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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Entfernen eines
Stanzniets, der in ein Werkstück
eingefügt
wurde und der ein konvexes Pressende zum Vortrieb des Stanzniets
und ein gegenüberliegendes
hohles Pressende aufweist. Die Erfindung betrifft außerdem eine
Vorrichtung zum Ausführen
dieses Verfahrens.
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In
DE OS 43 33 052 wird ein Stanzniet zum Einsatz in dem erfindungsgemäßen Verfahren
beschrieben und veranschaulicht, der einen flachen, tellerförmigen Kopf
an seinem konvexen Pressende aufweist. Während des Nietvorganges wird
die Kante des Kopfs, auf den das Werkzeug zum Vortrieb des Stanzniets
drückt,
in das jeweilige Werkstück
gepresst, während
das hohle Pressende das Werkstück mit
einer Schneidkante durchdringt und die Schneidkante radial nach
außen
gespreizt wird, nachdem das hohle Ende in das Werkstück eingedrungen
ist, so dass die Nietverbindung vollendet ist.
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Außerdem wurde
in der deutschen Patentanmeldung 197 01 780.0 ein Stanzniet vorgeschlagen, der
in einer axialsymmetrischen Gestalt mit Schneidkanten an beiden
Enden versehen ist. Wie bei dem oben beschriebenen Stanzniet durchdringt
das hohle Pressende während
des Nietvorganges das Werkstück
mit seiner Schneidkante, während
das konvexe Pressende radial nach außen verformt wird, so dass die
Nietverbindung auf dieser Seite des Stanzniets hergestellt wird.
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Darüber hinaus
sind weitere Formen von Stanznieten bekannt, zum Beispiel Stanznieten
nach DE PS 39 42 482 mit einem gekrümmten Kopf am konvexen Pressende.
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DE-C-43
20 068 offenbart ein Verfahren zum Entfernen von Stanznieten, die
Leichtmetallteile einer Fahrzeugkarosserie verbinden. Die Stanznieten werden
durch ein Werkzeug herausgepresst, das in die Rückseite der Verbindung, gegenüber dem
Kopf des Stanzniets, ein dringt. Im Ergebnis entsteht eine Verformung
der Metallteile, die ausgeglichen werden muss. Darüber hinaus
kann das bekannte Verfahren nur eingesetzt werden, wenn das Werkzeug
von der Rückseite
der Nietverbindung aus vordringen kann.
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Das
Anfertigen von Nietverbindungen mit solchen Stanznieten ergibt einen
im Wesentlichen dauerhaften Zusammenhalt z. B. von zwei Metallblechen,
die miteinander zu vernieten sind und die im Kontext der vorliegenden
Erfindung das Werkstück bilden,
in welches der Stanzniet eingefügt
wird. Um z. B. bei einer wichtigen Reparaturarbeit die genieteten Teile
voneinander zu trennen, muss die Nietverbindung rückgängig gemacht
werden, was gewöhnlich mit
einem meißelähnlichen
Werkzeug oder dergleichen ausgeführt
wird, das zwischen die Metallbleche getrieben wird, so dass ein
Niet, welcher die Metallbleche verbindet, gewaltsam aus seinem Sitz
gerissen wird. Im Ergebnis wird nicht nur der Niet zerstört, sondern
auch das Werkstück,
d. h. insbesondere die beiden Metallblechplatten, an dem Ort verformt,
wo der Niet herausgerissen wurde, was unerwünscht ist und eine Nachbearbeitung
der dazugehörigen
Teile erforderlich macht, wenn zumindest ein Teil wieder verwendet
werden soll. Außerdem
ist dieses Verfahren zum Beseitigen der Nietverbindung eine kostspielige
und nicht steuerbare Operation, die auch durch die Tatsache noch
schwieriger wird, dass sich die Nietverbindungen oft an unzugänglichen
Stellen befinden.
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Es
ist eine Aufgabe der Erfindung, das Entfernen von Stanznieten, die
in ein Werkstück
eingesetzt wurden, zu erleichtern und insbesondere eine Verformung
des Werkstücks
weitgehend zu vermeiden, die das Werkstück beeinträchtigt.
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Die
Erfindung stellt ein Verfahren zum Entfernen eines Stanzniets bereit,
der in ein Werkstück
eingesetzt wurde und der ein konvexes Pressende zum Vortrieb des
Stanzniets und ein gegenüberliegendes hohles
Pressende aufweist, welches in das Werkstück eindringt, dadurch gekennzeichnet,
dass ein Stift mit seinem vorderen Ende auf das konvexe Pressende
so aufgesetzt wird, dass er weitgehend das letztere abdeckt und
mit einer gleichzeitigen Energiezufuhr durch den Stift der Kontaktbereich
zwischen Stift und konvexem Pressende bis auf eine Verschmelzungstemperatur
im Kontaktbereich erhitzt wird, worauf dann der Stift nach Abkühlen des
Kontaktbereichs gegen den Druck eines Widerlagers, welches auf dem
Werkstück
aufliegt, zurückgezogen wird
und den Stanzniet mit sich nimmt, der dadurch aus dem Werkstück entfernt
wird.
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Wegen
des Zusammenschmelzens der betroffenen Materialien im Kontaktbereich
zwischen Stift und konvexem Pressende wird eine besonders feste
Verbindung erzeugt, wobei die für
das Zusammenschmelzen benötigte
Energiezufuhr durch den Stift selbst gewährleistet wird, so dass keine
separaten Energiequellen, die von außen auf den Kontaktbereich
einwirken, erforderlich werden. Wegen der sicheren und somit belastbaren
Verbindung von Stift und konvexem Pressende ist es möglich, durch
Zurückziehen
des Stifts den am Stift befestigten Stanzniet aus seiner Nietverbindung
mit dem Werkstück herauszuziehen,
wobei die Abstützung,
die durch das Widerlager gewährleistet
wird, verhindert, dass das Werkstück durch die auftretenden Zugkräfte über einen
größeren Bereich
hinweg verformt wird. Die unvermeidbare Verformung, die im unmittelbaren
Bereich um die Nietverbindung herum durch das Herausreißen des
Niets aus seiner Nietverbindung erzeugt wird, wird durch das Widerlager
auf den Bereich der Nietverbindung beschränkt, so dass das Widerlager
weitergehende Auswirkungen auf das Werkstück verhindert.
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Die
Energiezufuhr geschieht vorzugsweise mittels Stromleitung durch
den Stift. Die Stromleitung kann verwendet werden, um ein Lichtbogenschweißen oder
ein Widerstandsschweißen
im Kontaktbereich zwischen Stift und konvexem Pressende zu bewirken.
Im Falle des Lichtbogenschweißens
wird der Stift, beim Lichtbogenschweißen von Bolzen auf übliche Art
und Weise, gegen das konvexe Pressende gedrückt, dann von letzterem wegbewegt,
um einen Lichtbogen zu zünden
und dann in den Kontaktbereich zurückbewegt, wo der Lichtbogen
eine geschmolzene Masse erzeugt, in die der Stift dann eintaucht,
so dass die Materialien von Stift und konvexem Pressende des Stanzniets
miteinander verschmelzen. Die Energiezufuhr kann auch verwendet werden,
um ein Widerstandsschweißen
im Kontaktbereich zwischen Stift und konvexem Pressende zu bewirken.
In diesem Falle wird der unvermeidbare elektrische Widerstand im
Kontaktbereich genutzt, um die Stelle mit Hilfe eines starken Stroms
in einem solchen Grade zu erhitzen, dass schließlich der Kontaktbereich bis
zur Verschmelzungstemperatur erwärmt
wird. Nach dem Abkühlen
des Stifts, der so durch die geschmolzene Masse mit dem konvexen Pressende
verbunden ist, ergibt sich dann eine feste, belastbare Verbindung, über die
ausreichende Zugkräfte
vom Stift auf den Stanzniet übertragen
werden können,
um den letzteren vom Werkstück
zu lösen.
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Eine
weitere Möglichkeit
zum Erzeugen von Wärme
im Kontaktbereich zwischen Stift und konvexem Pressende besteht
darin, den Stift durch Induktionsheizung zu erhitzen, wobei der
Stift wieder die Energiezufuhr zum Kontaktbereich zwischen Stift und
konvexem Pressende übernimmt.
Die Induktionsheizung wird vorteilhaft durch eine Spule ausgeführt, welche
den Stift umgibt und die mit einem geeigneten Wechselstrom gespeist
wird. Eine solche Induktionsheizung ermöglicht das Herstellen einer Lötverbindung
im Kontaktbereich, wobei natürlich das
erforderliche Lot dem Kontaktbereich entweder vor dem Anbringen
des Stifts oder danach von der Seite her zugeführt werden muss.
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Eine
weitere Möglichkeit
der Energiezufuhr durch den Stift besteht darin, dem Stift, während er auf
das konvexe Pressende gedrückt
wird, derart eine Drehung aufzuzwingen, dass damit ein Reibungsschweißen im Kontaktbereich
erzeugt wird.
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Da
die im Sinne der obigen Beschreibung genieteten Werkstücke oft
mit einer Schutzschicht aus Lack oder dergleichen versehen sind
und sich nach langem Gebrauch Schmutz angesammelt haben kann, ist
es vorteilhaft, das konvexe Pressende vor dem Einspeisen von Energie
durch den Stift zu reinigen.
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Das
wird vorteilhaft ausgeführt,
indem der Stift gedreht wird, während
sein vorderes Ende gegen das konvexe Pressende gedrückt wird,
wobei die entstehende Reibung, insbesondere bei nicht zu extremer
Verschmutzung, das Material des Stanzniets am konvexen Pressende
freilegt und es danach möglich
wird, z. B. ein Lichtbogenschweißen oder ein Widerstandsschweißen problemlos
auszuführen.
Im Falle einer besonderen Verschmutzung oder eines besonders widerstandsfähigen Lackes
ist es natürlich
auch möglich,
zum Säubern
einen Spezialdrehschaber, zum Beispiel einen geeigneten Oberflächenbearbeitungsaufsatz
eines Bohrers zu verwenden.
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Eine
Vorrichtung zum Ausführen
des Verfahrens mit Hilfe des Lichtbogenschweißens umfasst vorteilhaft eine
Bolzenschweißzange,
die den Stift als eine Elektrode hält und die mit ihrem Bewegungsantrieb
den Stift axial vor und zurück
bewegt, während Energie
zugeführt
wird. Es ist möglich,
als Vorrichtung eine normale Bolzen schweißzange zu verwenden, wie sie
z. B. in GB PS 636 343 offenbart ist.
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Um
das Verfahren mit dem Einsatz des Reibungsschweißens auszuführen, wird vorteilhaft eine Vorrichtung
verwendet, die ein Rotationswerkzeug umfasst, das den Stift aufnimmt
und ihn dreht, während
der Stift gegen das konvexe Pressende gedrückt wird. Das Werkzeug ist
deshalb ähnlich
einer Bohrmaschine, in die der Stift eingespannt wird und die mit
dem Stift gegen das konvexe Pressende drückt, so dass der Stift mit
seinem vorderen Ende auf dem konvexen Pressende rotiert und durch
den Stift genügend
Wärme zugeführt wird,
um schließlich ein
Rotationsreibungsschweißen
hervorzubringen.
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Wenn
die Stanznieten von der Art sind, dass sie einen flachen, tellerförmigen Kopf
aufweisen, dann ist der Kopf vorteilhaft so gestaltet, dass er mit einer
mittigen Aussparung zur Aufnahme eines entsprechend geformten Zapfens
am vorderen Ende des Stifts versehen ist, so dass der Stift mittig
in das konvexe Pressende eingesetzt werden kann. Diese Bauform zentriert
automatisch den Stift bezüglich des
konvexen Pressendes, so dass die für den Schweißprozess
erforderliche festgelegte Lage des Stifts bezüglich des konvexen Pressendes
gewährleistet
ist. Das erleichtert die Handhabung der dazugehörigen Vorrichtung zum Ausführen des
erfindungsgemäßen Verfahrens
insbesondere dann, wenn Reibungsschweißen beteiligt ist.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren
kann besonders vorteilhaft eingesetzt werden, wenn die durch Stanznieten
verbundenen Teile Fahrzeugkarosserieteile sind, die, z. B. nach
einem Unfall, repariert werden müssen,
wobei in diesem Falle oft einzelne Karosserieteile auszutauschen
sind. Um einen solchen Austausch trotz der ihrer Art nach permanenten
Verbindung mittels Stanz nieten zu ermöglichen, kann das oben beschriebene
Verfahren verwendet werden, das es erlaubt, Nietverbindungen, die
zum Befestigen der betreffenden Karosserieteile aneinander verwendet
wurden, voneinander leicht und ohne größeren Schaden für die jeweiligen
Karosserieteile zu lösen,
worauf das noch verwendbare, am Fahrzeug verbleibende Karosserieteil
nachfolgend mit einem neuen Karosserieteil versehen wird, um das
beschädigte
zu ersetzen. Das verbleibende Karosserieteil ist noch völlig geeignet,
mit dem neuen Karosserieteil verbunden zu werden, weil es bei dem
oben beschriebenen Abtrennvorgang nicht wesentlich beschädigt wurde.
Das Verbinden dieser beiden Karosserieteile muss natürlich nach
einem anderen Verfahren ausgeführt
werden, zum Beispiel durch Nieten unter Verwendung größerer Nieten,
insbesondere von Blindnieten, oder durch eine Bolzenverbindung.
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Im
Folgenden werden bevorzugte Ausführungsformen
eines Verfahrens zum Entfernen von Stanznieten mit Bezug auf die
beigefügten
Zeichnungen beschrieben, wobei:
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1a einen Stanzniet mit einem
tellerförmigen
Kopf im Schnitt zeigt;
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1b eine perspektivische
Ansicht des Stanzniets von 1a ist;
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2a einen axialsymmetrischen
Stanzniet im Schnitt zeigt;
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2b eine perspektivische
Ansicht des Stanzniets von 2a ist;
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3a eine Nietverbindung von
zwei Metallblechen mit einem Stanzniet nach 1 zeigt;
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3b die Nietverbindung von 3a mit einem sich nähernden
Stift zeigt;
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3c die Nietverbindung von 3a mit einem angeschweißten Stift
zeigt;
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3d die Nietverbindung von 3a mit einem angeschweißten Stift
und einem Widerlager zeigt;
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3e die abgetrennte Nietverbindung
mit dem Stanzniet zeigt, der mit Hilfe des Stifts herausgezogen
wurde;
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4a eine Nietverbindung von
zwei Metallblechen mit einem Stanzniet gemäß 2a zeigt;
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4b die Nietverbindung von 4a mit einem sich nähernden
Stift zeigt;
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4c die Nietverbindung von 4a mit einem angeschweißten Stift
zeigt;
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4d die Nietverbindung von 4a mit einem angeschweißten Stift
und einem Widerlager zeigt;
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4e die abgetrennte Nietverbindung
und den Stanzniet zeigt, der mit Hilfe des Stifts herausgezogen
wurde; und
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5 die Nietverbindung nach 4d mit der Bolzenschweißzange zeigt,
die den Stift hält.
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1a zeigt einen Niet 1 von
einer solchen Form, wie sie in DE OS 43 33 052 offenbart wurde, jedoch
mit einer zusätzlichen
mittigen Aussparung 2. Der Stanzniet 1 weist an
seinem einen Ende, und zwar an dem konvexen Pressende 3,
den tellerförmigen
Kopf 4 auf. Das gegenüberliegende
Ende wird durch das hohle Pressende 5 gebildet, das die Schneidkante 6 aufweist.
Die Aussparung 2 wird zur Führung des Stifts verwendet,
von dem mehr Einzelheiten weiter unten angegeben werden. 1b zeigt eine perspektivische
Ansicht des Stanzniets 1.
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2a zeigt eine weitere Konstruktionsform eines
Stanzniets 7, der axialsymmetrisch ist. In 2b wird derselbe Stanzniet in einer perspektivischen
Ansicht gezeigt. Der Stanzniet 7 weist an seinem einen
Ende das konvexe Pressende 8 und an seinem gegenüberliegenden
Ende das hohle Pressende 9 auf. Sowohl das konvexe Pressende 8 als auch
das hohle Pressende 9 sind mit einer auf dem Umfang angeordneten
Schneidkante 10 bzw. 11 versehen.
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3 zeigt die Nietverbindung
von zwei Metallblechen 12 und 13 (die das Werkstück bilden) durch
den Stanzniet 14, der auf dem Stanzniet 1 nach 1a und 1b basiert. Der Stanzniet 14 wird
an seinem konvexen Pressende 15 mit seinem tellerförmigen Kopf
in das Metallblech 12 gedrückt, während am hohlen Pressende 16 die
Schneidkante 17 radial nach außen gespreizt wird, wodurch
die Nietverbindung erzeugt wird. Diese Nietverbindung ist von einer bekannten
Bauart.
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3b zeigt die Nietverbindung
nach 3a bei Annäherung des
Stifts 18. Der Stift 18 weist an seinem vorderen
Ende 19 den Zapfen 20 auf, der in die Aussparung 21 im
konvexen Pressende 15 passt (siehe Bezugsziffer 2 in 1a).
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3c zeigt die gleiche Nietverbindung
mit dem Stift 18, der auf das konvexe Pressende 15 aufgesetzt
ist, wobei eine Verbindung zwischen Stift 18 und Niet 14,
die durch Lichtbogenschweißen
erzeugt wurde, in der Zeichnung durch die dicke Linie 21 gekennzeichnet
ist, die sich im Kontaktbereich zwischen dem Stift 18 und
dem konvexen Pressende 15 befindet. Diese Schweißnaht, die
sich im Kontaktbereich 21 zwischen dem vorderen Ende 19 und
dem konvexen Pressende 15 befindet, wurde erzeugt, indem
der Stift 18, so wie es beim Schweißen von Bolzen unter Verwendung
des Lichtbogenschweißens üblich ist,
in Kontakt mit dem Stanzniet 14 gebracht wird, um so einen
Lichtbogen zu zünden,
dem, indem der Stift 18 für einige Millisekunden zurückgesetzt wird,
die benötigte
Brenndauer zur Verfügung
gestellt wurde, um zu bewirken, dass die Vorderfläche 19 des Stifts 18 und
die Oberfläche
des konvexen Pressendes 15 des Stanzniets 14 miteinander
verschmelzen. Darauf folgt dann in der üblichen Weise ein Absenken
des Stifts 18 in die so gebildete geschmolzene Masse und
ein anschließender
Abkühlungsprozess mit
dem Ergebnis, dass eine feste, belastbare Verbindung zwischen dem
Stift 18 und dem Stanzniet 14 hergestellt ist.
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3d zeigt den Beginn des
Herausziehvorgangs des Stanzniets 14 aus der Nietverbindung,
im Verlaufe dessen nach dem Aufsetzen des Widerlagers 22 auf
das obere Metallblech 12 eine Zugkraft auf den Stift 18 in
Richtung des Pfeils in der Zeichnung ausgeübt wird, mit dem Ergebnis,
dass der Stanzniet 14 aus seiner Nietverbindung herausgezogen
wird. Während
des Vorganges können
sich zumindest im unmittelbaren Bereich des Widerlagers 22 das
Metallblech 12 und das Metallblech 13 darunter
praktisch nicht verformen, so dass es nur eine spezifische Restbeschädigung der
beiden Metallbleche 12 und 13 an dem Ort gibt,
wo der Niet 14 sitzt. Der übrige Bereich der beiden Metallbleche 12 und 13 bleibt
bei dem Vorgang unbeeinflusst. Die feste Verbindung zwischen dem
Stift 18 und dem Stanzniet 14, welche durch den
Schweißprozess
erzeugt wird, verhindert ein Abreißen des Stifts 18 vom
Stanzniet 14, so dass der Stanzniet 14 schließlich vollständig aus
der Stanzverbindung herausgezogen wird.
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Das
Entfernen des Stanzniets 14 wird in 3e veranschaulicht, welche die beiden
voneinander getrennten Metallbleche 12 und 13 und
in einem Abstand den herausgezogenen Stanzniet 14 zeigt,
der noch am Stift 18 befestigt ist. Somit sind die beiden
Metallbleche 12 und 13 voneinander getrennt und
können
für irgendeine
weitere Bearbeitung, insbesondere für eine Wiederaufarbeitung,
wegtransportiert werden, weil die Metallbleche 12 und 13 sonst
in keiner Weise verändert
wurden, abgesehen von der Beschädigung,
die durch den Stanzniet 14 an der betreffenden Stelle erzeugt
wurde.
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In
den 4a bis 4e werden die gleichen Prozesse,
die in den 3a bis 3e veranschaulicht wurden,
nachgebildet, wobei sie hier lediglich die Behandlung eines Stanzniets
nach den 2a und 2b betreffen. Da die Prozesse
zum Aufsetzen des Stifts 18 auf den Stanzniet 23,
zum Zusammenschweißen von
Stift 18 und Stanzniet 23 und zum Entfernen des Stanzniets 23 aus
der Stanzverbindung genau gleich den in den 3a bis 3e dargestellten
Prozessschritten sind, kann auf die Beschreibung der entsprechenden 3a bis 3e Bezug genommen werden.
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Um
die Verbindung zwischen dem Stift 18 und dem Stanzniet 14 oder 23 mittels
Lichtbogenschweißen
herzustellen, wird vorteilhaft eine Bolzenschweißzange 24 verwendet.
Eine solche Bolzenschweißzange
wird zum Beispiel in GB PS 636 343 beschrieben. Die Bolzenschweißzange 24 verfügt über das
Spannfutter 25, das den Stift 18 einspannt und
das Ausführen
der axialen Bewegungen ermöglicht,
die beim Lichtbogenschweißen
erforderlich sind und die durch die bekannte Bewegungseinrichtung ausgeführt werden,
welche im Inneren der Bolzenschweißzange 24 angeordnet
ist. Wie bereits oben erwähnt
wurde, wird der Stift 18 zunächst für das Zünden des Lichtbogens zum Stanzniet,
hier zum Stanzniet 23, hin bewegt und danach wird der Stift 18 nach
einer hinreichend langen Brenndauer des Lichtbogens auf den Stanzniet 23 gesetzt,
um die erforderliche Schweißverbindung
im Kontaktbereich zwischen dem Stift 18 und dem konkaven
Pressende des Stanzniets 23 herzustellen.
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Ein
Werkzeug des in 5 dargestellten Typs
kann alternativ verwendet werden, um eine Widerstandsschweißnaht zu
erzeugen, wobei das Werkzeug lediglich mit einer geeigneten Energieversorgung
und einer geeigneten Bewegungseinrichtung ausgestattet sein muss.
Solche Werkzeuge gehören
ebenfalls zum Stand der Technik.
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Es
sollte auch angemerkt werden, dass ein Werkzeug, das dem in 5 dargestellten ähnlich ist,
auch für
das Reibungsschweißen
verwendet werden kann. In diesem Falle ist das Werkzeug 24 mit
einer Drehvorrichtung ausgestattet, welche den vom Spannfutter 25 gehaltenen
Stift 18 in Drehung versetzt und den Stift gegen den Stanzniet 23 drückt, bis in
dem dazugehörigen
Kontaktbereich genügend Wärme erzeugt
worden ist, um eine Schweißverbindung
herzustellen.