BRPI0707881A2

BRPI0707881A2 - mÉtodo para uma conexço usando cravos e cravos destinados À mesma

Info

Publication number: BRPI0707881A2
Application number: BRPI0707881-1A
Authority: BR
Inventors: Draht Torsten; Meschut Gerson
Original assignee: Böllhoff Verbindungstechnik GmbH
Priority date: 2006-01-17
Filing date: 2007-01-16
Publication date: 2011-05-10
Also published as: DE502007001179D1; KR20080084831A; EP1926918A1; DE102006002238B4; DE102006002238C5; JP2009523965A; ES2329631T5; EP1926918B1; KR101368835B1; CN101375066A; ES2329631T3; ATE438040T1; US20130008009A1; RU2433317C2; US8375549B2; RU2008127227A; EP1926918B2; US9435366B2; US20080222873A1; BRPI0707881B1

Abstract

MÉTODO PARA UMA CONEXçO USANDO CRAVOS E CRAVOS DESTINADOS À MESMA. A presente invenção refere-se a um método para o estabelecimento de uma conexão entre dois componentes usando cravos, assim como cravos destinados à mesma. O cravo é introduzido através dos componentes não pré-perfurados na área de junção em velocidade elevada, de modo que a ponta do cravo penetre completamente os dois componentes e forme uma saliência de material de formato tórico no componente do lado da cabeça do cravo, e uma saliência do material em formato de cratera é formada no componente voltado para a face externa do cravo, o qual se projeta na direção oposta.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "MÉTODOPARA UMA CONEXÃO USANDO CRAVOS E CRAVOS DESTINADOS ÀMESMA".

Descrição

A presente invenção refere-se a um método para o estabeleci-mento de uma conexão usando cravos entre dois componentes por meio deum cravo, que é introduzido nos dois componentes por meio de um dispositi-vo de regulagem em alta velocidade, assim como um cravo para o mesmo.

Este método, também conhecido sob a denominação "regulagem por cavi-lha", é um método de junção remodeladora, em que um cravo (cavilha) éintroduzido nos componentes a serem unidos em velocidade elevada. Temcomo vantagem o fato de que, em geral, a acessibilidade unilateral da áreade junção é suficiente, e as operações de pré-perfuração do orifício podem,em geral, ser evitadas. A regulagem por cavilha já está sendo usada comoum método confiável de junção em diversas áreas, como na construção doaço, na construção de fachadas, na construção de metal, na construção denavios e na indústria da construção.

Os cravos (cavilhas de regulagem), que são introduzidos no aço,ferro, lâmina de metal e substâncias metálicas semelhantes por meio de dis-positivos de regulagem na forma de cartuchos introduzidos por energia elé-trica, são conhecidos, por exemplo, em DE 1 575 152, 1 940 447, 1 500 770.

Este tipo de cravo normalmente consiste em uma cabeça do cravo, de umahaste do cravo e de uma ponta do cravo em forma de ogiva, em que a hastepode ser fornecida com uma superfície perfilada definida em forma de bor-das em cruz ou em seta, nervuras de funcionamento helicoidal e similares.

Um cravo (cavilha) de cabeça chata, com uma haste cilíndrica euma ponta do cravo em forma de ogiva, que serve para fixar placas metáli-cas laminadas sobre uma peça de metal, mais espessa do que a placa me-tálica laminada, é conhecido a partir de DE-GM 72 26 710. O cravo é dispa-rado no interior da peça metálica através de um orifício pré-fabricado na pla-ca metálica laminada. Um recesso para receber o material que se projetadele durante o disparo no interior da placa metálica é fornecido na cabeçae/ou na haste do cravo. De acordo com uma modalidade neste documento, orecesso é fornecido no lado inferior da cabeça do cravo, de modo que a bor-da da placa metálica laminada que circunda o orifício pré-fabricado é dobra-da para cima no recesso pelo material deslocado da peça metálica. A peçametálica, cuja espessura é consideravelmente maior do que o comprimentodo cravo, circunda totalmente a ponta do cravo. O método descrito nestedocumento se destina, preferencialmente, a fixar placas de identificação emmáquinas. Este método de junção não é adequado à fixação de placas me-tálicas a seções extrusadas com seção transversal fechada, ou a componen-tes que foram remodelados por meio de pressão interna, conforme necessá-rio, por exemplo, na fabricação de automóveis.

Um método de junção adequado para o propósito desta aplica-ção é, por exemplo, o denominado aparafusamento direto, também conheci-do por "Flow Drilling Screw (FDS)". Este método (vide, por exemplo, DE 10248 427 A1, DE 39 22 684 A1, DE 39 09 725 C1 e DE 196 37 969 C2) usa umparafuso que possui uma cabeça chata de parafuso, uma haste de parafusofornecida com uma rosca e uma ponta de parafuso. Em primeiro lugar o pa-rafuso é colocado sobre os componentes a serem unidos em alta velocidadee com força de contato correspondente. O calor de fricção assim resultanteplastifica a substância do componente de junção a ser remodelado. Apêndi-ces em forma de cratera ou tórico são formados deste modo no sentido con-trário e no sentido da alimentação, em que a rosca expele uma contra-rosca.O procedimento de entrada do parafuso está concluído quando o parafusotiver penetrado os componentes e a cabeça do parafuso atingir o componen-te mais elevado.

O objetivo da presente invenção é criar um método para estabe-lecer uma conexão entre dois componentes por meio de um cravo inseridoem alta velocidade e um cravo para o mesmo, o qual pode ser usado no ca-so de acessibilidade unilateral dos componentes, não exige a pré-perfuraçãodos orifícios nos componentes, permite, sobretudo, um processo de junçãoem curto espaço de tempo sem o movimento giratório dos cravos e promo-ve, todavia, uma conexão de alta qualidade.O método, de acordo com a presente invenção, para a resoluçãodeste objetivo está definido nas reivindicações 1 a 31 da patente. Um cravopassível de uso por este método está definido nas reivindicações 30 e 34 dapatente.

O método, de acordo com a presente invenção, usa um cravo,que tem uma cabeça do cravo com um sulco circular no lado inferior da ca-beça, uma haste do cravo e uma ponta do cravo. O cravo é introduzido es-sencialmente livre de rotação e axialmente nos componentes não pré-perfurados na área de junção em alta velocidade pela regulagem do disposi-tivo, de modo que a ponta do cravo penetre integralmente nos dois compo-nentes e escape por cima do componente que faceia a cabeça do cravo, euma saliência de material em formato tórico é formada no componente dolado da cabeça do cravo, o qual se projeta no sulco circular da cabeça docravo, e uma saliência do material em forma de cratera é formada no com-ponente que faceia para longe da cabeça do cravo, o qual se projeta na di-reção que faceia para longe da cabeça do cravo.

O volume do sulco circular, de preferência, corresponde essen-cialmente ao volume da saliência do material do componente do lado da ca-beça do cravo, de modo que o sulco circular está completamente preenchidopela saliência do material.

A haste do cravo, que pode ser projetada cilindricamente ou ain-da de modo convergente ou divergente no sentido da cabeça do cravo, é, depreferência, fornecida com uma superfície de perfilamento definido, preen-chida com o material deslocado durante o processo de junção.

Os componentes podem ser fabricados em aço, alumínio, mag-nésio ou plástico, com ou sem conteúdo de fibra. Este cravo, de preferência,é fabricado em aço, em particular, aço temperado, mas também pode serfabricado em alumínio, magnésio, latão, cerâmica ou plástico reforçado comfibras.

O método, de acordo com a invenção, é caracterizado pelagrande simplicidade e pela brevidade extrema do tempo de junção, já que apré-perfuração dos componentes não é necessária, e o cravo é introduzidopara dentro e através dos dois componentes em um único processo de jun-ção em alta velocidade sem movimento rotativo. Conforme corroborado porexperimentos, a conexão estabelecida deste modo entre os dois componen-tes é caracterizada pela alta qualidade da conexão. Outra vantagem do mé-todo, de acordo com a invenção, é dispensar a necessidade de uma área dejunção com acessibilidade bilateral, se o componente que faceia para longeda cabeça do cravo for rígido o bastante.

No caso de outra modalidade, de acordo com a invenção, usa-seum cravo na forma de uma cavilha de grampo, que possui uma cabeça docravo com um sulco circular fornecido pelo lado inferior da cabeça, uma has-te do cravo com um perfilamento serrilhado e uma ponta do cravo. O cravo éintroduzido essencialmente sem rotação e axialmente para dentro dos com-ponentes não perfurados em uma área de junção em alta velocidade atravésde um dispositivo de regulagem, de modo que a ponta do cravo penetre ocomponente do lado da-eabeça do cravo, e penetra no componente que fa-ceia para longe a cabeça do cravo, e que a saliência do material em formatotórico é formada no componente do lado da cabeça do cravo, que se projetapara o sulco circular da cabeça do cravo, e uma saliência de material noformato de cratera é formada penetra no componente que faceia para longea cabeça do cravo, que se projeta na direção que faceia para longe da cabe-ça do cravo. O perfilamento serrilhado é, de preferência, alinhado de modoque cada serra do dente se afunila na direção da ponta do cravo.

Com esta modalidade da invenção, um componente relativamen-te fino pode ser "fixado" a um componente relativamente espesso por meiode uma cavilha de grampo de pequenas dimensões, a fim de, por exemplo,permitir o enrijecimento de uma camada adesiva entre dois componentes.Uma penetração completa ou até mesmo parcial do componente que faceiapara longe da cabeça do cravo é presentemente possível.

Outras modalidades vantajosas e desenvolvimentos posterioresda invenção surgem das reivindicações anexas.

As modalidades exemplificativas da invenção são discutidas emmaior detalhe com base nos desenhos.A figura 1 mostra uma vista em corte parcial de uma conexãoentre dois componentes por meio de um cravo estabelecido como método,de acordo com a invenção, com partes do dispositivo de estabelecimento;

a figura 2 mostra uma seção longitudinal através do cravo nafigura 1;

a figura 3 mostra uma vista ampliada de um detalhe classificadocomo Ill na figura 2;

a figura 4 até a 8 mostram seções longitudinais de acordo com afigura 2 de uma modalidade modificada do cravo, de acordo com a invenção;

a figura 9 mostra uma vista ampliada de um detalhe classificadocomo IX na figura 8;

a figura 10 mostra uma vista de topo da cabeça do cravo na figura 8;

a figura 11 mostra uma vista parcialmente em corte de outramodalidade do cravo, de acordo com a invenção;

a figura 12 mostra uma vista em corte de uma conexão entredois componentes por meio de um cravo de outra modalidade da invenção;

a figura 13 mostra uma vista lateral parcialmente em corte daconexão da figura 12;

a figura 14 mostra uma vista em corte de uma conexão entredois componentes por meio de um cravo com peças do dispositivo de esta-belecimento, de acordo com uma modalidade modificada da invenção;

a figura 15 mostra uma vista lateral parcialmente em corte docravo da conexão na figura 14.

A figura 1 mostra uma conexão acabada entre um componente 2e um componente 4 por meio de um cravo 6a. Na modalidade exemplificati-va apresentada, o componente 2 é um componente de parede fina na formade uma placa metálica laminada, e o componente 4 é um componente comuma espessura de parede mais larga, que é, por exemplo, um componentede perfil. Podem ser, por exemplo, peças do chassi na fabricação de um au-tomóvel, muito embora a invenção não se restrinja a este aspecto.

Os componentes 2 e 4 podem ser fabricados em aço, alumínio,magnésio ou plástico com ou sem teor de fibra. Não são pré-perfurados an-tes do processo de junção, conforme será explicado em maior detalhe.

Como se pode observar nas figuraS 1 e 2, o cravo 6a consisteem uma cabeça do cravo 8, uma haste do cravo 10a e uma ponta do cravo12.

A cabeça do cravo 8 é uma cabeça chata com um lado superiorplano 14, uma superfície circunferente cilíndrica 16 e um lado inferior plano20, em que um sulco circular 22 é formado adjacente à haste do cravo 10a.O sulco circular 22 tem uma superfície circunferente arredondada 24, queem um lado passa tangencialmente na haste do cravo 12 e no outro ladotangencialmente em uma superfície cônica 26.

A haste do cravo 10a é projetada essencialmente de modo cilín-drico na modalidade exemplificativa nas figuras 1 e 2, e é fornecida com umasuperfície perfilada 28a em uma determinada área de sua superfície. Con-forme observamos em particular na figura 3, a superfície perfilada 10a namodalidade exemplificativa apresentada consiste em uma série de recessoscirculares 30 e cristas 32. A superfície perfilada 28a, dessa forma, apresentaperfil ondular arredondado nas seções axiais, que são projetadas de formasenoidal na modalidade exemplificativa apresentada. Os raios dos recessos30 e das cristas 32 classificados como R1 na figura 3 são idênticos. O ângu-lo α entre os flancos das cristas 32 está presentemente na ordem de gran-deza de 90°.

Conforme demonstrado, a superfície perfilada 28a tem apenasuma profundidade relativamente baixa. A proporção da profundidade T dasuperfície perfilada 28a em relação ao diâmetro médio da haste D é, de pre-ferência, inferior a 0,1 e, em particular, inferior a 0,05. Essa proporção está,por exemplo, na ordem de grandeza de 0,03.

A ponta do cravo 12 possui uma superfície em forma de ogiva 34com um ponto extremo arredondado 36. O fator de ogivalidade, isto é, a pro-porção do raio R2 em relação ao diâmetro da haste D da superfície em for-ma de ogiva 34 está, por exemplo, na ordem de grandeza de 2 a 6, de prefe-rência, na faixa de 3 a 5, e está, em particular, próxima a 4.O cravo 6a, inclusive a cabeça, a haste e a ponta, está projetadorotacionalmente na forma simétrica, o que se aplica às modalidades exempli-ficativas nas figuras 4 a 7 e 11.

O cravo 6a é, de preferência, fabricado em aço. No entanto, de-pendendo da aplicação, pode ser fabricado em alumínio, magnésio, latão,cerâmica ou plástico reforçado com fibra. Na modalidade exemplificativa a-presentada, o cravo 6a não é revestido; entretanto também pode ser revesti-do.

Conforme apresentado, o cravo 6a é projetado como uma peçaúnica. No entanto, em geral também é possível produzir a cabeça do cravo ea haste do cravo com a ponta do cravo, por outro lado, em duas peças comdiferentes durezas, que são conectadas em conjunto. Desse modo, por e-xemplo, a haste do cravo com a ponta pode ser fabricada em metal, e a ca-beça do cravo pode ser fabricada em alumínio, que são então unidos pormeio de soldagem por fricção.

O método para o estabelecimento da conexão mostrado na figu-ra 1 entre os componentes 2 e 4 por meio de um cravo 6a, apresentado nafigura 1, será descrito agora:

Conforme já mencionado, os componentes 2 e 4 não podem serpré-perfurados antes do processo de união. Se ambos os componentes 2 e4 estiverem adjacentes entre si, o cravo 6a é dirigido da parte de cima paraos componentes 2 e 4 por meio de um dispositivo de regulagem em alta ve-locidade. A regulagem da velocidade depende do processo de aplicação, evaria entre 5 e 300 m/s, de preferência 10 e 100 m/s.

O dispositivo de regulagem da cavilha é, por exemplo, um dispo-sitivo de disparo de cavilha, um cartucho acionado por energia ou objetosemelhante. A figura 1 mostra um pistão 42 do presente tipo de dispositivode regulagem. Ainda mais, é possível observar a boquilha 44 de um disposi-tivo de retenção que não é apresentado em maior detalhe.

Conforme já mencionado, o método de acordo com a invençãopode ser executado no caso de acessibilidade unilateral do local de junção.No entanto, se o componente 4 for rígido o bastante, um contra-suporte naforma de luva 46 deveria ser fornecido, sobre os quais os componentes 2 e 4são apoiados.

Durante o processo de junção, a ponta do cravo 12 penetra pri-meiro no componente 2, o que produz uma saliência de material no topo docomponente 2, que cresce na medida em que a ponta do cravo 12 penetrano componente 2.

A ponta do cravo 12 penetra então o componente inferior 4, oque, por um lado, produz uma saliência de material em formato de cratera40, que se alarga no sentido da introdução durante a penetração da pontado cravo 12. Por outro lado, o material escoa para a superfície perfilada 28a,por meio da qual os recessos na superfície perfilada 28a são completamentepreenchidos com o material 4. Isto se refere, de preferência, ao material docomponente 4. No entanto, algumas vezes não é possível impedir que osrecessos na superfície perfilada 28a preencham, ao menos parcialmente, omaterial do componente 2.

O processo de junção é concluído quando a parte inferior da ca-beça do cravo 8 estiver assentada no topo do componente 2. A cabeça docravo 8 é projetada de modo a exibir certa flexibilidade que evite a formaçãode rachaduras sob a cabeça do cravo, e para que seja capaz de contraba-lançar ligeiras inclinações do cravo. Se a prensa de regulagem 42 for libera-da da cabeça do cravo 8, o cravo 6a retorna ligeiramente à posição. Oscomponentes 2 e 4 são tensionados em conjunto no presente, o que benefi-cia a qualidade da conexão.

O volume do sulco circular 22 corresponde essencialmente aovolume da saliência do material 38, de modo que o sulco circular 38 sejacompletamente preenchido com o material do componente 2. No caso deaplicações na estrutura do chassi, em que o componente 2 é fornecido comum revestimento (pintura ou verniz catódico), pode não haver formação debolhas pelo ar aprisionado.

Conforme apresentado, a superfície perfilada 28a é apenas for-necida na área da haste do cravo 10a, que está localizado no interior dasubstância do componente 4 no caso de conexão acabada. Dessa forma,cria-se uma conexão com elevada resistência de extração, já que os compo-nentes 2 e 4 são tensionados em conjunto, por um lado, através do fecha-mento por atrito e por conformação entre o cabeçote do cravo 10a e o com-ponente 4 e, por outro lado, através do fechamento por forma entre a cabeçado cravo 8 e o componente 2. Conforme apresentado, os componentes 2 e 4permanecem essencialmente indeformados no plano de separação, de mo-do a preservar a uniformidade das superfícies de contato dos componentes2 e 4. Como é possível observar a partir da figura 1, a ponta do cravo 12 pro-jeta-se, sobretudo, completamente para fora do componente 4.

Conforme facilmente observado, o processo de junção requerapenas acessibilidade a partir do topo. O processo de junção é bastantesimples, já que não é necessária a pré-perfuração dos componentes 2 e 4,nem o movimento rotacional do cravo 6a. O período de junção é extrema-mente curto. Mais ainda, são requeridas apenas forças de junção comparati-vãmente baixas. Contudo, o resultado é uma conexão de alta qualidade do-tada de uma elevada resistência de extração compatível.

Conforme já apresentado, o formato arredondado da superfícieperfilada 28a produz tensões comparativamente baixas na conexão entre oscomponentes 2 e 4 e o cravo 6a, que contribui do mesmo modo com a quali-dade da conexão.

Conforme se observa na figura 1, a superfície da cabeça do cra-vo 8 se estende até a borda externa (superfície de circunferência 16) da ca-beça do cravo 8. Apenas uma pequena obliqüidade ou arredondamento 18 éfornecido entre o topo uniformemente projetado 14 e a superfície de circun-ferência 16, de modo que o pistão 42 na cabeça do cravo 8 engata em sualargura total.

Se a ponta da cavilha 12 penetrar os componentes 2 e 4, a partemais larga da força de regulagem do pistão 42 é transferida à área central dacabeça do cravo 8, de tal sorte que forças correspondentes de tensão eleva-da são criadas na área central da cabeça do cravo 8. Se a cabeça do cravo8 for assentada no topo do componente 2 ao final do processo de ajuste, aparte mais larga da força de regulagem é transferida do pistão 42 para a á-rea radialmente externa da cabeça do cravo 8, e deste ponto da superfícieexterna da parte inferior 20 até os componentes 2 e 4, enquanto a área cen-tral da cabeça do cravo 8 é descomprimida.

As forças de regulagem exercidas pelo pistão 42 não abaste-cem, portanto, a haste do cravo 10a. Desse modo, evita-se que a colocaçãodo cravo 6a no componente 2 induza a uma "punctura", mesmo se o proces-so de regulagem em si for operado com excesso de energia. No caso dadenominada "penetração", a cabeça do cravo 8 penetra no componente 2, etambém se forma uma rachadura entre a superfície perfilada 28a da hastedo cravo 10a e o orifício no componente 4.

O dispositivo de retenção descendente 44 atua, sobretudo, paraempurrar os componentes 2 e 4 de encontro entre si antes e durante o pro-cesso de regulagem. As forças de retenção inferiores a 3kN são geralmentesuficientes aqui. Forças de retenção mais elevadas para a manipulação daspropriedades do material dos componentes 2 e 4 são geralmente desneces-sárias.

O contra-suporte na forma de luva 46 é necessário, segundo jámencionado, apenas se o componente 4 não for rígido o bastante.

Com base nas figuraS 2 a 10, modalidades distintas do cravosão descritas, as quais podem ser usadas no método de acordo com a invenção.

O cravo 6b na figura 4 é diferente do cravo 6a na figura 2 ape-nas por fornecer uma seção cilíndrica 48 entre a ponta do cravo 12 e a parteda haste do cravo 10b fornecida com a superfície perfilada 28b, pela qual ahaste 10b recebe um comprimento correspondentemente mais longo. A has-te do cravo mais longa 10b beneficia a fase de liberação da tensão após aponta do cravo penetrar os componentes, reduzindo dessa forma as defor-mações dos componentes.

O cravo 6c na figura 5 difere do cravo 6a na figura 2 apenas pelofato de a haste do cravo 10a possuir um formato essencialmente cônico, queconverge da ponta do cravo 12 na direção da cabeça do cravo 8. A superfí-cie perfilada 28a é presentemente modificada para o formato cônico da has-te do cravo 10c1 conservando a profundidade essencialmente constante. Es-se "estreitamento" da haste do cravo 10c permite a obtenção de uma resis-tência mais elevada da extração da conexão.

No caso do cravo 6d na figura 6, a haste do cravo 10d da super-fície perfilada 28a também é projetada de modo essencialmente cônico, con-tudo, de modo a atuar de modo divergente da ponta do cravo 12 na direçãoda cabeça do cravo 8. Uma disposição de tensão adequada e um assenta-mento aperfeiçoado da superfície perfilada 28b são aqui obtidos.

O cravo 6e na figura 7 possui uma haste do cravo 10e essenci-almente cilíndrica com uma superfície perfilada 28e, o que permite a obten-ção de resistência de extração mais elevada, cuja substituição, entretanto,pode ser tensões mais elevadas na conexão.

O cravo 6f nas figuraS 8 a 10 é fornecido com uma superfícieperfilada 28f na forma de uma rosca. A rosca, apresentada em ampliação nafigura 9, é projetada como uma rosca fina, cuja inclinação é, de preferência,inferior a 3,5 e é, por exemplo, da ordem de grandeza de 0,25.

Os demais parâmetros de junção associados ao desenho dasuperfície perfilada 28f são escolhidos de modo que o cravo 6f é introduzidoatravés dos dois componentes 2 e 4 durante o processo de junção, sem queo cravo 6f realize um movimento de rotação perceptível. Como na modalida-de exemplificativa descrita acima, os pontos de rosca da superfície perfilada28f são preenchidos por material plasticizante, formando uma contra-roscapara os componentes 2 e 4. O cravo 6f pode então ser novamente liberadodos dois componentes 2 e 4 após o processo de regulagem. Para este fim, acabeça do cravo 8f é fornecida com uma característica de introdução 46,para que o cravo 6f possa ser aparafusado para fora dos componentes coma ajuda de uma ferramenta (não mostrada).

O cravo 6g na figura 11 corresponde essencialmente ao cravo6b na figura 4, isto é, possui uma cabeça de cravo 8g, uma haste de cravo'10g com uma superfície perfilada 28g, uma ponta de cravo 12 e uma seçãonão perfilada 50, que está disposta entre a ponta do cravo 12 e a parte dahaste do cravo 10g fornecida com a superfície perfilada 28g. No entanto, aocontrário da modalidade exemplificativa na figura 4, a seção de perfil livre 50possui um formato afunilado, isto é, seu diâmetro é menor do que o diâmetroda parte da haste do cravo fornecida com a superfície perfilada 28g. Na mo-dalidade exemplificativa mostrada, a seção de diâmetro reduzido 50 é dese-nhada de forma cilíndrica; contudo, em geral também poderia possuir umformato geométrico distinto.

A redução do diâmetro da seção 50 promove uma redução depressão quando o cravo 8g entra no componente 2 e 4, assim que a pontado cravo tiver penetrado por completo o material dos componentes. Essaredução de pressão induz à menor deformação dos componentes 2 e 4, eassim, à capacidade de conexão mais elevada.

O processo descrito para a regulagem do cravo é usado particu-larmente com vantagens em associação com a colagem dos componentes 2e 4. No caso desta técnica de junção híbrida, os componentes 2 e 4 sãotambém conectados em conjunto sobre suas superfícies adjacentes atravésde um adesivo, através do qual é estabelecida uma conexão extremamenteuniforme e de tensão elevada entre os componentes 2 e 4. Podem ser usa-dos quaisquer tipos de adesivos convencionais, sendo uma grande varieda-de deles conhecida pelo estado da técnica.

Uma importante vantagem do método descrito é a necessidadeapenas de um período bastante curto de ajuste para a regulagem do cravo.Além disso, o método, conforme já discutido em detalhe, pode ser executadosem pré-perfuração e com acessibilidade unilateral dos componentes. Essaspropriedades benéficas tornam o método particularmente adequado para o"cravamento contínuo", conforme definido abaixo:

com freqüência os dois componentes são conectados em con-junto em diversos locais de junção espaçados, por exemplos ao longo dosflanges de junção. No caso dos processos de junção mecânica convencio-nal, o dispositivo de regulagem é movido sucessivamente por um robô até oslocais de junção. Primeiro, o dispositivo de junção é bloqueado em cada lo-cal de junção, o processo de junção é executado e o dispositivo de regula-gem é acelerado de novo, o que, naturalmente promove períodos de ciclocomparativamente longos. Deste modo, as técnicas de junção por meio decravos, rebite por perfuração, rebite bipartido e rebite cego exigem períodosde ciclos de 2 a 7 s, 2 a 6,5 s, 3 a 7, s ou 3 a 8 s, ao usar o método FDS ini-cialmente descrito.

Em oposição à junção descontínua descrita dos componentesdos locais de junção, o método de acordo com a invenção permite a "junçãocontínua". Mais exatamente, o movimento do dispositivo de regulagem cria-do pelo robô a partir do local de junção até o local de junção é contínuo, emque os cravos são ajustados durante o movimento de alimentação em con-sonância com o método descrito acima. Os componentes são vantajosamen-te contidos na posição correta entre si durante o escoamento contínuo dopresente processo de junção, por meio de dispositivos de tensão correspon-dentes. O único pré-requisito é que os locais de junção para o dispositivo deregulagem sejam acessíveis. Geralmente esse é o caso quando os locais dejunção se situam nos flanges de junção.

O cravamento contínuo é facilitado, pois, em geral, não é exigidoum controle preciso dos locais de junção para a regulagem do cravo de a-cordo com o método descrito. O movimento de alimentação do dispositivo deregulagem executado pelo robô pode ocorrer livre de contato. No entanto,inversamente, uma boquilha fornecida no dispositivo de alimentação (dispo-sitivo de retenção 44 na figura 1) pode repousar de encontro ao componentesuperior 2.

Em cada caso, os períodos de ciclo são reduzidos de modo con-siderável, já que o robô não exige processos de frenagem ou de aceleração,e também são obtidos períodos de regulagem mais curtos do que os proces-sos de junção mecânica convencional. Desse modo, os períodos de ciclo daordem de grandeza de 1,5-3 s são possíveis usando o processo acima, oque reduz o período do ciclo em cerca de 50%.

Conforme já discutido com relação à figura 1, é vantajoso em-purrar os componentes 2 e 4 a serem conectados em conjunto durante aregulagem da cavilha por meio de um dispositivo de retenção, pelo qual asforças de retenção da ordem de grandeza de até 20 kN são concebíveis. Odispositivo de retenção normalmente integra o dispositivo de regulagem. Nãoé possível um cravamento contínuo, conforme descrito acima, no caso de seusar um dispositivo de retenção. Entretanto, no lugar de um dispositivo deretenção, é possível fornecer um mecanismo de preensão estacionário (nãomostrado), que empurra os dois componentes de encontro um ao outro comuma força correspondente, independente do dispositivo de regulagem, e emlocais fora das áreas de junção. Nesse caso, um cravamento contínuo épossível, já que o dispositivo de regulagem é operado de forma não constan-te, e através do qual apenas uma ponta de direcionamento do dispositivo deregulagem faz contato com os componentes a serem conectados por meiodo cravo, e a boquilha do dispositivo, por assim dizer, "flutua" sobre o com-ponente no lado da cabeça do cravo.

As figuraS 12 e 13 apresentam outra modalidade de um cravo6h desenhado de acordo com a invenção. A haste 10h com um perfilamentoserrilhado 28h e a ponta do cravo 12 do cravo 6h corresponde essencial-mente ao cravo mostrado na figura 7. Como na figura 7, o perfilamento serri-lhado 22h também é alinhado aqui, de modo que cada dente é afunilado nadireção da ponta do cravo 12. A diferença é que a cabeça do cravo 8h é de-senhada como uma cabeça embutida.

A cabeça do cravo 8h do cravo 6h possui em seu lado inferioruma seção e funcionamento diagonal 52, que transita em um sulco circular22h. O sulco circular 22h, que se dispõe entre a seção de funcionamentodiagonal 52 e uma seção cilíndrica da haste 10h, possui dimensões bastantepequenas se comparadas com a seção de funcionamento 52. De preferên-cia, a seção de funcionamento diagonal 52 é ligeiramente curva, a fim deassegurar uma distribuição uniforme da energia entre a cabeça do cravo 8he o lado do topo do componente 2. A cabeça do cravo 8h desenhada comouma cabeça rebaixada também possui uma espessura consideravelmentemenor do que as cabeças dos cravos nas modalidades exemplificativas an-teriores.

Com base na geometria descrita, a cabeça embutida do cravo6h penetra parcialmente ao menos até o topo do componente 2. Mais exa-tamente, a cabeça do cravo 8h deforma o componente superior 2 de modo aformar uma depressão em forma de funil 54, que recebe folgadamente a ca-beça do cravo 8h. Mais ainda, os componentes 2 e 4 na área de junção, istoé, abaixo da cabeça embutida, são deformados no sentido descendente, demodo a se observar uma progressão em forma de funil na área de contatoentre os dois componentes 2 e 4.

Em particular, quando o componente do lado da cabeça do cra-vo 2 for fabricado em aço, há uma pequena saliência do material 8h, quepreenche apenas de modo parcial o sulco circular 22h, no lado do topo. Ob-serve aqui que, a conexão no caso das modalidades exemplificativas anteri-ores, também pode ser projetada para que a saliência do material 38 preen-cha apenas parcialmente o sulco circular 22, em oposição à ilustração nafigura 1.

As figuraS 14 e 15 mostram uma modalidade da invenção, emque o cravo 6i é projetado como-uma "cavilha de grampo". Serve para"grampear" um componente relativamente fino 2 a um componente mais es-pesso 4. Esta modalidade é usada, em particular, associada a uma conexãoadesiva dos componentes 2 e 4, entre os quais é fornecida uma camadaadesiva 62. O componente 2 é presentemente grampeado no componente 4por meio de uma ou mais cavilhas de grampo, de modo que uma camadaadesiva 62 possa ser endurecida.

O cravo 6i desenhado como uma cavilha de grampo possui umacabeça de grampo 8 com um sulco circular 22 de acordo com as modalida-des exemplificativas das figuraS 1 a 8. A haste 10i do cravo 6i é projetada demodo que uma seção cilíndrica 56 seja conectada à cabeça do cravo 8, queatravessa uma seção da haste conicamente afunilada com um perfilamentoserrilhado 28i. O perfilamento serrilhado 28i é alinhado de modo que cadadente fique afunilado na direção da ponta do cravo 12i, formando uma super-fície com um rebaixamento radialmente progressivo no lado de cada dentefaceando na direção da cabeça do cravo 8. A ponta do cravo 12i conectadaao perfilamento serrilhado 28i é produzida por uma seção cônica truncada58 e uma seção semelhante a um ponto de tangência 60, em que o ângulodo cone da seção 58 é menor do que o ângulo do cone da seção 60.

Mesmo se a ponta do cravo 12i na modalidade exemplificativaapresentada for produzida por duas seções 58 e 60 com diferentes ângulosde cone, a ponta do cravo também pode ser projetada de modo distinto, porexemplo, como uma ponta do cravo em forma de ogiva, de acordo com asmodalidades exemplificativas anteriores. O afunilamento da ponta do cravo ea haste do cravo na área do perfilamento serrilhado 28i são importantes.

Analogamente à figura 1, a figura 14, por sua vez, mostra umdispositivo de retenção 44 e um contra-suporte na forma de luva 46.

O cravo 6i projetado como uma cavilha de grampo possui di-mensões consideravelmente menores do que as modalidades anteriores dainvenção. Assim, a cavilha de grampo possui, por exemplo, um comprimentoda ordem de grandeza de 6 mm. Com base na ilustração retratada da hastedo cravo 10i e da ponta do cravo 12i, a extremidade da luva proposta do per-filamento serrilhado 28i possui um formato, que é quase o mesmo formatode uma parábola nas seções axiais, relacionadas ao perfil da ponta do cravo 12i.

A geometria da haste do cravo 10i e a ponta do cravo 12i, e emparticular o alinhamento da superfície perfilada 28i asseguram que o cravo 6ipode ser introdução nos componentes 2 e 4 pelo pistão 42 (ponta de dire-cionamento) do outro dispositivo de regulagem não apresentado com umabaixa força de introdução, enquanto a resistência de extração contra a dire-ção de introdução é relativamente alta devido às superfícies com rebaixa-mento entre os dentes do perfilamento serrilhado 28i. Uma vantagem rele-vante do cravo 6i projetado como uma cavilha de grampo é que quase nãoproduz efeito na camada adesiva 62 durante o "processo de grampeamen-to". Conforme observado em experimentos, a espessura da camada adesiva62 é a mesma antes e depois do processo de grampeamento.

No caso da conexão apresentada na figura 14, a cabeça do cra-vo 12i se projeta amplamente acima da saliência de material no formato decratera 40 do componente 4. No entanto, o cravo 6i e os componentes 2 e 4são, de preferência, dimensionados de modo que a extremidade livre e aponta do cravo 12i apenas se projetem ligeiramente ou de forma alguma apartir do componente 4. Também se pode conceber uma solução em que aextremidade livre da ponta do cravo 12i fecha apenas a extremidade inferiorda saliência do material 40.

Como já mencionado, uma vantagem importante do método deacordo com a invenção é que o cravo pode ser introduzido em dois compo-nentes 2 e 4 com um único jato a partir do dispositivo de regulagem da cavi-Iha1 de modo que o cravo repouse no componente do lado da cabeça docravo, o que se aplica a todas as modalidades apresentadas. No entanto,também é possível, em geral, executar o processo de regulagem de modo anão introduzir completamente o cravo nos componentes através de um golpetransmitido a partir do dispositivo de regulagem, mas, preferencialmente,apenas de 80% a 90% da trajetória máxima de introdução possível. O res-tante da introdução do cravo até a cabeça pode ocorrer com um ou maisgolpes adicionais. Estes golpes adicionais podem ser executados manual-mente com um martelo ou via uma ponta de introdução, ou ainda automati-camente. Conforme determinado nos experimentos, esta regulagem da cavi-Iha com "estágios múltiplos" não tem um impacto negativo na estabilidade daconexão, que se aplica aos componentes fabricados em alumínio e em aço.

Claims

1. Método para o estabelecimento de uma conexão entre doiscomponentes (2 e 4) em uma área de junção por meio de um cravo (6a-f),que possui uma cabeça de cravo (8; 8f) com um sulco circular (22) fornecidono lado inferior da cabeça, uma haste do cravo (10a-f) e uma ponta do cravo(12), em que:o cravo (6a-f) é essencialmente introduzido livre de rotação eaxialmente nos componentes pré-perfurados (2 e 4) na área de junção emalta velocidade por um dispositivo de regulagem, de modo que a ponta docravo (12) penetra completamente os dois componentes (2 e 4) e escapasobre o componente (4) faceando da cabeça do cravo e uma saliência dematerial de formato tórico (38) é formada no componente do lado da cabeçado cravo (2), que se projeta no sulco circular (22) da cabeça do cravo (8; 8f)e uma saliência do material em forma de cratera (40) é formado no compo-nente (4) voltado para a face externa da cabeça do cravo, o qual se projetana direção voltada para a face externa da cabeça do cravo.

2. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelofato de que o volume do sulco circular (22) corresponde essencialmente aovolume da saliência do material (38) do componente do lado da cabeça docravo (2).

3. Método de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizadopelo fato de que o sulco circular (22) possui uma superfície arredondada (24)adjacente à haste do cravo (10a-f), que passa em uma superfície semelhan-te a um cone (26).

4. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações pre-cedentes, caracterizado pelo fato de que a haste do cravo (10a, b, e, f) éessencialmente projetada no formato cilíndrico.

5. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a-3, caracterizado pelo fato de que a haste do cravo (10c) é projetada de modoconvergente na direção da cabeça do cravo (8).

6. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a-3, caracterizado pelo fato de que a haste do cravo (1 Od) é projetada de mo-do divergente na direção da cabeça do cravo (8).

7. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações pre-cedentes, caracterizado pelo fato de que a haste do cravo (10a-f) é fornecidacom uma superfície perfilada (28a-f), que é preenchida com o material des-locado durante o estabelecimento da conexão.

8. Método de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelofato de que a superfície perfilada (28a-f) é disposta apenas em uma área dahaste do cravo (10a-f), que se dispõe na conexão acabada no componente(4) voltado para a face externa da cabeça do cravo.

9. Método de acordo com a reivindicação 7 ou 8, caracterizadopelo fato de que a proporção da profundidade máxima (T) da superfície perfi-lada (28a-f) em relação ao diâmetro médio (D) da haste do cravo (10a-f) éinferior a 0,1, de preferência inferior a 0,05 e, em particular, menor do que0,03.

10, Método de acordo com qualquer uma das reivindicações Z a-9, caracterizado pelo fato de que a superfície perfilada (28a-d) nas seçõesaxiais é fabricada em um perfil ondular arredondado.

11. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 7 a-9, caracterizado pelo fato de que a superfície perfilada (28f) nas seções axi-ais é fabricada com um perfil serrilhado.

12. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 7 a-11, caracterizado pelo fato de que a superfície perfilada (28a-e) é formadapor uma série de recessos circulares (30) e cristas (32).

13. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 7 a-11, caracterizado pelo fato de que a superfície perfilada (28) é formada poruma rosca, que forma um contra-rosca correspondente durante a introduçãoaxial do cravo nos dois componentes (2 e 4).

14. Método de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pe-lo fato de que a inclinação da rosca formada pela superfície perfilada (28f)ser inferior a 0,35 e é, de preferência, da ordem de grandeza de 0,25.

15. Método de acordo com a reivindicação 13 ou 14, caracteri-zado pelo fato de que a cabeça do cravo (8f) possui uma característica deintrodução (46) para o engatamento de uma ferramenta, a fim de ser capazde liberar novamente o cravo (6f) dos dois componentes (2 e 4).

16. Método de acordo com qualquer uma das reivindicaçõesprecedentes, caracterizado pelo fato de que a seção livre de perfil (48; 50) éfornecida entre a parte da haste do cravo (1 Od; 10g) fornecida com uma su-perfície perfilada (28d; 28g) e a ponta do cravo (12).

17. Método de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pe-lo fato de que uma seção de diâmetro reduzido (50) é fornecida entre a parteda haste do cravo (1 Og) fornecida com a superfície perfilada (28g) e a pontado cravo (12).

18. Método de acordo com qualquer uma das reivindicaçõesprecedentes, caracterizado pelo fato de que o lado do topo (14) da cabeçado cravo (8) é essencialmente uniforme até a borda externa a fim de essen-cialmente transferir as forças de regulagem exercidas sobre a cabeça docravo (8) na posição final do cravo para o componente do lado da cabeça docravo (2), e dessa forma evitar a penetração do cravo através dos dois com-ponentes.

19. Método de acordo com qualquer uma das reivindicaçõesprecedentes, caracterizado pelo fato de que a ponta do cravo (12) possuiuma forma de ogiva com um fator de ogivalidade de 3 a 5, em particular 4.

20. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 19, caracterizado pelo fato de que o cravo (6a-f) é fabricado por uma únicapeça em aço ou alumínio ou magnésio ou latão ou cerâmica ou plástico re-forçado por fibra.

21. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 19, caracterizado pelo fato de que a haste e a cabeça do cravo são fabrica-das em materiais com durezas distintas, e em seguida conectadas entre si.

22. Método de acordo com qualquer uma das reivindicaçõesprecedentes, caracterizado pelo fato de que o componente do lado da cabe-ça do cravo (2) é uma placa metálica laminada relativamente fina, e o com-ponente (4) voltado para a face externa da cabeça do cravo é um compo-nente de perfil com dureza mais elevada.

23. Método de acordo com qualquer uma das reivindicaçõesprecedentes, caracterizado pelo fato de que os dois componentes (2 e 4)são fabricados em aço e/ou alumínio e/ou magnésio e/ou plástico.

24. Método de acordo com qualquer uma das reivindicaçõesprecedentes, caracterizado pelo fato de que os dois componentes (2 e 4)também estão conectados entre si por meio de adesivo.

25. Método para o estabelecimento de diversas conexões entredois componentes em locais de junção espaçados, em que um dispositivo deregulagem para a regulagem dos cravos por um robô é movido sucessiva-mente aos locais de junção, caracterizado pelo fato de que o movimento dodispositivo de regulagem até o local da junção executado pelo robô ocorrecontinuamente, e nesse movimento contínuo os cravos são introduzidos nosdois componentes com um método de acordo com qualquer uma das reivin-dicações anteriores.

26. Método de acordo com qualquer uma das reivindicaçõesprecedentes, caracterizado pelo fato de que a cabeça do cravo (8h) é proje-tada como uma cabeça embutida, cujo lado inferior possui uma seção defuncionamento diagonal (52) e um pequeno sulco circular (22h) na transver-sal, de modo que a cabeça embutida penetre pelo menos parcialmente nomaterial do componente do lado da cabeça do cravo (2).

27. Método de acordo com qualquer uma das reivindicaçõesprecedentes, caracterizado pelo fato de que os componentes (2 e 4) sãoempurrados um de encontro ao outro durante o processo de regulagem atra-vés de um dispositivo de retenção (44) fornecido no dispositivo de regula-gem, ou no mecanismo de preensão que está separado do dispositivo deregulagem.

28. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a-27, caracterizado pelo fato de que o cravo (6, 6a-i) é introduzido nos doiscomponentes (2 e 4) com um único golpe do dispositivo de regulagem.

29. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a-27, caracterizado pelo fato de que o cravo (6, 6a-i) é introduzido essencial-mente nos dois componentes (2 e 4) com um golpe do dispositivo de regula-gem, e é completamente introduzido nos dois componentes comum ou maisgolpes adicionais, os quais são executados de modo manual ou mecânico.

30. Cravo para o estabelecimento de uma conexão entre doiscomponentes (2 e 4), de acordo com qualquer uma das reivindicações pre-cedentes, que possui: uma cabeça do cravo (8; 8f), uma haste do cravo(10a-f) e uma ponta do cravo (12), em que a cabeça do cravo (8; 8f) possuiem seu lado inferior um sulco circular (22) para o recebimento da saliênciade material de formato tórico (38) do componente do lado da cabeça do cra-vo (2), a haste do cravo (10a-f) é fornecida com uma superfície perfilada(28a-f) para o recebimento do componente (4) voltada para a face externada cabeça do cravo, e a ponta do cravo (12) possui um formato de ogivacom fator de ogivalidade de 3 a 5.

31. Método para o estabelecimento de uma conexão entre doiscomponentes (2 e 4) em uma área de junção por meio de um cravo (6i), quepossui uma cabeça de cravo (8i) com um sulco circular (22) fornecido nolado inferior da cabeça, uma haste do cravo (1 Oi) e uma ponta do cravo (12),em que:o cravo (6i) é essencialmente introduzido livre de rotação e axi-almente nos componentes pré-perfurados (2 e 4) na área de junção em altavelocidade por um dispositivo de regulagem, de modo que a ponta do cravo(12i) penetra completamente o componente do lado da cabeça do cravo (2)e escapa sobre o componente (4) faceando da cabeça do cravo e uma sali-ência de material de formato tórico (38) é formada no componente do ladoda cabeça do cravo (2), que se projeta no sulco circular (22) da cabeça docravo (8) e uma saliência do material em forma de cratera (40) é formado nocomponente (4) voltado para a face externa da cabeça do cravo, o qual seprojeta na direção voltada para a face externa da cabeça do cravo.

32. Método de acordo com a reivindicação 31, caracterizado pe-lo fato de que o perfil serrilhado (28i) é alinhado de modo que cada dente seafunile na direção da ponta do cravo (12i).

33. Método de acordo com a reivindicação 31 de 32, caracteri-zado pelo fato de que a extremidade da luva do perfilamento serrilhado (28i)e a rachadura na ponta do cravo (12i) quase possuem uma progressão se-melhante a uma parábola conjunta nas seções axiais.