincronización 123, de los que están previstos un total de seis, aseguran que las seis piezas conformadas 116 se muevan al mismo tiempo y de forma sincronizada en la dirección del eje 122 e impidan de esta forma un ladeo indeseado del elemento o de la pieza de chapa durante el proceso de conformación.

También aquí debe dejarse claro que no es imprescindible prever seis piezas conformadas 116. La construcción también podría realizarse igual de bien con cuatro o tres o menos piezas conformadas 116.

La descripción del funcionamiento de la matriz de las fig. 1a y 1b también es válida para la forma de realización preferible según las fig. 1c y 1d, lo cual se expresa mediante la aplicación de los signos de referencia correspondientes en las figuras en cuestión.

Las fig. 1e, 1f y 1g muestran, por lo demás, la aplicación de una matriz según las fig. 1a y 1b para la fijación de un elemento funcional en forma de un tornillo prisionero sin ninguna forma de cabeza especial. De esta forma se muestra, por un lado, una vez más el desarrollo funcional con una matriz según las fig. 1a y 1b ó 1c y 1d aunque, por otro lado, también se muestra que esta matriz puede usarse con diferentes elementos funcionales.

Como ya se ha mencionado anteriormente, el elemento funcional en la forma de realización según las fig. 1e a 1g es un tornillo prisionero, por ejemplo de la forma que se muestra en la fig. 2. Este elemento funcional tiene la ventaja especial de poderse fabricar de forma sumamente económica, por ejemplo mediante un proceso de laminación continuo a partir de material en barras o en forma de alambre. A fin de cuenta, el elemento funcional está formado aquí sólo por una pieza cilíndrica con rosca, pudiendo estar provisto el tornillo prisionero a elección en un extremo, por ejemplo en el extremo libre en la fig. 1g, de un reborde 10e y en el extremo inferior en la fig. 1g dado el caso de características como 21 en la fig. 2 para generar una seguridad contra el giro, pudiendo generarse estas características de forma en el marco de un procedimiento de laminación continuo.

En el fondo, el procedimiento de aplicación según las fig. 1a y 1f ya se ha indicado detalladamente en relación con el modo de trabajo de la matriz de las fig. 1a y 1b. Aquí se explica sólo para más claridad que la parte 150 es una cabeza estampadora con punzón 152, presentando la cabeza estampadora 150 un lado frontal 154 que actúa como sujetador de chapa y un canal central 156 para el alojamiento del tornillo prisionero y para el guiado del punzón 152. La cabeza estampadora 150 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 invertidas, es decir, con la matriz 114 por encima de la cabeza estampadora 150, de modo que en este caso la matriz 114 podría estar fijada, por ejemplo, en la herramienta superior de la prensa o en una placa intermedia de la prensa, mientras que la cabeza estampadora 150 debería estar dispuesta en este caso en la placa intermedia o en la herramienta inferior de la prensa. La cabeza estampadora y la matriz 114 también pueden usarse en el exterior de una prensa, pudiendo ser accionados, por ejemplo, desde un robot.

En el estado según la fig. 1e, la prensa imaginaria está abierta, de modo que la pieza de chapa 12 puede insertarse entre el extremo frontal de la matriz 114 y el extremo frontal inferior del tornillo prisionero 11. Al cerrar la prensa, el extremo frontal 154 de la cabeza estampadora 150 se aprieta en primer lugar contra la pieza de chapa 12, de modo que ésta se mete a presión contra el lado frontal superior de las piezas conformadas 116 sujetándose allí de forma inmóvil. En el posterior movimiento de cierre de la prensa, el punzón 152 aprieta el extremo frontal inferior del tornillo prisionero 11 en la fig. 1e contra la pieza de chapa 12 y conforma la misma hacia el interior del espacio de conformación 130; en primer lugar sin que las piezas conformadas 116 retrocedan ante la matriz 114. Cuando aprieta, no obstante, el extremo frontal del tornillo prisionero 11 la pieza de chapa 12 contra las superficies de accionamiento 116b de las piezas conformadas 116, éstas se meten a presión desde la posición en la fig. 1e a la posición de la fig. 1f, es decir, las piezas conformadas 116 retroceden ahora ante el cuerpo 140 de la matriz 114. Los salientes 120 meten el material de chapa a presión en la rosca del extremo inferior del tornillo prisionero 11 que forma la hendidura, así como en características de seguridad contra el giro eventualmente existentes y establecen de este modo una unión con ajuste positivo entre el tornillo prisionero y la pieza de chapa. Tras la apertura de la prensa, puede retirarse de la prensa el elemento de ensamblaje según la fig. 1g formada por la pieza de chapa 12 con el tornillo prisionero 11 sujetado en la misma con ajuste positivo y que no atraviesa la pieza de chapa 12.

Una ventaja de este procedimiento está en que la pieza de chapa no se perfora o punzona al fijarse el elemento funcional 10, de modo que se mantiene intacta la estanqueidad de la pieza de chapa 12 frente a líquidos y/o gases creándose un elemento de ensamblaje de aplicación versátil, que presenta una multitud de elementos funcionales, que también pueden estar realizados de distintas formas.

La fig. 2, así como las fig. 3a y 3b muestran respectivamente un elemento funcional 10 realizado como tornillo prisionero, cuya fijación en una pieza de chapa 12 se realiza siempre según el procedimiento anteriormente descrito, representando la rosca 11 del tornillo prisionero 10 respectivamente una zona que presenta hendiduras en el sentido de la invención.

Los tornillos prisioneros de este tipo pueden fabricarse de una forma comparativamente sencilla y económica en un procedimiento de laminación, en el que barras redondas largas son provistas de una rosca mediante cilindros que presentan superficies de laminación correspondientemente formadas.

La fig. 2 muestra un tornillo prisionero 10 antes de su fijación en una pieza de chapa 12, que se estrecha en su extremo no orientado hacia la pieza de chapa 12 y presenta allí un tramo de cuello 10e sin rosca. En su pared circunferencial, el tornillo prisionero 10 está provisto de características de seguridad contra el giro 21 sólo esbozadas en la fig. 2, que pueden estar realizadas en forma de elevaciones y/o concavidades.

Tanto el tramo de cuello 10e sin rosca como también las características de seguridad contra el giro 21 pueden realizarse directamente durante la fabricación del tornillo prisionero 10 mediante cilindros correspondientemente realizados, cortándose una varilla roscada larga que se genera durante este proceso respectivamente en las zonas sin rosca para fabricar tornillos prisioneros cortos individuales. El corte en distintas longitudes también puede realizarse mediante el procedimiento de laminación, concretamente mediante una realización especial de las herramientas de roscado por laminación.

La fig. 3a muestra el tornillo prisionero 10 de la fig. 2 en el estado fijado en la pieza de chapa 12, en el que el material de chapa se ha metido a presión por la pieza conformada o por las piezas conformadas de la matriz tanto en la rosca 11 como en las características de seguridad contra el giro 21.

En principio también sería posible aplastar la rosca 11 localmente, es decir, destruirla de alguna manera, durante la fijación del tornillo prisionero 10 en la pieza de chapa 12 con características de forma realizadas en las piezas conformadas de la matriz intercalando material de chapa, para crear de este modo características de seguridad contra el giro en la pared circunferencial del tornillo prisionero 10.

La fig. 3b muestra otro tornillo prisionero 10 fijado en una pieza de chapa 12, que a diferencia de los tornillos prisioneros según la fig. 2 y la fig. 3a no presenta características de seguridad contra el giro en su pared circunferencial. En lugar de ello, el tornillo prisionero 10 está provisto en su lado inferior 10c orientado hacia la pieza de chapa 12 de al menos una concavidad 21 que sirve como característica de seguridad contra el giro, que está dispuesta de forma excéntrica respecto al eje longitudinal 36 del tornillo prisionero 10. Mediante una matriz correspondientemente formada o piezas conformadas correspondientes formadas de la matriz, se ha metido material de chapa 13 a presión en esta concavidad 21, por lo que el tornillo prisionero 10 no puede girarse respecto a la pieza de chapa 12. Alternativa o adicionalmente a la concavidad 21, también pueden estar previstas elevaciones en el lado inferior 10c del tornillo prisionero 10 como características de seguridad contra el giro.

En principio también es concebible una combinación de las características de seguridad contra el giro 21 anteriormente explicadas en un tornillo prisionero 10.

La fijación anteriormente descrita del elemento funcional 10 en la pieza de chapa 12 se realiza en todas las formas de realización anteriormente mencionadas preferiblemente de una forma hoy día habitual en el procesamiento de chapa, es decir, mediante una prensa o un robot por la acción de conjunto de una cabeza estampadora en principio no representada en las figuras con la matriz. Aquí, la matriz está alojada, p.ej. en una herramienta inferior de una prensa, mientras que la cabeza estampadora está fijada en una herramienta superior de la prensa o en una placa intermedia de la prensa. También existen otras posibilidades de fijación. Por ejemplo, es posible fijar la matriz en la placa intermedia de la prensa y la cabeza estampadora en la herramienta superior de la prensa. También son concebibles disposiciones invertidas, en las que la matriz está fijada en la herramienta superior y la cabeza estampadora en la herramienta inferior de la prensa o en la placa intermedia. No obstante, no es imprescindible prever una prensa de este tipo. Por ejemplo, también son posibles disposiciones en las que la matriz y la cabeza estampadora son portadas por un robot realizándose el movimiento relativo necesario entre la cabeza estampadora y la matriz en la dirección del eje longitudinal del elemento funcional por el robot propiamente dicho o por una acción de fuerza desde el
exterior.

La cabeza estampadora respectivamente usada dispone de forma de por sí conocida de un sujetador de chapa habitualmente tubular, que aprieta la pieza de chapa contra el lado frontal 140c inmóvil de la matriz o contra el lado superior de la herramienta (no representada) que aloja la matriz 114 correspondiente.

Finalmente, las fig. 4a a 4c muestran una posibilidad de unir un elemento funcional cilíndrico que se presenta aquí en forma de un tornillo prisionero con una pieza de chapa sin tener que aplicar la matriz que presente piezas conformadas móviles, lo cual era el caso en las formas de realización descritas hasta ahora. El tornillo prisionero según la fig. 4 es idéntico al tornillo prisionero de la fig 2, por lo que para el tornillo prisionero se usa el mismo signo de referencia 10. No obstante, se renuncia a una descripción separada de la pieza, puesto que la descripción de la fig. 2 y la descripción de las figuras similares también son válidas aquí.

Se indica también que, a pesar de estar provisto el tornillo prisionero 10 aquí de un cilindro roscado 11, también podría aplicarse un elemento en forma de barra sin cilindro roscado, sobre todo si el mismo presenta concavidades o elevaciones radiales según las concavidades 21 del elemento de la fig. 2, de modo que se realiza una unión con ajuste positivo con la pieza de chapa en la zona de estas concavidades o elevaciones.

La fig. 4a muestra la pieza de chapa 612 en el estado de partida. La pieza de chapa se somete en primer lugar a una preparación de chapa, de modo que presenta la forma según la fig. 4b con una elevación 613 a modo de bote. Aplicándose la cabeza estampadora 600 de la fig. 4c y una matriz 640 con una concavidad 641 a modo de bote según la fig. 4c, ahora se une el extremo inferior del tornillo prisionero 610 con ajuste positivo con la pieza de chapa 612. En la fig. 4c se ve que la concavidad 641 a modo de bote en la matriz 614 presenta un diámetro interior algo menor que el diámetro exterior de la elevación 613a a modo de bote de la pieza de chapa.

Al cerrar la prensa, la cabeza estampadora 600 se mueve hacia bajo. El extremo frontal inferior del tornillo prisionero 10 aprieta la pieza de chapa contra la matriz 614 y mete una concavidad orientada hacia abajo a presión en la elevación 613a a modo de bote, de modo que el material de chapa de la elevación 613a a modo de bote se dobla en la concavidad a modo de bote apretándose al mismo tiempo contra la pared exterior cilíndrica del tornillo prisionero 610, de modo que se forma una concavidad a modo de bote con unión con ajuste positivo con el tornillo prisionero, como se muestra en las fig. 4d y 4e en 643.

La cabeza estampadora 600 presenta preferiblemente también un talón anular 645 alrededor del tornillo prisionero, con un espacio libre 647 anular, a modo de cuña entre el talón anular 645 y el diámetro exterior del tornillo prisionero 10. Como puede verse en las fig. 4d o 4e, este talón anular 645 resulta ser una concavidad 649 anular correspondiente en la pieza de chapa 12 alrededor del tornillo prisionero y, debido a la superficie radialmente interior, oblicua del talón anular 645 conduce a una unión íntima con ajuste positivo entre el material de chapa 651 y el tornillo prisionero radialmente en el interior de la concavidad anular 649, de modo que en esta zona se forma un collar anular del material de chapa alrededor del tornillo prisionero, que está unido con ajuste positivo con el tornillo prisionero, es decir, la superficie oblicua, radialmente interior del talón anular 645 desplaza metal radialmente al interior durante el movimiento de cierre de la prensa.

\newpage

Los elementos funcionales aquí descritos pueden fabricarse p.ej. de todos los materiales que alcanzan la clase de resistencia 5.6. Los materiales de metal de este tipo son habitualmente aceros al carbono con entre el 0,15 y el 0,55% de contenido de carbono.

En todas las formas de realización pueden indicarse como ejemplo para el material de los elementos funcionales todos los materiales que en el marco de la conformación en frío alcanzan valores de consolidación de la clase 8 según el estándar ISO, por ejemplo una aleación 35B2 según DIN 1654. Los elementos de fijación o elementos madre así formados son adecuados, entre otras cosas, para todos los materiales de acero corrientes en el marco, para piezas de chapa estirables, así como para aluminio y las aleaciones de éste. También pueden usarse para los elementos funcionales aleaciones de aluminio, en particular las de gran resistencia mecánica.

Claims

1. Elemento funcional (10), en particular elemento de fijación, que está realizado como tornillo prisionero (10) fabricado en particular en un procedimiento de laminación, que presenta al menos sustancialmente un diámetro exterior constante y una zona final que, al fijar el elemento funcional en un elemento de construcción (12), entra en contacto con éste, llegando a entrar en contacto el material del elemento de construcción (12) con un filete o varios filetes que representa o representan una hendidura, caracterizado porque el tornillo prisionero presenta en la zona final un lado frontal cerrado y porque está prevista al menos una característica de seguridad contra el giro (21, 21a) en forma de una elevación o concavidad en la zona final del tornillo prisionero (10) que, al fijar el elemento funcional (10) en una pieza de chapa (12) que forma el elemento de construcción, entra en contacto con éste.

2. Elemento funcional según la reivindicación 1, caracterizado porque, como seguridad contra el giro, el tornillo prisionero está provisto en uno de sus lados frontales (10c), que en el estado fijado está en contacto con el fondo de un bote realizado en una pieza de chapa (12), está provisto de al menos una característica de seguridad contra el giro (21a).

3. Elemento funcional según la reivindicación 2, caracterizado porque la característica de seguridad contra el giro (21a) está provista de forma excéntrica en el lado frontal del tornillo prisionero.

4. Elemento funcional según la reivindicación 1, caracterizado porque está provisto en su pared circunferencial de al menos una característica de seguridad contra el giro (21) que interrumpe la rosca (11), preferiblemente en forma de una o varias concavidades y/o elevaciones.

5. Elemento de ensamblaje formado por al menos un elemento de construcción (12) y al menos un elemento funcional (10), en particular elemento de fijación, que está realizado en particular como tornillo prisionero (10) fabricado en un procedimiento de laminación, que presenta al menos sustancialmente un diámetro exterior constante y una zona final que, al fijar el elemento funcional en el elemento de construcción (12), entra en contacto con éste, llegando a entrar el material del elemento de construcción (12) en contacto con un filete o varios filetes del tornillo prisionero que representa o representan una hendidura en la zona final de éste, caracterizado porque el tornillo prisionero presenta en la zona final un lado frontal cerrado y porque está prevista al menos una característica de seguridad contra el giro (21, 21a) en forma de una elevación o concavidad en la zona final del tornillo prisionero (10) y porque el elemento de construcción que se presenta como pieza de chapa está unido o enganchado sustancialmente con ajuste positivo en la zona final del tornillo prisionero en la hendidura mediante ensamblaje con ayuda de una técnica de conformación y está en contacto con la característica de seguridad contra el giro (21).

6. Elemento de ensamblaje según la reivindicación 5, caracterizado porque la pieza de chapa (12) no está perforada ni punzada, al menos en la zona de la unión de ensamblaje con el elemento funcional (10).

7. Elemento de ensamblaje según la reivindicación 5 ó 6, caracterizado porque, al usar una pieza de chapa (12) que presenta una superficie recubierta, esta superficie no sufre daños por la fijación del elemento funcional (10) en la pieza de chapa (12), al menos en el lado opuesto al elemento funcional (10).

8. Elemento de ensamblaje según al menos una de las reivindicaciones 5 a 7, caracterizado porque la zona de la rosca que está en contacto con la pieza de chapa presenta la forma de una concavidad a modo de bote de la pieza de chapa (12).

9. Elemento de ensamblaje según la reivindicación 8, caracterizado porque el fondo de la concavidad a modo de bote está en contacto con al menos una característica de seguridad contra el giro (21a) en el lado frontal asignado del elemento funcional.

10. Elemento de ensamblaje según la reivindicación 8, caracterizado porque la pared lateral de la concavidad a modo de bote está en contacto con al menos una característica de seguridad contra el giro (21) que interrumpe la rosca (11).