DE10012845A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Entfernen von Stanznieten aus einem Werkstück - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Entfernen von in einem Werkstück gesetzten Stanznieten, die rohrförmig, axialsymmetrisch ausgebildet sind. Ein beim Setzen des Stanzniets in diesem verbleibender Stanzbutzen wird durch ein Werkzeug entfernt und danach in den Stanzniet ein Gewindedorn unter Einformen eines im wesentlichen durchgehenden, ausgeprägten Gewindes eingedreht. Der Gewindedorn zieht bei seinem folgenden Zurückziehen gegen den Druck eines sich auf dem Werkstück abstützenden Widerlagers den Stanzniet aus dem Werkstück heraus.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Entfernen von in ein Werkstück gesetzten Stanznieten, die rohrförmig, axialsymmetrisch ausgebildet sind. Weiter­ hin bezieht sich die Erfindung auf Vorrichtungen zur Durchführung dieses Ver­ fahrens.

Aus der deutschen Patentanmeldung 197 26 104 ist bekannt, einen Stanzniet mit einem ebenen tellerartigen Kopf oder einem axial symmetrisch ausgebildeten Stanzniet nach Anschweißen eines Stiftes aus einem Werkstück heraus zu ziehen. Bei diesen bekannten Verfahren wird ein Stift in unmittelbarer Nähe zur Ober­ kante beziehungsweise Oberfläche des gesetzten Stanzniets geführt, um anschlie­ ßend durch eine Lichtbogenschweißung oder Widerstandsschweißung im Berühr­ bereich von Stift und Oberseite bzw. Oberkante des Stanzniets eine dauerhafte Verbindung zwischen Stift und Stanzniet herzustellen. Zum Herauslösen des Stanzniets wird sodann der Stift unter Zuhilfenahme eines radial um den Stift an­ geordneten Widerlagers zurückgezogen, wobei der Stanzniet aus dem Werkstück heraus gezogen wird.

Der Stift und der herausgezogene Stanzniet sind Abfallprodukte, die allenfalls recycelt werden können. Ein weiterer Nachteil des bekannten Verfahrens besteht darin, daß das Anschweißen an den Stanzniet das umliegende Werkstückmaterial thermisch verändert, das somit nicht mehr die gleichen mechanischen Eigen­ schaften aufweist wie zuvor. Nachteilig bei dem bekannten Verfahren ist weiter­ hin, daß das relativ große und schwere Werkzeug zum Herausziehen des Stanzniets genau auf dem Stanznietkopf bzw. Stanznietrad gesetzt werden muß, um eine zuverlässige Schweißverbindung mit dem Stanzniet gewährleisten zu kön­ nen. Sitzt der Stift jedoch nicht genau auf dem Nietkopf bzw. dem Nietrand, kann bei der Erzeugung des Lichtbogens ebenfalls das Werkstückmaterial thermisch belastet werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Entfernen von in ein Werkstück gesetzten Stanznieten zu erleichtern.

Erfindungsgemäß geschieht dies dadurch, daß ein beim Setzen des Stanzniets in diesem verbleibender Stanzbutzen durch ein Werkzeug entfernt und danach in den Stanzniet ein Gewindedorn unter Einformen eines im wesentlichen durchgehen­ den, ausgeprägten Gewindes eingedreht wird, der bei seinem folgenden Zurück­ ziehen gegen den Druck eines sich auf dem Werkstück abstützenden Widerlagers den Stanzniet aus dem Werkstück herauszieht.

Durch die Verwendung des Gewindedorns wird eine sehr feste Verbindung zwi­ schen dem Gewindedorn und dem Stanzniet sichergestellt. Zum anderen wird das umliegende Material des Werkstücks thermisch nicht belastet. Ein weiterer Vor­ teil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß zum Herausziehen der Stanznieten immer dasselbe Werkzeug verwendet werden kann, während bei dem bekannten Verfahren durch das Anschweißen von später wegzuwerfenden Stiften eine entsprechend große Menge Abfall produziert wird.

Zu Beginn des Verfahrens wird der beim Setzen des Stanzniets in diesem verblei­ bende Stanzbutzen durch ein Werkzeug entfernt, das vorzugsweise ein Stößel ist, der in der Mitte des Stanzniets angesetzt wird und den Stanzbutzen aus seiner Verbindung mit dem Werkstück herausstößt.

Dieses Herauslösen des Stanzbutzens läßt den eingesetzten Stanzniet unversehrt. Nach Herauslösen des Stanzbutzens liegt ein im wesentlichen zylinderförmiges Loch im Werkstück vor, das durch die Innenfläche des Stanzniets gebildet ist. Zum Herauslösen des Stanzniets wird sodann der Gewindedorn an der Oberseite des Stanzniets aufgesetzt und unter Drehbewegung in den Stanzniet eingedreht, wobei der Gewindedorn während des Eindrehens in den Stanzniet seine Gewinde­ gänge in die Innenseite des Stanzniets einfurcht. Sobald der Stanzniet form- und kraftschlüssig mit dem Gewindedorn verbunden ist, wird der Gewindedorn gegen den Druck eines sich auf dem Werkstück abstützenden Widerlagers zurückgezo­ gen, wobei der Stanzniet aus dem Werkstück herausgelöst wird. Das vorteilhaft als Hohlzylinder ausgebildete Widerlager stützt sich auf einer konzentrisch um den Stanzniet verlaufenden Fläche ab, die vorzugsweise so bemessen ist, daß die Druckkräfte nicht zu einer Verformung des Werkstücks führen. Das Widerlager kann aber auch aus Zylinderschalen gebildet sein und sich so gegebenenfalls an enge bauliche Gegebenheiten, wie sie beispielsweise bei Fensteraussparungen im Automobilbau vorherrschen, anpassen.

Es ist weiterhin möglich, den Stanzbutzen durch einen Bohrer heraus zu bohren. Dabei ist darauf zu achten, daß beim Ausbohren des Stanzbutzens möglichst keine Bohrspäne auf das Werkstück gelangen können, die insbesondere bei der Ver­ wendung von Aluminium als Werkstückmaterial und Stahl als Stanzniet zur Kor­ rosion des Aluminiums führen können.

Nach Herauslösen des Stanzniets wird der Gewindedorn entweder manuell von dem aufgeschraubten Stanzniet befreit oder zur Vermeidung von Verletzungen in einem zangenartigen Werkzeug eingeklemmt und der Gewindedorn unter Dre­ hung in die entgegengesetzte Richtung aus dem Stanzniet herausgedreht. Der Ge­ windedorn kann dann sofort in den nächsten Stanzniet eingedreht werden.

Eine Vorrichtung zum Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht zweckmäßig aus einer mit einem Spannfutter zum Spannen des Gewindedorns versehenen Antriebseinrichtung, die das Spannfutter unter Vorschub dreht und zum Rückhub umgeschaltet wird, wobei der Antriebseinrichtung diese umfassen­ de Widerlager zugeordnet sind, das vorzugsweise zylindrisch ausgebildet ist.

In der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist zweckmäßigerweise mit der Antriebs­ einrichtung ein Sensor gekuppelt, der den Vorschub einer Vorschubspindel mißt und nach einem einstellbaren Vorschub die Rotation der Vorschubspindel stoppt und diese auf Rückhub schaltet.

Zur weiteren Automatisierung des erfindungsgemäßen Verfahrens weist die erfin­ dungsgemäße Vorrichtung einen Gewindedorn auf, der an seiner Spitze wahlwei­ se mit einem Stößel zum Ausstoßen des Stanzbutzens oder einem Bohrer versehen ist, der den Stanzbutzen aus dem Stanzniet ausstoßen bzw. -bohren kann. Die Kombination dieser beiden Werkzeuge (Stößel bzw. Bohrer mit Gewindedorn) erlaubt es, einen Stanzniet mit nur einem Werkzeug herauszulösen, wobei der erste Arbeitsgang darin besteht, den Stanzbutzen aus dem Stanzniet zu entfernen und unmittelbar anschließend den Gewindedorn in den Stanzniet einzudrehen, um diesen schließlich aus dem Werkstück herauszuziehen.

Die für das erfindungsgemäße Verfahren notwendigen Bewegungsschritte der erfindungsgemäßen Vorrichtung können bei Verwendung eines Bohrers an der Spitze des Gewindedorns durch die Vorschubspindel erfolgen, die gemäß den Bearbeitungserfordernissen ihre Drehzahl entsprechend ändert. Im Falle der Ver­ wendung eines Stößels zum Ausstoßen des Stanzbutzens kann die Vorschubspin­ del mit einer Hydraulikeinrichtung versehen werden, deren Arbeitsschritte über einen bekannten Prozessor miteinander abgestimmt sind.

Denkbar ist weiterhin, auch bei der Verwendung eines Stößels zum Ausstoßen des Stanzbutzens ebenfalls eine Vorschubspindel zu verwenden.

In den Figuren sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1a einen axial symmetrisch ausgebildeten Stanzniet im Schnitt;

Fig. 1b den gleichen Stanzniet in perspektivischer Sicht;

Fig. 2a eine Nietverbindung zweier Bleche mit einem Stanzniet gemäß Fig. 1a;

Fig. 2b die gleiche Nietverbindung mit sich annäherndem Stößel;

Fig. 2c die gleiche Nietverbindung mit ausgestoßenem Stanzbutzen;

Fig. 2d die gelöste Nietverbindung und den mittels Gewindedorn abgezoge­ nen Stanzniet;

Fig. 3 eine Detailansicht des erfindungsgemäßen Gewindedorns in dem Stanzniet;

Fig. 4 eine weitere bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Gewindedorns mit einem an der Spitze angeordneten Stanzstößel;

Fig. 5 eine weitere besondere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Gewindedorns mit einem Bohrer an der Spitze des Gewindedorns;

Fig. 6 eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Herausziehen des Stanzniets;

Fig. 7 eine besondere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Herausziehen des Stanzniets, wobei der erfindungsgemäße Ge­ windedorn einen Stanzstößel aufweist.

Fig. 1a zeigt einen Stanzniet 7 gemäß der oben erwähnten DE-OS 197 26 104, der axial symmetrisch ausgebildet ist. In der Fig. 1b ist der gleiche Stanzniet in per­ spektivischer Sicht gezeigt. Der Stanzniet 7 besitzt auf seiner einen Seite die Stempelseite 8 und auf seiner gegenüberliegenden Seite die Matrizenseite 9. So­ wohl die Stempelseite 8 als auch die Matrizenseite 9 ist mit einer jeweils umlau­ fenden Schneidkante 10 bzw. 11 versehen. Fig. 1b zeigt den gleichen Stanzniet 7 in perspektivischer Sicht.

In Fig. 2a ist die Vernietung zweier Bleche 12 und 13, die das Werkstück bilden, mittels des Stanzniets 23 dargestellt, dem der Stanzniet 7 gemäß Fig. 1a und 1b zugrunde liegt. Der Stanzniet 23 ist auf seiner Stempelseite mit seiner Schneid­ kante 10 und auf seiner Matrizenseite mit seiner Schneidkante 11 radial nach außen aufgeweitet, wodurch die Vernietung entsteht. Dabei handelt es sich um eine bekannte Gestaltung einer Vernietung.

Fig. 2b zeigt die Vernietung gemäß Fig. 2a, auf die sich der Stößel 18 zubewegt. Der Stößel 18 ist an seiner Stirnseite vorzugsweise kegelstumpfförmig ausgebil­ det, so daß ein Eindringen in den Stanzbutzen erleichtert wird. Ebenso kann der Stößel stirnseitig plan oder konkav ausgebildet sein.

In Fig. 2c ist gezeigt, wie der Stößel 18 sich durch die Nietverbindung bewegt und dabei den Stanzbutzen 21 aus dem Zentrum des Stanzniets herausdrückt. Ebenso ist es möglich, den Stanzbutzen durch einen Bohrer auszubohren (s. Fig. 5).

In Fig. 2d ist der Beginn des Entfernens des Stanzniets 23 aus der Vernietung dar­ gestellt. Nach Herauslösen des Stanzbutzens wird die Vorschubspindel 30 mit dem daran angeordneten Gewindedorn 20 zentriert in den Stanzniet eingebracht und durch Rotation in die Innenfläche des Stanzniets 23 eingedreht. Das Gewinde des Gewindedorns 20 furcht sich während des Rotationsvorganges in die Innen­ fläche des Stanzniets ein und bildet mit diesem eine form- und kraftschlüssige Verbindung. Nach dem Aufsetzen des Widerlagers 22 auf das obere Blech 12 wird ein Zug auf den Gewindedorn 20 in Richtung des eingezeichneten Pfeils ausgeübt, durch den der Stanzniet 23 gegen die Rückhaltekraft des Widerlagers 22 aus seiner Vernietung herausgezogen wird. Dabei kann sich im direkten Bereich des Widerlagers 22 das Blech 12 und auch das darunter liegende Blech 13 prak­ tisch nicht verformen, so daß also nur an der Sitzstelle des Niets 23 eine gewisse Verletzung der beiden Bleche 12 und 13 zurückbleibt. Der sonstige Bereich der beiden Bleche 12 und 13 bleibt von diesem Vorgang unberührt.

Die durch die Gewindeeinfurchung herbeigeführte feste Verbindung zwischen Gewindedorn 20 und Stanzniet 23 verhindert ein Ausreißen des Gewindedorns 20 aus dem Stanzniet 23, so daß schließlich der Stanzniet 23 vollständig aus der Ver­ nietung herausgezogen wird.

Fig. 2e zeigt schließlich den an dem Gewindedorn 20 befindlichen Stanzniet 23 und die beiden nunmehr getrennten Bleche 12 und 13.

Fig. 3 zeigt eine vergrößerte Darstellung des Gewindedorns 20, wie er mit dem Stanzniet 23 in Form- und Kraftschlußverbindung steht.

Fig. 4 zeigt eine andere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, bei der Gewindedorn 20 mit einem Stößel 200 versehen ist, mit dem der Stanzbutzen aus dem Stanzniet herausgestoßen wird.

Fig. 5 zeigt eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Gewindedorns 20, der einen Bohrer 300 aufweist, um den Stanzbutzen aus dem Stanzniet heraus zu bohren.

Fig. 6 zeigt eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Herausziehen eines Stanz­ niets. Zur Bestimmung der jeweils zurückgelegten Wegstrecke des Gewindedorns 20 mit daran angeordnetem Stößel bzw. Bohrer weist die erfindungsgemäße Vor­ richtung 60 eine Meßeinrichtung 50 auf, die so angeordnet ist, daß Rotations- und Zugbewegungen der Spannbacken 25 bzw. der Vorschubspindel 30 gemessen werden können, um Aufschluß über die jeweils ausgeführte Bewegung des Ge­ windedorns 20 zu übermitteln. Hierbei wird ein Regelkreislauf zwischen der Meßeinrichtung 50 und dem nicht dargestellten Antrieb der erfindungsgemäßen Vorrichtung 60 hergestellt, der gegebenenfalls über weitere Sensoren Prozessda­ ten der erfindungsgemäßen Vorrichtung 60 liefert und so ein zuverlässiges und präzises Ausreißverfahren von Stanznieten gewährleisten kann.

Fig. 7 zeigt die erfindungsgemäße Vorrichtung gemäß Fig. 6, wobei an der Spitze des Gewindedorns der Stößel 200 angeordnet ist.

Claims (8)

1. Verfahren zum Entfernen von in einem Werkstück (12, 13) gesetzten Stanz­ nieten (7), die rohrförmig, axialsymmetrisch ausgebildet sind, dadurch ge­ kennzeichnet, daß ein beim Setzen des Stanzniets (7) in diesem verbleiben­ der Stanzbutzen (21) durch ein Werkzeug (18) entfernt und danach in den Stanzniet (7) ein Gewindedorn (20) unter Einformen eines im wesentlichen durchgehenden, ausgeprägten Gewindes eingedreht wird, der bei seinem folgenden Zurückziehen gegen den Druck eines sich auf dem Werkstück (12, 13) abstützenden Widerlagers (22) den Stanzniet (7) aus dem Werk­ stück (12, 13) herauszieht.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das als Stößel ausgebildete Werkzeug (18) den Stanzbutzen (21) aus dem Stanzniet (7) ausstößt.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das als Bohrer ausgebildete Werkzeug (18) den Stanzbutzen (21) aus dem Stanzniet (7) ausbohrt.

4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch eine mit einem Spannfutter (25) zum Spannen des Gewindedorns (20) versehene Antriebseinrichtung, die das Spannfutter (25) unter Vorschub dreht und zum Rückhub umgeschaltet wird, wobei der Antriebseinrichtung diese umfassende Widerlager (22) zugeordnet sind.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Ge­ windedorn (200) an seinem freien Ende mit einem Stößel versehen ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Gewinde­ dorn (300) an seinem freien Ende mit einem Bohrer versehen ist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß mit der Antriebseinrichtung ein Sensor (50) gekoppelt ist, der den Vor­ schub einer Vorschubspindel (30) mißt und nach einem einstellbaren Vor­ schub die Rotation der Vorschubspindel (30) stoppt und auf Rückhub um­ schaltet.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Gewindedorn (20) aus gehärtetem Stahl besteht.