Mandrino para sujeción de elementos de fijación para una unión de soldadura por fricción.

Mandrino (2) para el soporte de elementos de fijación (1, 26) dotado,

cada uno de ellos, de una superficie depresión radial (19) y un perfil de arrastre (17) para una unión por soldadura por fricción a una pieza estructural (5) ypara la transferencia de las fuerzas de rotación y de presión que actúan sobre un elemento de fijación (1, 26),estando dotado el mandrino (2), para la transferencia de la fuerza de rotación, de un soporte anular (9) con un perfilde múltiples caras, que rodea por completo un elemento de fijación introducido (1, 26) que está dotado de un perfilde múltiples caras (17), caracterizado porque el mandrino (2) presenta una pieza de presión (18, 27), que se puederetraer dentro del soporte anular (9), que se puede retraer para recibir una pieza de fijación (1, 26) por una aberturalateral (12) del soporte anular (9) hasta detrás de la abertura (12) y que es guiado por el soporte anular (9), demanera que en la abertura lateral está conectado un canal de alimentación y el canal de alimentación (7) y elsoporte anular (9) presentan perfil de caras múltiples para un elemento de fijación (1, 26), que puede ser retenido,con separación del extremo del canal de alimentación en posición de espera, por piezas retráctiles de tope (10, 11),que sobresalen hacia el interior, de manera que las piezas de tope (10, 11) están dotadas de una superficie cónicade soporte (21, 22) para un elemento de fijación (1, 26) retenido en posición de espera y que en el desplazamientode un elemento de fijación (1, 26) a la posición de soldadura por fricción son retiradas del elemento de fijación (1, 26)lateralmente y que para el deslizamiento de la pieza de presión (33, 59) se prevé una varilla empujadora no giratoria(36), desplazable axialmente en el soporte anular (30), que establece contacto de manera desacoplable y conarrastre axial asegurado con la pieza de presión (33, 59) en el lado alejado del elemento de fijación (1, 57) y que lapieza de presión (33, 59) al alcanzar la posición de soldadura por fricción del elemento de fijación (1, 57), se bloqueacon el soporte anular (30), de manera tal que el soporte anular (30) transmite los esfuerzos de rotación que actúansobre el mismo, conjuntamente con los esfuerzos de presión, sobre la pieza de presión (33, 59), de manera que lavarilla empujadora (36) se desacopla de la pieza de presión (33, 59).

Mandrino para sujeción de elementos de fijación para una unión de soldadura por fricción La invención se refiere a un mandrino para el soporte de elementos que tienen una superficie radial de presión y un elemento de fijación con un perfil de arrastre, para una unión de soldadura por fricción sobre una pieza constructiva y para la transferencia de los esfuerzos de rotación y de presión que actúan sobre el elemento de fijación, de manera que en el mandrino se prevé para la transferencia de la fuerza de rotación, un soporte anular con un perfil de varias caras, que contiene de forma ajustada el elemento de fijación introducido, que presenta un perfil axial de varias caras.

Un mandrino de este tipo, ha sido descrito y explicado en la descripción de patente US 4.735.353. En este caso, se trata de un aparato de soldadura manual transportable, en el que se colocan los pernos a soldar individualmente, de forma manual, en el mandrino.

Se explica y describe además en la descripción de patente US 4.850.772, un mandrino para pernos que están constituidos para el proceso de soldadura por fricción. El mandrino conocido está destinado a contener un perno roscado, que constituye con su cara frontal una superficie que se tiene que unir por soldadura por fricción con la pieza constructiva correspondiente. El perno presenta una valona separada de la cara frontal, que está constituida para la transferencia de la fuerza de rotación y de la fuerza de presión, de forma tal que su cara alejada de la cara frontal, está constituida con ligera conicidad y dotada de ondulaciones sucesivas, que con sus crestas, están dirigidas en forma de peine radial. Estas ondulaciones dirigidas de este modo, constituyen conjuntamente el cono indicado y están destinadas a ser recibidas en un mandrino conformado de manera correspondiente que, entonces recibe a través de las ondulaciones, el esfuerzo de rotación, y con intermedio de la extensión radial de la valona el esfuerzo de presión para su transmisión mediante el vástago del perno a su cara frontal para la soldadura por fricción, dado que en el proceso de soldadura por fricción, basado en el perno, se deben utilizar importantes esfuerzos de rotación y fuerzas de presión, la conformación ondulada de la superficie indicada de la valona puede conducir a que las oblicuidades de las ondulaciones individuales produzcan en el mandrino de un dispositivo de soldadura por fricción utilizado, la tendencia a ser impulsadas en separación cíclicamente de la valona, lo que puede conducir a un movimiento de vibración, sobre todo en dirección axial que es perjudicial para el proceso de soldadura por fricción, puesto que los esfuerzos de rotación y de presión que actúan sobre el perno son trasladados por una pieza de presión, que presenta un orificio central. En el orificio de la pieza de presión, es introducido el perno hasta que su valona descansa sobre una cara frontal de la pieza de presión, que está adaptada a la correspondiente cara de la valona, es decir, con una construcción cónica correspondiente y dotada de ondulaciones. De esta manera, se adaptan las ondulaciones de la pieza de presión a las ondulaciones de la valona. Aparte del hecho de que, la estructura de la valona que recibe los esfuerzos de rotación y de presión, pueden conducir al problema antes explicado de la generación de vibraciones en el movimiento, el mandrino de tipo conocido es solamente apropiado para la manipulación individual de pernos, puesto que cada perno que debe ser fijado a una pieza constructiva por soldadura por fricción, debe ser alimentado en el mandrino de forma manual en sentido contrario a la dirección de presión posterior. Para una alimentación automática de pernos, no es apropiado este mandrino, lo que constituye otro inconveniente del mandrino conocido.

La invención se propone el objetivo de conseguir un mandrino de acuerdo con las indicaciones anteriores para el soporte de elementos de fijación para una unión de soldadura por fricción, en el que por una parte sea posible la alimentación automática de los elementos de fijación y, además, la aplicación de la fuerza de rotación y de la fuerza de presión tengan lugar de forma tal que el guiado del correspondiente elemento de fijación, tanto en dirección axial de la fuerza de presión, como en la suya propia, se pueda graduar de manera especialmente precisa para posibilitar una unión de soldadura por fricción, que para una soldadura segura, solamente rebaja en una cantidad lo más reducida posible el material del elemento de fijación y de la pieza constructiva, de manera que es apropiada para la unión por soldadura por fricción de piezas constructivas de reducido grosor, es decir, en especial chapas delgadas. De acuerdo con la invención, ello se consigue por el hecho de que el mandrino presenta una pieza de presión desplazable en retroceso en el soporte anular, que es guiada por el soporte anular, de manera que en la abertura lateral está conectado un canal de alimentación y el canal de alimentación y el soporte anular presentan un perfil de varias caras para un elemento de fijación, que puede ser mantenido en estado de espera con piezas de retención alejadas del extremo del canal de alimentación, de manera que las piezas de retención, están dotadas de una superficie de apoyo cónica, para un elemento de fijación que se ha alimentado y que se mantiene en la posición de reposo y que al desplazar un elemento de fricción a la posición de soldadura por fricción son empujados por el elemento de fijación lateralmente y que para el desplazamiento de la pieza de presión se prevé una pieza de presión no giratoria, desplazable axialmente en el soporte anular, que se acopla en la pieza de presión sobre su cara alejada del elemento de fijación, con capacidad de arrastre axial, y desmontable y que la pieza de presión al alcanzar la posición de soldadura por fricción del elemento de fijación, se bloquea con el soporte anular, de forma tal que el soporte anular transfiere las fuerzas de rotación que actúan sobre el mismo, junto con los esfuerzos de presión a la pieza de presión, de manera que la pieza de presión es liberada de la pieza de presión.

En el mandrino, según la invención, se utilizan para la aplicación, por un lado, de la fuerza de rotación y por otro lado de la fuerza de presión, de manera correspondiente un elemento de herramienta propio, es decir para la fuerza de rotación, el soporte anular, que está adaptado al perfil axial de varias caras del elemento de fijación alojado en el mandrino, adaptándose dicho elemento de fijación al mencionado perfil de varias caras de manera ajustada. El esfuerzo de presión es aplicado mediante una pieza de presión que puede retroceder en el soporte anular, que es guiado en dicho soporte anular. En el mencionado soporte anular, la pieza de presión puede retroceder, de manera suficiente para que, de manera correspondiente, un nuevo elemento de fijación a procesar, puede ser introducido en el soporte anular, mediante una abertura lateral de este, sin que ello sea dificultado por la pieza de presión, que puede ser retirado hasta detrás de la abertura. En cuanto a dicho perfil de varias caras puede ser, por ejemplo, un perfil hexagonal, tal como es habitual, por ejemplo, en pernos y tuercas hexagonales. No obstante, es evidente que también se podría utilizar otro perfil de varias caras, en especial un perfil de cuatro caras. Para el proceso de soldadura por fricción, la pieza de presión será presionada dentro del soporte anular contra el elemento de fijación, que presenta la superficie de presión radial explicada para recibir los esfuerzos de presión. Mediante esta estructura, se conseguirá que la aplicación de la fuerza de rotación y de la fuerza de presión, tenga lugar, de manera individual y, por lo tanto, puede ser ajustada de modo preciso, puesto que el ajuste correspondiente no está influido en modo alguno por otros esfuerzos. Para que un elemento de fijación introducido sea mantenido en su posición de espera para la unión por soldadura por fricción, se prevén piezas de tope, que sobresalen hacia adentro radialmente en el soporte anular, que pueden retroceder y que actúan sobre el elemento de fijación introducido en el soporte anular a través de la abertura lateral, y lo retienen hasta su elaboración.

Para conseguir un soporte seguro en el soporte anular de un elemento de fijación introducido en el mandrino, se constituye dicho soporte anular, de manera adecuada, de forma que su abertura de recepción se estrecha en la dirección desde la pieza de presión hasta el contacto en el elemento de fijación. Un elemento de fijación, introducido de forma deslizante en la abertura envolvente con su perfil de arrastre, será mantenido de forma segura en dirección axial... [Seguir leyendo]

1. Mandrino (2) para el soporte de elementos de fijación (1, 26) dotado, cada uno de ellos, de una superficie de presión radial (19) y un perfil de arrastre (17) para una unión por soldadura por fricción a una pieza estructural (5) y para la transferencia de las fuerzas de rotación y de presión que actúan sobre un elemento de fijación (1, 26) , estando dotado el mandrino (2) , para la transferencia de la fuerza de rotación, de un soporte anular (9) con un perfil de múltiples caras, que rodea por completo un elemento de fijación introducido (1, 26) que está dotado de un perfil de múltiples caras (17) , caracterizado porque el mandrino (2) presenta una pieza de presión (18, 27) , que se puede retraer dentro del soporte anular (9) , que se puede retraer para recibir una pieza de fijación (1, 26) por una abertura lateral (12) del soporte anular (9) hasta detrás de la abertura (12) y que es guiado por el soporte anular (9) , de manera que en la abertura lateral está conectado un canal de alimentación y el canal de alimentación (7) y el soporte anular (9) presentan perfil de caras múltiples para un elemento de fijación (1, 26) , que puede ser retenido, con separación del extremo del canal de alimentación en posición de espera, por piezas retráctiles de tope (10, 11) , que sobresalen hacia el interior, de manera que las piezas de tope (10, 11) están dotadas de una superficie cónica de soporte (21, 22) para un elemento de fijación (1, 26) retenido en posición de espera y que en el desplazamiento de un elemento de fijación (1, 26) a la posición de soldadura por fricción son retiradas del elemento de fijación (1, 26) lateralmente y que para el deslizamiento de la pieza de presión (33, 59) se prevé una varilla empujadora no giratoria (36) , desplazable axialmente en el soporte anular (30) , que establece contacto de manera desacoplable y con arrastre axial asegurado con la pieza de presión (33, 59) en el lado alejado del elemento de fijación (1, 57) y que la pieza de presión (33, 59) al alcanzar la posición de soldadura por fricción del elemento de fijación (1, 57) , se bloquea con el soporte anular (30) , de manera tal que el soporte anular (30) transmite los esfuerzos de rotación que actúan sobre el mismo, conjuntamente con los esfuerzos de presión, sobre la pieza de presión (33, 59) , de manera que la varilla empujadora (36) se desacopla de la pieza de presión (33, 59) .

2. Mandrino, según la reivindicación 1, caracterizado porque el soporte anular (9) presenta su abertura envolvente que se estrecha alejándose de la pieza de presión (18, 27) hasta establecer contacto con el elemento de fijación (1, 26) .

3. Mandrino, según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque la pieza de presión (18) presenta para la manipulación de un elemento de fijación (1) en forma de perno, en la zona de su orificio (23) , una pieza de sujeción

(24) que penetra parcialmente en aquel, que sujeta en posición de espera y con un esfuerzo de desacoplamiento ligero, el vástago del elemento de fijación (1) , alojado en el orificio (23) .

4. Mandrino, según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque la pieza de presión (27) para la manipulación de un elemento de fijación (26) del tipo de una tuerca, comprende un vástago axial saliente (28) , que al ser presionada la pieza de presión (27) sobre el elemento de fijación (26) en posición de espera, por medio de una pieza de retención, penetrará hacia adentro del orificio roscado de dicho elemento de fijación de tipo tuerca (26) y quedará retenido de manera desacoplable en su interior.