Procedimiento y dispositivo para implantar en un componente mecánico, en particular en una pieza de chapa, un elemento de fijación.

Procedimiento para implantar un elemento (112) de fijación en una pieza (113) de chapa previamente perforada,

cuyo elemento (112) de fijación posee una cabeza (114), un vástago (116) de remache tubular, que se disponeconcéntricamente a un eje (118) de simetría del elemento (112) de fijación o bien a un vástago (120) de fijacióndel elemento de fijación y que se convierte en la cabeza (114) a través de una superficie (122) de apoyo, que seextiende en dirección radial, haciéndose pasar el vástago (116) de remache a través del orificio (124) de lachapa y abatiéndose los rebordes del vástago de remache, con lo cual se inmoviliza la pieza de chapa en lazona del orificio entre la superficie (122) de apoyo y el vástago (116') de remache de rebordes abatidos, siendorecibida la cabeza (114) del elemento (112) de fijación en una escotadura (126) de una primera herramienta(128), caracterizado porque una segunda herramienta (130), que presenta una horma de matriz para abatirprogresivamente los bordes del vástago de remache, se lleva a una posición coaxial con respecto al eje (118) desimetría del elemento de fijación, y con una tercera herramienta (160), inclinada respecto del eje de simetría ygirada alrededor del eje de simetría, se comprime sobre una cara frontal, opuesta a la horma de matriz, de lasegunda herramienta (130); donde se lleva a cabo un movimiento (136) de aproximación relativo entre laprimera herramienta (128), receptora de la cabeza, y la tercera herramienta (160), que mueve solidariamente lasegunda herramienta (130), hasta que se hayan abatido completamente los bordes del vástago (116) delremache.

Procedimiento y dispositivo para implantar en un componente mecánico, en particular en una pieza de chapa, un elemento de fijación El presente invento se refiere a un procedimiento y a un dispositivo para implantar en un componente mecánico previamente perforado, por ejemplo, una pieza de chapa, un elemento de fijación con una cabeza y con un vástago de remache tubular, que se ha dispuesto concéntricamente a un eje de simetría del elemento de fijación o bien de un vástago de fijación del elemento de fijación, y que se transforma en la cabeza a través de una superficie de apoyo, que se extiende en dirección radial, habiéndose conducido el vástago de remache a través del orificio de la pieza de chapa y habiéndose abatido los rebordes del vástago de remache, con lo cual se inmoviliza el componente mecánico en la región del orificio entre la superficie de apoyo y el vástago de remache con sus rebordes abatidos. El presente invento se refiere además a procedimientos y dispositivos similares, que sean apropiados para implantar un elemento de fijación en una pieza de chapa sin perforar previamente, aprovechándose el elemento de fijación para realizar el orificio en la chapa.

Se conocen del mejor modo posible procedimientos y dispositivos el género mencionado arriba en el campo de la implantación de elementos de fijación en piezas de chapa. Por ejemplo, la patente alemana 3447006 describe cómo se puede implantar de modo autopunzonante, en una pieza de chapa, un elemento de fijación, que se puede adquirir comercialmente de la firma Profil Verbindungstechnik GmbH & Co. KG bajo la denominación SBF. La patente europea 539793 describe, además, el llamado procedimiento de remachado en orificios de inmovilización, con el cual se pueden colocar elementos en piezas de chapa, en especial, los llamados elementos RSN (runde, schmale Nietmutter = tuercas de remache redondas, estrechas) y elementos RND (runde Nietmutter für hohe Durchzugskräfte = tuercas de remache redondas para elevadas fuerzas de arrastre) (EP 1116891) de la firma Profil Verbindungstechnik GmbH & Co. KG.

Para llevar a cabo los procedimientos conocidos hasta ahora, se utilizan primordialmente prensas con fuerzas de compresión considerables, que se encargan de la aplicación de los elementos de fijación en las piezas de chapa y precisamente, en especial, cuando la pieza de chapa haya de recibir también una determinada configuración en la prensa. No se fijan de este modo solo elementos de la firma Profil Verbindungstechnik GmbH & Co. KG en piezas de chapa, sino también una serie de otros elementos de fijación de diferentes competidores. En lugar de utilizar una prensa para la implantación de los elementos de fijación, se conoce también fijarlos en las piezas de chapa en tornos en C y/o mediante autómatas, debiendo disponerse, en ambos casos, de los correspondientes generadores de fuerza, que, con frecuencia, han de producir fuerzas a nivel de un tonelaje de dos cifras.

Con tales dispositivos, se implantan los elementos de fijación en la chapa en una embolada, marchando, pues, el procedimiento relativamente rápido.

Sin embargo, en talleres más pequeños, hay una multiplicidad de posibles aplicaciones o para fabricación de series menores, en los que no se dispone de prensas pesadas ni de los otros mecanismos mencionados (tornos en C o autómatas) , bien sea porque los correspondientes establecimientos no disponen de dichos mecanismos o porque están saturados en otros menesteres.

El documento JP 07 171651 define el estado de la técnica más próximo en comparación con el objeto de las reivindicaciones 1, 15, 16 y 26 independientes. Revela las características de los preámbulos de dichas reivindicaciones.

Estado actual de la técnica adicional se revela en los documentos: DATABASE WPI Sección PQ, Semana 200405 Thomson Scientific, Londres, Gran Bretaña; Clase P52, AN 2004-050375 XP002340114 - & SE 521 812 C2 (Heino T) 9 diciembre 2003, así como US 4.459.840A.

Es, por ello, misión del presente invento proponer procedimientos y dispositivos de confianza, que estén en disposición de implantar elementos de fijación del género mencionado al principio en piezas de chapa sin que haya que emplear fuerzas considerables para ello, de modo que factorías, incluso sin grandes inversiones en mecanismos relativamente pesados, estén en disposición de implantar fiablemente elementos de fijación en componentes mecánicos, en especial, en piezas de chapa, pudiéndose utilizar el procedimiento según el invento y el dispositivo según el invento para una multiplicidad de diversos elementos de fijación.

Para llevar a cabo satisfactoriamente esta misión, se ha previsto, según el invento, un procedimiento del género mencionado al principio, que se caracteriza porque se mueve a una posición coaxial, con respecto al eje de simetría del elemento de fijación, una segunda herramienta que presenta una horma de matriz para abatir progresivamente los rebordes del vástago de remache, y se hace presión con una tercera herramienta inclinada respecto del eje de simetría y girada alrededor del eje de simetría, sobre una cara frontal de la segunda herramienta opuesta a la horme de la matriz, practicándose un movimiento de aproximación axial relativo entre la primera herramienta, receptora de la cabeza, y la tercera herramienta, que arrastra solidariamente la segunda herramienta hasta que se hayan abatido completamente los rebordes del vástago de remache.

Según el invento, se utiliza una fuerza sensiblemente menor, en vez de una gran fuerza rápidamente operante, que actúa localmente sobre el elemento de fijación o bien sobre su vástago de remache, y precisamente durante un tiempo comparativamente largo (pero que puede estar, sin más, en el entorno de unos segundos) , moviéndose la fuerza progresivamente alrededor del eje de simetría del elemento de fijación y actuando localmente sobre el elemento de fijación o bien su vástago de remache o bien la pieza de chapa, hasta que se complete el abatimiento de los rebordes del vástago de remache. Debido a que la fuerza utilizada resultó claramente menor o mayor en comparación con las fuerzas utilizadas hasta ahora, el dispositivo necesario para llevar a cabo el procedimiento está sensiblemente menos solicitado y puede construirse, en consecuencia, de modo más ligero y más compacto y gasta menos material de lo que era necesario hasta ahora. Además, al llevar a cabo el procedimiento, se puede trabajar con matrices, que son idénticas o, que se modificaron de modo insignificante, a las matrices utilizadas hasta ahora para los elementos respectivos, de manera que sistemas acreditados y comprobados en la práctica se pueden utilizar también ulteriormente con el nuevo procedimiento y con el nuevo dispositivo. Una primera solución según el invento para la misión planteada arriba prevé un procedimiento del género mencionado al principio, que se caracteriza por que la cabeza del elemento de fijación es recibida en una escotadura de una primera herramienta y una segunda herramienta, que presenta una horma de matriz para abatir progresivamente los rebordes del vástago de remache, es girada alrededor del eje de simetría del elemento de fijación a una posición inclinada con respecto al eje de simetría del elemento de fijación y, al mismo tiempo, se realiza un movimiento de aproximación axial relativo entre la herramienta receptora de la cabeza y la herramienta, que presenta la horma de la matriz, hasta que los rebordes del vástago de remache hayan sido completamente abatidos.

Formas de realización preferidas del procedimiento se basan en las reivindicaciones 2 a 14.

Otro ejemplo más de una solución del problema planteado arriba prevé un procedimiento del género mencionado arriba, que se caracteriza por que la cabeza del elemento de fijación es recibida en una escotadura de una primera herramienta y una segunda herramienta, que presenta una horma de la matriz para abatir progresivamente los rebordes del vástago de remache, es movida a una posición coaxial con respecto al eje de simetría del elemento de fijación y es sometida a presión sobre una cara frontal de la segunda herramienta, opuesta a la horma de la matriz, con una tercera herramienta inclinada con respecto al eje de simetría y girada en relación con el eje de simetría en, realizándose un movimiento de aproximación axial relativo entre la primera herramienta, receptora de la pieza de cabeza, y la tercera herramienta, que arrastra solidariamente la segunda herramienta, hasta que los rebordes del vástago del remache hayan sido completamente abatidos.

Este procedimiento tiene también las mismas ventajas que se detallaron arriba en relación con la primera variante de la solución según el... [Seguir leyendo]

1. Procedimiento para implantar un elemento (112) de fijación en una pieza (113) de chapa previamente perforada, cuyo elemento (112) de fijación posee una cabeza (114) , un vástago (116) de remache tubular, que se dispone concéntricamente a un eje (118) de simetría del elemento (112) de fijación o bien a un vástago (120) de fijación del elemento de fijación y que se convierte en la cabeza (114) a través de una superficie (122) de apoyo, que se extiende en dirección radial, haciéndose pasar el vástago (116) de remache a través del orificio (124) de la chapa y abatiéndose los rebordes del vástago de remache, con lo cual se inmoviliza la pieza de chapa en la zona del orificio entre la superficie (122) de apoyo y el vástago (116’) de remache de rebordes abatidos, siendo recibida la cabeza (114) del elemento (112) de fijación en una escotadura (126) de una primera herramienta (128) , caracterizado porque una segunda herramienta (130) , que presenta una horma de matriz para abatir progresivamente los bordes del vástago de remache, se lleva a una posición coaxial con respecto al eje (118) de simetría del elemento de fijación, y con una tercera herramienta (160) , inclinada respecto del eje de simetría y girada alrededor del eje de simetría, se comprime sobre una cara frontal, opuesta a la horma de matriz, de la segunda herramienta (130) ; donde se lleva a cabo un movimiento (136) de aproximación relativo entre la primera herramienta (128) , receptora de la cabeza, y la tercera herramienta (160) , que mueve solidariamente la segunda herramienta (130) , hasta que se hayan abatido completamente los bordes del vástago (116) del remache.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque la segunda herramienta es mantenida en un alojamiento cilíndrico, circular y es conducida con algo de holgura radial.

3. Procedimiento según la reivindicación 2, caracterizado porque la pieza de guía está previamente cargada elásticamente en la pieza de chapa y sirve por lo menos como sujetador de la pieza de chapa al menos en la fase final del abatimiento de los bordes del vástago del remache y la inmoviliza contra la cara frontal de la primera herramienta.

4. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque la tercera herramienta presenta un extremo frontal cilíndrico, que se dispone asimismo en el alojamiento cilíndrico circular de la pieza de guía y es conducido por ella.

5. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque el extremo frontal de la tercera herramienta, que presiona sobre la cara frontal de la segunda herramienta opuesta a la horma de matriz, presenta una forma cónica, con lo cual la tercera herramienta forma un contacto por lo menos sensiblemente de tipo lineal con la cara frontal de la segunda herramienta, encontrándose dicha línea de contacto por lo menos principalmente a un lado del eje de simetría y moviéndose alrededor del eje de simetría al girar la tercera herramienta.

6. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque en el movimiento de abatimiento de bordes se aplicaron en el elemento de fijación características de seguro contra torsión, que se instalaron en el elemento de fijación y/o en la superficie de apoyo y/o en la transición del vástago de remache a la superficie de apoyo, en conjunción con la pieza de chapa.

7. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque el movimiento de aproximación axial relativo se provocó con movimiento de la tercera herramienta sobre la segunda herramienta y el elemento de fijación.

8. Procedimiento según una de las reivindicaciones precedentes 1 a 7, caracterizado porque la tercera herramienta no solo gira alrededor del eje de simetría del elemento de fijación, sino al mismo tiempo alrededor del eje inclinado, que se define por la posición inclinada de la segunda herramienta.

9. Procedimiento según una de las reivindicaciones precedentes 1 a 8, caracterizado porque la pieza de chapa previamente perforada se provee de un reborde cónico circundante del orificio, por que el vástago del remache se introduce desde el lado del reborde cónico sobresaliente a través del orificio, y por que el vástago del remache rellena el espacio anular gracias al abatimiento de los rebordes, cuyo espacio anular se ha previsto en la cara de la pieza de chapa opuesta a la cabeza del elemento de fijación en la zona del reborde cónico, de tal modo que el reborde del remache abatido no sobresalga, por lo menos sensiblemente, de la cara de la pieza de chapa opuesta a la cabeza del elemento de fijación.

10. Procedimiento según la reivindicación 9, caracterizado porque el reborde cónico de la pieza de chapa es sometido a presión por lo menos parcialmente de plano al abatir los rebordes del vástago del remache.

11. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 10 precedentes, caracterizado porque la superficie de apoyo, que se extiende radialmente, presenta alrededor del vástago del remache tubular una cavidad axial y/o una cavidad radial, y por que al abatir el reborde del vástago del remache se comprime el material de la pieza de chapa adentro en dicha cavidad y allí se inmoviliza el reborde del vástago de remache.

12. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 11 precedentes, caracterizado porque la escotadura receptora del elemento de fijación se dimensiona, en comparación con la cabeza del elemento de fijación, de tal modo que la superficie de apoyo se desplace hacia atrás por debajo de la cara frontal de la primera herramienta orientada hacia la pieza de chapa, previéndose en la pieza de chapa, al deformarse el vástago de remache, un espacio de recepción para la zona de borde cónica del orificio.

13. Procedimiento según la reivindicación 12, caracterizado porque se forma un espacio receptor anular para el reborde del remache, por que la escotadura se convierte en la mencionada cara frontal de la primera herramienta a través de una superficie cónica.

14. Procedimiento según la reivindicación 13, caracterizado porque el ángulo del cono formado por la superficie cónica es menor que el de la zona del borde cónica de la pieza de chapa.

15. Procedimiento para implantar un elemento (512) de fijación con una cabeza (514) , con un vástago de remache tubular, que se dispone en una pieza (513) de chapa concéntricamente a un eje (518) de simetría del elemento de fijación o bien de un vástago (520) de fijación del elemento de fijación y que se convierte en la cabeza (514) a través de una superficie (522) de apoyo, que se extiende en dirección radial, caracterizado porque la pieza (513) de chapa se dispone sobre un vástago de remache sobresaliente del elemento de fijación sujeto en una matriz (502) , por que se dispone una matriz (502’) de remache coaxialmente al eje (518) de simetría en la cara de la pieza de chapa opuesta al vástago (516) de remache, y por el ejercicio de una fuerza local en la cara frontal de la matriz (502’) de remache opuesta al vástago de remache y el movimiento de dicha fuerza local en círculos alrededor del eje (518) de simetría central realizando simultáneamente un movimiento (536) de aproximación relativo axial entre la herramienta (703) , que ejerce la fuerza, y de la matriz (502) , se presiona el vástago (516) del remache a través de la pieza de chapa al generarse un orificio y seguidamente se abaten los rebordes, con lo cual la pieza (513) de chapa es inmovilizada en la zona del orificio entre la superficie (522) de apoyo y el vástago (516’) de remache de rebordes abatidos.

16. Dispositivo para implantar en una pieza (113) de chapa previamente perforada un elemento (112) de fijación con una cabeza (114) , con un vástago (116) de remache tubular, que se ha dispuesto concéntricamente a un eje

(118) de simetría del elemento (112) de fijación o bien de un vástago (120) de fijación del elemento de fijación y se convierte en la cabeza (114) a través de una superficie (122) de apoyo, que se extiende en dirección radial, pudiéndose conducir el vástago (116) de remache a través del orificio (124) de la pieza de chapa y pudiéndose abatir los bordes del vástago de remache, con lo cual se puede inmovilizar la pieza de chapa en la zona del orificio entre la superficie (122) de apoyo y el vástago (116’) de remache de bordes abatidos, habiéndose previsto en el dispositivo una primera herramienta con una escotadura (126) para recibir la cabeza (114) del elemento (112) de fijación; caracterizado porque se ha previsto una segunda herramienta (130) , que presenta una horma de matriz para abatir progresivamente los rebordes del vástago de remache, que se ha dispuesto en una posición coaxial respecto del eje (118) de simetría del elemento de fijación, y por que se ha previsto una tercera herramienta (160) , que está inclinada respecto del eje de simetría y puede girar alrededor del eje de simetría, que puede presionar sobre una cara frontal de la segunda herramienta (130) opuesta a la horma de matriz, habiéndose previsto un mecanismo, que posibilita un movimiento (136) de aproximación axial relativo entre la primera herramienta (128) , receptora de la cabeza, y la tercera herramienta (160) , que mueve solidariamente la segunda herramienta (130) .

17. Dispositivo según la reivindicación 16, caracterizado porque la segunda herramienta se sujeta en un alojamiento cilíndrico circular de una pieza de guía y es conducida con algo de holgura radial.

18. Dispositivo según la reivindicación 17, caracterizado porque la pieza de guía se ha cargado elásticamente previamente en la pieza de chapa y sirve como sujetador para la pieza de chapa por lo menos en la fase final del abatimiento de los bordes del vástago de remache.

19. Dispositivo según una de las reivindicaciones 16 a 19, caracterizado porque la tercera herramienta presenta un extremo frontal cilíndrico, que asimismo se ha dispuesto en el alojamiento cilíndrico circular de la pieza de guía y puede ser conducido en dicho alojamiento.

20. Dispositivo según una de las reivindicaciones 16 a 19, caracterizado porque el extremo frontal de la tercera herramienta, que presiona sobre la cara frontal opuesta a la horma de matriz de la segunda herramienta, presenta una forma cónica, con lo que la tercera herramienta forma un contacto por lo menos sensiblemente lineal con la cara frontal de la segunda herramienta, encontrándose dicha línea de contacto por lo menos principalmente a un lado del eje de simetría y moviéndose alrededor del eje de simetría al girar la tercera herramienta.

21. Dispositivo según una de las reivindicaciones 16 a 20, caracterizado porque el movimiento de aproximación axial relativo tiene lugar por movimiento de la tercera herramienta sobre la segunda herramienta y el elemento de fijación.

22. Dispositivo según una de las reivindicaciones 16 a 21 precedentes, caracterizado porque la tercera herramienta no solo puede girar alrededor del eje de simetría del elemento de fijación, sino que simultáneamente lo hace alrededor del eje inclinado, que se define por la posición inclinada de la segunda herramienta.

23. Dispositivo según una de las reivindicaciones 16 a 22 precedentes, caracterizado porque la escotadura de la primera herramienta receptora del elemento de fijación se ha dimensionado, en comparación con la cabeza del elemento de fijación, de tal modo que la superficie de apoyo se desplace hacia atrás por debajo de la cara frontal de la primera herramienta que da hacia la pieza de chapa, con lo cual puede preverse en la pieza de chapa un espacio receptor para la zona de borde cónica del orificio al abatir los rebordes de vástago del remache.

24. Dispositivo según la reivindicación 23, caracterizado porque se forma un espacio receptor anular para el reborde del remache de modo que la escotadura se convierta en la mencionada cara frontal de la primera herramienta a través de una superficie cónica.

25. Dispositivo según la reivindicación 24, caracterizado porque el ángulo cónico formado en la superficie cónica es menor que el de la zona de borde cónica de la pieza de chapa.

26. Dispositivo para implantar en una pieza (513) de chapa un elemento (512) de fijación con una cabeza (514) , con un vástago (516) de remache tubular, que se ha dispuesto concéntricamente a un eje (518) de simetría del elemento de fijación o bien de un vástago (520) de fijación del elemento de fijación y que se convierte en la cabeza (514) a través de una superficie (522) de apoyo, que se extiende en dirección radial, habiéndose previsto una matriza (502) para sujeción del elemento de fijación, cuyo vástago (516) de remache sobresale de la matriz, caracterizado porque la pieza (513) de chapa puede emplazarse sobre el vástago (516) de remache del elemento de sujeción sostenido en una matriz (502) , por que se ha previsto, coaxialmente al eje de simetría del vástago de remache y dentro de una guía (788) , una segunda herramienta en forma de una matriz (502’) de remache con una horma de matriz para abatir los rebordes del vástago de remache sobre la cara de la pieza de chapa opuesta al vástago de remache, por que se ha previsto y se ha diseñado una tercera herramienta (703) sobre la cara frontal de la segunda herramienta opuesta a la horma de la matriz, para ejercer una fuerza local en la cara frontal de la matriz (502’) de remache opuesta al vástago del remache y para mover dicha fuerza local en círculos alrededor del eje (518) de simetría central, y por que se ha previsto un mecanismo para generar un movimiento (536) de aproximación axial relativo entre la tercera herramienta (505) , que ejerce la fuerza, y la matriz (502) , con lo cual se puede introducir a presión el vástago (516) de remache a través de la pieza de chapa conformando un orificio y, seguidamente, se pueden abatir los rebordes y se puede inmovilizar la pieza

(513) de chapa en la zona del orificio entre la superficie (522) de apoyo y el vástago (516’) de remache con los rebordes abatidos.

27. Dispositivo según una de las reivindicaciones 16 a 26, caracterizado porque se monta en una perforadora de columna para conseguir los movimientos relativos.