Familia de elementos de fijación, calibre de control y procedimiento de control de elección de longitud de un elemento de fijación.

Familia de dispositivos de fijación que comprende al menos dos elementos (101,

121) de fijación, extendiéndosecada uno de los citados elementos según un primer eje (102) y comprendiendo una cabeza (103), un cuerpo liso(104) y una porción terminal conformada (105) alineados, consistiendo el citado conformado de la porción terminalen una rosca o en gargantas de engarce, presentando los elementos de fijación un mismo diámetro medio exteriorde la extremidad conformada, estando caracterizada la citada familia por que:

- una cara frontal (106) de la porción terminal conformada (105) de cada uno de los elementos de fijación presentauna cavidad (107) que se extiende paralelamente al primer eje (102) hasta un fondo (108),

- los elementos de fijación presentan capacidades de apriete máximas (Gmáx) diferentes, correspondiendo la citadacapacidad de apriete máxima a la longitud del cuerpo liso (104) según el primer eje (102) entre la cabeza (103) y ellímite (170) entre el citado cuerpo y la porción terminal conformada (106),

- los elementos de fijación presentan capacidades de apriete mínimas (Gmín) diferentes, correspondiendo la ciadacapacidad de apriete mínima al espesor mínimo de una estructura que el elemento de fijación puede ensamblar,

- los elementos de fijación presentan franjas de apriete (P) idénticas, correspondiendo una franja de apriete a ladiferencia entre la capacidad de apriete máxima (Gmáx) y la capacidad de apriete mínima (Gmín) de un elemento defijación,

estando configurada la citada familia de modo que la distancia (109') según el primer eje (102) entre el fondo (108)de la cavidad (107) y el límite (170) entre el cuerpo y la porción terminal conformada es idéntica para todos loselementos de fijación (101, 102).

Familia de elementos de fijación, calibre de control y procedimiento de control de elección de longitud de un elemento de fijación La invención se refiere a una familia de dispositivos de fijación de acuerdo con el preámbulo de la reivindicación 1, así como a un procedimiento de instalación de un dispositivo de este tipo con control de la elección de su longitud. Una familia de este tipo es conocida por el documento FR 2 946 707 A1.

La invención encuentra una aplicación particular en el ámbito de las fijaciones roscadas, utilizadas especialmente en la industria aeronáutica. Un dispositivo de fijación roscada clásico comprende un elemento de fijación como un tornillo, comprendiendo el citado tornillo una cabeza, un cuerpo liso y una porción terminal roscada. El dispositivo de fijación comprende además un elemento hembra, como una tuerca, que presenta una rosca apta para ser atornillada a la rosca del tornillo. El dispositivo de fijación puede comprender igualmente un casquillo o camisa, en los cuales se inserta la parte lisa del cuerpo.

Un problema que se plantea habitualmente es la garantía de haber instalado correctamente el dispositivo de fijación en cualquier ensamblaje de estructura previamente perforado. Un procedimiento de instalación de la fijación puede comprender especialmente las etapas siguientes:

1. Elección del tornillo de longitud apropiada antes de la instalación: la verificación se hace por ejemplo con un calibre de medición de espesor de estructura que haya que apretar,

2. Preinstalación del tornillo en la perforación, verificando que el cuerpo (o el casquillo, si la fijación comprende uno) sobresale de las estructuras que haya que ensamblar.

3. Verificación de que el tornillo elegido no es demasiado largo con respecto al espesor una vez apretado, habiendo podido hundirse la estructura durante la instalación.

Esta etapa debe verificar también que el casquillo no toca el refrentado interior de la tuerca si la fijación comprende un casquillo de este tipo. En efecto, en el caso de una instalación en interferencia – es decir sin holgura – con el cuerpo del tornillo, el casquillo se alarga un poco durante esta instalación en el interior de la estructura.

Para esta última etapa de verificación, existen calibres de control en forma de placa que se apoyan a una y otra parte de la fijación sobre una superficie exterior de la estructura que haya que ensamblar. Estos calibres comprenden en su parte central un vaciado o una forma particular. Un calibre de este tipo está representado en las figuras 1a, 1b, 2a y 2b, que se describirán posteriormente.

Un calibre de este tipo permite especialmente detectar visualmente si el elemento de fijación no es demasiado largo con respecto al espesor apretado, verificando que la longitud roscada se mantiene inferior a una longitud máxima tolerada de rebasamiento de la longitud roscada fuera de la estructura.

Este calibre mide una distancia entre una superficie frontal de la extremidad roscada y una superficie de la estructura. Ahora bien, cuando los filetes son realizados por rodadura, la extremidad roscada se alarga. El calibre de control que se apoya sobre la cara frontal de una extremidad roscada debe integrar entonces la imprecisión de la longitud de cuerpo y la imprecisión de la longitud roscada, que es poco controlable. La imprecisión total del sistema de medición puede llegar por ejemplo a +/-0, 381 mm.

En el caso de un dispositivo de fijación roscada con casquillo, el refrentado interior de la tuerca debe estar sobredimensionado para tener en cuenta la imprecisión del sistema de medición y evitar que el casquillo toque el refrentado interior durante su alargamiento. Una mayor imprecisión de medición impone por tanto concebir una tuerca más alta, por tanto más pesada. Ahora bien, un sobrepeso debe ser evitado en dispositivos destinados a la industria aeronáutica.

Por otra parte, el documento FR2946707 a nombre de la Solicitante describe una familia de dispositivos de fijación, que comprenden un tornillo troncocónico y un casquillo. Esta familia es tal que, para un mismo diámetro antes del ensamblaje en interferencia, los casquillos presentan un diámetro exterior idéntico y una tasa de conicidad de la superficie interior diferente: la tasa de conicidad del casquillo es función del espesor de estructura que haya que apretar. Para un diámetro dado, los tornillos pueden presentar hasta cuatro tasas de conicidad para cubrir las franjas de espesor de estructura que haya que apretar y presentan así cuatro longitudes roscadas diferentes.

La utilización de un calibre habitual como se describió anteriormente impondría por tanto tener cuatro calibres diferentes por diámetro, o sea por ejemplo cincuenta y dos calibres para trece diámetros.

Ahora bien, una puesta a disposición de un operario de un número demasiado grande de calibres generaría los problemas siguientes:

• Dificultad para el operario de seleccionar qué calibre utilizar porque la longitud de tornillo, cuando ésta está indicada, está marcada en la cabeza de tornillo mientras que el control se hace por el lado de la tuerca;

• Riesgo de equivocarse en la elección del calibre, y por tanto de rechazar fijaciones bien instaladas, o peor, aceptar fijaciones mal instaladas;

• Gran número de calibres que hay que concebir y fabricar, aumentando otro tanto los costes.

Un objeto de la invención es resolver estos problemas, así como mejorar la precisión del calibre, de modo que se rechacen lo menos posible fijaciones bien instaladas, al tiempo que se rechacen sistemáticamente las fijaciones mal instaladas. Una fijación se dice bien instalada cuando el elemento hembra (tuerca o anillo) instalado alrededor del tornillo (o el remache) está en contacto con la estructura y no se produce ningún contacto entre el elemento hembra y el cuerpo liso, o el casquillo si el dispositivo de fijación comprende uno.

A tal efecto, la invención se refiere a una familia de dispositivos de fijación que comprenda al menos dos elementos de fijación, extendiéndose cada uno de los citados elementos según un primer eje y comprendiendo una cabeza, un cuerpo liso y una porción terminal conformada alineados, consistiendo el citado conformado de la porción terminal en una rosca o en gargantas de engarce, presentando una cara frontal de la porción terminal conformada una cavidad que se extiende paralelamente al primer eje hasta un fondo. Los elementos de fijación presentan un mismo diámetro medio exterior de la extremidad conformada, siendo medido el citado diámetro medio en la mitad del espesor de un filete o de la profundidad de la garganta de engarce. Presentando los elementos de fijación capacidades de apriete máximas correspondientes a la longitud del cuerpo liso según el primer eje entre la cabeza y un límite entre el citado cuerpo y la porción terminal conformada. Los elementos de fijación presentan franjas de apriete idénticas, correspondiendo una franja de apriete a la diferencia entre la capacidad de apriete máxima y la capacidad de apriete mínima de un elemento de fijación. La familia está configurada de modo que la distancia según el primer eje entre el fondo de la cavidad y el límite entre el cuerpo y la porción terminal conformada es idéntica para todos los elementos de fijación.

Así, es posible utilizar un calibre de control idéntico para todos los elementos de la familia, a fin de controlar que un elemento de fijación tiene una longitud apropiada al espesor de una estructura que haya que ensamblar.

De manera preferente, la familia de dispositivos de fijación comprende además al menos un elemento hembra apto para ensamblarse por atornillamiento o engarce en la porción terminal conformada de un elemento de fijación. El elemento hembra puede ser una tuerca o un anillo de engarce.

De acuerdo con un modo preferido de realización de la invención, la familia de dispositivos de fijación comprende al menos dos elementos de fijación, comprendiendo cada elemento un cuerpo liso dispuesto entre la cabeza y la porción terminal conformada, siendo cada uno de los citados cuerpos troncocónicos, comprendiendo la familia además al menos dos casquillos que presentan una superficie externa cilíndrica y una superficie interna troncocónica, siendo cada una de las superficies internas complementarias de una superficie de un cuerpo liso de un elemento de fijación, presentando los casquillos antes de la puesta en interferencia un diámetro exterior idéntico y una tasa de conicidad de superficie interna diferente.

Esta familia de dispositivos de fijación es análoga a la familia descrita en el documento FR2946707.

Preferentemente,... [Seguir leyendo]

1. Familia de dispositivos de fijación que comprende al menos dos elementos (101, 121) de fijación, extendiéndose cada uno de los citados elementos según un primer eje (102) y comprendiendo una cabeza (103) , un cuerpo liso (104) y una porción terminal conformada (105) alineados, consistiendo el citado conformado de la porción terminal en una rosca o en gargantas de engarce, presentando los elementos de fijación un mismo diámetro medio exterior de la extremidad conformada, estando caracterizada la citada familia por que:

- una cara frontal (106) de la porción terminal conformada (105) de cada uno de los elementos de fijación presenta una cavidad (107) que se extiende paralelamente al primer eje (102) hasta un fondo (108) ,

- los elementos de fijación presentan capacidades de apriete máximas (Gmáx) diferentes, correspondiendo la citada capacidad de apriete máxima a la longitud del cuerpo liso (104) según el primer eje (102) entre la cabeza (103) y el límite (170) entre el citado cuerpo y la porción terminal conformada (106) ,

- los elementos de fijación presentan capacidades de apriete mínimas (Gmín) diferentes, correspondiendo la ciada capacidad de apriete mínima al espesor mínimo de una estructura que el elemento de fijación puede ensamblar,

- los elementos de fijación presentan franjas de apriete (P) idénticas, correspondiendo una franja de apriete a la diferencia entre la capacidad de apriete máxima (Gmáx) y la capacidad de apriete mínima (Gmín) de un elemento de fijación,

estando configurada la citada familia de modo que la distancia (109’) según el primer eje (102) entre el fondo (108) de la cavidad (107) y el límite (170) entre el cuerpo y la porción terminal conformada es idéntica para todos los elementos de fijación (101, 102) .

2. Familia de dispositivos de fijación de acuerdo con la reivindicación 1, que comprende además al menos un elemento (115) hembra apto para ensamblarse por atornillamiento o engarce a una extremidad mecanizada de un elemento de fijación.

3. Familia de dispositivos de fijación de acuerdo con la reivindicación 1 o la reivindicación 2, que comprende además al menos un casquillo (111) destinado a encajarse alrededor del cuerpo liso (104) de un elemento de fijación.

4. Familia de dispositivos de fijación de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes, tal que el cuerpo (104) es troncocónico.

5. Familia de dispositivos de fijación de acuerdo con la reivindicación 4, que comprende además al menos dos casquillos (111) que presentan una superficie externa cilíndrica y una superficie interna troncocónica, siendo cada una de las superficies internas complementaria de una superficie de un cuerpo liso (104) de un elemento de fijación, presentando los casquillos antes de la puesta en interferencia un diámetro exterior idéntico y una tasa de conicidad de superficie interna diferente.

6. Familia de dispositivos de fijación de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes, tal que la cavidad

(107) es una perforación cilíndrica practicada en el interior de la porción terminal conformada (105) .

7. Familia de dispositivos de fijación de acuerdo con la reivindicación 6, tal que la cavidad (107) presenta un borde periférico en forma de línea curva continua multilobulada.

8. Familia de dispositivos de fijación de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 5, tal que la cavidad (107) es una oquedad practicada en la superficie exterior en la porción o las porciones terminales conformada (105) .

9. Conjunto (100) para la instalación de un dispositivo de fijación que comprende:

- un calibre (150) de control que tiene una forma sensiblemente en U, que comprende dos ramales (152, 153) sensiblemente simétricos con respecto a un segundo eje (151) y unidos por una parte (154) central, siendo las extremidades (155, 156) de los dos ramales coplanarias según un plano perpendicular al citado segundo eje,

- una familia de dispositivos de fijación de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes,

estando caracterizado el conjunto por que:

- la parte central del calibre es solidaria de un saliente (157) apto para deslizar en la cavidad (107) de un elemento de fijación (101, 121) , estando dispuesto el citado saliente entre los dos ramales (152, 153) de la U, sensiblemente paralelamente al segundo eje (151) , estando una extremidad (158) del saliente y el plano que pasa por las extremidades (155, 156) de los ramales alejados una distancia de control (159) medida según el citado segundo eje,

- la distancia de control (159) es superior a la distancia (109) según el primer eje (102) entre el fondo (108) de la cavidad (107) y el límite (170) entre el cuerpo y la porción terminal conformada.

10. Conjunto de acuerdo con la reivindicación 9, tal que la extremidad (158) del saliente (157) tiene la forma de una bola.

11. Conjunto de acuerdo con la reivindicación 10, tal que el saliente (157) tiene una forma (160) complementaria de la cavidad (107) en una altura de guía que se extiende al menos en una parte de la longitud del saliente.

12. Conjunto de acuerdo con la reivindicación 11, tal que el saliente (157) presenta una altura de guía igual a la mayor profundidad (110) de la cavidad (107) del elemento de fijación (101, 121) más largo de la familia.

13. Procedimiento de control de la elección de longitud de un elemento de fijación que pone en práctica un conjunto (100) de acuerdo con una de las reivindicaciones 9 a 12, que comprende una familia de dispositivos de fijación de acuerdo con una de las reivindicaciones 2 a 8, comprendiendo el citado procedimiento las etapas siguientes:

- inserción de un elemento de fijación (101, 121) en un ánima de un conjunto estructural (114) de manera que la cabeza (103) y la porción terminal conformada (105) del citado elemento queden dispuestas a una y otra parte del citado conjunto estructural,

- ensamblaje del elemento hembra (115) a la porción terminal conformada (105) y apriete del elemento hembra contra una superficie (116) del conjunto estructural,

- inserción del saliente (157) del calibre de control (150) en la cavidad (107) de la porción terminal conformada,

-si la extremidad del saliente está en contacto con el fondo (108) de la cavidad sin que las extremidades (155, 156) de los ramales del calibre puedan estar en contacto con la superficie (116) del conjunto estructural, entonces el elemento de fijación es demasiado largo.