Método y dispositivo para anclar una espiga usando vibraciones mecánicas.

Un método para anclar un elemento (1) en un objeto (11) de construcción,

teniendo una superficie de esteobjeto poros o estructuras y/o en cuya superficie pueden crearse poros mediante un líquido a presiónhidrostática y/o en el que se define una cavidad, comprendiendo el método las etapas de

- proporcionar un primer elemento (1) y un segundo elemento (2), comprendiendo el primer elemento unmaterial termoplástico;

- colocar el primer elemento (1) en las proximidades de dicha superficie y/o de dicha cavidad,respectivamente, y colocar el segundo elemento (2) en contacto con el primer elemento (1);

- hacer que vibre un tercer elemento (3) mientras se carga el primer elemento (1) con una fuerza (4),aplicando así vibraciones (5) mecánicas al primer elemento (1), y cargar simultáneamente el primerelemento (1) con una fuerza (6) contraria mediante el segundo elemento (2);

- mediante la aplicación conjunta de las vibraciones (5) mecánicas y la carga, licuar al menos algo delmaterial termoplástico, creando así material licuado;

- mediante la aplicación conjunta de las vibraciones (5) mecánicas a una cara de contacto del tercerelemento (3) con el primer elemento (1) y de la carga desde el segundo y el tercer elemento al primerelemento (1), hacer que el primer elemento (1) se comprima entre la fuerza (4) desde el tercer elemento (3)y la fuerza (6) contraria desde el segundo elemento (2), y hacer así que el material licuado fluya al interiorde los poros y/o estructuras y/o la cavidad; y

- dejar que el material licuado vuelva a solidificarse de modo que el primer elemento (1) se ancla en elobjeto (11).

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/CH2008/000441.

Solicitante: WOODWELDING AG.

Nacionalidad solicitante: Suiza.

Dirección: BUNDESSTRASSE 3 6304 ZUG SUIZA.

Inventor/es: AESCHLIMANN, MARCEL, TORRIANI, LAURENT, MAYER,JORG, Lehmann,Mario.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • B29C65/64 SECCION B — TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES.B29 TRABAJO DE LAS MATERIAS PLASTICAS; TRABAJO DE SUSTANCIAS EN ESTADO PLASTICO EN GENERAL.B29C CONFORMACION O UNION DE LAS MATERIAS PLASTICAS; CONFORMACION O UNION DE SUSTANCIAS EN ESTADO PLASTICO EN GENERAL; POSTRATAMIENTO DE PRODUCTOS CONFORMADOS, p. ej. REPARACION (trabajo análogo a trabajo de metales con máquinas herramientas B23; trabajo con muela o pulido B24; corte B26D, B26F; fabricación de preformas B29B 11/00;  fabricación de productos estratificados combinando capas previamente no unidas para convertirse en un producto cuyas capas permanecerán unidas B32B 37/00 - B32B 41/00). › B29C 65/00 Ensamblado de elementos preformados; Aparatos a este efecto (para la fabricación de cajas, cartones, sobres o bolsas B31B; para soldar o fijar los plieges o cierres de los paquetes B65B 51/00; ensamblaje de elementos de construcción en general F16B; empalme de guías de luz G02B 6/255). › Ensamblado de un elemento no plástico con un elemento de materia plástica, p. ej. por fuerza (B29C 65/44 tiene prioridad).
  • F16B13/00 SECCION F — MECANICA; ILUMINACION; CALEFACCION; ARMAMENTO; VOLADURA.F16 ELEMENTOS O CONJUNTOS DE TECNOLOGIA; MEDIDAS GENERALES PARA ASEGURAR EL BUEN FUNCIONAMIENTO DE LAS MAQUINAS O INSTALACIONES; AISLAMIENTO TERMICO EN GENERAL.F16B DISPOSITIVOS PARA UNIR O BLOQUEAR LOS ELEMENTOS CONSTRUCTIVOS O LAS PARTES DE LAS MAQUINAS, p. ej. CLAVOS, CLAVIJAS, TUERCAS, TORNILLOS, BULONES, ANILLOS QUE FORMAN RESORTE, ABRAZADERAS, BRIDAS, GRAPAS, CUÑAS; UNIONES O ARTICULACIONES (acoplamientos para la transmisión de mecanismos de rotación F16D). › Espigas u otros dispositivos fijos a las paredes o a cualquier otro emplazamiento por inserción en agujeros preparados para esta finalidad (clavos F16B 15/00; pasadores o bulones de autobloqueo en general, medios de fijación de macho y hembra retirable F16B 21/00; clavijas o tirafondos para traviesas de vía férrea E01B 9/00; medios de anclaje de elementos de estructura o de cortinas de tablestacas especialmente concebidos para las obras de cimentación E02D 5/74; bulones o espigas utilizadas durante el montaje de los ladrillos o de la colada del hormigón E04B 1/38; colocación de pernos de anclaje para pozos, túneles o galerías E21D 20/00; pernos de anclaje para pozos, túneles o galerías E21D 21/00).

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Fragmento de la descripción:

Método y dispositivo para anclar una espiga usando vibraciones mecánicas

CAMPO DE LA INVENCIÓN

La invención se encuentra en el campo de la construcción, especialmente la industria de la construcción, la construcción en madera, la industria del mueble y la construcción mecánica y se refiere a un método para anclar un elemento de anclaje (tal como por ejemplo una espiga) en un objeto de construcción que comprende material de construcción. La invención también se refiere a un dispositivo correspondiente.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

A partir de publicaciones tales como los documentos WO 98/42988, WO 00/79137 y WO 2006/002569, y por ejemplo a partir de la solicitud de patente internacional PCT/CH 2007/000460 se conocen métodos para anclar elementos de conexión en una abertura en un material de construcción fibroso o poroso con la ayuda de vibraciones mecánicas. Según estos métodos un elemento de conexión se sitúa en una abertura prefabricada del objeto o se presiona 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 se excita 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 establece para licuar el material termoplástico en el área de un punto de anclaje predeterminado mediante vibraciones mecánicas y para presionarlo al interior de los poros o las estructuras de superficie del objeto mediante la presión que se forma en el punto de anclaje entre una pared de la abertura y el elemento de conexión, formando por tanto un anclaje macroscópico muy eficaz.

SUMARIO DE LA INVENCIÓN

Es un objetivo de la presente invención proporcionar un método mejorado para anclar un elemento de anclaje. El término “elemento de anclaje” usado en este texto se refiere a cualquier elemento que es adecuado para anclarse y formar o formar parte de un anclaje, después del anclaje. Tales anclajes incluyen pero no se limitan a elementos de conexión, tales como espigas, remaches, clavos, etc. o cualquier otra pieza que vaya a anclarse directamente en el objeto. Los anclajes en este sentido son adecuados para unir una parte adicional al objeto de construcción, o en sí mismos pueden tener una función, por ejemplo para decoración.

Es un objetivo adicional de la invención proporcionar un método de anclaje adecuado para la automatización, en el que posiblemente puedan predefinirse los parámetros de trabajo (fuerzas, energías etc.) .

Es aún otro objetivo de la invención proporcionar un dispositivo de anclaje mejorado.

El objeto de construcción, en el que puede anclarse el elemento de anclaje, puede tener como primera opción una superficie porosa o estructurada o una superficie en la que puedan generarse poros mediante un líquido a presión hidrostática. Entonces el objeto puede ser de madera, un material compuesto de madera (tal como un tablero de madera aglomerada, tablero de partículas, tablero de partículas orientadas, etc.) , cartón, hormigón, ladrillo, yeso, piedra (tal como arenisca) o espuma dura industrial, en el que puede penetrar un material licuado a presión, o un material compuesto de cualquier combinación de los materiales mencionados. Como segunda opción, el objeto puede tener una cavidad en la que puede entrar el material licuado durante el proceso de anclaje para de este modo anclar el elemento de anclaje. Según esta segunda opción, un material del objeto de construcción puede ser de uno cualquiera de los materiales mencionados para la primera opción, o de cualquier otro material de construcción/ingeniería, incluyendo, pero sin limitarse a, metales, tales como acero, aluminio etc. El objeto puede corresponder a ambas, la primera y la segunda opción.

Por tanto, según la invención, se proporciona un método de anclaje para anclar un elemento de anclaje en un objeto de construcción según la reivindicación 1.

El primer elemento comprende el material termoplástico y se comprime durante el anclaje mientras que se licua al menos algo del material termoplástico. Habitualmente, mediante la compresión entre la fuerza y la fuerza contraria, se hace que el material licuado fluya lateralmente con respecto a un eje definido por la fuerza, es decir al menos parcialmente en direcciones laterales. Por ejemplo, puede hacerse que el material licuado fluya en todas las direcciones laterales para formar sustancialmente un anillo que rodea la posición inicial del elemento de anclaje.

La compresión del primer elemento en el método se hace posible mediante la licuefacción del material termoplástico, y la compresión hace que el material licuado se desplace (habitualmente de manera lateral) al interior de las estructuras/poros/cavidad. El primer elemento en su estado sólido no necesita ser compresible (y preferiblemente no es compresible) a lo largo del eje definido por la dirección de la abertura o perforación. Esto se opone a la enseñanza del documento PCT/CH 2007/000460, en el que la licuefacción se basa en el contacto con la superficie del material, contacto que se provoca por una compresión que provoca el aumento de una distancia lateral de una superficie más externa al eje, en el estado sólido. Preferiblemente, el elemento de anclaje, en su estado sólido, no

muestra ninguna compresión sustancial en condiciones “normales” (es decir, cuando las fuerzas de las magnitudes usadas durante el anclaje chocan en condiciones atmosféricas) . Esto significa por ejemplo que una pequeña compresión residual (cualquier elemento tiene cierta elasticidad y en teoría es compresible en cierta medida muy pequeña) conserva esencialmente el ángulo (deforma el elemento de anclaje de manera conforme) , no superando por ejemplo las deformaciones de ángulo los 3º, y la compresión en circunstancias normales no supera el 3%.

El primer elemento también se denomina elemento de anclaje en este texto. Esto no implica que el anclaje consista necesariamente sólo en el elemento de anclaje; el anclaje puede comprender elementos adicionales, incluyendo, opcionalmente, el tercer y/o el segundo elemento.

El segundo elemento puede ser cualquier elemento dimensionalmente estable adecuado para aplicar una fuerza contraria al primer elemento. Puede ser de una pieza o puede comprender una pluralidad de partes conectadas entre sí o apoyadas una sobre otra durante el proceso de anclaje. El segundo elemento puede ser de un material no licuable mediante las vibraciones mecánicas, tal como metal, un plástico termoendurecible o un material termoplástico con una temperatura de transición vítrea sustancialmente superior que el material termoplástico del primer elemento. Como alternativa, el segundo elemento puede comprender material licuable (sin embargo, en la mayoría de los casos la licuefacción de tal material sólo se producirá indirectamente mediante la transmisión de vibración o calor a través del primer elemento, estando el segundo elemento preferiblemente desacoplado con respecto a la vibración, del tercer elemento con la excepción del trayecto a través del primer elemento) .

Mientras que en la mayor parte de realizaciones preferidas, el segundo elemento se mantendrá quieto (y sólo vibrará al acoplarse de manera débil con respecto a la vibración al tercer elemento a través del primer elemento) , no es necesario que éste sea el caso. Más bien, el segundo elemento también puede hacerse vibrar activamente, siendo las vibraciones diferentes de las vibraciones del tercer elemento (y por ejemplo de fase opuesta o diferente y/o una frecuencia diferente, etc.)

El tercer elemento en conjunto es adecuado para transmitir las vibraciones mecánicas desde un generador de vibraciones mecánicas (que puede incluir un transductor piezoeléctrico; más en general los generadores de vibraciones mecánicas se conocen en la técnica y no se describirán en más detalle en el presente documento) a una cara de contacto con el primer elemento. Para este fin, el tercer elemento está diseñado preferiblemente de modo que a la frecuencia de vibración, oscila de modo que la superficie de contacto en la que las vibraciones van a acoplarse en el primer elemento debe encontrarse en un lugar de máxima amplitud o próximo a la misma. Si, por ejemplo el tercer elemento es de una pieza de material y tiene una sección transversal sustancialmente constante, las vibraciones son vibraciones longitudinales, y la longitud de onda de las vibraciones de la frecuencia de vibración es λ, la longitud del tercer... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Un método para anclar un elemento (1) en un objeto (11) de construcción, teniendo una superficie de este objeto poros o estructuras y/o en cuya superficie pueden crearse poros mediante un líquido a presión hidrostática y/o en el que se define una cavidad, comprendiendo el método las etapas de - proporcionar un primer elemento (1) y un segundo elemento (2) , comprendiendo el primer elemento un material termoplástico;

- colocar el primer elemento (1) en las proximidades de dicha superficie y/o de dicha cavidad, respectivamente, y colocar el segundo elemento (2) en contacto con el primer elemento (1) ;

- hacer que vibre un tercer elemento (3) mientras se carga el primer elemento (1) con una fuerza (4) ,

aplicando así vibraciones (5) mecánicas al primer elemento (1) , y cargar simultáneamente el primer elemento (1) con una fuerza (6) contraria mediante el segundo elemento (2) ;

- mediante la aplicación conjunta de las vibraciones (5) mecánicas y la carga, licuar al menos algo del material termoplástico, creando así material licuado;

- mediante la aplicación conjunta de las vibraciones (5) mecánicas a una cara de contacto del tercer

elemento (3) con el primer elemento (1) y de la carga desde el segundo y el tercer elemento al primer elemento (1) , hacer que el primer elemento (1) se comprima entre la fuerza (4) desde el tercer elemento (3) y la fuerza (6) contraria desde el segundo elemento (2) , y hacer así que el material licuado fluya al interior de los poros y/o estructuras y/o la cavidad; y

- dejar que el material licuado vuelva a solidificarse de modo que el primer elemento (1) se ancla en el 20 objeto (11) .

2. El método según la reivindicación 1, que comprende la etapa adicional de hacer que el segundo elemento (2) se ancle mediante el material licuado del primer elemento (1) , preferiblemente en el que la etapa de hacer que el segundo elemento (2) se ancle mediante el material licuado del primer elemento (1) incluye hacer que el segundo elemento (2) se suelde al primer elemento (1) .

3. El método según las reivindicaciones 1 ó 2, que comprende la etapa adicional de hacer que el tercer elemento (3) se ancle mediante el material licuado del primer elemento (1) , preferiblemente en el que la etapa de hacer que el tercer elemento (3) se ancle mediante el material licuado del primer elemento (1) incluye hacer que el tercer elemento (3) se suelde al primer elemento (1) .

4. El método según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la etapa de hacer que el

material licuado fluya al interior de los poros y/o estructuras y/o la cavidad incluye poner el material licuado, mediante la acción conjunta de la fuerza (4) y la fuerza (6) contraria, a presión hidrostática y presionar así el material licuado al interior de los poros y/o estructuras previamente existentes y/o hacer que el material licuado a presión hidrostática penetre en las irregularidades de la superficie y así generar los poros, rellenados mediante el material licuado.

5. El método según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la fuerza (4) en el tercer elemento (3) es una fuerza de tensión.

6. El método según la reivindicación 5, en el que el tercer elemento (3) es de una pieza y permanece en su sitio y anclado en el objeto (11) de construcción después del anclaje o en el que el tercer elemento (3) comprende un árbol (3.4) de un primer material y un elemento (31) de base de un segundo material

diferente del primer material, e incluyendo el método la etapa de separar el árbol (3.4) del elemento (31) de base mientras que fluye el material licuado y/o después de que el material licuado haya fluido al interior de los poros y/o estructuras y/o la cavidad, permaneciendo el elemento (31) de base en su sitio y anclado en el objeto (11) de construcción después del anclaje.

7. El método según las reivindicaciones 5 ó 6, en el que el primer elemento (1) comprende un orificio pasante 45 axial, y el tercer elemento (3) comprende un árbol, e incluyendo el método la etapa de insertar el árbol a través del orificio pasante axial antes de la etapa de hacer que vibre el tercer elemento (3) .

8. El método según una cualquiera de las reivindicaciones 1-5, en el que el segundo elemento (2) es un receptáculo formado por un manguito con una pluralidad de orificios (2.1) y una boca (2.2) de receptáculo, situándose el primer elemento (1) dentro del receptáculo (2) , una primera cara de acoplamiento para entrar

en contacto con el tercer elemento (3) que es accesible a través de la boca (2.2) de receptáculo, comprendiendo el segundo elemento (2) preferiblemente un reborde (2.3) del manguito, formado adyacente a la boca (2.2) , y en el que la etapa de aplicar la fuerza (6) contraria incluye preferiblemente hacer que el reborde (2.3) se apoye contra una superficie frontal del objeto.

9. El método según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la etapa de licuar al menos

algo del material termoplástico incluye iniciar un proceso de licuado en una superficie de contacto entre el primer elemento (1) y el tercer elemento (3) .

10. El método según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la fuerza (4) y la fuerza (6)

contraria se aplican de modo que se mantiene dicha superficie del objeto (11) de construcción libre de 5 carga mecánica.

11. El método según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la etapa de licuar al menos algo del material termoplástico incluye licuar al menos algo del material termoplástico en al menos una superficie de contacto, en el que dicha al menos una superficie de contacto es al menos una de una superficie de contacto entre el primer elemento (1) y el tercer elemento (3) , de una superficie de contacto entre el primer elemento (1) y el segundo elemento (2) , y de una superficie de contacto entre partes del primer elemento (1) .

12. El método según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el material licuado en dicha etapa de licuar al menos algo del material termoplástico, antes de licuarse, no está en contacto con ninguna superficie del objeto (11) de construcción.

13. Un dispositivo para producir un anclaje en un objeto de material de construcción, diseñado preferiblemente para llevar a cabo el método según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, comprendiendo el dispositivo:

- un elemento (1) de anclaje que comprende material termoplástico y que comprende una primera cara (1.1) de acoplamiento y una segunda cara (1.2) de acoplamiento,

- un elemento (2) complementario que comprende una cara de acoplamiento de elemento complementario,

-y un tercer elemento (3) , siendo adecuado el tercer elemento para acoplarse a un generador de vibraciones mecánicas y para transferir las vibraciones (5) mecánicas a una cara (3.1) de desacoplamiento del tercer elemento, caracterizado porque el elemento (1) de anclaje, el elemento (2) complementario y el tercer elemento (3) están adaptados para ensamblarse de modo que:

- la cara de desacoplamiento del tercer elemento (3.1) hace tope con la primera cara (1.11) de acoplamiento; y

-la cara de acoplamiento de elemento complementario hace tope con la segunda cara (1.12) de acoplamiento, y

- puede aplicarse una fuerza de compresión sobre el elemento (1) de anclaje cargando el tercer elemento

(3) y el elemento (2) complementario con una fuerza (4) y una fuerza (6) contraria, respectivamente, de igual magnitud y sentidos opuestos;

- en el que los sentidos de la fuerza (4) y la fuerza (6) contraria son tales que, con respecto a un eje definido por la fuerza (4) y la fuerza (6) contraria, una superficie más externa lateral del elemento (1) de anclaje en las proximidades de una superficie de contacto con el tercer elemento (3) se forma mediante el material

termoplástico.

14. El dispositivo según la reivindicación 13, que comprende además el generador de vibraciones.

15. El dispositivo según la reivindicación 13 ó 14, en el que el elemento (1) de anclaje consiste en el material termoplástico.

16. El dispositivo según una cualquiera de las reivindicaciones 13-15, que comprende además un mecanismo

automatizado para aplicar simultáneamente la fuerza (4) y la fuerza (6) contraria, comprendiendo preferiblemente el mecanismo automatizado un elemento (34) de resorte.

17. El dispositivo según las reivindicaciones 13-16, en el que el elemento (1) de anclaje comprende una pluralidad de partes acopladas inicialmente separadas o inicialmente de manera débil.


 

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