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Die Erfindung betrifft ein Werkzeug zum Lösen einer Fügeverbindung zwischen wenigstens zwei Bauteilen, welche durch ein Fügeelement miteinander verbunden sind, nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1, wie es beispielsweise aus der gattungsbildenden
DE 10 2009 053 853 A1 bekannt ist.
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Derartige Werkzeuge sind hinlänglich bekannt. So offenbart die
DE 10 2009 053 853 A1 ein Verfahren und entsprechendes Werkzeug 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 des Werkzeugs eingeführt wird, wobei der Ausziehbolzen kraftschlüssig mit dem Nagelkopf verbunden wird. Anschließend kommt eine Ausziehvorrichtung des Werkzeugs zum Einsatz, mittels welcher der Ausziehbolzen ergriffen und zum Ausziehen des Nagels verwendet wird. Je nachdem welche Beschaffenheit die als Nagelverbindung ausgebildete Fügeverbindung aufweist, können relativ große Kräfte erforderlich sein, um die Fügeverbindung zu lösen. Zur Bedienung des Werkzeugs sind somit mitunter sehr hohe Kräfte von einem Bediener aufzubringen.
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Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Werkzeug zum Lösen einer Fügeverbindung bereitzustellen, mittels welchem auf vereinfachte Weise eine Fügeverbindung gelöst werden kann.
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Diese Aufgabe wird durch ein Werkzeug zum Lösen einer Fügeverbindung 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 Werkzeug zum Lösen einer Fügeverbindung zwischen wenigstens zwei Bauteilen, welche durch ein Fügeelement miteinander verbunden sind, umfasst eine Aufnahmeeinrichtung, mittels welcher das Fügeelement zumindest mittelbar aufnehmbar und in einer Auszugsrichtung aus den Bauteilen herausziehbar ist. Das erfindungsgemäße Werkzeug zeichnet sich dadurch aus, dass eine Antriebseinheit vorgesehen ist, mittels welcher die Aufnahmeeinrichtung zumindest in der Auszugsrichtung bewegbar ist. Während also beim Gegenstand gemäß der
DE 10 2009 053 853 A1 nicht näher erläutert wird, wie das Fügeelement aus den Bauteilen herausgezogen werden kann, ist demgegenüber erfindungsgemäß vorgesehen, dass nach einem Aufnehmen des Fügeelements mittels der Aufnahmeeinrichtung dieses mithilfe der Antriebseinheit in der Auszugsrichtung bewegbar ist.
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Somit ist ein verbessertes Werkzeug zum Lösen einer Fügeverbindung geschaffen, da mithilfe der Antriebseinheit das Herausziehen des Fügeelements aus den beiden Bauteilen und somit auch das Lösen der Fügeverbindung erheblich vereinfacht wird. Zum Lösen der Fügeverbindung kann das erfindungsgemäße Werkzeug mit einem wesentlich verringerten Kraftaufwand betätigt werden.
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Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung umfasst das Werkzeug eine Sensoreinrichtung, mittels welcher beim Herausziehen des Fügeelements auftretende Messgrößen erfassbar sind. Die Sensoreinrichtung kann insbesondere einen Kraftsensor und/oder einen Wegsensor umfassen. Somit kann beim Betätigen des Werkzeugs zum Lösen der Fügeverbindung zum einen die dabei aufzuwendende Kraft und zum anderen auch eine dabei auftretende Dehnung der Fügeverbindung erfasst werden. Somit wird ermöglicht, dass während des Lösens der Fügeverbindung auch gleichzeitig die Festigkeit, insbesondere die Zugfestigkeit, der Fügeverbindung bestimmt werden kann.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist die Aufnahmeeinrichtung mittels der Antriebseinheit unter Vermittlung einer in dem Werkzeug axial beweglich gelagerten Spindel zumindest in der Auszugsrichtung bewegbar. Dadurch wird eine besonders einfache und zuverlässige Kinematik zur Bewegung der Aufnahmeeinrichtung bereitgestellt, so dass das Lösen der Fügeverbindung zusätzlich erleichtert wird.
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Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass die Spindel in einem von der Aufnahmeeinrichtung abgewandten Bereich ein Außengewinde aufweist, welches mit einem Innengewinde der auf einem Auflager des Werkzeugs abgestützten Antriebseinheit in Eingriff ist, wobei unter Aufbringung eines Drehmomentes an der Antriebseinheit die Spindel axial bewegbar ist. Bei der Antriebseinheit kann es sich dabei beispielsweise um eine Mutter handeln, deren Innengewinde mit dem Außengewinde der Antriebseinheit in Eingriff ist. Dadurch können die Spindel und somit auch die Aufnahmeeinrichtung besonders exakt und einfach verfahren werden. Des Weiteren ist es ebenfalls möglich, dass die Mutter bzw. die Antriebseinheit manuell oder unter Zuhilfenahme eines entsprechenden Werkzeugs mit relativ geringem Kraftaufwand zum Lösen der Fügeverbindung betätigt werden kann.
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In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass das Werkzeug einen Niederhalter aufweist, mittels welchem das Werkzeug gegenüber der zu lösenden Fügeverbindung, insbesondere gegenüber zumindest einem der Bauteile, abstützbar ist. Dadurch wird auf besonders einfache Weise gewährleistet, dass mit dem Werkzeug, insbesondere mit dem Niederhalter, sicher eine Gegenkraft zu der Kraft aufgebracht werden kann, mittels welcher die Fügeverbindung gelöst wird. Dies ermöglicht eine besonders einfache Bedienbarkeit des Werkzeugs sowie ein vereinfachtes Lösen der Fügeverbindung.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist die Aufnahmeeinrichtung mittels eines Bajonett-Verschlusses an dem Werkzeug befestigbar und von diesem lösbar. Je nach zu lösender Fügeverbindung, insbesondere herauszulösendem Fügeelement, kann eine entsprechend passgenaue Aufnahmeeinrichtung besonders einfach und schnell an dem Werkzeug angebracht bzw. auch wieder entfernt werden.
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In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung umfasst das Werkzeug einen Datenspeicher, mittels welchem mit der Sensoreinrichtung erfasste Messwerte speicherbar sind. Beispielsweise ist es dadurch möglich, dass mittels der Sensoreinrichtung während der Betätigung des Werkzeugs erfasste Werte für die aufgewendete Kraft zur Lösung der Fügeverbindung und beispielsweise auch dabei auftretende Dehnungen innerhalb der Fügeverbindung abgespeichert werden können. Die Verläufe dieser Messwerte geben wichtige Hinweise auf die Festigkeit, insbesondere die Zugfestigkeit, der Fügeverbindung. Der Datenspeicher kann anschließend ausgelesen und mittels einer entsprechenden Anzeigeeinheit ausgegeben werden. Eine Analyse der Fügeverbindung im Nachgang einer Betätigung des Werkzeugs ist somit auf besonders einfache Weise gegeben.
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Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass die Aufnahmeeinrichtung einen mit einem Gewinde versehenen Bereich umfasst, mittels welchem ein zugeordneter Gewindebereich ein an dem Fügeelement angebrachten Entnahmeelements aufnehmbar ist. Beispielsweise wird ein Gewindebolzen an einem Kopfbereich des Fügeelements angeschweißt, so dass das Gewinde der Aufnahmeeinrichtung auf besonders einfache Weise mit dem Gewindebereich des Fügeelements in Kontakt gebracht werden kann. Dadurch wird eine besonders sichere Aufnahme des zu lösenden Fügeelements ermöglicht, und mittels der so erzielbaren kraftschlüssigen Verbindung zwischen Aufnahmeeinrichtung und Fügeelement ein besonders effektives Lösen der Fügeverbindung ermöglicht.
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Schließlich ist in weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass die Aufnahmeeinrichtung eine Zangeneinheit umfasst, mittels welcher das Fügeelement aufnehmbar ist. Bei einer entsprechenden Beschaffenheit des Fügeelements kann dieses somit mithilfe der Zangeneinheit auf besonders einfache Weise zum Lösen der Fügeverbindung herausgezogen werden.
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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 benannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen und/oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
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Die einzige Figur zeigt in einer teilweise geschnittenen Seitenansicht ein Werkzeug zum Lösen einer Fügeverbindung zwischen zwei Bauteilen, welche durch ein Fügeelement miteinander verbunden sind, wobei das Fügeelement mit einem Entnahmeelement versehen wurde, das dazu dient, von einer Aufnahmeeinrichtung des Werkzeugs gegriffen bzw. aufgenommen zu werden.
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Ein Werkzeug 10 zum Lösen einer Fügeverbindung 12 umfasst ein Gehäuseoberteil 14 und ein Gehäuseoberteil 16, wobei die Gehäuseteile 14, 16 im Wesentlichen eine zylindrische Form aufweisen. An der Außenseite des Gehäuseunterteils 16 ist ein Handgriff 15 angebracht, so dass ein Bediener das Werkzeug 10 auf einfache Art und Weise ergreifen, fixieren und bedienen kann.
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Bei der Fügeverbindung 12 handelt es sich um zwei Bauteile 13, die mittels eines Fügeelements 11 miteinander verbunden sind. Im vorliegenden Fall sind die Bauteile 13 aus Blech ausgebildet, wobei diese beispielsweise auch aus Metall-Kunststoffhybrid-Bauteilen oder dergleichen bestehen können. Bei dem Fügeelement 11 handelt es sich vorliegend um einen Nagel; alternativ kann das Fügeelement 11 jedoch auch eine Fließlochschraube, ein Vollstanz- oder Hohlstanzniet oder dergleichen sein. Die Fügeverbindung 12 ist im Ausführungsbeispiel der Figur eine so genannte RIVTAC-Verbindung, bei deren Herstellung werden die Bauteile 13 mithilfe eines mit hoher Geschwindigkeit durch diese eingetriebenen Nagels 11 miteinander verbunden werden.
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Im Inneren der Gehäuseteile 14, 16 ist eine Spindel 18 axial beweglich aufgenommen und gelagert. An einem ersten Endbereich 20 der Spindel 18 ist eine Aufnahmeeinrichtung 22 des Werkzeugs 10 angeordnet. Die Aufnahmeeinrichtung 22 ist mittels eines Bajonett-Verschlusses 24 an dem ersten Endbereich 20 der Spindel 18 befestigbar und lösbar ausgebildet. Dadurch kann die hier gezeigte Aufnahmeeinrichtung 22 auf besonders einfache und schnelle Weise von der Spindel 18 gelöst und gegebenenfalls gegen eine alternative, hier nicht gezeigte weitere Aufnahmeeinrichtung ausgetauscht werden.
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Des Weiteren weist die Spindel 18 in einem der Aufnahmerichtung 22 abgewandten Bereich 26 ein Außengewinde 28 auf, welches mit einem Innengewinde 30 der auf einem Auflager 32 des Werkzeugs abgestützten Antriebseinheit 34 in Eingriff ist. Die Aufnahmeeinrichtung 22 ist somit mittels der Antriebseinheit 34 unter Vermittlung der in dem Werkzeug 10 axial beweglich gelagerten Spindel 18 zumindest in der mit dem Pfeil 36 gekennzeichneten Auszugsrichtung bewegbar. Mit anderen Worten ist die Spindel 18 unter Aufbringung eines Drehmoments an der Antriebseinheit 34 axial bewegbar. Bei der Antriebseinheit 34 handelt es sich im vorliegenden Ausführungsbeispiel um eine Mutter, welche von Hand oder mit einem entsprechenden hier nicht dargestellten Werkzeug mit einem Drehmoment beaufschlagt werden kann, um die Spindel 18 und somit auch die Aufnahmeeinrichtung 22 in oder entgegen der Auszugsrichtung 36 zu bewegen.
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Das Werkzeug 10 weist des Weiteren einen Niederhalter 38 auf, welcher an dem Gehäuseunterteil 16 angeordnet ist. Mittels des Niederhalters 38 ist das Werkzeug 10 gegenüber der zu lösenden Fügeverbindung 12, insbesondere gegenüber den Bauteilen 13, während der Betätigung des Werkzeugs 10 abstützbar.
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Das Werkzeug 10 umfasst darüber hinaus eine Sensoreinrichtung 40, mittels welcher beim Herausziehen des Fügeelements 11 auftretende Messgrößen erfassbar sind. Vorliegend weist die Sensoreinrichtung 40 einen hier nicht näher bezeichneten Kraftsensor und einen ebenfalls hier nicht näher bezeichneten Wegsensor auf. Mithilfe des Kraftsensors kann die beim Losen der Fügeverbindung aufzubringende Kraft dadurch gemessen werden, dass die an der Spindel 18 auftretenden Zugkräfte gemessen werden.
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Des Weiteren umfasst das Werkzeug 10 einen hier nicht dargestellten Datenspeicher, mittels welchem mit der Sensoreinrichtung 40 erfasste Messwerte speicherbar sind. Weiterhin umfasst die Sensoreinrichtung 40 einen hier nicht dargestellten Messverstärker, mittels welchem von der Sensoreinrichtung 40 bereitgestellte, die erfassten Messwerte wiedergebenden Ausgangssignale aufbereitet werden können. Zudem kann das Werkzeug 10 eine hier nicht dargestellte Ausgabeeinheit umfassen, mittels welcher die mit der Sensoreinrichtung 40 erfassten Messwerte angezeigt werden können.
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Die Aufnahmeeinrichtung 22 umfasst einen mit einem Gewinde 42 versehenen Bereich, mittels welchem ein zugeordneter Gewindebereich 44 eines an dem Fügeelement 11 angebrachten Entnahmeelementes 46 aufnehmbar ist. Im vorliegenden Fall ist das Entnahmeelement 46 als Gewindebolzen ausgeführt, welcher auf einem Kopfbereich 48 des Fügeelements 11 angeschweißt ist. In der Figur ist das Werkzeug 10 in einem Zustand gezeigt, in dem das Entnahmeelement 46 bereits in der Aufnahmeeinrichtung 22 aufgenommen ist, indem die beiden Gewinde 42, 44 in Eingriff miteinander gebracht worden sind. Alternativ ist es auch möglich, dass die Aufnahmeeinrichtung 22 eine hier nicht dargestellte Zangeneinheit umfasst, mittels welcher das Fügeelement 11 unmittelbar aufnehmbar ist.
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Nachfolgend wird ein Verfahren zum Lösen der Fügeverbindung 12 unter Betätigung des Werkzeugs 10 erläutert. Zunächst wird das Entnahmeelement 46 auf dem Kopf 48 des Fügeelements 11 befestigt, beispielsweise angeschweißt. Anschließend wird das Werkzeug 10 über der Fügeverbindung 12 platziert, wobei mittels der Aufnahmeeinrichtung 22 das Entnahmeelement 46 aufgenommen wird, indem die Gewinde 42, 44 miteinander in Eingriff gebracht werden. Im Anschluss daran wird die Antriebseinheit 34 betätigt, indem an dieser ein Drehmoment aufgebracht wird. Infolgedessen wird die Spindel 18 mitsamt der Aufnahmeeinrichtung 22 in die Auszugsrichtung 36 bewegt, wodurch das Entnahmeelement 46 zusammen mit dem Fügeelement 11 ebenfalls in die Auszugsrichtung 36 bewegt wird.
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Während des Herausziehens des Fügeelements 11 wird mittels der Sensoreinrichtung 40 die in der Auszugsrichtung 36 aufgewendete Kraft erfasst. Darüber hinaus wird mittels eines in der Sensoreinrichtung 40 enthaltenen Wegsensors die Dehnung der Fügeverbindung 12 während der Betätigung des Werkzeugs 10 erfasst. Die von der Sensoreinrichtung 40 bereitgestellten, die erfassten Messwerte wiedergebenden Ausgangssignale werden dabei von dem hier nicht dargestellten Messverstärker aufbereitet und an den ebenfalls hier nicht dargestellten Datenspeicher weitergeleitet, mittels welchem die erfassten Messwerte abgespeichert werden. An der ebenfalls hier nicht dargestellten Ausgabeeinheit können bereits während der Betätigung des Werkzeugs 10 die mittels der Sensoreinrichtung 40 erfassten Messwerte angezeigt werden.
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Es wird solange ein Drehmoment an der Antriebseinheit 34 aufgebracht bzw. eine entsprechend in die Auszugsrichtung 36 gerichtete Kraft auf die Fügeverbindung 12 ausgeübt, bis das Fügeelement 11 aus den Bauteilen 13 herausgezogen worden ist. Im Anschluss an die Betätigung des Werkzeugs 10 können die im Datenspeicher hinterlegten Daten für weitere Festigkeitsanalysen der Fügeverbindung 12 verwendet 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]
