DE102006001526A1 - Method for replacing rivet interconnecting two components entails forming drilled channel in rivet, introducing a countersink in drilled channel by countersinker, and rotating self-cutting threaded screw in drilled channel - Google Patents

Method for replacing rivet interconnecting two components entails forming drilled channel in rivet, introducing a countersink in drilled channel by countersinker, and rotating self-cutting threaded screw in drilled channel Download PDF

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Abstract

The method for replacing a rivet interconnecting two connecting components (2,3) entails forming a drilled channel in the rivet (1) which is formed as a solid rivet or half-solid rivet, introducing a countersink in the drilled channel by means of a countersinker which has a depth stop and guide shank, rotating a self-cutting threaded screw in the drilled channel, and machining the screw head for its length reduction.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ersetzen einer mindestens zwei Fügeteile verbindenden Niet.The The invention relates to a method for replacing at least two joining parts connecting rivet.

Eine Nietverbindung als formschlüssige und kraftschlüssige Verbindung mindestens zweier Fügeteile (Bauteile), vorzugsweise zum Verbinden mindestens zweier Fügeteile aus metallischen Materialien (insbesondere von Blechteilen), wird durch einen zylindrischen Niet als plastisch verformbares Verbindungselement realisiert. Zum Einsatz kommen hierbei unterschiedlich ausgebildete Niete, die härter als das Material der beiden zu verbindenden Fügeteile sind; bsp. sind Vollniete, Hohlniete und Blindniete aus metallischen Materialien wie Aluminium, Stahl, Kupfer, Titan oder aus Legierungen gebräuchlich. Beim Nieten wird der einen Nietkopf als verdicktes Ende aufweisende Niet durch das in einem Fügeteil oder in den Fügeteilen vorgebohrte oder vorgestanzte Loch hindurchgeführt und durch Druck (bsp. mittels Schlagen oder hydraulischer Pressen) in der Breite verformt, so dass die Fügeteile fest miteinander verbunden werden.A Rivet connection as positive and non-positive Connection of at least two parts to be joined (Components), preferably for connecting at least two joining parts made of metallic materials (especially sheet metal parts), is by a cylindrical rivet as plastically deformable connecting element realized. Here are used differently trained Rivets, the harder as the material of the two joined parts to be joined; bsp. are full rivets, Hollow rivets and blind rivets of metallic materials such as aluminum, Steel, copper, titanium or alloys commonly used. When riveting the a rivet head as a thickened end rivet by the in a joining part or in the parts to be joined pre-drilled or pre-punched hole and passed through pressure (eg Hitting or hydraulic presses) deformed in width, so that the joining parts be firmly connected with each other.

Nietverbindungen haben gegenüber Schraubverbindungen den Vorteil, dass in keinem der Fügeteile ein Gewinde eingebracht werden muss. Jedoch können die Nietverbindungen nicht zerstörungsfrei wieder gelöst werden (insbesondere bei nur einseitig, d.h. von der Bearbeitungsseite her zugänglichen Nietverbindungen), was insbesondere bei defekten oder optisch nicht mehr ansprechenden Nietverbindungen Probleme bereitet. Ein Ersetzen der bestehenden Niet ist üblicherweise nur mittels Blindnieten möglich, was jedoch einen hohen Aufwand mit sich bringt, insbesondere wenn das Aussehen (der optische Zustand) der vorherigen Nietverbindung wieder hergestellt werden soll.riveted joints have opposite screw connections the advantage that introduced in any of the parts to be threaded must become. However, you can the rivet connections are non-destructive solved again (especially with only one side, i.e. from the machining side accessible Rivet connections), which is especially in case of defective or visually not more appealing riveting problems. A replacement of the existing rivet is common only possible with blind rivets, which, however, brings a lot of effort, especially if the appearance (the optical state) of the previous riveted joint should be restored.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzugeben, bei dem ein Ersetzen bestehender Nietverbindungen auf einfache Weise mit vorteilhaften Eigenschaften ermöglicht wird.Of the Invention is based on the object of specifying a method at a replacement of existing riveted joints in a simple manner with advantageous properties.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch das Kennzeichen des Patentanspruchs 1 gelöst.These The object is achieved by the Characteristics of claim 1 solved.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Bestandteil der weiteren Patentansprüche.advantageous Embodiments of the invention are part of the further claims.

Erfindungsgemäß sind zum Ersetzen von nur von der Bearbeitungsseite her zugänglichen, als Vollniet oder Halbhohlniet ausgebildeten Nieten (d.h. Nieten mit ausreichender Festigkeit) folgende Verfahrensschritte vorgesehen, die einen Austausch dieser nur einseitig zugänglichen Nieten durch eine optisch und funktionell äquivalente (d.h. durch eine gleich aussehende und gleich wirkende) Schraubverbindung auf einfache Weise prozesssicher, mit geringem Aufwand und kostengünstig ermöglichen:

  • • Über die gesamte Länge der Niet wird mittels eines Bohrers ein Bohrkanal durch den Niet eingebracht; der Durchmesser des Bohrers wird hierbei anhand des Durchmessers der Niet gewählt, insbesondere entspricht der Durchmesser des Bohrers dem Durchmesser der Niet.
  • • Mittig im Bohrkanal wird eine Senkung mittels eines Senkers eingebracht und hierdurch eine definierte Öffnung in den miteinander verbundenen Fügeteilen hergestellt. Der Senker besitzt einen mittigen Dorn als Führungsschaft zur mittigen Ausrichtung des Senkers (Zentrierung des Senkers im Bohrkanal), eine Schneidfläche mit bestimmtem Schneidwinkel und eine Auflagefläche als Tiefenanschlag. Der Schneidwinkel der Schneidfläche bestimmt die Anlagefläche der als Nietersatz vorgesehenen Schraubverbindung an den Fügeteilen und beeinflusst damit auch die Zuverlässigkeit (Prozesssicherheit) dieser Schraubverbindung; vorzugsweise wird ein Schneidwinkel als Öffnungswinkel der Schneidflächen im Winkelbereich von 100° bis 125° gewählt, insbesondere ein Schneidwinkel als Öffnungswinkel der Schneidflächen von ca. 120°. Durch die Auflagefläche als Tiefenanschlag kann die Eindringtiefe der Schraubverbindung in der durch den Senker definierten Öffnung und damit der Kopfüberstand der Schraubverbindung definiert eingestellt werden.
  • • Die Schraubverbindung wird durch Einbringen einer selbstfurchenden Gewindeschraube in den Bohrkanal bzw. in die durch den Senker definierte Öffnung realisiert, indem bsp. durch Eindrehen der selbstfurchenden Gewindeschraube in die Senkung (d.h. im Bereich des Bohrkanals) ein Gewinde zerspanungsfrei in das Material der Fügeteile eingefurcht und das Material der Fügeteile in diesem Bereich verdichtet wird. Die Gewindeschraube besitzt am Schraubenkopf in etwa den gleichen Flankenwinkel wie der Schneidwinkel der Schneidflächen des Senkers, so dass die Gewindeschraube bis zu der durch den Tiefenanschlag des Senkers vorgegebenen Eindringtiefe eingebracht (eingedreht) werden kann. Hierdurch kann insbesondere auch ein definierter Überstand der Gewindeschraube eingestellt werden, entsprechend eines bei der Nietverbindung vorhandenen Überstands des Nietkopfs der Niet. Am Ansatz des Schraubenkopfs, d.h. im Übergangsbereich vom Schraubenkopf zum Schraubengewinde, ist eine Auskragung vorgesehen, die als Markierung im Herstellungsprozess dient.
  • • Durch entsprechende Bearbeitung wird der Schraubenkopf optisch an die vorher bestehende Nietverbindung angepasst, indem der nicht mehr benötigte Teil des Schraubenkopfs bis hin zur Auskragung ent fernt wird. Bsp. wird das Material dieses Teils des Schraubenkopfs abgetragen (bsp. abgeschliffen) oder aber der nicht mehr benötigte Teil des Schraubenkopfs wird mit Hilfe einer an der Auskragung angebrachten Sollbruchstelle abgebrochen. Hierdurch wird der gewünschte, an den Überstand der Nietverbindung angepasste Überstand der Schraubverbindung eingestellt – insbesondere kann hierdurch auch falls gewünscht eine Schraubverbindung ohne Überstand eingestellt werden.
According to the invention, the following method steps are provided for replacing rivets (ie rivets with sufficient strength) that are accessible only from the machining side, designed as solid rivets or semi-tubular rivets, which replace these rivets, which are accessible only on one side, with an optically and functionally equivalent one (ie with a similar-looking and equal acting) screw connection in a simple manner process reliable, with little effort and cost-effective:
  • • Over the entire length of the rivet, a drill channel is inserted through the rivet by means of a drill; The diameter of the drill is chosen here on the basis of the diameter of the rivet, in particular, the diameter of the drill corresponds to the diameter of the rivet.
  • • In the middle of the drill channel, a countersink is lowered and a defined opening is made in the joined parts. The countersink has a central mandrel as a guide shaft for centering the countersink (centering of the countersink in the drill channel), a cutting surface with a certain cutting angle and a support surface as a depth stop. The cutting angle of the cutting surface determines the contact surface of the provided as a rivet replacement screw on the parts to be joined and thus also affects the reliability (process reliability) of this screw; Preferably, a cutting angle is selected as the opening angle of the cutting surfaces in the angular range of 100 ° to 125 °, in particular a cutting angle as the opening angle of the cutting surfaces of about 120 °. By the support surface as a depth stop the penetration depth of the screw in the defined by the countersink opening and thus the head projection of the screw can be set defined.
  • • The screw is realized by introducing a self-tapping screw into the drill hole or in the defined by the countersink opening by bsp. by screwing the self-tapping screw into the countersink (ie in the area of the drill channel), a thread is tapped without cutting into the material of the parts to be joined and the material of the parts to be joined is compacted in this area. The threaded screw has approximately the same flank angle at the screw head as the cutting angle of the cutting surfaces of the countersink, so that the threaded screw can be introduced (screwed) up to the penetration depth predetermined by the depth stop of the countersink. In this way, in particular a defined projection of the threaded screw can be adjusted, corresponding to a present in the rivet connection supernatant of the rivet head of the rivet. At the approach of the screw head, ie in the transition region from the screw head to the screw thread, a projection is provided which serves as a marking in the manufacturing process.
  • • By appropriate processing, the screw head is optically to the previously existing Rivet connection adjusted by the unneeded part of the screw head is removed up to the projection. For example, the material of this part of the screw head is removed (ground, for example) or the part of the screw head which is no longer required is broken off with the aid of a predetermined breaking point attached to the projection. As a result, the desired, adapted to the supernatant of the rivet connection supernatant of the screw is adjusted - in particular, this can also be set if desired, a screw without protrusion.

Mit dem vorgestellten Verfahren ist somit eine prozesssichere Verbindung mindestens zweier Fügeteile möglich, insbesondere kann hierdurch ggf. auch eine mehr als zwei Fügeteile verbindende Vollniet (Vollstanzniet) prozesssicher ersetzt werden.With the process presented is thus a reliable connection at least two parts to be joined possible, In particular, this may possibly also result in more than two parts to be joined connecting solid rivet (full punch rivet) can be reliably replaced.

Im Zusammenhang mit der Zeichnung (1 bis 5) soll ein Ausführungsbeispiel der Erfindung erläutert werden.In connection with the drawing ( 1 to 5 ) An embodiment of the invention will be explained.

Hierbei zeigen die 1 bis 5 verschiedene Verfahrensschritte im Verfahrensablauf beim Ersetzen der Niet durch eine äquivalente Schraubverbindung als Reparaturlösung von bsp. defekten oder optisch nicht mehr ansprechenden Nietverbindungen.This show the 1 to 5 Various process steps in the process flow when replacing the rivet by an equivalent screw as a repair solution of bsp. defective or optically no longer attractive rivet connections.

Gemäß der 1 ist ein bsp. zwei Aluminiumblechteile als Fügeteile 2, 3 formschlüssig und kraftschlüssig verbindender Niet 1 dargestellt. Bsp. ist als Niet ein aus Stahl oder aus Aluminium bestehender Vollniet mit einem Durchmesser von 4 mm vorgesehen, der am Nietkopf 4 einen Kopfdurchmesser von bsp. 5 mm aufweist. Der Niet 1 ist bsp. nur einseitig zugänglich, d.h. von der Bearbeitungsseite mit dem Nietkopf 4 her zugänglich, und besitzt einen Überstand über der Oberfläche des oberen Fügeteils 2 von bsp. 0.1 mm.According to the 1 is a bsp. two aluminum sheet metal parts as joining parts 2 . 3 positive and non-positive connecting rivet 1 shown. For example, a rivet made of steel or aluminum full rivet is provided with a diameter of 4 mm, the rivet head 4 a head diameter of bsp. 5 mm. The rivet 1 is bsp. only accessible on one side, ie from the machining side with the rivet head 4 accessible, and has a protrusion over the surface of the upper joining part 2 from bsp. 0.1 mm.

Gemäß der 2 wird zum Ersetzen der Niet 1 (als Reparaturlösung bei bsp. defekten oder optisch nicht mehr ansprechenden Nietverbindungen) mittels eines Bohrers 5 der Niet 1 über dessen gesamter Länge (bsp. 4 mm) aufgebohrt und hierdurch der Bohrkanal 6 als Öffnung in den beiden Fügeteilen 2, 3 erzeugt. Bsp. wird der Bohrkanal 6 für den oben beschriebenen Niet 1 mittels eines 4 mm-Bohrers eingebracht.According to the 2 is used to replace the rivet 1 (as a repair solution in case of defective or visually no longer attractive rivet connections) by means of a drill 5 the rivet 1 drilled over its entire length (eg 4 mm) and thereby the drill channel 6 as an opening in the two parts to be joined 2 . 3 generated. Ex. Be the drilling channel 6 for the rivet described above 1 introduced by means of a 4 mm drill.

Gemäß der 3 wird mittels des Senkers 7 eine Senkung in den Bohrkanal 6 eingebracht. Hierzu weist der Senker 7 einen mittig angebrachten Dorn 10 zur Zentrierung des Senkers 7 im Bohrkanal 6 auf (Durchmesser des Dorns 10 bsp. 4 mm, Höhe des Dorns bsp. 45 mm), eine einen bestimmten Schneidwinkel ausbildende Schneidfläche 8 (Höhe der Schneidfläche 8 bsp. 1.7 mm, Schneidwinkel α der Schneidfläche 8 als Winkel gegenüber der Senkrechten bsp. 60° und damit gesamter Öffnungswinkel 2α der Schneidflächen 8 von 120°) und eine einen Tiefenanschlag ausbildende Auflagefläche 9 (Durchmesser der Auflagefläche 9 bsp. 16 mm). Der Senkerkopf 11 ist zur Aufnahme des Senkers 7 im Bohrfutter vorgesehen.According to the 3 is by means of the countersink 7 a sink into the drill channel 6 brought in. For this purpose, the countersink 7 a center-mounted thorn 10 for centering the countersink 7 in the drill channel 6 on (diameter of the spine 10 bsp. 4 mm, height of the mandrel bsp. 45 mm), a cutting surface forming a specific cutting angle 8th (Height of the cutting surface 8th bsp. 1.7 mm, cutting angle α of the cutting surface 8th as an angle to the vertical bsp. 60 ° and thus total opening angle 2α of the cutting surfaces 8th of 120 °) and a depth stop forming support surface 9 (Diameter of the bearing surface 9 bsp. 16 mm). The countersunk head 11 is to receive the countersink 7 provided in the chuck.

Gemäß der 4 wird in die durch den Senker 7 eingebrachte Senkung eine selbstfurchende Gewindeschraube 12 eingebracht, die bsp. als Kreuzschlitzschraube, Normalschlitzschraube oder Torxschraube ausgebildet sein kann; bsp. ist als Gewindeschraube 12 eine Aluminiumschraube oder Stahlschraube mit einem Durchmesser von bsp. 5 mm (M5-Schraube) vorgesehen. Am Schraubenkopf 14 der Gewindeschraube 12 ist ein entsprechend des Schraubentyps ausgeformter Schlitz 13 vorgesehen (Breite des Schlitzes 13 bsp. 1.3 mm), der zur Aufnahme des Werkzeugs beim Eindrehen der Gewindeschraube 12 in die Senkung dient. Die Gewindeschraube 12 besitzt im Übergangsbereich 15 vom Schraubenkopf 14 zum Schraubengewinde 16 einen entsprechend dem Schneidwinkel α der Schneidfläche 8 des Senkers 7 ausgebildeten Flankenwinkel von bsp. 60° bzw. einen gesamten Öffnungswinkel von bsp. 120°. Mittels des Schraubengewindes 16 (Länge bsp. 8 mm) wird ein Gewinde in die beiden Fügeteile 2, 3 (Aluminiumblechteile) an der Fügestelle eingeschnitten, wodurch die beiden Fügeteile 2, 3 mit ausreichender Festigkeit miteinander verbunden werden. Am Übergang vom Schraubenkopf 14 zum Schraubengewinde 16 ist eine Auskragung 17 vorgesehen (Durchmesser der Auskragung 17 bsp. 6 mm).According to the 4 gets in through the sinker 7 introduced countersink a self-tapping threaded screw 12 introduced, the bsp. can be designed as Phillips screw, standard slot screw or Torx screw; bsp. is as a threaded screw 12 an aluminum screw or steel screw with a diameter of bsp. 5 mm (M5 screw) provided. At the screw head 14 the threaded screw 12 is a slot formed according to the screw type 13 provided (width of the slot 13 bsp. 1.3 mm), which holds the tool when screwing in the threaded screw 12 serves in the lowering. The threaded screw 12 owns in the transition area 15 from the screw head 14 to the screw thread 16 one corresponding to the cutting angle α of the cutting surface 8th the sinker 7 trained flank angle of bsp. 60 ° or a total opening angle of bsp. 120 °. By means of the screw thread 16 (Length 8 mm) becomes a thread in the two parts to be joined 2 . 3 (Aluminum sheet metal parts) cut at the joint, creating the two joining parts 2 . 3 be joined together with sufficient strength. At the transition from the screw head 14 to the screw thread 16 is a projection 17 provided (diameter of the projection 17 bsp. 6 mm).

Gemäß der 5 wird der Schraubenkopf 14 bis zur Grenzfläche 18 bsp. durch Schleifen abgetragen und damit auch der im Schraubenkopf 14 der Gewindeschraube 12 ausgeformte Schlitz 13 entfernt; beim Abtragen des Materials des Schraubenkopfs 14 dient die Auskragung 17 als optische Kontrollmöglichkeit (Grenze für den Materialabtrag). Die Grenzfläche 18 wird dabei entsprechend des gewünschten Überstands des Schraubenkopfs 14 vorgegeben, insbesondere wird hierfür ein der Nietverbindung entsprechender Überstand des Schraubenkopfs 14 eingestellt (Überstand des Schraubenkopfs 14 bsp. 0.1 mm).According to the 5 becomes the screw head 14 to the interface 18 bsp. removed by grinding and thus also in the screw head 14 the threaded screw 12 shaped slot 13 away; when removing the material of the screw head 14 serves the projection 17 as optical control option (limit for material removal). The interface 18 is doing according to the desired supernatant of the screw head 14 given, in particular, this is a rivet of the corresponding projection of the screw head 14 set (projection of the screw head 14 bsp. 0.1 mm).

Claims (6)

Verfahren zum Ersetzen einer mindestens zwei Fügeteile (2, 3) miteinander verbindenden Niet (1), gekennzeichnet durch die Verfahrensschnitte: Ausbilden eines Bohrkanals (6) in dem als Vollniet oder Halbhohlniet ausgebildeten Niet (1), Einbringen einer Senkung in den Bohrkanal (6) mittels eines einen Tiefenanschlag und einen Führungsschaft aufweisenden Senkers (7), Eindrehen einer selbstfurchenden Gewindeschraube in den Bohrkanal (6), Bearbeitung des Schraubenkopfs (14) zur Längenreduzierung des Schraubenkopfs (14).Method for replacing at least two parts to be joined ( 2 . 3 ) connecting rivet ( 1 characterized by the method sections: forming a drilling channel ( 6 ) in the solid rivet or semi-tubular rivet ( 1 ) Introducing a sink into the drill channel ( 6 ) by means of a countersink having a depth stop and a guide shaft ( 7 ), Screwing a self-tapping screw into the drill channel ( 6 ), Machining the screw head ( 14 ) for length reduction of the screw head ( 14 ). Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein dem Überstand des Nietkopfs (4) der Niet (1) entsprechender Überstand des Schraubenkopfs (14) eingestellt wird.Method according to claim 1, characterized in that a projection of the rivet head ( 4 ) the rivet ( 1 ) corresponding projection of the screw head ( 14 ) is set. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Bohrkanal (6) mittels eines an den Durchmesser der Niet (1) angepassten Bohrers (5) ausgebildet wird.Method according to claim 1 or 2, characterized in that the drill channel ( 6 ) by means of a to the diameter of the rivet ( 1 ) adapted drill ( 5 ) is formed. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Tiefenanschlag des Senkers (7) durch eine Auflagefläche (9) am Senker (7) eingestellt wird.Method according to one of claims 1 to 3, characterized in that the depth stop of the countersink ( 7 ) by a support surface ( 9 ) on the countersink ( 7 ) is set. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass zur Längenreduzierung des Schraubenkopfs (14) ein Materialabtrag bis zu einer am Schraubenkopf (14) angebrachten Markierung vorgenommen wird.Method according to one of claims 1 to 4, characterized in that for length reduction of the screw head ( 14 ) a material removal up to one on the screw head ( 14 ) is applied. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass zur Längenreduzierung des Schraubenkopfs (14) ein Brechen an einer am Schraubenkopf (14) angebrachten Sollbruchstelle vorgenommen wird.Method according to one of claims 1 to 4, characterized in that for length reduction of the screw head ( 14 ) a break at one on the screw head ( 14 ) attached predetermined breaking point is made.
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