ES2338717T3 - Tornillo formador de perforacion y formador de rosca. - Google Patents

Tornillo formador de perforacion y formador de rosca. Download PDF

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Abstract

Tornillo formador de perforación y formador de rosca (1) con una cabeza que dispone de un elemento receptor de una herramienta (2), de un vástago roscado (3) y de una parte formadora de perforación que se estrecha en forma de cono (4, 9, 13, 17, 20, 21, 22, 31), en el que a lo largo de la parte formadora de perforación se prevén unos nervios que se extienden en forma de rosca, caracterizado porque la parte formadora de perforación termina en una pieza terminal redondeada, y los nervios redondeados que sólo desplazan el material de la pieza de chapa están organizados de forma simétricamente opuesta y disponen de un paso que es igual a un múltiplo del paso de la rosca.

Description

Tornillo formador de perforación y formador de rosca.
Antecedentes de la invención
La presente invención se refiere a un tornillo formador de perforación y formador de rosca con una cabeza que dispone de un elemento receptor de una herramienta, de un vástago roscado y de una parte formadora de perforación que se estrecha en forma de cono. A lo largo de la parte formadora de perforación se prevén unos nervios que se extienden en forma de rosca.
Se ha descrito un tornillo semejante en el documento DE 196 32 838 A1. En este tornillo están previstos a lo largo de una parte formadora de perforación, que se estrecha en la forma de un cono hasta la punta, unos nervios en una manera de tipo rosca, formados como aristas cortantes cuya dirección de paso corresponde a la de la propia rosca del tornillo. Debido a este diseño, al atornillar el tornillo en una pieza de chapa, la arista cortante fresa una perforación en la pieza de chapa hasta que finalmente la rosca del tornillo llega a la perforación fresada y la rosca graba estrías en la pieza de chapa.
Además, en el documento EP 0 464 071 se ha descrito un tornillo que sirve para introducir una perforación en una chapa mediante su parte formadora de perforación, sin formación de virutas, llevándose a cabo la deformación de la chapa por la rotación del tornillo, es decir por la generación de calor de fricción. En este tornillo conocido se utiliza una pieza formadora de perforación que se estrecha en forma de cono y que se coloca encima de la chapa con una pieza terminal truncada que sirve como pieza taladradora por fricción y que, debido a la rotación rápida del tornillo, se calienta tanto que el material de la chapa se derrite ante la pieza terminal truncada, formando una perforación con una valona parecida a una tobera que se extiende axialmente a ambos lados de la pieza de chapa.
Además, en el documento DE 195 25 732 se ha descrito un tornillo formador de roscas que posee un vástago y una parte formadora de perforación decreciente en forma cónica con nervios fresadores axiales que pretenden facilitar el proceso de atornillado al empezar a atornillar un tornillo, sobre todo en un tablero de madera aglomerada o de madera. Los nervios fresadores disponen de una arista fresadora en su parte exterior que, como indica su nombre, sirve para fresar el material hacia afuera del tablero de madera o de madera aglomerada sin que puedan manifestarse fuerzas axiales que aprieten el tornillo hacia dentro de la madera o de la madera aglomerada. Por lo tanto, los nervios fresadores sirven sólo para la formación de una perforación para la posterior acogida del tornillo, es decir, una acción cuyo fin es el desprendimiento de virutas de la madera o la madera aglomerada.
El objetivo de la presente invención consiste en diseñar el tornillo mencionado al principio de forma que durante el atornillado de la parte formadora de perforación en la pieza de chapa, el material de la chapa no sea recortado sino sólo desplazado para conservarlo y que forme una valona en una sola cara de la pieza de chapa, siendo elegible la posición principal de la valona en el lado dirigido al tornillo u opuesto al tornillo.
Según la presente invención, esto se consigue porque la parte formadora de perforación termina en una pieza terminal redondeada truncada y porque los nervios redondeados que sólo desplazan el material de la chapa están colocados simétricamente de forma opuesta y tienen un paso que es igual a un múltiplo de la inclinación de la rosca.
Debido a los nervios que transcurren con un paso especialmente grande a lo largo de la parte formadora de perforación, el material de la chapa tiende a amontonarse delante de los nervios y por eso, debido a la presión ejercida sobre el tornillo durante el atornillado, facilita la formación de la valona. La consecuencia es una formación especialmente marcada de la valona por una cara de la chapa. Los nervios que caen en forma de rosca a lo largo de la parte formadora de perforación pues no tienen ninguna acción desprendedora de virutas, lo que es especialmente deseable sobre todo en el procesado de chapas, ya que si se emplean chapas en un proceso de fabricación es indispensable evitar la formación de virutas en la mayoría de los casos.
Los nervios se pueden diseñar de forma que se extiendan por toda la longitud de la parte formadora de perforación o sólo por una parte de la misma. En este último caso los nervios se colocan preferentemente sobre todo por la parte inicial de la parte formadora de perforación, es decir, en la parte que sigue directamente a la parte terminal truncada. Sin embargo, obviamente también es posible extender los nervios principalmente sobre la parte final de la parte formadora de perforación. Esto depende del material de la pieza de chapa, que según la experiencia con su procesamiento permite identificar si es más ventajosa la situación de los nervios en la zona inicial o terminal de la parte formadora de perforación. Además es posible elegir la dirección de paso de los nervios con respecto a la dirección de paso de la rosca del vástago roscado. Por consiguiente, es posible fijar la dirección de paso de forma que corresponda a la dirección de paso de rosca del vástago roscado, lo que favorece la formación de una valona en la cara de la chapa dirigida hacia el tornillo. Sin embargo, también es posible colocar los nervios respecto a su dirección de paso de manera que estén orientados en dirección contraria a la dirección de la rosca del vástago roscado, lo que favorece la formación de la valona en la cara de la chapa opuesta al tornillo.
Según el efecto deseado sobre la chapa y la formación de la valona, puede preverse que el número de nervios en la parte anterior de la parte formadora de perforación sea diferente al número de nervios en la parte posterior. Especialmente cuando el número de nervios en la parte anterior de la parte formadora de perforación es mayor que en la parte posterior, se manifiesta el efecto de que los nervios efectúan una tracción especialmente fuerte sobre el tornillo a atornillar cuando éste ya ha formado la perforación con la pieza terminal truncada.
Para la conformación de los nervios es particularmente adecuado empujarlos hacia fuera del material de la parte formadora de perforación. Esto se puede conseguir empujando los nervios hacia el lado de al menos una ranura hundida en la parte formadora de perforación.
Una forma especialmente favorable de la parte formadora de perforación en la zona de su pieza terminal es que la parte terminal presenta una hendidura coaxial circundada de un borde romo cuyo diámetro exterior es de 0,35 a 0,7 veces más pequeño que el diámetro más grande de la parte formadora de perforación. En este caso, durante el apretado del tornillo contra una pieza de chapa con una pieza terminal truncada se consigue una superficie de contacto, en lugar de un solo punto de contacto, y un correspondiente grado de calentamiento elevado, lo que rápidamente da lugar a la deformación del material de la chapa y por consiguiente a la penetración del tornillo en la pieza de chapa, lo que conlleva también la formación de la valona.
Es suficiente que la hendidura en la pieza terminal de la parte formadora de perforación tenga una longitud de menos de 3 mm, lo que es adecuado en todo caso para acoger material cuando se ablanda la pieza de chapa.
Sin embargo, hay que tener en cuenta que naturalmente la pieza formadora de perforación también puede estar diseñada con una pieza terminal redondeada truncada, lo que es particularmente importante cuando la pieza de chapa se compone de un material relativamente blando, como p. ej. aluminio.
En las figuras se muestran ejemplos de realización de la presente invención. Las figuras muestran:
Figura 1: el tornillo con varios nervios que se extienden sobre toda la longitud de la parte formadora de perforación, y cuya dirección de paso es opuesta a la del vástago roscado;
Figura 2: una sección longitudinal a lo largo de la linea II-II de la figura 1;
Figura 3: una parte formadora de perforación con nervios que se extienden sólo por la parte inicial de la parte formadora de perforación;
Figura 4: una parte formadora de perforación con nervios que se extienden principalmente por la parte terminal de la parte formadora de perforación;
Figura 5: una parte formadora de perforación con nervios que se extienden por toda su longitud y cuya dirección de paso corresponde a la del vástago roscado;
Figura 6: una parte formadora de perforación con nervios que se extienden por toda la longitud o sólo por una parte de la misma, encontrándose los nervios cortos en la parte inicial de la parte formadora de perforación;
Figura 7: una parte formadora de perforación, igualmente con nervios que se extienden por toda la longitud o sólo por una parte de la misma, donde los nervios cortos se extienden sobre la parte terminal de la parte formadora de perforación;
Figura 8: una parte formadora de perforación con una pieza terminal redondeada truncada y nervios exprimidos de una ranura;
Figura 9: una sección longitudinal a lo largo de la linea IX-IX de la figura 8;
Figura 10: una sección similar con nervios exprimidos por dos ranuras laterales;
Figura 11: una sección similar a través de una parte formadora de perforación donde los nervios están exprimidos sólo por un nervio de un lado;
Figura 12: una parte formadora de perforación con una hendidura coaxial en su pieza terminal;
Figura 13: una sección longitudinal a lo largo de la linea XIII-XIII de la figura 12;
Figuras 14a, b y c: la parte formadora de perforación según el tornillo de la figura 1 en diferentes fases de penetración y pasaje por una pieza de chapa.
La figura 1 muestra el tornillo formador de perforación y formador de rosca 1 según la presente invención desde una vista en perspectiva. El tornillo presenta la cabeza de tornillo 2, el vástago roscado 3 y la parte formadora de perforación 4 que sirve para el atornillado en una pieza de chapa (véanse las figuras 14a a 14c). La cabeza de tornillo 2 dispone de cualquier receptáculo conocido para la propulsión. La parte formadora de perforación 3, colocada delante del vástago roscado 4, está diseñada en forma de cono y se estrecha hacia la parte terminal 5, que, para atornillarlo en una pieza de trabajo, particularmente una pieza de chapa, se coloca sobre ésta y se pone en rotación. La pieza terminal 5 de la figura 1 tiene un diseño redondeado truncado. Cuando se coloca la pieza terminal 5 sobre una pieza de trabajo, la redondez asegura que la pieza de chapa pueda calentarse tan rápido que el material de la pieza de chapa se derrita y posibilite la penetración de la parte formadora de perforación en la pieza de chapa (véanse las figuras 14a a 14c al respecto).
El tornillo 1 descrito en la figura 1 está provisto en la zona de su parte formadora de perforación 4 de los nervios 6 y 7, que están colocados de forma simétrica al eje del tornillo, como se puede ver en el dibujo de sección de la figura 2. Según la figura 2 se trata aquí de tres nervios colocados simétricamente, 6, 7 y 8. Al atornillar el tornillo en una pieza de chapa, los nervios 6, 7 y 8 desplazan el material ablandado por el calentamiento y forman una valona con él (véanse las figuras 14b y c) , cuya dirección se ve influida por el paso de los nervios 6,7 y 8. En el tornillo de la figura 1, el paso de los nervios 6,7 y 8 transcurre en dirección opuesta a la dirección de paso de la rosca del vástago roscado 3. Por ello, los nervios exprimen el material de la pieza de chapa hacia delante y forman una valona que se encuentra principalmente en el lado opuesto a la dirección de atornillado (véase la figura 14c) . En este proceso, los nervios 6, 7 y 8 ejercen exclusivamente una acción deformadora de material, es decir, no quitan material de la pieza de chapa en el sentido de un rascado o similar, de manera que todo el material deformado de la pieza de chapa se transforma en la valona.
En la figura 3 se muestra un tornillo con una parte formadora de perforación 9 que en su zona orientada hacia la parte terminal 10 está provista de nervios acortados 11 y 12. En el caso de un material de la pieza de chapa que no sea demasiado duro, estos nervios acortados 11 y 12 pueden emplearse de una forma especialmente ventajosa.
La figura 4 representa otra variante de realización según la figura 1, donde los nervios están también acortados, pero se extienden por la zona terminal de la parte formadora de perforación. Los nervios 14 y 15 se extienden desde el inicio de la rosca del vástago roscado 3 hasta aproximadamente la mitad de la parte formadora de perforación 13. Debido a este diseño, cuando el tornillo se oprime según la figura 1 contra una pieza de chapa, primero se produce una fricción y un calentamiento en el punto de contacto entre la pieza de chapa y el tornillo, por lo cual la parte terminal 16 se hunde en el material de la pieza de chapa hasta que además los nervios 14 y 15 desplazan el material de la pieza de chapa y forman la valona de la manera deseada.
En la figura 5 se muestra un diseño del tornillo parecido al descrito en la figura 1. Sin embargo, en éste el paso de los nervios 18 y 19, que se extienden por toda la longitud de la parte formadora de perforación 17, transcurre en dirección opuesta a la dirección de paso de la rosca del vástago roscado 3. Por consiguiente, al colocar el tornillo según la figura 5 sobre una pieza de chapa, se forma una valona que está marcada por el lado de la pieza de chapa donde está puesto el tornillo.
En las figuras 6 y 7 se muestran dos variaciones de los tornillos según los ejemplos de realización anteriormente descritos con una forma mixta de la longitud de los nervios. Es decir, según la figura 6 están previstos nervios largos y cortos, encontrándose los nervios cortos en la zona inicial de la parte formadora de perforación 20, mientras que en el diseño de la figura 7 los nervios cortos están colocados en la zona terminal de la parte formadora de perforación 21. La aplicación de los diseños especiales anteriormente descritos depende de las respectivas propiedades de la pieza de chapa presente.
En las figuras 8 a 11 se muestra un diseño de la parte formadora de perforación con nervios que representa una manera de creación de los nervios particularmente ventajosa.
La parte formadora de perforación 22 de la figura 8, que en un principio corresponde al diseño del tornillo según la figura 1, muestra dos nervios que transcurren muy juntos y que están creados por la indentación de una ranura 23 con el correspondiente transcurso en la parte formadora de perforación 22. Debido al movimiento de material, la ranura 23 provoca la formación lateral de los dos nervios 24 y 25 que transcurren paralelamente. Este diseño se muestra también en el dibujo de sección según la figura 9 que muestra una sección longitudinal a lo largo de la linea IX-IX de la figura 8.
La formación de tales nervios puede realizarse también de otra forma, como ilustran las figuras 10 y 11. Según la figura 10, que muestra una sección parecida a la de la figura 9, se trata en cada caso de un nervio 26 que se ha formado por la indentación de las ranuras 27 y 28 por ambos lados.
Una variante de esto se muestra en la figura 11, según la cual se ha formado un nervio 29 principalmente por la indentación de una ranura unilateral 30 que transcurre a su lado.
En las figuras 12 y 13 se presenta un diseño de la parte formadora de perforación 31 que en su parte terminal 32 está provista de una hendidura coaxial 33 circundada de un borde romo 34, que hace que, al colocar la parte formadora de perforación 31 encima de una pieza de chapa, enseguida esté disponible un área relativamente grande para la producción de calor por fricción. Este diseño mejora la penetración inicial de la parte formadora de perforación 31 en una pieza de chapa hasta que los nervios 35 y 36 se agarren y aseguren una deformación correspondiente del material de chapa, como se ha descrito en relación con los ejemplos de realización anteriores. La figura 13 muestra una sección longitudinal a lo largo de la linea XIII-XIII de la figura 12.
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En las figuras 14a a 14c se muestra el atornillado de un tornillo en una pieza de chapa y la formación de una valona, basándose en el diseño de un tornillo presentado en la figura 1. Según la figura 14a, la parte terminal truncada 5 de la parte formadora de perforación 4 ha penetrado parcialmente en la pieza de chapa 37. Según la figura 14b la parte formadora de perforación 4 ha perforado completamente la pieza de chapa 37, de manera que en adelante los nervios 6 y 7 ejercerán su acción sobre el material de la pieza de chapa 37 y lo deformarán hacia una valona 38. En la figura 14c se presenta entonces el estado final de la penetración del tornillo, donde éste ha perforado completamente la pieza de chapa con su vástago roscado y ha formado la valona 38 que se extiende principalmente en la dirección de penetración del tornillo en la pieza de chapa 37.

Claims (12)

1. Tornillo formador de perforación y formador de rosca (1) con una cabeza que dispone de un elemento receptor de una herramienta (2), de un vástago roscado (3) y de una parte formadora de perforación que se estrecha en forma de cono (4, 9, 13, 17, 20, 21, 22, 31), en el que a lo largo de la parte formadora de perforación se prevén unos nervios que se extienden en forma de rosca, caracterizado porque la parte formadora de perforación termina en una pieza terminal redondeada, y los nervios redondeados que sólo desplazan el material de la pieza de chapa están organizados de forma simétricamente opuesta y disponen de un paso que es igual a un múltiplo del paso de la rosca.
2. Tornillo, según la reivindicación 1, caracterizado porque los nervios (6, 7, 8) transcurren a lo largo de la parte formadora de perforación (4).
3. Tornillo, según la reivindicación 1, caracterizado porque los nervios (11, 12; 14, 15) transcurren parcialmente a lo largo de la parte formadora de perforación (9, 13).
4. Tornillo, según la reivindicación 3, caracterizado porque los nervios (11, 12) transcurren principalmente en la parte inicial de la parte formadora de perforación (9).
5. Tornillo, según la reivindicación 3, caracterizado porque los nervios (14, 15) transcurren principalmente en la parte terminal de la parte formadora de perforación (13).
6. Tornillo, según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque los nervios (6, 7, 8) transcurren con una dirección de paso correspondiente a la dirección de paso de la rosca del vástago roscado (3).
7. Tornillo, según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porgue los nervios (18, 19) transcurren con una dirección de paso opuesta a la dirección de paso de la rosca del vástago roscado (3).
8. Tornillo, según cualquiera de las reivindicaciones 3 a 7, caracterizado porque el número de nervios en la parte anterior de la parte formadora de perforación (20, 21) es diferente al número de nervios de la parte posterior.
9. Tornillo, según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque los nervios (24, 25; 26; 29) están exprimidos de la parte formadora de perforación (22) junto a al menos una ranura (23; 27, 28; 30) indentada en esta.
10. Tornillo, según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizado porque la parte formadora de perforación (31) dispone de una pieza terminal (32) con una hendidura coaxial (33) circundada de un borde romo 34 cuyo diámetro exterior es de 0,35 a 0,7 veces más pequeño que el diámetro más grande de la parte formadora de perforación 31.
11. Tornillo, según la reivindicación 10, caracterizado porque la hendidura (33) tiene menos de 3 mm.
12. Tornillo, según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11, caracterizado porgue la parte formadora de perforación (4, 9) dispone de una parte terminal (5, 10) redondeada truncada.
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