ES2469015T5 - Método para utilizar un sistema de anclaje de collar expandible - Google Patents

Description

DESCRIPCIÓN

Método para utilizar un sistema de anclaje de collar expandible

En el campo de la unión no permanente de paneles de suelo, casi siempre se ha empleado una combinación de tuerca y perno. Un método simple implica pasar directamente un perno roscado (o espárrago) a través del lado delantero de un pasillo entre el panel de suelo y la estructura subyacente, y unir una tuerca igualmente roscada ubicada en el lado trasero del pasaje al perno (espárrago) (en el caso de un espárrago roscado, las tuercas se posicionan en el lado delantero y trasero del pasaje para acoplarse con el espárrago). Luego se aplica un par torsor a la(s) tuerca(s) con respecto al perno (espárrago) para apretar el panel de suelo a la estructura subyacente.

Una instalación más sofisticada utiliza un elemento de inserción ahuecado instalado en un pasillo agrandado en el panel de suelo, el elemento de inserción que tiene un pasillo interno que recibe cooperativamente un espárrago o un perno en general, se prefiere un tornillo de máquina de cabeza avellanada. Esto es particularmente útil cuando los paneles de suelo están hechos de un material compuesto en forma de panal que se deforma fácilmente mediante un par torsor y compresión, y el elemento de inserción está ligado a dicho material. La instalación habitual implica un elemento de inserción con la parte superior que reside cerca del lado frontal del pasillo y un lado inferior que tiene una pestaña de ligadura agrandada y que reside cerca de la interfaz entre el panel de suelo y la estructura subyacente. La parte superior del elemento de inserción está reducida o no reducida para encajar por forma el lado frontal del panel de suelo, y la pestaña de ligadura agrandada tiene una superficie de ligadura que facilita la ligadura del elemento de inserción al panel de suelo. Sin embargo, se puede utilizar cualquier combinación de pestañas de ligadura y operaciones de reducción para instalar el elemento de inserción en los paneles de suelo, incluido un elemento de inserción de dos piezas que tiene dos superficies de ligadura, una en cada cara del panel de suelo. Un método aún más elaborado y preferido por la industria para unir paneles de suelo a la estructura subyacente implica usar el elemento de inserción ahuecado mencionado anteriormente, el elemento de inserción se instala en un panel de suelo de panal o similar; unir un elemento de placa de tuerca al lado trasero del pasillo en la estructura subyacente; y se inserta un tornillo de cabeza avellanada a través del pasillo en el elemento de inserción y al que se aplica un par torsor con respecto al elemento de placa de tuerca, sujetándose el elemento de placa de tuerca a la estructura subyacente mediante varios métodos. Dicho par torsor hace girar el tornillo avellanado con respecto al elemento placa de tuerca, provocando así el posterior apriete del panel de suelo a la estructura subyacente.

El elemento de tuerca de la técnica anterior tiene muchas variaciones, siendo dos de las más populares una placa de tuerca y una tuerca de pinza. La variación de placa de tuerca tiene un elemento de tuerca que se captura en una placa formada, dicha tuerca se captura de manera que está ubicada de forma central sobre un orificio central en la placa y ofrece pequeñas desalineaciones laterales. Además, la placa que sujeta el elemento de tuerca también tiene al menos dos orificios adicionales ubicados cerca de los bordes de la placa para servir como puntos de unión a la estructura; toda la placa de tuerca está remachada a través de esos orificios a la estructura subyacente con el orificio central ubicado en línea con el pasillo en la estructura subyacente.

La variación de tuerca de pinza del elemento de placa de tuerca tiene una tuerca capturada o formada en una placa en forma de "U". La abertura de la placa en forma de "U" está dimensionada para que coincida con la estructura en la que está montada y el elemento de tuerca se coloca para que esté alineado con la estructura. La tuerca se captura y se sujeta firmemente en la parte exterior inferior de la forma de "U" mediante una lengüeta de retorno formada. La lengüeta de retorno está estructurada de modo que la tuerca se sujeta en alineación sobre el orificio pasante o pasillo y se sujeta de forma que no gire con respecto al elemento de placa.

Los métodos de fabricación actuales en la industria aeroespacial utilizan comúnmente placas de tuerca y placas de tuerca mediante pinza para fijar paneles a la estructura subyacente, como se describió anteriormente. Sin embargo, estos métodos existentes a menudo van acompañados de importantes consecuencias perjudiciales que resultan en costosas modificaciones y retrasos.

En el proceso de fabricación existente, las placas de tuerca mediante remache se pueden utilizar en lugares donde las placas de tuerca mediante pinza no tienen la profundidad de garganta adecuada para abarcar la distancia entre el pasillo y el borde de la estructura subyacente. Sin embargo, la instalación de placas de tuerca mediante remache lleva mucho tiempo y requiere un equipo especializado caro. Por lo general, una instalación puede tardar 15 minutos en completarse, ya que el equipo especializado debe perforar el orificio central principal en la estructura subyacente más dos orificios adicionales más pequeños a través de los cuales se instalan los remaches. Ambos remaches actúan como un elemento de reacción de par torsor y sujetan la placa de tuerca a la estructura cuando no están empleados en la fijación. Luego, la placa de tuerca debe remacharse a la estructura subyacente utilizando equipo aún más especializado. Se debe tener especial cuidado durante este proceso para no desalinear o ubicar incorrectamente los remaches o los orificios de los remaches, ya que tal desalineación puede resultar en una diversidad de problemas, por ejemplo, el reemplazo de toda la estructura, un proceso extremadamente costoso. Además de lo anterior, el flotante lateral de una placa de tuerca remachada puede eliminarse en procesos de recubrimiento posteriores comúnmente usados para prevenir la corrosión. En efecto, la tuerca puede congelarse en una condición desalineada mediante selladores o recubrimientos resistentes a la corrosión, evitando así que el perno se acople con el elemento de tuerca durante las siguientes operaciones de aplicación de par torsor.

Se prefieren las placas de tuerca mediante pinza a la variedad mediante remache, ya que no requieren equipos ni procesos especializados. Como se describió anteriormente, simplemente se instalan de lado en la estructura, el extremo abierto de la forma en "U" se dobla para formar un tipo de resorte con fuerza de sujeción y se inserta lateralmente en la estructura de modo que la estructura quede intercalada entre la parte superior y la parte inferior del elemento en "U". El lado cerrado del elemento en "U" sirve como la característica de reacción de par torsor. La "U" ligeramente doblada, ahora abierta después de la inserción sobre el elemento estructural, proporciona una ligera sujeción similar a un resorte para sujetarla en posición cuando no está acoplada. La parte superior de la parte en "U" tiene una lengüeta de ubicación doblada hacia abajo, que ubica axialmente la placa de tuerca mediante pinza en el orificio de la estructura.

Esta lengüeta de ubicación suele tener un tamaño menor, lo que permite que la placa de tuerca se mueva lateralmente dentro del intervalo determinado por la diferencia de tamaño entre el orificio en la estructura y la lengüeta de ubicación.

Desafortunadamente, la lengüeta de ubicación tiene un borde afilado que raya la superficie de la estructura subyacente cada vez que se retira o instala una tuerca de pinza, incluso cuando la estructura subyacente se trata con recubrimientos anticorrosión. Los rayones asociados que resultan de la instalación y el retirado de la tuerca de pinza proporcionan puntos de inicio de corrosión. Además, la parte posterior de la forma en "U", que actúa como un reactor al par torsor, se mella y roza contra la estructura subyacente, proporcionando puntos de inicio de corrosión adicionales.

También es importante tener en cuenta que si bien cada diseño de placa de tuerca tiene problemas únicos asociados con su uso, también comparten desventajas comunes como se describe a continuación.

Ambos diseños utilizan dispositivos de bloqueo mediante rosca, que son necesarios para proporcionar un cierto nivel de resistencia a las fuerzas de vibración que tienden a aflojar los sujetadores durante un período de tiempo durante la operación del avión. Estos dispositivos de bloqueo mediante rosca son más comúnmente de naturaleza mecánica y constituyen la deformación mecánica de la tuerca. El propósito de la distorsión de la rosca es proporcionar una precarga continua en las roscas para resistir la vibración. Por lo tanto, se debe aplicar un par torsor adicional para superar la función de bloqueo mediante rosca mientras se aplica la fuerza de sujeción especificada.

También es difícil controlar la precisión de las medidas de bloqueo mediante rosca.

A veces, la deformación es demasiado extrema, provocando que un espárrago se congele dentro de la tuerca al instalarse. Otras veces, la deformación es inadecuada y el sujetador se afloja mediante vibración con el paso del tiempo.

Otra desventaja importante de estos tipos de placas de tuerca es que requieren acceso a ambos lados de la estructura; no son verdaderos sujetadores de lado ciego. Por ejemplo, si un elemento de tuerca individual está dañado o defectuoso (demasiada distorsión en los dispositivos de bloqueo mediante rosca) y debe reemplazarse durante la instalación de un panel de suelo, todo el panel de suelo y todos los espárragos instalados posteriormente deben retirarse para obtener acceso a la placa de tuerca defectuosa. Además, se requiere mano de obra adicional para instalar cada placa de tuerca, luego colocar el panel de suelo en su posición, luego fijar y aplicar el par torsor a los espárragos en su posición.

Finalmente, los diseños actuales de placa de tuerca tienen algunas dificultades de alineación. El elemento de tuerca no está diseñado para encontrar el centro de instalación del espárrago. La limitación a veces da como resultado que se dañen las roscas bien en el elemento de tuerca o bien en el roscado cruzado de espárrago.

Además, en la solicitud de patente US 5,704,752 A se divulga un dispositivo de remache de fuerza de inserción nula de un solo uso. El dispositivo de remache está formado como un miembro generalmente cilíndrico que al ser insertada con fuerza nula en una composición de pieza de trabajo, puede deformarse permanentemente por un dedo insertado de forma trasladable, lo que hace que los elementos de bloqueo en el extremo distal del mismo se extiendan radialmente desde el dispositivo, resistiendo así cualquier solicitación de retirado de dispositivo. Debido a que no se divulgan o sugieren casos de giro de dispositivo durante la inserción (traslación), el dispositivo carece claramente de cualquier medio antigiratorio que se acople con la estructura circundante durante o después de la inserción. Además, debido a la falta de una solicitación restauradora a los elementos de bloqueo, además de la presencia de rebordes de no retorno, no es posible retirar el dispositivo de remache una vez que se ha insertado y desplegado. En consecuencia, el US 5,704,752 A no divulga o sugiere ningún dispositivo u operación del mismo que esté detenido de forma giratoria pero libre de trasladarse dentro de su(s) pieza(s) de trabajo, ya sea unidireccional o bidireccionalmente.

La invención se refiere a un método para fijar entre sí de forma que se puedan retirar al menos un objeto primero o proximal y un objeto segundo o distal según la reivindicación 1.

En cualquier sistema de sujeción de lado ciego, independientemente de la realización, se utiliza un cuerpo de collar. El cuerpo de collar, que define un eje longitudinal, comprende un primer extremo que define una abertura generalmente circular y un segundo extremo que define una abertura generalmente circular. Adyacente al primer extremo hay una primera parte de pared que tiene una superficie interior, una superficie exterior, un perfil radial progresivo y que define al menos dos ranuras secundarias que se extienden longitudinalmente desde el primer extremo para crear de ese modo al menos dos dedos radialmente flexibles.

Adyacente al segundo extremo hay una segunda parte de pared que tiene una superficie interior, una superficie exterior y un perfil radial progresivo. Como se usa en esta memoria, el término "perfil radial progresivo" significa una serie de medidas de radio tomadas a lo largo de un segmento del eje de cuerpo de collar hasta la periferia exterior de la pared relevante. El perfil puede ser progresivamente creciente, decreciente, constante o diversas combinaciones de lo anterior, según se determine desde el punto inicial del perfil.

Además de lo anterior, un saliente anular de diversas secciones transversales geométricas se extiende desde la primera parte de pared. Puede haber una parte media de cuerpo que separa las dos partes de pared, que puede ser nominal o puede implicar una transición radial. El cuerpo de collar puede definir opcionalmente una ranura primaria que se extiende desde el primer extremo y preferiblemente (aunque no necesariamente) hasta el segundo extremo. La ranura principal puede ser paralela al eje de cuerpo de collar, lineal pero desviada con respecto al eje o la helicoidal, dependiendo de la realización.

En funcionamiento, el cuerpo de collar se inserta primero el extremo primero en las aberturas alineadas de los al menos dos objetos. Para los propósitos de esta patente, el primer objeto encontrado por el cuerpo de collar de inserción se define como el objeto proximal y el último objeto encontrado por el cuerpo de collar de inserción se define como el objeto distal. La inserción continúa hasta que el saliente anular de la primera parte de pared pase el objeto distal y el segundo extremo esté en contacto con o enlazado mediante una estructura intermedia con el objeto proximal.

En una serie de realizaciones, los dedos están en un estado nominal, es decir, el perfil radial progresivo de la primera parte de pared es o bien constante o bien creciente (divergente) con respecto al primer extremo (es posible que se pueda emplear un perfil radial progresivo decreciente, sin embargo, el grado de convergencia posterior durante la inserción es entonces más limitado). En estas realizaciones, los dedos experimentan una convergencia temporal para que el saliente anular pase la abertura de objeto distal. Después de hacerlo y dependiendo del material utilizado para formar los dedos, pueden volver a su estado inicial (se elige un material de memoria). En tales casos, el saliente anular evitará la retirada del cuerpo de collar a menos que al menos algunos de los dedos vuelvan a un estado no divergente o convergente, o la naturaleza del saliente anular facilite tal acción, por ejemplo, el saliente anular incluye una pendiente que mira hacia el objeto distal. Si los al menos dos dedos no vuelven a su estado inicial (se elige un material maleable), entonces un espárrago como se describe a continuación será útil para completar el objetivo de fijación.

En otra serie de realizaciones, los dedos están en un estado convergente, es decir, el perfil radial progresivo de la primera parte de pared decrece hacia el primer extremo. En estas realizaciones, cuando el saliente anular pasa la abertura de objeto distal después de la inserción, los dedos se expanden radialmente, por ejemplo, mediante la inserción de un espárrago como se describe a continuación. Nuevamente, los dedos pueden volver o no a su estado inicial después de la expansión radial inicial sin la ayuda de un espárrago u otro elemento de inserción.

Como se indicó anteriormente, la naturaleza del material de cuerpo de collar afecta su rendimiento. Si bien el cuerpo de collar se puede formar a partir de una gran variedad de materiales, cualquiera de estos materiales tendrá propiedades de memoria, propiedades maleables o una combinación de las dos. Un material de memoria permitirá la distorsión temporal de los dedos de cuerpo de collar hasta que se haya retirado la fuerza de distorsión, después de lo cual las partes afectadas volverán a su estado inicial o lo más cerca posible del estado inicial. Los materiales de memoria adecuados incluyen acero para resortes, plásticos, compuestos y similares. Un material maleable provocará una distorsión que resulta de la aplicación de al menos una fuerza para alterar permanentemente el estado físico de la parte de cuerpo de collar afectada. Los materiales maleables adecuados incluyen acero, aluminio, titanio y similares. Un material combinado exhibirá una respuesta híbrida, cuya naturaleza depende en gran medida de la composición del material. La aplicación prevista para el cuerpo de collar determinará generalmente la composición más deseable.

En las realizaciones del sistema seleccionadas, también se puede usar un elemento de inserción de espárrago y/o de manguito para fijar dos piezas entre sí desde un solo lado. El espárrago se dimensiona para encajar sustancialmente dentro del diámetro interno de la segunda parte de pared (como se usa en esta memoria, el término "encajar sustancialmente" incluye diámetros de espárrago que son mayores que el diámetro interno de la segunda parte de pared pero pueden ser acomodados por el cuerpo de collar debido a su capacidad para expandirse radialmente cuando una ranura primaria atraviesa la segunda parte de pared). Cuando se inserta en el cuerpo de collar, el espárrago puede provocar que los dedos se expandan radialmente.

En ciertas realizaciones, el espárrago puede estar roscado de forma continua, en cuyo caso es preferible tener roscas internas complementarias formadas en al menos una parte del cuerpo de collar. Las roscas pueden ubicarse en cualquier parte de la pared, con el propósito de asegurar el espárrago en el collar mientras se permite el giro del espárrago en el collar.

En otras realizaciones, el espárrago puede tener roscas discontinuas, por ejemplo, roscas trapezoidales. En tal realización, puede o no desearse tener roscas complementarias formadas en el cuerpo de collar, ya que el propósito de tales roscas es evitar que el espárrago se retire fácilmente del cuerpo de collar.

En realizaciones seleccionadas, el cuerpo de collar también comprende medios antigiratorios para evitar el giro del cuerpo de collar cuando se somete a un par torsor, tal como cuando un miembro o un espárrago roscado se acopla a una parte de la(s) pared(es) interior(es) del cuerpo de collar. La estructura antigiratoria está destinada a acoplarse a un suelo mecánico, que puede ser el objeto proximal o puede ser una pieza auxiliar como un elemento de inserción de manguito fijado a uno de los elementos que se van a fijar.

Se dispone de una variedad de medios para contrarrestar el giro inducido del cuerpo de collar. Suponiendo que el cuerpo de collar y la abertura de inserción coinciden estrechamente, una serie de realizaciones se basa en la incorporación de una sección transversal no circular del cuerpo de collar. Una ilustración simple de esta forma es una disposición de chaveta y ranura donde la chaveta puede estar presente en una parte del collar y la ranura formada en la pieza a unir (o una estructura auxiliar tal como un elemento de inserción de manguito), o viceversa.

Naturalmente, se pueden utilizar una pluralidad de chavetas y ranuras. La sección geométrica de la chaveta puede ser rectilínea, curvilínea o poligonal. Además, aunque es preferible que la abertura de inserción sea complementaria en geometría a la disposición de la chaveta, sólo es necesario que la abertura de inserción interfiera rotacionalmente con la disposición de la chaveta. Así, por ejemplo, puede haber una sola característica de chaveta presente en el collar, pero varias ranuras formadas en la abertura de inserción. Siempre que la solo una característica de chaveta funcione para evitar el giro del cuerpo de collar, se considera un medio antigiratorio adecuado.

Como se describió anteriormente, el sistema también puede utilizar un elemento de inserción de manguito, que preferiblemente comprende una base anular y un cilindro que preferiblemente incluye una parte de borde que se extiende desde el mismo, aunque en ciertas realizaciones se puede omitir la base anular. El propósito del elemento de inserción es proporcionar un medio para facilitar la unión de los dos objetos. Una primera característica del elemento de inserción es proporcionar un medio para detener la traslación del espárrago más allá de los límites del objeto proximal; la cabeza del espárrago coopera directa o indirectamente contra el manguito, que no se extiende hacia la abertura de objeto distal. Para hacer esto, se posiciona un asiento de cabeza de espárrago a lo largo de la superficie interior del elemento de inserción de manguito, y preferiblemente en o cerca de la parte de borde a través de la cual se insertan el cuerpo de collar y el espárrago. Una segunda característica del elemento de inserción es proporcionar una base mecánica para contrarrestar el par torsor generado por el cuerpo de collar cuando se utiliza un espárrago roscado. Para hacer esto, el elemento de inserción del manguito incluye una característica antigiratoria, es decir, una chaveta, cuadrado, hexágono, etc., mientras que el cuerpo de collar incluye una disposición complementaria, y el elemento de inserción del manguito está unido de manera fija al menos a uno de los objetos de modo que el elemento de inserción de manguito crea una extensión de esa base mecánica. Una tercera característica del elemento de inserción proporciona una parte de pestaña exterior en el borde del elemento de inserción de manguito, particularmente cuando se omite la base anular. En tal realización, el espárrago se apoya sobre el elemento de inserción de manguito, que por medio de la parte de pestaña exterior se apoya sobre el objeto.

Algunas o todas estas características son especialmente beneficiosas cuando uno o ambos de los objetos son relativamente frágiles, por ejemplo, sujetos a aplastamiento por carga puntual.

La Fig. 1 es una vista en perspectiva de un elemento de inserción de manguito;

La Fig. 2 es una vista en perspectiva de la realización mostrada en la Fig. 1 en sección transversal, que ilustra particularmente características de la superficie interior de cilindro;

La Fig. 3 es una vista en alzado en sección transversal de la realización mostrada en las Figs. 1 y 2;

La Fig. 4 es una realización alternativa del elemento de inserción de manguito en donde un borde superior tiene una pestaña que se extiende radialmente para acoplarse con la superficie de objeto;

La Fig. 5 es una vista en perspectiva de una primera realización de un cuerpo de collar en donde los dedos se muestran en un estado de perfil radial nominal o constante;

La Fig. 6 es una vista en perspectiva de la realización de la Fig. 5 mostrada en sección transversal;

La Fig. 7 es una vista en perspectiva de la realización de las Figs. 5 y 6 mostrados en una sección transversal en perspectiva, y en donde los dedos se muestran en un estado de perfil radial convergente o progresivamente decreciente;

La Fig. 8 es una vista en perspectiva de una segunda realización de un cuerpo de collar en donde los dedos se muestran en un estado de perfil radial nominal o constante;

La Fig. 9 es una vista en perspectiva alternativa de la segunda realización;

La Fig. 10 es la vista en perspectiva alternativa de la segunda realización de la Fig. 9, pero en donde los dedos se muestran en un estado de perfil radial convergente o progresivamente decreciente;

La Fig. 11 es una vista en alzado en sección transversal de la segunda realización de las Figs. 8 y 9;

La Fig. 12 es una vista en alzado en sección transversal de la segunda realización de la Fig. 10;

La Fig. 13 es una vista en alzado en sección transversal de la primera realización de cuerpo de collar de la Fig. 5 usada junto con el elemento de inserción de manguito de la Fig. 1 cuando se unen por compresión dos paneles gruesos usando un espárrago roscado;

La Fig. 14 muestra el sistema de la Fig. 13 después del acoplamiento rotacional del espárrago con el cuerpo de collar y la expansión radial de los dedos de cuerpo de collar;

La Fig. 15 es una vista en alzado en sección transversal de la primera realización de cuerpo de collar de la Fig. 5 usada junto con el elemento de inserción de manguito de la Fig. 1 cuando se une por compresión un panel grueso a un panel delgado usando un espárrago roscado;

La Fig. 16 muestra el sistema de la Fig. 15 después del acoplamiento giratorio del espárrago con el cuerpo de collar y la expansión radial de los dedos de cuerpo de collar;

La Fig. 17 es una vista en perspectiva de una tercera realización de un cuerpo de collar que tiene una parte de un medio antigiratorio de dos partes en donde los dedos se muestran en un estado de perfil radial nominal o constante; La Fig. 18 es una vista en alzado de la tercera realización del cuerpo de collar que se muestra en la Fig. 17;

La Fig. 19 es una vista en alzado en sección transversal de la tercera realización de cuerpo de collar de la Fig. 17 que no forma parte de la invención cuando se unen por compresión al menos dos paneles usando un espárrago roscado, donde uno de los paneles tiene una parte de un medio antigiratorio de dos partes en forma de un perímetro de abertura similar a la geometría de superficie exterior de la tercera realización de collar, estableciendo así un medio antigiratorio;

La Fig. 20 es una vista en perspectiva de una primera realización de pinza que no forma parte de la invención que suministra una parte de un medio antigiratorio de dos partes en forma de un perímetro de abertura similar a la geometría de superficie exterior de la tercera realización de collar;

La Fig. 21 es una vista en perspectiva de una primera realización de pinza que no forma parte de la invención que suministra una parte de un medio antigiratorio de dos partes en forma de un perímetro de abertura similar a la geometría de superficie exterior de la tercera realización de collar;

La Fig. 22 es una vista en perspectiva de pinza de la Fig. 21 cuando se usa junto con el tercer cuerpo de collar de la Fig. 17 y un espárrago;

La Fig. 23 ilustra en perspectiva el cuerpo de collar de la Fig. 8 usado junto con una arandela de bloqueo dividida que se ha plegado para tener un diámetro externo menor que la cabeza facetada de cuerpo de collar;

La Fig. 24 es una vista en alzado de la combinación del cuerpo de collar y la arandela de bloqueo de la Fig. 23; La Fig. 25 muestra la combinación del cuerpo de collar y la arandela de bloqueo de la Fig. 23 en perspectiva en donde se han expandido el cuerpo de collar y la arandela de bloqueo; y

La Fig. 26 es un alzado en sección transversal de la combinación del cuerpo de collar y la arandela de bloqueo de la Fig. 25 que ilustra la estructura cuando se une un panel a una subestructura utilizando un espárrago roscado.

Pasando entonces a las diversas Figuras en las que los números similares indican partes similares, y más particularmente a las Figs. 5-7, se muestra una primera realización de un cuerpo de collar. A menos que se indique lo contrario, cualquier cuerpo de collar o sistema de collar descrito está destinado a asegurar al menos dos objetos entre sí, es decir, sujetar al menos dos objetos entre sí, cada uno con una abertura generalmente circular, para formar una sola unión. Una excepción a esta premisa se refiere a las Figs. 17-22 en donde se prefiere una abertura rectilínea y las Figs. 23-28 en donde un espárrago se une fijamente a un objeto y funciona para anclar un segundo objeto al mismo.

Volviendo entonces a las Figs. 5-7, el cuerpo 20 de collar se puede formar a partir de cualquier material adecuado para su aplicación prevista, incluidos metales, polímeros y materiales compuestos. En la realización ilustrada, el cuerpo 20 de collar está formado de metal y comprende las siguientes partes y elementos: el primer extremo 30; la primera parte 32 de pared, que incluye una parte 34 saliente y define los dedos 36; la parte 50 media del cuerpo; y el segundo extremo 60, que incluye la segunda parte 62 de pared y el hexágono 66 abocinado. El cuerpo 20 de collar también define la ranura 26 primaria, que se extiende desde la superficie 22 interior hasta la superficie 24 exterior del cuerpo 20 de collar. La ranura 26 primaria permite que el cuerpo 20 de collar experimente una expansión y contracción radial selectiva según lo determinado por la naturaleza del material utilizado para construir el cuerpo 20 de collar, el grosor o grosores de pared efectivos y otros factores conocidos por los expertos en la técnica.

Pasando específicamente a la primera parte 32 de pared, cada dedo 36 está separado por una ranura 38 secundaria, que incluye una característica 40 de alivio de tensión. Dependiendo de las consideraciones de diseño, el número de dedos 36 puede variar de 2 a muchos, mostrándose 6 en la realización ilustrada. La longitud de los dedos 36 también es una consideración de diseño. El propósito de la parte 34 saliente, como se tratará con más detalle a continuación, es actuar como una pestaña o un elemento de obstrucción de traslación axial contra un objeto distal.

La segunda parte 62 de pared, que está separada de la primera parte 32 de pared por la parte 50 media del cuerpo, se muestra con un diámetro interno reducido en comparación con el diámetro de la primera parte 32 de pared, aunque no es necesario un diámetro reducido para el funcionamiento del cuerpo de collar. La segunda parte 62 de pared también define el hexágono 66 abocinado. El hexágono abocinado o las lengüetas 66 están a su vez separados por ranuras 68 terciarias. Como se describirá con más detalle a continuación, el propósito del hexágono 66 abocinado es actuar como un elemento antigiratorio en algunos casos, y/o como una pestaña contra el objeto proximal en otros casos.

Se usa un manguito para facilitar tanto la detención del giro del cuerpo de collar como la traslación axial del mismo. Varias de estas estructuras adicionales se muestran en las Figs. 1-4 como elementos de inserción 90 y 90' de manguito. El elemento de inserción 90 de manguito se muestra mejor en las Figs. 1-3, y consta de dos elementos principales, a saber, el cilindro 92 y la base 106. Al igual que con el cuerpo 20 de collar, el elemento de inserción 90 de manguito puede construirse a partir de cualquier material adecuado para su aplicación prevista, incluidos metales, polímeros y materiales compuestos. En una forma preferida, se construye como una pieza unitaria, aunque su rendimiento no se verá sustancialmente afectado si se construye a partir de elementos adecuadamente unidos entre sí.

El cilindro 92 tiene una superficie 94 exterior y una superficie 96 interior, que a su vez define las muescas 98 longitudinales y el borde o resalte 104. El cilindro 92 define además un bisel o ahusamiento 102 adyacente o integral con el labio 100 superior, que puede actuar como asiento para un ahusamiento complementario del espárrago 80 (véase, por ejemplo, las Figs. 13-16) y el labio 108 inferior. Como se describirá a continuación, la geometría de la superficie 96 interior está destinada a interactuar con elementos seleccionados del segundo extremo 60 de cualquier cuerpo de collar dado. Así, en la realización ilustrada, las muescas 98 longitudinales, que se extienden desde el bisel o ahusamiento 102 hasta el borde o resalte 104, interactúan con el hexágono 66 abocinado para permitir la traslación longitudinal del cuerpo 20 de collar dentro del cilindro 90, pero evitar el giro del cuerpo 20 de collar dentro del cilindro 90. Ventajosamente, el borde o resalte 104 evita que el cuerpo 20 de collar se extienda completamente más allá del labio 108 inferior mediante su interacción con el hexágono 66 abocinado.

El elemento de inserción de manguito anterior está diseñado para unirse mecánica y/o químicamente a un objeto proximal. Sin embargo, si un usuario no tiene acceso a la superficie inferior del objeto proximal, entonces se puede usar un elemento de inserción 90' de manguito , como se ilustra en la Fig. 4. Como se muestra, el labio 100' superior tiene un perfil de pestaña o abocinado que evita la inserción excesiva y la base 106 no está presente. Un usuario sólo necesita adherir el elemento de inserción 90' de manguito en la abertura de un objeto proximal, el labio 108 inferior primero, donde después el labio 100' superior contacta de forma compresiva con la superficie superior del objeto proximal. Esta interacción se muestra en detalle en las Figs. 15 y 16.

Pasando entonces a las Figs. 13-16, el espárrago 80 incluye una cabeza 82 que tiene una característica 84 de bisel o ahusamiento, y un eje 86 que tiene una o más roscas 88 formadas en el mismo. Dependiendo de las consideraciones de diseño, las roscas pueden ser continuas (simples, dobles o triples) o pueden ser discontinuas (por ejemplo, roscas trapezoidales). Si las roscas son continuas, entonces es preferible que las roscas 64 internas de la superficie 22 interior sean complementarias a las mismas. Si las roscas son discontinuas, la superficie 22 interior puede tener o no una superficie lisa, dependiendo de las consideraciones de diseño.

Continuando con referencia a las Figs. 13-16, la interacción de los componentes descritos anteriormente se muestra con referencia al panel 72 proximal, y el panel 76 distal grueso y el panel 76' distal delgado. En las Figs. 13 y 14, el elemento de inserción 90 de manguito se fija al panel 72 proximal, por ejemplo, adhiriendo la base 106 a la superficie inferior del panel 72 proximal y las aberturas de panel están alineadas. En las Figs. 15 y 16, el elemento de inserción 90' de manguito se asegura en la abertura de panel 72, por ejemplo, adhiriendo la superficie 94 exterior a la abertura del panel 76' distal. Alternativamente, aunque no se muestre, la superficie 94 exterior puede incluir una pluralidad de elementos que se extienden radialmente, tales como moleteados o álabes, que se acoplan físicamente con un panel distal. El cuerpo 20 de collar se inserta entonces en el elemento de inserción 90 o 90' de manguito, y al menos la parte de la primera parte 32 de pared que tiene la parte 34 saliente se conduce para pasar a través de la abertura de panel 76 o 76'.

Como se demuestra en la Fig. 15, el hecho de que toda la primera parte 32 de pared o incluso la parte 50 media del cuerpo también pase a través de la abertura del panel 76 distal no reduce la funcionalidad de la realización ilustrada. Refiriéndose específicamente a las Figs. 13 y 15, simultáneamente con o temporalmente después de la inserción del cuerpo 20 de collar, el espárrago 80 se inserta en el segundo extremo 60 de modo que las roscas 88 se acoplan a las roscas 64 internas complementarias (véase la Fig. 6). Tras la aplicación del par torsor, el espárrago 80 se traslada hacia el primer extremo 30, provocando así la expansión radial de los dedos 36 convergentes como se muestra en las Figs. 14 y 16. Se evita que el cuerpo de collar gire en respuesta a la aplicación del par torsor a través del espárrago giratorio mediante la interacción física entre el hexágono abocinado de cuerpo de collar y las muescas del elemento de inserción 90 de manguito.

Como se muestra en las Fig. 14 y 16, el espárrago 80 continuará trasladándose hacia y más allá del primer extremo 30 hasta que la parte 34 saliente entre en contacto con la superficie expuesta del panel 76 o 76' distal. Debido a que el movimiento "hacia arriba" del cuerpo de collar ha sido detenido por la interacción entre la parte 34 saliente y la superficie expuesta del panel 76 o 76' distal, el espárrago 80 se trasladará entonces "hacia abajo". Como apreciarán los expertos en la técnica, es igualmente plausible que el orden de progresión pueda invertirse: si el espárrago 80 fuera conducido axialmente "hacia abajo" antes o durante el giro de modo que la superficie 84 de bisel contacte' con el bisel o ahusamiento 102, entonces la traslación del cuerpo de collar "hacia arriba" ocurriría a continuación. El resultado es que el cuerpo 20 de collar se trasladará hacia el labio 100 o 100' superior del elemento de inserción 90 o 90' de manguito, respectivamente. Bajo cualquier progresión, el resultado es que la superficie 84 de bisel entrará en contacto con el bisel o ahusamiento 102 del cilindro 92 y la parte 34 saliente entrará en contacto con la superficie expuesta del panel 76 o 76' distal. Debido a que ambos paneles están ahora en compresión, un giro adicional del espárrago 80 provocará una mayor compresión de estos paneles.

Una realización alternativa del cuerpo de collar y el sistema de fijación se muestra en las Figs. 17-22. En esta realización, el cuerpo 120 de collar incluye muchos de los elementos y características fundamentales que se encuentran en el cuerpo 20 de collar, por ejemplo, la primera parte 132 de pared, la parte 134 saliente, los dedos 136, las ranuras 138 secundarias, la parte 150 media del cuerpo (en esta realización, la parte media del cuerpo se junta con la primera parte de pared pero aún separa los dedos del segundo extremo) y las roscas 164 internas. Sin embargo, en lugar de tener un hexágono abocinado como en el cuerpo 20 de collar, se usa la pestaña 166 abocinada, que incluye una superficie 170 biselada. En lugar de depender del hexágono abocinado u otra estructura similar asociada con el segundo extremo 160 para proporcionar un medio para evitar el giro, el cuerpo 120 de collar se basa en la naturaleza de la abertura 174 y las caras 146 rectilíneas de la primera parte 132 de pared para contrarrestar las fuerzas de giro que se encontrarían durante la aplicación del par torsor al cuerpo 120 de collar mediante el espárrago 80 durante el giro del mismo. Este enfoque representa un medio adicional para evitar el giro del cuerpo de collar durante el giro del espárrago.

Preferiblemente, la naturaleza de la abertura 174 es al menos parcialmente rectilínea o asimétrica en lugar de circular, es decir, al menos una parte y preferiblemente cuatro partes de la abertura son lineales o la apertura es asimétrica con respecto al eje de apertura. Desde un punto de vista operativo, el objetivo es permitir la traslación axial mientras se detiene el giro axial del cuerpo de collar con respecto a los objetos que se van a unir. Por tanto, el perfil de traslación axial del cuerpo de collar que está en contacto con el elemento de inserción de manguito o estructura similar debe ser constante mientras que el perfil radial en el área pertinente del cuerpo de collar no debería ser constante.

Hasta ahora, todos los cuerpos de collar se han ilustrado incluyendo la ranura 26 o 126 primaria. Si bien estas ranuras son preferiblemente paralelas al eje del cuerpo de collar, cualquier ranura primaria puede ser oblicua o helicoidal con respecto al mismo. Además, la inclusión de dicha ranura no es necesaria para el funcionamiento de la invención. Por tanto, las Figs. 8-12 muestran una alternativa a estos cuerpos de collar en forma del cuerpo 220 de collar. Al igual que con el cuerpo 120 de collar, el cuerpo 220 de collar se forma preferiblemente de un metal. El cuerpo 220 de collar incluye elementos y partes similares a los de los cuerpos 20 y 120 de collar, a saber, la primera parte 232 de pared, la parte 234 saliente, los dedos 236, las ranuras 238 secundarias, la segunda parte 262 de pared y las roscas 264 internas (en esta realización, la parte media del cuerpo existe, pero es nominal y la identificación de la misma no es relevante para esta discusión). En lugar de tener un hexágono abocinado para evitar el giro del collar durante la instalación, como hizo el cuerpo 20 de collar, se usa la pestaña 266 facetada para crear superficies rectilíneas. Estas superficies rectilíneas (o aquellas partes entre las superficies) funcionan de manera similar al hexágono 66 abocinado o las caras 146 rectilíneas en que se pueden ubicar en las características longitudinales de un elemento de inserción de manguito adecuadamente formado, proporcionando así un medio para contrarrestar el giro del cuerpo de collar cuando se somete a un par torsor. Como se ilustra, el elemento de inserción 90 de manguito tiene la capacidad de aceptar bien el cuerpo 20 de collar, que tiene un hexágono 66 abocinado, o bien el cuerpo 220 de collar, que tiene una pestaña 266 facetada.

En algunos casos, puede ser deseable minimizar el diámetro de la abertura del objeto distal para lograr un encaje ajustado con el primer extremo del cuerpo de collar. Alternativa o adicionalmente, puede ser deseable distribuir las fuerzas de compresión impuestas por la parte 34 saliente (también 134 y 234 dependiendo del cuerpo de collar en uso) sobre el objeto distal en su abertura. Las figuras 23 a 26 ilustran el cuerpo 220 de collar de la Fig. 8, en donde una arandela 120 dividida formada a partir de un material resistente se sostiene de forma capturada entre la pestaña 266 facetada y la parte 234 saliente. Aunque la arandela 120 dividida se muestra junto con la pestaña 266 facetada, no es necesario que este aspecto del cuerpo 220 de collar esté presente, aunque se considera deseable.

La arandela 120 dividida funciona como un elemento de constricción radial de modo que antes de su uso, la combinación se asemeja a la Fig. 10 en donde los dedos 236 son altamente convergentes. Como se muestra en la misma, los segmentos 122 y 124 de extremo están altamente superpuestos, provocando que la arandela 120 dividida tenga un diámetro muy pequeño. De esta manera, se provoca que los dedos 236 se contraigan significativamente de forma radical. El grado de constricción o convergencia deseada está determinado por el diámetro de las aberturas presentes en las piezas a unir y el diámetro exterior de la arandela dividida. Tras la inserción y expansión, el cuerpo 220 de collar y la arandela 120 dividida adoptan la geometría mostrada en las Figs.

25 y 26. Allí, el cuerpo 220 de collar es sustancialmente cilíndrico, y los segmentos 122 y 124 de extremo de la arandela 120 dividida están ligeramente desplazados y fuera del plano hasta que se comprimen entre el panel 76' distal y la parte 234 saliente. Por tanto, la arandela 120 dividida actúa como una arandela de empuje para distribuir uniformemente las cargas puntuales creadas por las partes 234 salientes cuando se comprime axialmente contra el panel 76' distal. Además, en el caso de que la característica antigiratoria primaria se cayera durante la compresión de los paneles impuesta por un alto par torsor, la arandela 120 dividida también podría funcionar como un medio antigiratorio secundario.

Con respecto a las realizaciones anteriores, y dependiendo de las consideraciones de diseño y otros factores descritos en esta memoria, la primera parte de pared de cualquier cuerpo de collar, que comprende los dedos, puede tener la siguiente característica: convergente o divergente con respecto al eje del cuerpo de collar (es decir, tiene un perfil radial progresivo decreciente o un perfil radial progresivo creciente), o paralelo al eje del cuerpo de collar (es decir, un estado nominal).

En realizaciones en donde los dedos están en un estado convergente antes de su uso, es decir, el perfil radial progresivo de la primera parte de pared está disminuyendo hacia el primer extremo, el primer extremo se inserta a través de las aberturas de los objetos que se van a fijar de modo que la parte saliente anular pase la abertura de objeto distal después de la inserción. Los dedos se expanden radialmente, por ejemplo, mediante la inserción de un espárrago para crear el ajuste deseado entre el cuerpo de collar y los objetos, debe tenerse en cuenta que dicho cuerpo de collar no se retendrá por sí mismo en las diversas aberturas sin que los dedos experimenten una expansión radial suficiente para mantener el contacto entre al menos la parte saliente y la abertura del objeto distal. Además, si el cuerpo de collar se construye a partir de un material de memoria, la expansión radial debe mantenerse mediante una estructura auxiliar, como un espárrago, para que los dedos y la parte saliente no vuelvan a un estado convergente.

En realizaciones en las que los dedos están en un estado divergente antes de su uso, es decir, el perfil radial progresivo de la primera parte de pared aumenta hacia el primer extremo, o están en un estado nominal antes de su uso, es decir, el perfil radial progresivo de la primera parte de pared es constante, entonces el primer extremo se constriñe radialmente para permitir la inserción del mismo a través de las aberturas de los objetos a fijar de modo que la parte saliente anular pase la apertura de objeto distal después de la inserción. Si el cuerpo de collar se construye a partir de un material de memoria, los dedos volverán a su estado nominal o divergente original y, por lo tanto, actuarán para retener por sí mismo el cuerpo de collar en las aberturas del objeto. Sin embargo, si el cuerpo de collar está construido con un material maleable, será necesario restablecer un perfil de dedo divergente o nominal, por ejemplo, mediante la inserción de un espárrago.

En cada realización descrita anteriormente, la parte saliente ha operado para ayudar a proporcionar fuerzas de compresión al objeto distal que contrarrestan las introducidas a través de la cabeza de espárrago y/o las lengüetas/pestañas abocinadas en el objeto proximal. Dependiendo de las consideraciones de diseño, la cara delantera y la cara trasera (mostradas en las diversas figuras como la cara 42, 142 o 242 delantera, y la cara 44, 144 o 244 trasera) pueden tomar varias formas geométricas y relaciones entre sí. Por ejemplo, cuanto más agudo sea el ángulo de la cara delantera con respecto al eje de cuerpo de collar, más fácilmente atravesará el cuerpo de collar a través de los orificios de objeto. Cuanto más agudo sea el ángulo de la cara trasera con respecto al eje de cuerpo de collar, más fácilmente se puede retirar el cuerpo de collar de las diversas aberturas de objeto si se desea (también, un chaflán formado en el labio 108 inferior del elemento de inserción 90 de manguito también facilitará tal eliminación). Si la cara trasera es normal al eje, entonces las cargas de compresión en el mismo se distribuyen más favorablemente en el objeto distal. Por último, si la cara trasera es obtusa con respecto al eje (es decir, su pendiente se aproxima a la de la cara delantera), actúa como una púa para acoplar con el objeto distal y dificulta la retirada del cuerpo de collar.

Claims (11)

REIVINDICACIONES

1. Un método para fijar entre sí de forma que se puedan retirar al menos un objeto primero o proximal y un objeto segundo o distal con un cuerpo (20) de collar en donde el cuerpo (20) de collar comprende un primer extremo (30) que define una abertura generalmente circular; una primera parte (32) de pared adyacente al primer extremo (30), teniendo la primera parte (32) de pared una superficie (22) interior, una superficie (24) exterior, un perfil radial progresivo y que define al menos dos ranuras (36) secundarias extendiéndose longitudinalmente desde el primer extremo (30) para crear de ese modo al menos dos dedos (36) que tienen un extremo distal en el primer extremo (30); un segundo extremo (60) que define una abertura generalmente circular; una segunda parte (62) de pared adyacente al segundo extremo (60), teniendo la segunda parte (62) de pared una superficie interior y una superficie exterior; un saliente anular que se extiende desde la primera parte (32) de pared que tiene una cara (42) delantera y una cara (44) trasera; y un medio antigiratorio de cuerpo (20) de collar para acoplarse con un suelo mecánico de una estructura (110) auxiliar, en donde la estructura auxiliar es un manguito (90) y en donde las superficies primera y segunda así como una superficie de sección interior de cada objeto definen un orificio que tiene un eje, y en donde los orificios tienen diámetros generalmente iguales y están en una alineación axial sustancial, el método que comprende:

a) insertar el primer extremo (30) de cuerpo de collar a través de ambos orificios de objeto y el segundo extremo (60) de cuerpo de collar a través de al menos una parte del orificio de objeto primero o proximal; b) acoplar los medios antigiratorios de cuerpo de collar con el suelo mecánico de la estructura auxiliar, por lo que el giro libre del cuerpo (20) de collar se evita sustancialmente por la interferencia giratoria, pero no axial, de los medios antigiratorios de cuerpo de collar con la estructura auxiliar; y

c) retraer el cuerpo de collar antes, mientras o después de presentar una fuerza radialmente hacia fuera en una parte de la superficie (22) interior de la primera parte (32) de pared mediante un espárrago (80) roscado.

2. El método de la reivindicación 1, en donde la superficie (22) interior de cuerpo de collar comprende una parte roscada y un espárrago roscado cilíndrico complementario a la misma y acoplado de forma giratoria con la misma proporciona la fuerza radialmente hacia fuera cuando se hace avanzar de forma giratoria dentro del cuerpo (20) de collar.

3. El método de la reivindicación 2, en donde la superficie (22) interior de la segunda parte (62) de pared comprende la parte roscada.

4. El método de la reivindicación 2, en donde una parte del espárrago roscado entra en contacto con el objeto primero o proximal y el saliente anular del cuerpo (20) de collar entra en contacta con el objeto segundo o distal cuando los dos objetos se fijan entre sí de forma que se puedan retirar.

5. El método de la reivindicación 1, que comprende además provocar que el cuerpo (20) de collar se traslade dentro de la estructura auxiliar girando un espárrago cilindrico que está acoplado de forma giratoria con el cuerpo (20) de collar.

6. El método de la reivindicación 1, en donde los medios antigiratorios del cuerpo (20) de collar se extienden desde la superficie (24) exterior de la segunda parte (62) de pared.

7. El método de la reivindicación 1, en donde la superficie (22) interior de cuerpo de collar comprende una parte roscada solo en la segunda parte (62) de pared y un espárrago roscado cilíndrico complementario a la misma y acoplado de forma giratoria con la misma proporciona la fuerza radialmente hacia fuera cuando se hace avanzar de forma giratoria dentro del cuerpo (20) de collar.

8. El método de la reivindicación 1, que comprende además acoplar una parte del cuerpo (20) de collar con una parte de la estructura auxiliar para evitar la traslación del segundo extremo (60) más allá de la superficie de sección interior del orificio de objeto segundo o distal.

9. El método de la reivindicación 8, en donde los medios antigiratorios de cuerpo de collar se acoplan a una parte de la estructura auxiliar para evitar la traslación del segundo extremo más allá de la superficie de sección interior del orificio de objeto segundo o distal.

10. El método de la reivindicación 8, en donde una parte del cuerpo de collar se acopla a un labio que se extiende hacia dentro radialmente de la estructura auxiliar para evitar la traslación del segundo extremo más allá de la superficie de sección interior del orificio de objeto segundo o distal.

11. El método de la reivindicación 8, en donde los medios antigiratorios del cuerpo de collar se acoplan a un labio que se extiende hacia dentro radialmente de la estructura auxiliar para evitar la traslación del segundo extremo más allá de la superficie de sección interior del orificio de objeto segundo o distal.