Anclaje en un material de construcción.

Un método de anclaje de un elemento de anclaje (1) en un objeto (21) de material de construcción (21),

cuyo elemento de anclaje es comprimible en la dirección de un eje de compresión bajo un agrandamiento local de una distancia entre una superficie periférica del elemento de anclaje y el eje de compresión, en donde el elemento de anclaje (1) comprende una cara de acoplamiento de entrada (1.1) no paralela al eje de compresión para el acoplamiento de entrada de una fuerza de compresión (4) y una vibración mecánica (5), y en donde el elemento de anclaje (1) además comprende un material termoplástico que forma al menos una parte de la superficie periférica del elemento de anclaje, el método que comprende los pasos de:

- proporcionar un agujero (21.1) en el objeto (21);

- colocar el elemento de anclaje (1) en el agujero (21.1);

- proporcionar una herramienta (3) con una cara de acoplamiento de salida (3.1) que colabora con una cara de acoplamiento de entrada (1.1) del elemento de anclaje (1) para la aplicación de entrada de la fuerza de compresión (4) y las vibraciones mecánicas (5);

- aplicar la fuerza de compresión (4) y las vibraciones mecánicas (5) a través de la cara de acoplamiento de entrada (1.1, 1.2) en el elemento de anclaje (1) colocado, por lo cual el elemento de anclaje (1) se comprime y debido al agrandamiento de la distancia al menos se presiona localmente contra las paredes laterales del agujero (21.1) y el material termoplástico es licuado al menos parcialmente donde está en contacto con las paredes laterales y presionado dentro de las estructuras del objeto (21) para formar, después de la resolidificación, una conexión de ajuste de forma con las paredes laterales

Anclaje en un material de construcción.

La invención está en el campo de la construcción, especialmente la industria de la construcción, construcción de madera, industria del mueble y construcción mecánica y se refiere a un método de anclaje de un elemento de anclaje en un objeto de material de construcción, cuyo objeto tiene una superficie porosa o estructurada, la superficie del objeto, en la que se ancla el elemento de anclaje, que es de madera, un compuesto de madera (aglomerado, tablero de partículas, tablero de virutas orientadas, etc.) , cartón, hormigón, ladrillo, yeso, piedra (tal como arenisca) o espuma dura industrial, y en la que un material licuado puede penetrar bajo presión. La invención también se refiere a un elemento de anclaje correspondiente que se ancla en un objeto, y a un dispositivo correspondiente.

Son conocidos métodos de anclaje de elementos de conexión en una abertura en un material de construcción fibroso o poroso con la ayuda de vibraciones mecánicas a partir de publicaciones tales como la WO 98/00109, WO 00/79137 y WO 2006/002569. Según estos métodos, un elemento de conexión se coloca en una abertura prefabricada del objeto o es presionado contra la superficie del objeto mediante una fuerza dirigida, que a su vez crea una abertura. Mientras que una fuerza actúa sobre el elemento de conexión en la dirección de un eje de la abertura el elemento es excitado mediante vibraciones mecánicas. El elemento de conexión comprende material termoplástico al menos en una superficie, que entra en contacto con el material del objeto durante este procedimiento. La energía de las vibraciones mecánicas se ajusta para licuar el material termoplástico en el área de un punto de anclaje predeterminado mediante vibraciones mecánicas y para empujarlo contra los poros o estructuras de superficie del objeto mediante la acumulación de presión en el punto de anclaje entre una pared de la abertura y el elemento de conexión, formando de esta manera un anclaje macroscópico más efectivo.

Adicionalmente, la WO 03/046390 se refiere a una invención para fijar un inserto en un agujero de un componente que consta de un material de peso ligero, en particular un material celular metálico. Un cuerpo que consta de material termoplástico se introduce en el agujero y posteriormente el inserto se introduce en el orificio mediante un sonotrodo que plastifica el material termoplástico del cuerpo y que une por ello el inserto al componente mediante un ajuste material. La US 5.437.750 se refiere a un método para conexión de insertos termoplásticos en paneles sándwich estructurales.

Hay situaciones no obstante, en las que el anclaje de los elementos de conexión mediante vibraciones mecánicas según la tecnología de vanguardia no basta o en las que, por ejemplo debido a la limitada accesibilidad de la abertura, no es posible excitar un elemento de conexión conocido con energía vibratoria suficiente para asegurar un anclaje fiable mediante los métodos conocidos.

Es por lo tanto el objetivo de la invención proporcionar un método de anclaje de un elemento de anclaje (el término usado en este texto para un elemento de conexión o cualquier otra pieza que se ancla directamente en el objeto) y un elemento de anclaje correspondiente adecuado para ser anclado en el material del objeto bajo condiciones, que hasta este momento hacían tal anclaje imposible o extremadamente difícil.

Un primer aspecto de la invención proporciona un elemento de anclaje adecuado para ser anclado en una abertura del objeto de material de construcción con la ayuda de vibración mecánica. El elemento de anclaje es capaz de ser comprimido en la dirección de un eje de compresión elegido con el efecto de un agrandamiento local de una distancia entre una superficie periférica del elemento de anclaje y el eje de compresión (medida en ángulos rectos al eje de compresión) . El elemento de anclaje comprende una cara de acoplamiento de entrada para la aplicación de una fuerza de compresión y de la vibración mecánica en el elemento de anclaje, y un material termoplástico, que forma al menos una parte de la superficie del elemento de anclaje en la región del agrandamiento de distancia antes mencionado. Un método de anclar tal elemento de anclaje en un objeto comprende los siguientes pasos:

! proporcionar una abertura en el objeto;

! colocar el elemento de anclaje en la abertura de modo que el eje de compresión se extiende esencialmente en paralelo con un eje de la abertura;

! proporcionar una herramienta con una cara de acoplamiento de salida que colabora con una cara de acoplamiento de entrada del elemento de anclaje en la fuerza de compresión y las vibraciones mecánicas;

! aplicar una fuerza de compresión y vibraciones mecánicas a través de la cara de acoplamiento de entrada en el elemento de anclaje colocado, causando por ello que el elemento de anclaje sea comprimido y, debido al agrandamiento de la distancia, sea presionado al menos localmente contra las paredes laterales de la abertura y haciendo con el mismo al material termoplástico licuarse al menos parcialmente donde está en contacto con las paredes laterales y sea presionado contra las estructuras del objeto, para formar una conexión de ajuste de forma después de la resolidificación.

Un tema adicional de la invención es un elemento de anclaje a ser anclado por este método.

En el presente texto, el término “elemento de anclaje” se usa para describir cualquier elemento configurado para ser anclado en un objeto de material de construcción. El término se usa principalmente para elementos de conexión, es decir elementos que sirven para conectar el objeto con un objeto adicional. Tales elementos de conexión pueden ser usados de manera similar a tornillos, clavijas, clavos, ganchos, etc., convencionales, pero el término “elemento de anclaje” también describe elementos que se anclan en un objeto como tal y no requieren una fijación adicional.

El objeto en el que va a ser anclado el elemento de anclaje, -esto también es aplicable a todos los aspectos de la invención-está hecho al menos parcialmente de un material que es rígido y poroso, comprende una superficie estructurada (es decir una superficie con añadidos irregulares, aberturas porosas o estructuras similares, por ejemplo producidas de forma mecánica) , y/o que puede ser penetrado por un material licuado bajo presión. Preferiblemente, el objeto consta al menos parcialmente de madera o un material similar, por ejemplo material hecho de astillas de madera o virutas o un compuesto que contiene estas últimas. No obstante, el material también puede ser cartulina (o cartón) , hormigón, espuma metalizada, espuma de plástico duro, ladrillo, piedra o cualquier otro material adecuado para la construcción y en línea con la definición antes mencionada.

En este texto “material termoplástico” se usa para describir un material que comprende al menos un componente termoplástico capaz de ser licuado mediante vibraciones mecánicas mientras que está en contacto con una superficie dura. El material termoplástico conforma al menos una parte del elemento de anclaje; puede formar el elemento de anclaje entero. Además del termoplástico, el material termoplástico también puede comprender componentes no termoplásticos, tales como fibras de refuerzo, férulas de refuerzo, materiales de relleno, etc. Los componentes no termoplásticos pueden estar distribuidos de forma uniforme en el material termoplástico o estar presentes en concentraciones variables. El elemento de anclaje puede comprender además áreas libres de material termoplástico. Tales áreas pueden ser de metal, vidrio, material cerámico, o de materiales no termoplásticos o de material (es) termoplástico (s) licuable (s) a temperaturas sustancialmente más altas comparadas con el material termoplástico básico.

La frecuencia mecánica de las vibraciones mecánicas -esto también aplica a todos los aspectos de la invención descritas en este texto- a menudo se encuentra entre 2 kHz y 200 kHz y sus amplitudes son de aproximadamente 10 μm, es decir entre 1 μm y 100 μm. Si el material termoplástico va a hacerse cargo una función de soporte de cargas y va a licuarse solamente en las áreas de contacto nombradas, debería tener un coeficiente de elasticidad de más de 0, 5 GPa y unas temperaturas de plastificación de hasta 200ºC, de entre 200ºC y 300ºC o de más de 300ºC.

Una abertura en el objeto -ya sea un orificio pasante o un orificio ciego-en el cual se coloca un elemento de anclaje para anclaje posterior es a continuación denominado como un “agujero”. Por supuesto un anclaje según la invención también puede tener lugar... [Seguir leyendo]

1. Un método de anclaje de un elemento de anclaje (1) en un objeto (21) de material de construcción (21) , cuyo elemento de anclaje es comprimible en la dirección de un eje de compresión bajo un agrandamiento local de una distancia entre una superficie periférica del elemento de anclaje y el eje de compresión, en donde el elemento de anclaje (1) comprende una cara de acoplamiento de entrada (1.1) no paralela al eje de compresión para el acoplamiento de entrada de una fuerza de compresión (4) y una vibración mecánica (5) , y en donde el elemento de anclaje (1) además comprende un material termoplástico que forma al menos una parte de la superficie periférica del elemento de anclaje, el método que comprende los pasos de:

! proporcionar un agujero (21.1) en el objeto (21) ;

! colocar el elemento de anclaje (1) en el agujero (21.1) ;

! proporcionar una herramienta (3) con una cara de acoplamiento de salida (3.1) que colabora con una cara de acoplamiento de entrada (1.1) del elemento de anclaje (1) para la aplicación de entrada de la fuerza de compresión (4) y las vibraciones mecánicas (5) ;

! aplicar la fuerza de compresión (4) y las vibraciones mecánicas (5) a través de la cara de acoplamiento de entrada (1.1, 1.2) en el elemento de anclaje (1) colocado, por lo cual el elemento de anclaje (1) se comprime y debido al agrandamiento de la distancia al menos se presiona localmente contra las paredes laterales del agujero (21.1) y el material termoplástico es licuado al menos parcialmente donde está en contacto con las paredes laterales y presionado dentro de las estructuras del objeto (21) para formar, después de la resolidificación, una conexión de ajuste de forma con las paredes laterales

2. El método según la reivindicación 1, en donde, en la colocación del elemento de anclaje (1) en el agujero (21.1) , el eje de compresión se dirige esencialmente paralelo con un eje del agujero (21.1) .

3. El método según la reivindicación 1 o 2, en donde el elemento de anclaje (1) comprende al menos dos componentes que se mueven uno respecto al otro por el efecto de la fuerza de compresión (4) que se desplaza a lo largo de las superficies de desplazamiento que se extienden oblicuamente al eje de compresión, en donde opcionalmente al menos uno de los componentes se expande por el efecto de la fuerza de compresión (4) .

4. El método según la reivindicación 3, en donde al menos alguno de los componentes del elemento de anclaje (1) comprende un material termoplástico a lo largo de la superficies de desplazamiento y en donde la energía mecánica aplicada en el elemento de anclaje por las vibraciones mecánicas (5) es suficiente para soldar los componentes juntos irreversiblemente después de la aplicación de las vibraciones y la resolidificación posterior.

5. El método según la reivindicación 1 o 2, en donde el elemento de anclaje (1) consta de una pieza y es deformada por el efecto de la fuerza de compresión, en donde por ejemplo la fuerza de compresión causa al elemento de anclaje (1) expandirse o doblarse.

6. El método según cualquiera de las reivindicaciones previas, en donde la fuerza de compresión (4) es ejercida entre la herramienta (3) y un elemento opuesto, en donde el elemento opuesto no transmite ninguna fuerza sobre el objeto (21) y/o en donde el paso de aplicar la fuerza de compresión (4) en el elemento de anclaje (1) incluye aplicar la fuerza de compresión (4) por medio de un elemento de muelle.

7. Un elemento de anclaje (1) adecuado para ser anclado con la ayuda de vibraciones mecánicas (5) en un agujero

(21.1) en un objeto (21) , cuyo elemento de anclaje (1) es comprimible en la dirección de un eje de compresión bajo agrandamiento local de una distancia entre una superficie periférica del elemento de anclaje (1) y el eje de compresión, en donde el elemento de anclaje (1) comprende una cara de acoplamiento de entrada (1.1, 1.2) no paralela al eje de compresión para la aplicación de entrada de una fuerza de compresión (4) y vibraciones mecánicas (5) , y en donde el elemento de anclaje (1) además comprende un material termoplástico que forma al menos una parte de la superficie del elemento de anclaje (1) en las áreas del agrandamiento de la distancia local caracterizado por que para el alargamiento local de la distancia entre una superficie periférica del elemento de anclaje (1) y el eje de compresión el elemento de anclaje (1)

! comprende al menos dos componentes, que están diseñados para ser desplazados uno respecto a otro mediante la fuerza de compresión a lo largo de las superficies de desplazamiento que se extienden oblicuamente al eje de compresión ! o es una pieza que es extensible ! y/o comprende ubicaciones de deformación, en las cuales el elemento de anclaje se dobla a través del efecto de la fuerza de compresión.

8. El elemento de anclaje según la reivindicación 7, en donde la cara de acoplamiento de entrada (1.1, 1.2) es al menos parcialmente plana y orientada perpendicular al eje de compresión.

9. El elemento de anclaje según la reivindicación 7 u 8, el elemento de anclaje (1) que comprende al menos dos componentes, que se diseñan para ser desplazados uno con respecto al otro mediante la fuerza de compresión (4) a lo largo de las superficies de desplazamiento que se extienden oblicuamente al eje de compresión en donde al menos uno de los componentes es expandible por la fuerza de compresión (4) y en donde opcionalmente los componentes del elemento de anclaje (1) , anterior al anclaje, se separan o enlazan a través de puntos de ruptura o fusión predeterminados.

10. El elemento de anclaje según cualquiera de las reivindicaciones 7 a 9, el elemento de anclaje (1) que comprende al menos dos componentes, que se diseñan para ser desplazados uno con respecto al otro mediante la fuerza de compresión a lo largo de las superficies de desplazamiento que se extienden oblicuamente al eje de compresión en donde las superficies de compresión son cónicas.

11. El elemento de anclaje según cualquiera de las reivindicaciones 7 a 10, el elemento de anclaje (1) que comprende al menos dos componentes, que se diseñan para ser desplazados uno con respecto al otro mediante la fuerza de compresión a lo largo de las superficies de desplazamiento que se extienden oblicuamente al eje de compresión en donde la superficie de los componentes consta de material termoplástico al menos en la medida que los componentes son capaces de ser soldados juntos por el efecto de las vibraciones mecánicas y la fuerza de compresión.

12. El elemento de anclaje según la reivindicación 7 u 8, el elemento de anclaje (1) que es de una pieza y que comprende ubicaciones de deformación, en las que el elemento de anclaje se dobla a través del efecto de la fuerza de compresión (4) , en donde las ubicaciones de deformación son puntos débiles, que son capaces de ser suavizados o licuados por el efecto de las vibraciones mecánicas.

13. Un método para anclar un elemento de anclaje (1) en un objeto (21) con la ayuda de las vibraciones mecánicas (5) , cuyo elemento de anclaje (1) comprende un eje y un material licuable mediante vibraciones mecánicas (5) , que forma al menos una parte de la superficie del elemento de anclaje (1) , el método que comprende los pasos de:

! proporcionar un agujero (21.1) en el objeto (21) ;

! colocar el elemento de anclaje (1) en el agujero (21.1) ;

! proporcionar una herramienta (3) que tiene una parte proximal y una parte de extremo distal;

! colocar la herramienta (3) en contacto con el elemento de anclaje (1) ;

! aplicar las vibraciones mecánicas (5) en la herramienta y simultáneamente mover la herramienta (3) con respecto al elemento de anclaje (1) en la dirección axial, una parte de la herramienta (3) que se mueve en el interior del elemento de anclaje (1) , y por ello expandir el elemento de anclaje (1) y presionar el elemento de anclaje (1) al menos localmente contra las paredes laterales del agujero (21.1) y, debido a la expansión y el efecto de las vibraciones mecánicas (5) aplicadas en el elemento de anclaje (1) desde la herramienta (3) , licuar el material termoplástico al menos parcialmente donde está en contacto con la pared del agujero (21.1) para producir un material termoplástico licuado, y presionar el material licuado dentro del material de construcción para formar una conexión de ajuste positivo con la pared después de la resolidificación.

14. Un método de fijación de una fijación a un objeto (21) de material de construcción, el método que incluye un método de anclaje de un elemento de anclaje (1) según cualquiera de las reivindicaciones 1-6 o 13, y que incluye el paso adicional de hacer que la herramienta (3) sea fijada al elemento de anclaje (1) y usar la herramienta (3) , después del anclaje, como la fijación.