ES2346531T3 - Elemento de fijacion ciego y procedimiento para extraerlo de una pieza de trabajo. - Google Patents

Abstract

Un elemento de fijación ciego para la inserción a través de una abertura en una pieza de trabajo, el elemento de fijación comprendiendo un pasador (11), un manguito (21) y un elemento de apoyo (32); el pasador (11) extendiéndose en el interior del manguito (21) y acoplándose con el mismo en o cerca de un primer extremo (24) del manguito (21); el manguito (21) estando provisto de una parte que se puede expandir radialmente; el elemento de apoyo (32) siendo adyacente al segundo extremo (25) del manguito (21) y prolongándose radialmente del mismo y el pasador (11) extendiéndose más allá del elemento de apoyo (32); en el que, cuando el manguito (21) se inserta en el interior de una abertura adecuada en una pieza de trabajo de un grosor adecuado con la parte que se puede expandir del manguito (21) sobresaliendo más allá de la cara ciega o alejada de la pieza de trabajo y el elemento de apoyo (32) sobresaliendo de la cara próxima de la pieza de trabajo y cuando se aplica una fuerza de tracción progresivamente creciente a la parte del pasador (11) que se extiende más allá del elemento de apoyo (32), la fuerza de tracción siendo soportada contra el elemento de apoyo (32), de modo que se aplica una compresión axial al manguito (21) entre el elemento de apoyo (32) y su acoplamiento con el pasador (11), la parte que se puede expandir radialmente del manguito (21) se hace que se expanda radialmente para formar una cabeza ciega en apoyo con la cara alejada de la pieza de trabajo, para aplicar de ese modo compresión a la pieza de trabajo entre la cabeza ciega y el elemento de apoyo (32) y después de ello el elemento de apoyo se puede fijar al pasador (11), caracterizado porque el elemento de apoyo (32) está fijado de forma que se pueda extraer al manguito (21) por medios suficientemente resistentes como para permitir la manipulación del elemento de fijación montado para ser insertado en la abertura en la pieza de trabajo e instalado en su interior, pero suficientemente débil como para permitir que el elemento de apoyo (32) sea extraído del manguito (21) de forma que el pasador (11) y el manguito (21) pueden ser forzados fuera de la abertura en la pieza de trabajo, para extraer el elemento de fijación de la misma, el manguito (21) y el elemento de apoyo (32) siendo elementos separados y los medios de fijación que se pueden extraer comprendiendo la deformación de por lo menos uno de ellos dentro del acoplamiento con el otro, en el que el manguito (21) tiene una cabeza que se extiende radialmente (25) la cual incluye un reborde (26) el cual no es suficientemente resistente como para evitar que el manguito (21) sea dirigido a través de la abertura, el elemento de apoyo (32) tiene una entalladura correspondiente (37) en la cual es recibida la cabeza del manguito (25) y una parte del elemento de apoyo (32) adyacente a la entalladura se deforma por encima y en contacto con la cabeza del manguito (25).

Description

Elemento de fijación ciego y procedimiento para extraerlo de una pieza de trabajo.

La invención se refiere a un elemento de fijación ciego, es decir, uno que puede ser instalado mediante el acceso a un lado únicamente de una pieza de trabajo. Más particularmente, la invención se refiere a un elemento de fijación ciego del tipo que comprende un pasador, un manguito y un elemento de apoyo. En utilización del elemento de fijación en una pieza de trabajo que comprende dos o más elementos para ser fijados juntos, el pasador y el manguito se insertan a través de una apertura en la pieza de trabajo de modo que sus partes extremas alejadas sobresalen más allá de la cara alejada o ciega de la pieza de trabajo. La aplicación de compresión axial al manguito por medio de una fuerza de tracción en el pasador con respecto al manguito causa que la parte extrema que sobresale el manguito se deforme en una cabeza ciega la cual entra en contacto con la cara ciega de la pieza de trabajo. La pieza de trabajo está entonces comprimida entre la cabeza ciega y el elemento de apoyo y el elemento de apoyo se fija entonces al pasador, por ejemplo mediante embutición, para fijar los elementos de la pieza de trabajo juntos en la condición comprimida.

Existen modos alternativos posibles de proporcionar el acoplamiento mecánico necesario entre los diversos elementos componentes del elemento de fijación. El extremo alejado del pasador puede tener una cabeza que sobresalga radialmente la cual está en contacto con el extremo del manguito para aplicar al mismo una fuerza de compresión o el extremo alejado del pasador puede estar en acoplamiento roscado con el manguito.

El elemento de apoyo está fijado al extremo próximo del manguito para capacitar la inserción correcta del elemento de fijación dentro de la abertura a través de la pieza de trabajo.

Un elemento de fijación de este tipo es aquél comercialmente disponible bajo la marca comercial "HUCK BOM", el cual se describe en la patente americana US Nº 2,527,307. En este elemento de fijación, el apoyo es en forma de una cabeza radialmente agrandada integral con el manguito.

En utilización, a veces se encuentra que es necesario extraer un elemento de fijación el cual ha sido instalado en una pieza de trabajo, por ejemplo para el mantenimiento o la reparación del equipo del cual forma parte la pieza de trabajo. Es extremadamente difícil realizar esto, puesto que el elemento de apoyo está embutido sobre el pasador y es integral con el manguito. El pasador es demasiado duro como para taladrarlo. En cualquier caso, es inaceptable para extraer el elemento de fijación causar daño a la parte adyacente de la pieza de trabajo.

Técnica antecedente adicional se proporciona en el documento E-A-1 103 732, según el preámbulo de la reivindicación 1, el cual revela un elemento de fijación de embutición que comprende un cuerpo provisto de una espiga globalmente cilíndrica, un collar de embutición montado en un extremo de la espiga y un taladro pasante el cual se extiende axialmente a través del collar y a través de por lo menos parte de la longitud de la espiga y un alma metálica que comprende una cabeza del alma metálica colocada adyacente a un extremo de la espiga alejado del collar y un vástago unido a la cabeza del alma metálica la cual pasa a través de la longitud del taladro del cuerpo y que se extiende más allá del collar y que comprende un cuello de rotura colocado a lo largo de la longitud del vástago. La espiga y el collar están formados como dos entidades separadas, el collar estando montado sobre la espiga.

La presente invención pretende proveer un elemento de fijación de este tipo el cual, si se necesita, puede ser extraído más fácilmente y de forma conveniente.

La presente invención es un elemento de fijación ciego como se define en la reivindicación 1 de las reivindicaciones adjuntas y un procedimiento de extracción de un elemento de fijación como se define en la reivindicación 3.

Una forma de realización específica de la invención se describirá ahora a título de ejemplo y con referencia a los dibujos adjuntos, en los cuales:

la figura 1A es un alzado exterior del pasador;

la figura 1B es una sección axial a través del manguito;

la figura 1C es una sección axial a través del elemento de apoyo;

la figura 2A muestra aquellas tres piezas montadas para formar un elemento de fijación preparado para la instalación;

la figura 2B es una vista a mayor escala de parte de la figura 2A;

la figura 2C es una vista en planta de la figura 2A;

la figura 3A es una sección a través de un elemento de fijación insertado en una abertura en una pieza de trabajo, preparado para la instalación en la misma, junto con un detalle del mismo a mayor escala;

las figuras 3B y 3C son similares a la figura 3A pero muestran otras condiciones posibles las cuales se describirán más adelante en este documento;

las figuras 4A, 4B, 5A, 5B, 6A y 6B son similares a la figura 3A y muestran etapas sucesivas de la instalación del elemento de fijación; y

las figuras 7A, 7B, 7D, 8A, 8B y 8C muestran etapas sucesivas de la extracción de un elemento de fijación instalado de una pieza de trabajo, la figura 7C siendo una sección por la línea C-C de la figura 7B.

El pasador, el manguito y el elemento de apoyo tienen todos simetría circular.

El pasador 11 (figura 1A) es 10 de aleación de acero de al carbono medio y comprende una espiga cilíndrica alargada 12 con una cabeza agrandada radialmente integral 13 en un extremo de la espiga, por medio de la cual el pasador se acopla con un extremo del manguito. Adyacente a la cabeza 13 la espiga del pasador tiene una parte ligeramente sobredimensionada 20 formada con nervios longitudinales 30. Cerca de esta parte 20 hay una parte plana 14, seguida por una parte de ranura de bloqueo 15 y después un cuello de rotura 16 el cual es la parte más débil del pasador. Cerca de éste hay otra parte plana 17, seguida por una parte de ranuras de tracción 18 ranuras las cuales están para el acoplamiento mediante las mordazas de la herramienta de instalación del elemento de fijación.

El manguito 21 (figura 1B) es globalmente cilíndrico y está fabricado de acero de bajo carbono. Tiene un taladro pasante 22 de un diámetro uniforme el cual está en ajuste deslizante sobre la espiga del pasador 12 y una espiga cilíndrica 23 la cual es de un diámetro exterior uniforme. En un extremo (el extremo de cola) la espiga del manguito tiene una cara extrema plana 24 y en el otro extremo (el extremo de cabeza) una cabeza ligeramente agrandada radialmente formada integralmente 25. La cabeza del manguito comprende un reborde 26 provisto de una cara inferior cónica 27. Como se ilustra en la figura 1B, la cabeza tiene una cara superior plana 29.

La espiga del manguito incluye una parte que se puede expandir radialmente la cual está centrada en una zona ablandada 19 la cual, como se indica en la figura 1B, en este ejemplo se extiende axialmente desde una posición aproximadamente a mitad del recorrido a lo largo de la longitud de la espiga del manguito 21 hasta una posición aproximadamente a tres cuartos del recorrido desde la cabeza del manguito 26 hacia la cola del manguito 24. En este ejemplo, la parte ablandada 19 está fabricada más blanda que el resto del manguito mediante fleje recocido. Tiene un taladro pasante 22 el cual está en un ajuste con interferencia sobre la parte agrandada 20 de la espiga del pasador 12.

El elemento de apoyo (figura 1C) tiene la forma de un collar 32 fabricado de un acero al carbono medio. El borde periférico de un extremo del collar tiene un chaflán 34, mientras el otro extremo tiene un reborde que se prolonga radialmente 35. Esa cara extrema 36 es plana, pero es anular, puesto que está provista de una entalladura 37, la cual es globalmente circular en el eje del collar. La entalladura exterior 37 es de un diámetro y una profundidad adecuados para recibir el reborde de la cabeza 26 del manguito, provista de una cara inferior anular 41 la cual rodea la entalladura 37. La profundidad axial de la entalladura 37 es bastante mayor que el grosor axial total de la cabeza del manguito 26.

El pasador, el manguito y el collar están montados juntos para formar un elemento de fijación del modo ilustrado en las figuras 2A, 2B, 2C. El manguito está montado en la espiga del pasador 12 de modo que la cara extrema del manguito 24 se apoya en la cara anular de la cabeza del pasador 13, existiendo un ajuste de interferencia entre la parte sobredimensionada con nervios 20 del pasador y la parte del extremo de cola del manguito 21 más allá de la zona ablandada 19. El collar 32 se monta entonces sobre el manguito mediante la inserción del reborde de la cabeza del manguito 26 dentro de la entalladura del collar 37 de modo que la cara extrema de la cabeza del manguito 29 entre en contacto con la cara anular 41 de la entalladura del collar. El manguito y el collar se fijan juntos entonces de forma que se puedan desmontar forzando hacia abajo la cabeza del collar adyacente a la entalladura 37 en tres posiciones alrededor de la periferia de la entalladura, para deformar el material de la cabeza en esas posiciones por encima y en contacto con la cara cónica 27 de la cabeza del manguito, para formar tres orejas o prolongaciones 38. La parte plana del pasador 17 sobresale de la cara extrema del collar 32.

Como se ilustra en la figura 3A, el elemento de fijación se utiliza para fijar juntos dos paneles de metal estructurales 42, 43 los cuales tienen una abertura cilíndrica 44 a través de ellos, en la cual está el manguito 21 con un ajuste con huelgo. El grosor total de la pieza de trabajo formada por los paneles 42 y 43 es bastante más de la mitad de la longitud de la espiga del manguito 23, de modo que el extremo más próximo de la zona ablandada del manguito 19 indicada en la figura 1B descansa en el interior de la cara alejada 46 de la pieza de trabajo cuando la cara por debajo de la cabeza 36 del collar está en contacto con la cara próxima 45 de la pieza de trabajo.

Como se ilustra en el detalle a mayor escala de la figura 3A, las orejas forzadas 38 las cuales están en contacto con el reborde de la cabeza del manguito 26 no se alteran y continúan sosteniendo el manguito y el collar juntos.

Si, sin embargo, existe resistencia a la inserción del manguito del elemento de fijación en el interior de la abertura 44 en la pieza de trabajo (por ejemplo, porque la abertura 44 está por debajo del tamaño y produce un ajuste con interferencia, o las dos partes de la abertura 44 están desalineadas no representado en la figura 3B y 3C), puede ser necesario utilizar fuerza para insertar el elemento de fijación, mediante una fuerza axial sobre el pasador, como se ilustra mediante la flecha B en la figura 3B, por ejemplo aplicando golpes de martillo al extremo de cola que se prolonga del pasador. Puede ser que esto sea suficiente para deformar las orejas forzadas 38 del modo representado en 39 en la figura 3B y en su ampliación. El manguito se desplaza de modo que su cabeza 26 entra en contacto con la cara próxima 45 de la pieza de trabajo, la extensión radial de la cabeza 26 y su resistencia siendo suficiente para sostener el manguito en esta posición.

Si se tiene que aplicar una fuerza axial muy grande al pasador para hacer que el manguito entre en la abertura, es posible que la fuerza de retención entre el pasador y el manguito, debido al ajuste con interferencia entre ellos en la parte 20 del pasador, se pueda sobrepasar, de modo que el pasador se desplazca axialmente a través del manguito y la parte de interferencia 20 sobresalga del extremo de cola del manguito, como se ilustra en la figura 3C. Con tal de que una parte suficiente de la posición de la ranura de tracción del pasador 18 permanezca fuera del collar 32, todavía será posible instalar el elemento de fijación del modo descrito más adelante en este documento, pero esto puede requerir dos actuaciones sucesivas de la herramienta de instalación.

Si el pasador es empujado demasiado lejos en el interior del manguito, no se podrá instalar, y el pasador se puede golpear completamente a través del manguito. El collar entonces se puede despegar (puesto que su conexión con el manguito ya ha sido rota) y el manguito se puede perforar a través y fuera de la abertura de la pieza de trabajo. Alternativamente, el elemento de fijación sin instalar puede ser extraído agarrando y tirando del pasador o del manguito.

Un elemento de fijación el cual ha sido insertado en una pieza de trabajo del modo normal como se ilustra en la figura 3A se instala ahora aplicando una tracción progresivamente creciente a la parte que sobresale del pasador 11 con relación al manguito 21. Esto se realiza por medio de una herramienta normal de colocación del elemento de fijación accionada hidráulicamente, tal como aquella comercialmente disponible bajo la designación AVDEL (marca comercial registrada) tipo 722, la cual se utiliza para la instalación de elementos de fijación del tipo de pasador y collar anteriormente referidos.

La herramienta incluye un yunque anular 47 (figura 4A) provisto de una garganta interna 48 conformada de forma apropiada para la embutición del collar 32. La herramienta también incluye mordazas 49 las cuales se acoplan con las ranuras de tracción en la parte 18 del pasador y un dispositivo hidráulico de pistón y cilindro (no representado) para la aplicación de una fuerza de retracción progresivamente creciente a las mordazas con respecto al yunque. Las herramientas de este tipo y su forma de utilización son muy conocidas por aquellos que utilizan elementos de fijación ciegos y no necesitan ser descritas con detalle en este documento.

La herramienta se presenta en la parte que sobresale del pasador, de modo que el extremo exterior de la garganta del yunque entre en contacto con la parte superior del collar 32 alrededor de su chaflán 34, como se ilustra en la figura 4A. La herramienta se acciona entonces de modo que sus mordazas acoplen la parte de las ranuras de tracción 18 del pasador y ejerza una tracción progresivamente creciente sobre la misma con respecto al yunque 47. La fuerza de reacción es transmitida a través del collar 32 a su cara extrema 36 contra la pieza de trabajo y por lo tanto a través de la cara anular 41 del collar a la cabeza del manguito 25. Si, durante la inserción del elemento de fijación en el interior de la abertura, la cabeza del manguito 25 se ha desplazado alejándose de la cara anular del collar 41, será retirada para entrar en contacto con ella. El manguito de ese modo es comprimido axialmente entre la cara del reborde de la cabeza 26 y su cara extrema 24 en contacto con la cabeza del pasador 13. La parte ablandada del manguito se deforma pandeando hacia fuera, para formar progresivamente una cabeza ciega en contacto con la cara trasera 46 de la pieza de trabajo. A medida que la cabeza ciega se forma progresivamente (véase la figura 4B), ejerce una fuerza de compresión sobre la cara trasera 46 del panel trasero 43, la cual fuerza juntos los paneles 42, 43 (y de ese modo cierra cualquier espacio que puede existir entre ellos) de modo que los paneles estén firmemente en contacto entre sí y comprimidos juntos entre la cara externa del collar 36 y la cabeza ciega. La forma final de la cabeza ciega, en este ejemplo, se ilustra en 49 en la figura 5A.

A medida que la fuerza aplicada por la herramienta aumenta adicionalmente, el yunque 47 es empujado hacia abajo sobre el exterior del collar, de modo que la garganta del yunque 48 embute el collar 32 radialmente hacia dentro en el interior de las ranuras de bloqueo 15 en el pasador. El yunque se detiene con su cara inferior cerca del reborde en la parte inferior del collar. Esta posición se ilustra en la figura 5B.

Un incremento adicional de la fuerza aplicada por la herramienta causa que el pasador se rompa en el cuello de rotura 16, la cola del pasador rota siendo arrancada por las mordazas, dejando una superficie rota 52, como se ilustra en la figura 6A. La herramienta se extrae entonces, para dejar el elemento de fijación instalado, como se ilustra en la figura 6B.

Como se ha mencionado antes en ese documento, el elemento de fijación descrito antes es ventajoso porque un elemento de fijación instalado, si es necesario, puede ser extraído de la pieza de trabajo relativamente fácilmente.

La figura 7A muestra un par de cuchillas de cizalla de espárragos 51 que se presentan al collar 32. Éstas están colocadas completamente sobre el collar embutido, en un plano diametral del mismo y la herramienta es accionada para forzar las cuchillas juntas de modo que corten sustancialmente el collar por la mitad, como se ilustra en las figuras 7B y 7C.

Las dos mitades del collar pueden permanecer unidas juntas por las piezas delgadas de este material, en cuyo caso las dos mitades del collar se pueden separar y extraer mediante un martillo y un cincel o un cincel mecánico, dejando el pasador y el manguito en la pieza de trabajo como se representa en la figura 7D.

El pasador y el manguito pueden ser extraídos entonces de la pieza de trabajo y esto se hace convenientemente utilizando un punzón individual de dos etapas 52, como se ilustra en las figuras 8A, 8B y 8C. El punzón comprende una parte más estrecha delantera 53 de un diámetro apropiado para entrar en el manguito y empujar el pasador y una parte más ancha siguiente 54 que tiene un diámetro apropiado para entrar en la abertura de la pieza de trabajo, unida a la parte más estrecha 53 mediante una cara anular 55 apropiada para entrar en contacto con la cara de la cabeza del manguito. Como se representa en la figura 8A, la parte del punzón 53 se presenta en el extremo del pasador del elemento de fijación y la fuerza axial aplicada mediante martillado, para romper el ajuste de interferencia entre el pasador y el manguito y dirigir el pasador a través del manguito hasta que la cara anular del punzón entre en contacto con la cara de la cabeza del manguito 29, como se representa en la figura 8B, que incluye su detalle a mayor escala. La aplicación de una fuerza adicional al punzón deforma la parte periférica exterior del reborde de la cabeza del manguito 26, como se representa en la figura 8C y en su detalle a mayor escala (en algunos casos, la parte periférica exterior se puede romper por esfuerzo cortante). Un movimiento adicional del punzón dirige el manguito y el pasador a través del extremo alejado de la abertura de la pieza de trabajo, extrayendo de ese modo el elemento de fijación instalado.

Resulta evidente que, a fin de que el elemento de fijación sea instalado y extraído del modo descrito antes en este documento, debe existir la relación correcta entre las diversas fuerzas axiales necesarias para separar los diversos componentes. Por lo tanto, la fuerza axial necesaria en el manguito para separarlo del collar (superando las orejas forzadas 38, como se ha descrito con referencia a la figura 3B), debe ser menor que la fuerza axial necesaria para superar el acoplamiento de interferencia entre el pasador y el manguito (como ha sido descrito con referencia a las figuras 3C y 8B), la cual a su vez debe ser menor que la fuerza necesaria para empujar la cabeza del manguito a través de la abertura (como ha sido descrito con referencia a la figura 8C).

Los tres valores medidos de la fuerza para un elemento de fijación de ejemplo de un diámetro exterior del manguito de 10 mm son respectivamente 900 Newtons, 1900 Newtons y entre 6000 Newtons (para una abertura de un diámetro máximo en el cual la cabeza del manguito se pliega hacia arriba, figura 8C) y 9000 Newtons (para una abertura de un diámetro mínimo).

La invención no está limitada a los detalles del ejemplo anterior. Por ejemplo, el manguito y el collar de apoyo pueden estar unidos entre sí de forma que se puedan liberar mediante cualquier disposición conveniente.

Claims (3)

1. Un elemento de fijación ciego para la inserción a través de una abertura en una pieza de trabajo, el elemento de fijación comprendiendo un pasador (11), un manguito (21) y un elemento de apoyo (32); el pasador (11) extendiéndose en el interior del manguito (21) y acoplándose con el mismo en o cerca de un primer extremo (24) del manguito (21); el manguito (21) estando provisto de una parte que se puede expandir radialmente; el elemento de apoyo (32) siendo adyacente al segundo extremo (25) del manguito (21) y prolongándose radialmente del mismo y el pasador (11) extendiéndose más allá del elemento de apoyo (32); en el que, cuando el manguito (21) se inserta en el interior de una abertura adecuada en una pieza de trabajo de un grosor adecuado con la parte que se puede expandir del manguito (21) sobresaliendo más allá de la cara ciega o alejada de la pieza de trabajo y el elemento de apoyo (32) sobresaliendo de la cara próxima de la pieza de trabajo y cuando se aplica una fuerza de tracción progresivamente creciente a la parte del pasador (11) que se extiende más allá del elemento de apoyo (32), la fuerza de tracción siendo soportada contra el elemento de apoyo (32), de modo que se aplica una compresión axial al manguito (21) entre el elemento de apoyo (32) y su acoplamiento con el pasador (11), la parte que se puede expandir radialmente del manguito (21) se hace que se expanda radialmente para formar una cabeza ciega en apoyo con la cara alejada de la pieza de trabajo, para aplicar de ese modo compresión a la pieza de trabajo entre la cabeza ciega y el elemento de apoyo (32) y después de ello el elemento de apoyo se puede fijar al pasador (11), caracterizado porque el elemento de apoyo (32) está fijado de forma que se pueda extraer al manguito (21) por medios suficientemente resistentes como para permitir la manipulación del elemento de fijación montado para ser insertado en la abertura en la pieza de trabajo e instalado en su interior, pero suficientemente débil como para permitir que el elemento de apoyo (32) sea extraído del manguito (21) de forma que el pasador (11) y el manguito (21) pueden ser forzados fuera de la abertura en la pieza de trabajo, para extraer el elemento de fijación de la misma, el manguito (21) y el elemento de apoyo (32) siendo elementos separados y los medios de fijación que se pueden extraer comprendiendo la deformación de por lo menos uno de ellos dentro del acoplamiento con el otro, en el que el manguito (21) tiene una cabeza que se extiende radialmente (25) la cual incluye un reborde (26) el cual no es suficientemente resistente como para evitar que el manguito (21) sea dirigido a través de la abertura, el elemento de apoyo (32) tiene una entalladura correspondiente (37) en la cual es recibida la cabeza del manguito (25) y una parte del elemento de apoyo (32) adyacente a la entalladura se deforma por encima y en contacto con la cabeza del manguito (25).

2. Un elemento de fijación como se reivindica en la reivindicación 1 en el cual el elemento de apoyo (32) se deforma como ha sido mencionado antes en una pluralidad de posiciones separadas alrededor de la cabeza del manguito (25).

3. Un procedimiento para extraer de una pieza de trabajo un elemento de fijación como se reivindica en cualquiera de las reivindicaciones anteriores el cual ha sido instalado en la pieza de trabajo como ha sido mencionado antes, procedimiento el cual comprende la extracción del elemento de apoyo (32) del manguito (21) y después la extracción del pasador (11) y el manguito (21) a través del lado ciego de la abertura.