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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Lösen einer Fügeverbindung zwischen wenigstens zwei Bauteilen, welche durch ein Fügeelement, beispielsweise einen Nagel oder einen Stanzniet, miteinander verbunden sind, nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1, wie es beispielsweise in der gattungsbildenden
DE 10 2009 053 853 A1 beschrieben ist.
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Derartige Verfahren sind hinlänglich bekannt. So offenbart die
DE 10 2009 053 853 A1 ein Verfahren zum Lösen einer zwischen wenigstens zwei Bauteilen mittels eines Nagels hergestellten Nagelverbindung. Der Nagelkopf weist auf seiner Oberseite eine Ausziehausnehmung auf, in welche ein Ausziehbolzen eines Werkzeugs eingeführt wird, wobei der Ausziehbolzen kraftschlüssig mit dem Nagelkopf verbunden wird. Anschließend wird mittels einer Ausziehvorrichtung des Werkzeugs der Ausziehbolzen ergriffen und zum Ausziehen des Nagels verwendet. Zur Durchführung des Verfahrens ist es somit erforderlich, dass der Nagel eine besondere Beschaffenheit, die Ausziehausnehmung, aufweist. Es können somit keine herkömmlichen Nägel für die Fügeverbindung eingesetzt werden, wodurch zum einen die Fügeverbindung selbst kostenintensiver wird und zum anderen zum Lösen der Fügeverbindung eingesetzte Werkzeuge je nach gegebenem Nagel ebenfalls angepasst werden müssen.
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Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes und universeller einsetzbares Verfahren zum Lösen einer Fügeverbindung zwischen wenigstens zwei durch ein Fügeelement miteinander verbundenen Bauteilen bereitzustellen.
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Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen und nicht-trivialen Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
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Ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Lösen einer Fügeverbindung zwischen wenigstens zwei Bauteilen, welche durch ein Fügeelement miteinander verbunden sind, verwendet ein Werkzeug mit einer Aufnahmeeinrichtung, in welcher das Fügeelement zumindest mittelbar mittels aufgenommen und in einer Auszugsrichtung aus den Bauteilen herausgezogen wird. Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass ein Entnahmeelement an dem Fügeelement befestigt wird, wonach das Entnahmeelement mittels der Aufnahmeeinrichtung des Werkzeugs aufgenommen sowie in der Auszugsrichtung bewegt wird. Während also bei dem Verfahren der
DE 10 2009 053 853 A1 das Fügeelement unmittelbar mit der Aufnahmeeinrichtung des Werkzeugs zum Lösen der Fügeverbindung ergriffen wird, ist es demgegenüber erfindungsgemäß vorgesehen, dass zunächst ein entsprechend geformtes Entnahmeelement an dem Fügeelement angebracht wird, welches anschließend mittels der Aufnahmeeinrichtung des Werkzeugs aufgenommen werden kann, um die Fügeverbindung zu lösen.
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Bei Verwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es somit nicht mehr notwendig, den Kopfbereich des Fügeelements mit einer speziell geformten Ausziehausnehmung zu versehen, so dass gemäß des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Lösen der Fügeverbindung herkömmliche Fügeelemente verwendet werden können, deren Kopfbereich eine beliebige Gestaltung aufweisen kann. Entsprechende Fügeelemente, beispielsweise in Form von Nägeln, können somit in relativ einfach ausgestalteten Herstellungsprozessen hergestellt bzw. kostengünstig bezogen werden, so dass entsprechende Fügeverbindungen besonders kostengünstig herstellbar sind. Weiterhin ist es möglich, den Kopfbereich des Fügeelements in Bezug auf seine Funktion anzupassen, ohne spezielle geometrische Merkmale für eine Ausziehausnehmung vorsehen zu müssen.
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In dem (in der Regel seltenen) Fall, dass die Fügeverbindung gelöst werden soll, so wird an das Fügeelement ein speziell geformtes Entnahmeelement angebunden, das mit Hilfe der Aufnahmeeinrichtung des Werkzeugs erfasst und gemeinsam mit dem Fügeelement extrahiert werden kann. Somit ist ein verbessertes Verfahren zum Lösen einer Fügverbindung geschaffen, da mit ein- und derselben Aufnahmeeinrichtung des Werkzeugs eine Vielzahl unterschiedlicher Fügeelemente aufgenommen und aus der Fügeverbindung herausgezogen werden können, wobei keine besonderen Anforderungen an das zu entfernende Fügeelement bestehen.
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Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung umfasst das Werkzeug eine Antriebseinheit, mit der die Aufnahmeeinrichtung des Werkzeugs zumindest in der Auszugseinrichtung bewegt werden kann. Dadurch kann auf besonders einfache und kraftsparende Weise das Fügeelement aus der Fügeverbindung gelöst werden. Ein besonders schneller Verfahrensablauf wird dadurch begünstigt.
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Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass das Entnahmeelement auf den Kopfbereich des Fügeelements aufgeschweißt wird. Dadurch wird eine stoffschlüssige Verbindung zwischen dem Entnahmeelement und dem zu lösenden Fügeelement gewährleistet. Infolgedessen kann eine gute Kraftübertragung von dem Werkzeug auf das Fügeelement sichergestellt werden, so dass das Fügeelement entsprechend sicher entfernt werden kann.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung wird während des Bewegens der Aufnahmeeinrichtung die für das Bewegen der Aufnahmeeinrichtung aufgewendete Kraft und/oder die Dehnung der Fügeverbindung gemessen bis das Fügeelement aus wenigstens einem der Bauteile herausgezogen worden ist. Dies kann beispielsweise mittels einer einen Kraftsensor und/oder einen Wegsensor umfassenden und in dem Werkzeug integrierten Sensoreinheit erfolgen. Dadurch kann das Verfahren auch dazu verwendet werden, die Zugfestigkeit der zu lösenden Fügeverbindung zu bestimmen.
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In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass beim Aufnehmen des Entnahmeelements ein Bereich der Aufnahmeeinrichtung mit einem korrespondierenden Bereich des Entnahmeelements kraftschlüssig in Eingriff gebracht wird. Zum einen wird dadurch sichergestellt, dass das Entnahmeelement sicher von der Aufnahmeeinrichtung aufgenommen werden kann, so dass die zum Lösen der Fügeverbindung erforderliche Kraftübertragung sichergestellt ist. Zum anderen kann durch den kraftschlüssigen Eingriff eine besonders genaue Bestimmung der Zugfestigkeit der zu lösenden Fügeverbindung ermittelt werden.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung wird beim Aufnehmen des Entnahmeelements ein mit einem Gewinde versehender Bereich der Aufnahmeeinrichtung mit einem korrespondierenden Gewindebereich des Entnahmeelements in Eingriff gebracht. Mit anderen Worten wird die Aufnahmeeinrichtung auf einen entsprechenden Bereich des Entnahmeelements aufgeschraubt, so dass eine form- und kraftschlüssige Verbindung zwischen dem Entnahmeelement und der Aufnahmeeinrichtung erzielt wird. Alternativ ist es auch möglich, dass das Entnahmeelement eine anderweitige Strukturierung aufweist, so dass das Entnahmeelement kraftschlüssig mittels der Aufnahmeeinrichtung (die z. B. in Form einer Zange gestaltet sein kann) erfasst werden kann. Dies trägt ebenfalls dazu bei, dass eine besonders gute Kraftübertragung zwischen dem Werkzeug und dem Entnahmeelement, und somit auch dem Fügeelement, erzielt wird und eine besonders genaue Bestimmung der Zugfestigkeit der zu lösenden Fügeverbindung ermittelt werden kann.
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Schließlich ist es noch erfindungsgemäß vorgesehen, dass als Entnahmeelement ein mit einem Außengewinde versehender (Schweiß-)Bolzen verwendet wird, der beispielsweise mittels Bolzenschweißen auf dem Kopfbereich des Fügeelement angeschweißt werden kann. Entsprechende Bolzen mit Außengewinde sind besonders kostengünstig herstellbar bzw. zu beziehen, so dass das Verfahren insgesamt sehr kostengünstig durchgeführt werden kann. Des Weiteren wird dadurch ebenfalls eine kraftschlüssige Verbindung zwischen der Aufnahmeeinrichtung und dem Entnahmeelement sichergestellt, so dass eine gute Kraftübertragung von dem Werkzeug auf das Fügeelement sichergestellt ist. Darüber hinaus trägt dies ebenfalls dazu bei, dass verlässliche Messwerte zur Bestimmung der Zugfestigkeit der Fügeverbindung ermittelt werden können.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
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Die Zeichnung zeigt in:
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1a–1e Darstellungen einzelner Verfahrensschritte zum Lösen einer Fügeverbindung zwischen zwei als Blechen ausgebildeten Bauteilen, welche durch ein Fügeelement miteinander verbunden sind, wobei an dem Fügeelement ein Entnahmeelement angebracht wird, welches mittels einer Aufnahmeeinrichtung eines Werkzeugs aufgenommen und in eine Auszugsrichtung gezogen wird; und in
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2 eine teilweise geschnittene Seitenansicht eines Werkzeuges zum Lösen der Fügeverbindung, wobei das Werkzeug eine Aufnahmeeinrichtung zur Aufnahme des an dem Fügeelement befestigen Entnahmeelements aufweist.
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In den Figuren werden gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen.
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In 1a–1e sind mehrere Einzelschritte eines Verfahrens zum Lösen einer Fügeverbindung 10 zwischen zwei als Blechen ausgebildeten Bauteilen 12 in Form von Schnittdarstellungendurch diese Bauteile 12 dargestellt. In 1a ist die Fügeverbindung 10 gezeigt, welche die beiden Bauteile 12 umfasst, welche durch ein Fügeelement 14 miteinander verbunden sind. Das Fügeelement 14 weist einen Kopfbereich 16 auf, dessen Unterseite an dem oberen Bauteil 12 aufliegt. Ferner ist zwischen den Bauteilen 12 ein Klebstoff 18 sichtbar, mittels welchem die Fügeverbindung 10 zusätzlich gesichert ist. Bei dem Fügeelement 14 kann es sich beispielsweise um einen Nagel, eine Fließlochschraube, einen Vollstanzniet, einen Hohlstanzniet oder dergleichen handeln.
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In einem ersten Verfahrensschritt (1b) wird ein Entnahmeelement 20 an dem Fügeelement 14 angebracht, wobei das Entnahmeelement 20 auf den Kopfbereich 16 des Fügeelements 14 aufgeschweißt wird. Bei dem Entnahmeelement 20 handelt es sich im vorliegenden Fall um einen mit einem Außengewinde 22 versehenen Bolzen.
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In einem nächsten Verfahrensschritt (1c) wird das Entnahmeelement 20 mit Hilfe eines Werkzeugs 24 ergriffen, das eine auf das Entnahmeelement 20 abgestimmte Aufnahmeeinrichtung 26 umfasst (siehe 2), Zum Aufnehmen des Entnahmeelements 20 wird ein Bereich des Entnahmeelements 20, (im vorliegenden Fall das Außengewinde 22 des Bolzens 20) mit einem korrespondierenden Bereich der Aufnahmeeinrichtung 26 (im vorliegenden Fall einem entsprechenden Innengewinde 29) kraftschlüssig in Eingriff gebracht; dies geschieht im vorliegenden Ausführungsbeispiel dadurch, dass die Aufnahmeeinrichtung 26 des Werkzeugs 24 auf das Außengewinde 22 des Entnahmelement 20 aufgeschraubt wird (Schraubrichtung 21). Mit anderen Worten wird beim Aufnehmen des Entnahmeelements 20 ein Innengewinde 29 der Aufnahmeeinrichtung 26 mit dem korrespondierenden Gewindebereich, welcher als Außengewinde 22 ausgebildet ist, des Entnahmeelements 20 in Eingriff gebracht. Durch die dadurch hergestellte kraftschlüssige Verbindung zwischen der Aufnahmeeinrichtung 26 und dem Entnahmeelement 20 kann eine zum Lösen der Fügeverbindung 10 aufzubringende Kraft sicher von dem Werkzeug 24 auf das Entnahmeelement 20 und somit auch auf das Fügeelement 14 übertragen werden.
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Zur näheren Erläuterung des Aufbaus des Werkzeugs 24 sei auf 2 verwiesen, in welcher, in einer teilweise geschnittenen Seitenansicht eine Ausführungsform des in 1 dargestellten Werkzeugs 24 gezeigt ist. Ein Gehäuse 28 des Werkzeugs 24 ist im vorliegenden Fall als Hohlzylinder ausgebildet, dessen eines Ende 26 als Niederhalter ausgebildet ist, welcher während der Verwendung des Werkzeugs 24 abstützend auf einem der Bauteile 12 anliegt, und dessen anderes Ende eine Abschlusskappe 32 mit einer Durchgangsöffnung 33 aufweist. In dem Gehäuse 28 ist (linearverschieblich in einer Auszugsrichtung 25) die Aufnahmeeinheit 26 angeordnet, die an ihrem dem Niederhalter 36 zugewandten Ende 27 ein Innengewinde 29 aufweist, das dem Außengewinde 22 des Entnahmelements 20 angepasst ist und zur Extraktion des Entnahmelements mit diesem Außengewinde 22 in Eingriff gebracht wird. An ihrem dem Niederhalten 36 abgewandten Ende ist die Aufnahmeeinheit 26 mit einem Außengewinde 30 versehen, das durch die Durchgangsöffnung 33 der Abschlusskappe 32 aus dem Gehäuse 28 hinausragt. Auf dieses Außengewinde 30 ist eine Sechskantmutter 34 aufgeschraubt, die sich an der Oberseite der Abschlusskappe 32 abstützt und als Antriebseinheit 34 des Werkzeugs 24 wirkt: Durch Anziehen der Sechskantmutter wird eine Zugkraft in Auszugsrichtung 25 auf das Aufnahmeelement 26 ausgeübt, die bewirkt, dass das Ende 27 der Aufnahmeeinrichtung 26 tiefer in das Gehäuse 28 hineingezogen wird. Ist das Innengewinde 29 der Aufnahmeeinrichtung auf das zu extrahierende Entnahmeelement 30 aufgeschraubt und liegt der Niederhalter auf dem Blech 12 an, so wird durch eine Aktivierung der Antriebseinheit 34 somit eine Auszugskraft in Auszugsrichtung 25 auf das Entnahmelement 30 (und somit auch auf das Fügeelement 14) ausgeübt.
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Nachfolgend wird wieder unter Bezugnahme auf 1c–1e das weitere Vorgehen zum Lösen der Fügeverbindung 10 erläutert. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel wird zunächst das Extraktionswerkzeug 24 in Eingriff gebracht, indem das Innengewinde 29 am Ende 27 der Aufnahmeeinrichtung 26 auf das Außengewidne 22 des Entnahmeelements aufgeschraubt wird (1c). Nachdem die Aufnahmeeinrichtung 26 des Werkzeugs 24 auf diese Weise kraftschlüssig mit dem Entnahmeelement 20 in Eingriff gebracht wurde, wird die Aufnahmeeinrichtung 26 des Werkzeugs 24 mittels der Antriebseinheit 34 des Werkzeugs 24 in die Auszugsrichtung 25 bewegt. Hierfür wird an der Antriebseinheit 34 (Sechskantmutter 34) des Werkzeugs 24 ein Drehmoment in Richtung einer Auszugsdrehrichtung 40 aufgebracht (1d), welches eine Verschiebung der Aufnahmeeinrichtung 26 in Auszugsrichtung 25 und somit eine Zugkraft auf das Entnahmeelement 20 bewirkt. Im vorliegenden Fall ist die Antriebseinheit 34 als Innensechskantmutter ausgebildet, so dass mit einem entsprechenden Schraubenschlüssel die zum Lösen der Fügeverbindung 10 aufzubringende Drehmoment in der Auszugsdrehrichtung 40 aufgebracht werden kann.
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Die Antriebseinheit 34 wird so lange betätigt (und somit die Linearverschiebung der Aufnahmeeinrichtung 26 so lange erhöht), bis das an das Entnahmeelement 20 angeschweißt3 Fügeelement 14 aus wenigstens einem der Bauteile 12 herausgezogen worden ist. 1e zeigt die Bauteile 12 nach Extraktion des Fügeelements 14.
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Während dieser Linearverschiebung der Aufnahmeeinrichtung 26 kann die für das Bewegen der Aufnahmeeinrichtung 26 aufgebracht Kraft und/oder die Dehnung gemessen werden. Dafür kann das Werkzeug 24 eine hier nicht dargestellte Sensoreinheit umfassen, die einen Kraftsensor und/oder einen Wegsensor aufweist, mittels welchen die entsprechenden Messwerte aufgenommen werden können. Somit kann das Verfahren zum Lösen der Fügeverbindung 10 nicht nur dazu genutzt werden, um das Fügeelement 14 aus den Bauteilen 12 herauszuziehen, sondern auch dazu, um eine Zugfestigkeit der Fügeverbindung 10 zu ermitteln. Die während des Herausziehens des Fügeelements 14 erfassten Messwerte hinsichtlich aufgebrachter Kraft und Dehnung der Fügeverbindung 10 können in einem hier nicht dargestellten Datenspeicher abgespeichert und an einer ebenfalls hier nicht dargestellten Anzeigeeinheit ausgegeben werden. Während des Lösens der Fügeverbindung 10 bzw. im Anschluss daran ist es somit möglich, die aufgenommenen Messwerte zu analysieren, um detaillierte Informationen hinsichtlich der Zugfestigkeit der Fügeverbindung 10 zu gewinnen.
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Darüber hinaus kann das Verfahren auch zur Extraktion von entsprechenden Fügeelementen 14 zu Reparaturzwecken an gefügten Bauteilen 12 genutzt werden, um beispielsweise ein beschädigtes Bauteil 12 auszulösen und durch ein intaktes Bauteil 12 zu ersetzen. Zur Herstellung einer entsprechenden Ersatzverbindung wird die Fügestelle bzw. die Fügeverbindung 10 beispielsweise aufgebohrt und ein hier nicht dargestellter Blindniet gesetzt. Bei einer zweiseitigen Zugänglichkeit der Fügeverbindung 10 ist alternativ auch eine herkömmliche Schraubverbindung möglich.
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Während im Ausführungsbeispiel ein Entnahmeelements 20 in Form eines Gewindebolzens beschrieben wurde, kann das Entnahmeelement eine beliebige Form aufweisen, sofern die Oberfläche des Entnahmeelements ausreichend Angriffsfläche (Rillen, Aufrauhungen oder andere Strukturelemente) zum Angriff des Extraktionswerkzeugs bietet. Weiterhin kann die Kraft des Extraktionswerkzeugs 24 – neben dem beschriebenen Form- und Kraftschluss über korrespondierende Gewinde 22, 29 – auch ausschließlich über Formschluss oder Kraftschluss erreicht werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102009053853 A1 [0001, 0002, 0005]
