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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Demontage eines Blindniets in einer Werkstückanordnung. Weitere Aspekte der Erfindung betreffen Schneidwerkzeuge zur Demontage eines Blindniets in einer Werkstückanordnung, insbesondere gemäß einem Solchen Verfahren.
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Blindnieten werden insbesondere im Flugzeugbau vermehrt eingesetzt, um eine zunehmende Automatisierung im Fertigungsprozess zu ermöglichen. Dies ist vor allem darauf zurückzuführen, dass es bei Blindnieten möglich ist, diese von nur einer Seite der zu verbindenden Werkstückanordnung anzubringen. Für die z.B. aus Wartungsgründen häufig notwendige Demontage von Blindnieten ist es jedoch bislang erforderlich, den Niet auszubohren, was aufwändig, zeitintensiv und meist nicht ohne Beschädigung des Werkstücks möglich ist.
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Daher ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein einfaches und schnelles sowie möglichst beschädigungsfreies Verfahren zur Demontage eines Blindniets in einer Werkstückanordnung bereitzustellen.
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Diese Aufgabe wird mit einem Verfahren mit den folgenden Schritten gelöst:
- Zunächst wird eine Werkstückanordnung bereitgestellt, in der sich ein Blindniet befindet. Die Werkstückanordnung umfasst ein einzelnes oder mehrere aneinander anliegende und zu verbindende Werkstücke, vorzugsweise Lustfahrzeugstrukturkomponenten, wie beispielsweise Hautelemente von Rumpf oder Flügel. Die Werkstückanordnung weist eine erste Oberfläche und eine gegenüberliegende zweite Oberfläche sowie einem Loch, insbesondere ein Bohrloch oder eine Bohrung auf, welches die erste Oberfläche mit der zweiten Oberfläche verbindet.
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In dem Loch ist ein Blindniet befestigt, der eine Hülse und eine sich durch die Hülse erstreckende Schraube aufweist, die auch als Gewindestift bezeichnet wird. Sowohl die Hülse, als auch die Schraube haben vorzugsweise einen kreisförmigen Querschnitt. Die Schraube ist vorzugsweise aus einem festeren Material gebildet als die Hülse. Beispielsweise kann die Schraube aus Titan und die Hülse aus Stahl gebildet sein. Die Schraube wird auch als Kern oder Kernbolzen bezeichnet. Die Hülse und die darin angeordnete Schraube erstrecken sich koaxial entlang einer gemeinsamen Mittelachse zwischen einem ersten Ende auf der Seite der ersten Oberfläche und einem zweiten Ende auf der Seite der zweiten Oberfläche der Werkstückanordnung.
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Die Hülse weist entlang der Mittelachse vom ersten zum zweiten Ende betrachtet zunächst einen Hülsenkopfabschnitt mit einem Durchmesser auf, der größer ist als der Durchmesser des Lochs in der Werkstückanordnung und auf diese Weise ein Gegenlage auf der Seite des ersten Endes bzw. der ersten Oberfläche bildet. Daran anschließend weist die Hülse einen geraden Abschnitt auf, dessen Durchmesser entlang der Mittelachse betrachtet vorzugsweise konstant ist und dessen Außendurchmesser kleiner oder gleich dem Durchmesser des Lochs ist. Daran anschließend weist die Hülse einen Verformungsabschnitt auf, der aus einem verformbaren Material gebildet ist und sich insbesondere leichter verformt, als der Gewindeabschnitt, so dass sich unter axialer Belastung zunächst der Verformungsabschnitt verformt, bevor sich der Gewindeabschnitt verformen würde. Anschließend weist die Hülse noch einen Gewindeabschnitt mit einem Innengewinde auf. Der gerade Abschnitt befindet sich in dem Loch und liegt vorzugsweise mit seiner äußeren Oberfläche an der Lochwand an, ggf. mit etwas Spiel. Der Verformungsabschnitt sowie der Gewindeabschnitt ragen auf der Seite der zweiten Oberfläche aus dem Loch heraus.
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Die Schraube weist entlang der Mittelachse vom ersten zum zweiten Ende betrachtet zunächst einen Schraubenkopfabschnitt mit einem Durchmesser auf, der größer ist als der Durchmesser des Lochs. Daran anschließend weist die Schraube einen Stiftabschnitt auf, dessen Durchmesser entlang der Mittelachse betrachtet vorzugsweise konstant ist und kleiner oder gleich dem Innendurchmesser der Hülse, insbesondere des geraden Abschnitts der Hülse ist. Entlang der Mittelachse betrachtet weist mindestens ein Teil des Stiftabschnitts, vorzugsweise der Teil, der das zweite Ende aufweist, ein Außengewinde auf.
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Die Schraube ist derart in der Hülse angeordnet, dass das Innengewinde der Hülse in das Außengewinde der Schraube greift und durch eine Drehbewegung der Schraube der Gewindeabschnitt in Richtung zum ersten Ende hin axial entlang dem Stiftabschnitt bewegt wird bzw. wurde, wobei der Verformungsabschnitt der Hülse plastisch verformt, insbesondere nach außen, von der Mittelachse weg aufgefaltet wird bzw. wurde, so dass der Außendurchmesser des verformten Verformungsabschnitts größer ist als der Durchmesser der Lochs und der Verformungsabschnitt auf diese Weise ein Gegenlager auf der Seite des zweiten Endes bzw. der zweiten Oberfläche bildet, das vorzugsweise an der zweiten Oberfläche anliegt. Dadurch kann der Blindniet lediglich durch ein Drehen der Schraube am ersten Ende, insbesondere am Schraubenkopfabschnitt, d.h. von der Seite der ersten Oberfläche aus, in dem Loch befestigt werden und die Werkstückanordnung zusammenhalten. Die Seite der zweiten Oberfläche der Werkstückanordnung muss dafür nicht zugänglich sein.
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Zur Demontage des Blindniets wird die Hülse nun zerschnitten. Insbesondere wird die Hülse im Bereich des Gewindeabschnitts und/oder des Verformungsabschnitts, d.h. auf der Seite der zweiten Oberfläche der Werkstückanordnung, zerschnitten, vorzugsweise mit einem Schneidwerkzeug, das eine Schneidkante aufweist, die in radialer Richtung zur Mittelachse hin gegen die Hülse bewegt wird. Anschließend wird der Blindniet aus dem Loch entfernt.
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Auf diese Weise kann der Blindniet auf schnelle, einfache und sichere Weise entfernt werden, ohne dass ein aufwändiges und die Werkstückanordnung beschädigendes vollständiges Ausbohren des Blindniets erforderlich ist.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird die Hülse mit mindestens einem Schnitt parallel zur Mittelachse zerschnitten. Dadurch platzt die Hülse entlang des Schnittes auf, so dass sich der Durchmesser vergrößert und das Innengewinde der Hülse mit dem Außengewinde der Schraube außer Eingriff kommt.
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Dabei ist es besonders bevorzugt, wenn der Schnitt sich mindestens entlang des Gewindeabschnitts, vorzugsweise entlang des gesamten Gewindeabschnitts erstreckt. Auf diese Weise kann der Eingriff von Außengewinde und Innengewinde gelöst werden.
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In einer bevorzugten Ausführungsform erfolgt das Zerschneiden der Hülse mit einem Schneidwerkzeug, das eine Klinge mit einer geraden Schneidkante aufweist, die parallel zur Mittelachse ausgerichtet in radialer Richtung zur Mittalachse hin gegen die Hülse bewegt wird, bis die Hülse entlang der Schneidkante zerschnitten, d.h. aufgetrennt ist. Auf diese Weise kann die Hülse mit einer einzigen Bewegung der Klinge zerschnitten werden.
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Dabei ist es besonders bevorzugt, wenn das Schneidwerkzeug einen Stützkörper mit einer Anlagefläche zur Anlage an die zweite Oberfläche der Werkstückanordnung und einer von der Anlagefläche ausgehenden Bohrung, die an die äußere Form des Gewindeabschnitts und vorzugsweise auch des Verformungsabschnitts angepasst ist, sowie mit einem von der Bohrung radial nach außen verlaufenden Führungsschlitz aufweist. In dem Führungsschlitz ist die Klinge derart geführt beweglich angeordnet, dass die Schneidkante vorzugsweise parallel zur Zentralachse der Bohrung verläuft und in die Bohrung hinein und vorzugsweise auf die Zentralachse zu bewegt werden kann. Dies stellt eine besonders einfache und effektive Bauweise des Schneidwerkzeugs dar.
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Zum Zerschneiden der Hülse wird das Schneidwerkzeug derart angeordnet, dass die Anlagefläche an der zweiten Oberfläche der Werkstückanordnung anliegt und der an der zweiten Oberfläche aus dem Loch herausragende Blindniet sich in bzw. durch die Bohrung erstreckt, so dass die Zentralachse der Bohrung koaxial mit der Mittelachse der Schraube verläuft. Danach wird die Klinge in dem Führungsschlitz in Richtung zur Mittelachse auf die Hülse zu bewegt, bis die Schneidkante die Hülse, insbesondere den Gewindeabschnitt der Hülse zerschneidet. Auf diese Weise kann die Hülse sehr einfach und verlässlich zerschnitten werden.
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Besonders bevorzugt ist es auch, wenn an der Innenwand der Bohrung in Umfangsrichtung beabstandet, vorzugsweise gleichmäßig beabstandet, von dem Führungsschlitz eine oder mehrere weitere Schneidkanten vorgesehen sind, die sich parallel zur Zentralachse erstrecken und an die der Gewindeabschnitt anliegt, wenn sich dieser in der Bohrung befindet, so dass durch den von der Schneidkante der Klinge auf die Hülse ausgeübten Druck die Hülse auch von den weiteren Schneidkanten zerschnitten wird. Dadurch erfolgt das Zerschneiden der Hülse von mehreren Seiten und der Eingriff des Gewindes kann einfacher und schneller gelöst werden.
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In einer bevorzugten Ausführungsform wird nach dem Zerschneiden der Hülse die Schraube in Richtung zur Seite der ersten Oberfläche hin entfernt. Dies ist möglich, da durch das zerschneiden der Hülse das Innengewinde der Hülse nicht mehr oder nicht mehr vollständig mit dem Außengewinde der Schraube in Eingriff ist, so dass die schraube von der Hülse gelöst werden kann.
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Bevorzugter Weise erfolgt das Entfernen der Schraube durch Schlag auf das zweite Ende der Schraube, vorzugsweise in axiale Richtung. Dies ist insbesondere sinnvoll, wenn noch ein geringfügiger Resteingriff des Gewindes vorhanden ist.
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In einer bevorzugten Ausführungsform wird nach dem Entfernen der Schraube der Hülsenkopfabschnitt von der Seite der ersten Oberfläche her ausgebohrt und anschließend entfernt. Das Ausbohren erfolgt vorzugsweise mit einem Bohrer, dessen Durchmesser dem Außendurchmesser des geraden Abschnitts der Hülse entspricht. Dadurch wird der nicht ausgebohrte äußere, laterale Teil des Hülsenkopfabschnitts von dem geraden Abschnitt getrennt und kann zur Seite der ersten Oberfläche hin einfach entfernt, beispielsweise entnommen werden.
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Vorzugsweise werden nach dem Entfernen des Hülsenkopfabschnitts die restlichen Teile der Hülse, d.h. der gerade Abschnitt, der Verformungsabschnitt und der Gewindeabschnitt, auf Seite der zweiten Oberfläche entfernt, beispielsweise entnommen. Damit ist der gesamte Blindniet aus dem Loch entfernt.
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Gemäß einer alternativen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Hülse mit mindestens einem Schnitt quer, insbesondere senkrecht zur Mittelachse, d.h. in Umfangsrichtung, zerschnitten. Auf diese Weise kann der abgetrennte Teil der Hülse von dem Außengewinde der Schraube abgeschraubt und entfernt werden.
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Dabei ist es besonders bevorzugt, wenn die Hülse am Übergang zwischen dem Verformungsabschnitt und dem geraden Abschnitt zerschnitten wird. Dieser Übergang zwischen dem Verformungsabschnitt und dem geraden Abschnitt stellt erfindungsgemäß noch einen Teil des Verformungsabschnitts dar. Auf diese Weise kann der Verformungsabschnitt zusammen mit dem Gewindeabschnitt von dem geraden Abschnitt gelöst und von dem Außengewinde der Schraube abgeschraubt werden.
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Dabei ist es auch bevorzugt, wenn die Hülse in Verlängerung der zweiten Oberfläche zerschnitten wird. Dies ist besonders einfach, da das Schneidwerkzeug entlang der zweiten Oberfläche bewegt werden kann.
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Es ist ferner bevorzugt, wenn beim Zerschneiden der Hülse mehrere Schnitte von verschiedenen Seiten der Hülse erfolgen, beispielsweise zwei Schnitte von gegenüberliegenden Seiten der Hülse. Auf diese Weise kann die Hülse gleichmäßig und schnell von mehreren Seiten zerschnitten werden.
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In einer bevorzugten Ausführungsform erfolgt das Zerschneiden der Hülse mit einem Schneidwerkzeug, das eine Klinge mit einer Schneidkante aufweist, die senkrecht zur Mittelachse ausgerichtet in radialer Richtung zur Mittalachse hin gegen die Hülse bewegt wird bis die Hülse entlang der Schneidkante zerschnitten, d.h. aufgetrennt ist. Auf diese Weise kann die Hülse sehr einfach zerschnitten werden.
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Dabei ist es besonders bevorzugt, wenn die Schneidkante zum Zerschneiden der Hülse zwischen die zweite Oberfläche und den Verformungsabschnitt bewegt wird. Auf diese Weise kann die Klinge entlang der zweiten Oberfläche geführt werden und die Hülse kann zwischen dem Verformungsabschnitt und dem gerade Abschnitt zerschnitten werden.
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Besonders bevorzugt ist es auch, wenn zum Zerschneiden der Hülse mehrere Schnitte durchgeführt werden, wobei das Schneidwerkzeug zwischen den Schnitten um die Mittelachse gedreht wird, so dass die Schnitte unter verschiedenen Winkeln erfolgen, d.h. Schneidkante für jeden Schnitt in einem unterschiedlichen Winkel auf die Hülse zu bewegt wird. Auf diese Weise kann die Hülse vollständig von allen Seiten zerschnitten werden.
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Alternativ ist es bevorzugt, wenn zum Zerschneiden der Hülse die Schneidkante zunächst in radialer Richtung auf die Mittelachse zu gegen die Hülse bewegt wird und anschließend das Schneidwerkzeug um die Mittelachse gedreht wird, so dass die Schneidkante die Hülse in Umfangsrichtung kontinuierlich zerschneidet. Auf diese Weise kann die Hülse vollständig von allen Seiten zerschnitten werden, ohne dass mehrere separate Schnitte durchgeführt werden müssen.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Klinge relativ zur Hülse konkav gekrümmt. Auf diese Weise kann ein größerer Bereich der Hülse mit einem Schnitt zerschnitten werden.
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Dabei ist es besonders bevorzugt, wenn die Schneidkante einen Krümmungsradius größer oder gleich dem Innenradius der Hülse aufweist. Dadurch kann ein besonders effektiver Schnitt durchgeführt werden.
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In einer alternativen Ausführungsform kann die Klinge jedoch auch eine gerade Schneidkante aufweisen. Vorzugsweise wird die Hülse dann durch ein Drehen des Schneidwerkzeugs relativ zu der Hülse um die Mittelachse kontinuierlich in Umfangsrichtung zerschnitten. Eine gerade Schneidkante stellt eine besonders einfache und kostengünstige Bauweise dar.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist das Schneidwerkzeug zwei Klingen mit gegenüberliegenden Schneidkanten auf, die zum Zerschneiden der Hülse von gegenüberliegenden, insbesondere entgegengesetzten Seiten auf die Hülse zu bewegt werden. Die beiden Schneidkanten weisen dabei vorzugsweise einen gleichen Krümmungsradius auf.
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Dabei ist es besonders bevorzugt, wenn das Schneidwerkzeug einen Stützkörper, vorzugsweise in Form eines Rahmens, mit einer Anlagefläche zur Anlage an die zweite Oberfläche der Werkstückanordnung und einer sich von der Anlagefläche ausgehend senkrecht entlang einer Zentralachse erstreckenden Öffnung aufweist, in die sich der an der zweiten Oberfläche aus dem Loch herausragende Teil des Blindniets, insbesondere der Gewindeabschnitt und der Verformungsabschnitt der Hülse, erstrecken kann und die an die äußere Form des Gewindeabschnitts der Hülse und vorzugsweise auch des Stiftabschnitts der Schraube angepasst ist. In der Öffnung sind die zwei Klingen mit gegenüberliegenden Schneidkanten derart geführt beweglich angeordnet, dass die Schneidkanten vorzugsweise senkrecht zur Zentralachse verlaufen und von gegenüberliegenden Seiten in radialer Richtung auf die Zentralachse zu bewegt werden können. Dies stellt eine besonders einfache und effektive Bauweise eines Schneidwerkzeugs dar.
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Besonders bevorzugt ist es ferner, wenn das Schneidwerkzeug zum Zerschneiden der Hülse derart an der Werkstückanordnung angeordnet wird, dass die Anlagefläche an der zweiten Oberfläche anliegt und der Blindniet sich in bzw. durch die Öffnung erstreckt, so dass die Mittelachse koaxial mit der Zentralachse verläuft, wonach die Klingen vorzugsweise gleichzeitig von gegenüberliegenden Seiten entlang der zweiten Oberfläche auf die Hülse zu bewegt werden und diese am Übergang zwischen dem Verformungsabschnitt und dem geraden Abschnitt zerschneiden. Auf diese Weise kann die Hülse besonders einfach zerschnitten werden.
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In einer bevorzugten Ausführungsform werden nach dem Zerschneiden der Hülse der Gewindeabschnitt und der Verformungsabschnitt auf der Seite der zweiten Oberfläche von dem Außengewinde der Schraube abgeschraubt und entfernt. Mit dem Verformungsabschnitt ist somit auch das Gegenlager auf der Seite der zweiten Oberfläche entfernt, so dass die Schraube und die restlichen Teile der Hülse auf der gegenüberliegenden Seite der ersten Oberfläche entnommen werden können.
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Dabei ist es bevorzugt, wenn nach dem Entfernen des Gewindeabschnitts und des Verformungsabschnitts die Schraube zur Seite der ersten Oberfläche hin entnommen, insbesondere herausgezogen oder herausgedrückt wird. Dies ist nun einfach möglich.
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Weiter ist es bevorzugt, wenn nach dem Entfernen der Schraube oder gleichzeitig mit dem Entfernen der Schraube der gerade Abschnitt der Hülse und der Hülsenkopfabschnitt zur Seite der ersten Oberfläche hin entfernt werden. Damit ist der Blindniet vollständig aus dem Loch entfernt.
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In einer alternativen Ausführungsform wird mit dem Zerschneiden der Hülse gleichzeitig, d.h. mit einem Schnitt oder im selben Schneidevorgang, die in der Hülse verlaufende Schraube vorzugsweise in Verlängerung der zweiten Oberfläche durchgeschnitten, wonach der übrige Teil der Schraube sowie der gerade Abschnitt der Hülse und der Hülsenkopfabschnitt zur Seite der ersten Oberfläche hin entfernt wird. Dies stellt eine besonders einfache und schnelle Ausführungsform dar, erfordert jedoch, dass das Schneidwerkzeug in der Lage ist, die besonders feste, vorzugsweise aus Titan gefertigte Schraube zu zerschneiden.
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Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft ein erstes Schneidwerkzeug zur Demontage eines Blindniets in einer Werkstückanordnung. Vorzugsweise ist das Schneidwerkzeug geeignet und bestimmt zur Demontage eines Blindniets in einer Werkstückanordnung gemäß einer Ausführungsform des zuvor beschriebenen Verfahrens. Die Werkstückanordnung und der Blindniet sind dabei wie oben beschrieben ausgebildet.
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Insbesondere weist die Werkstückanordnung eine erste Oberfläche und einer gegenüberliegenden zweiten Oberfläche sowie ein Loch auf, welches die erste Oberfläche mit der zweiten Oberfläche verbindet. In dem Loch ist der Blindniet befestigt, der eine Hülse und eine sich durch die Hülse erstreckende Schraube aufweist. Die Hülse und die darin angeordnete Schraube erstrecken sich koaxial entlang einer gemeinsamen Mittelachse zwischen einem ersten Ende auf der Seite der ersten Oberfläche und einem zweiten Ende auf der Seite der zweiten Oberfläche der Werkstückanordnung. Die Hülse weist einen Hülsenkopfabschnitt mit einem Durchmesser auf, der größer ist als der Durchmesser des Lochs in der Werkstückanordnung. Daran anschließend weist die Hülse einen geraden Abschnitt auf, dessen Außendurchmesser kleiner oder gleich dem Durchmesser des Lochs ist. Danach folgt ein Verformungsabschnitt und schließlich einen Gewindeabschnitt mit einem Innengewinde. Der gerade Abschnitt befindet sich in dem Loch und der Verformungsabschnitt sowie der Gewindeabschnitt ragen auf der Seite der zweiten Oberfläche aus dem Loch heraus. Die Schraube weist einen Schraubenkopfabschnitt mit einem Durchmesser auf, der größer ist als der Durchmesser des Lochs, und daran anschließend einen Stiftabschnitt auf, dessen Durchmesser kleiner oder gleich dem Innendurchmesser der Hülse ist. Entlang der Mittelachse betrachtet weist mindestens ein Teil des Stiftabschnitts ein Außengewinde auf. Die Schraube ist derart in der Hülse angeordnet, dass das Innengewinde der Hülse in das Außengewinde der Schraube greift und der Verformungsabschnitt der Hülse verformt ist, so dass der Außendurchmesser des verformten Verformungsabschnitts größer ist als der Durchmesser der Lochs.
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Das Schneidwerkzeug weist einen Stützkörper mit einer Anlagefläche zur Anlage an die zweite Oberfläche der Werkstückanordnung und einer von der Anlagefläche ausgehenden Bohrung, die vorzugsweise an die äußere Form des Gewindeabschnitts und vorzugsweise auch des Verformungsabschnitts angepasst ist, sowie mit einem von der Bohrung radial nach außen verlaufenden Führungsschlitz aufweist. In dem Führungsschlitz ist eine Klinge mit einer gerade Schneidkante derart geführt beweglich angeordnet, dass die Schneidkante vorzugsweise parallel zur Zentralachse der Bohrung verläuft und in die Bohrung hinein und vorzugsweise auf die Zentralachse zu bewegt werden kann. Die weiter oben in Zusammenhang mit dem Verfahren erläuterten Merkmale und Vorteile gelten ebenso für das vorliegende Schneidwerkzeug.
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Nach einer bevorzugten Ausführungsform sind an der Innenwand der Bohrung in Umfangsrichtung gleichmäßig beabstandet von dem Führungsschlitz eine oder mehrere weitere Schneidkanten vorgesehen, die sich parallel zur Zentralachse erstrecken und an die der Gewindeabschnitt anliegt, wenn sich dieser in der Bohrung befindet. Auf diese Weise kann durch den von der Schneidkante der Klinge auf die Hülse ausgeübten Druck die Hülse auch von den weiteren Schneidkanten von einer anderen, vorzugsweise gegenüberliegenden Seite her zerschnitten werden.
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Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft ein zweites Schneidwerkzeug zur Demontage eines Blindniets in einer Werkstückanordnung. Vorzugsweise ist das Schneidwerkzeug geeignet und bestimmt zur Demontage eines Blindniets in einer Werkstückanordnung gemäß einer Ausführungsform des zuvor beschriebenen Verfahrens. Die Werkstückanordnung und der Blindniet sind dabei wie oben beschrieben ausgebildet.
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Insbesondere weist die Werkstückanordnung eine erste Oberfläche und einer gegenüberliegenden zweiten Oberfläche sowie ein Loch auf, welches die erste Oberfläche mit der zweiten Oberfläche verbindet. In dem Loch ist der Blindniet befestigt, der eine Hülse und eine sich durch die Hülse erstreckende Schraube aufweist. Die Hülse und die darin angeordnete Schraube erstrecken sich koaxial entlang einer gemeinsamen Mittelachse zwischen einem ersten Ende auf der Seite der ersten Oberfläche und einem zweiten Ende auf der Seite der zweiten Oberfläche der Werkstückanordnung. Die Hülse weist einen Hülsenkopfabschnitt mit einem Durchmesser auf, der größer ist als der Durchmesser des Lochs in der Werkstückanordnung. Daran anschließend weist die Hülse einen geraden Abschnitt auf, dessen Außendurchmesser kleiner oder gleich dem Durchmesser des Lochs ist. Danach folgt ein Verformungsabschnitt und schließlich einen Gewindeabschnitt mit einem Innengewinde. Der gerade Abschnitt befindet sich in dem Loch und der Verformungsabschnitt sowie der Gewindeabschnitt ragen auf der Seite der zweiten Oberfläche aus dem Loch heraus. Die Schraube weist einen Schraubenkopfabschnitt mit einem Durchmesser auf, der größer ist als der Durchmesser des Lochs, und daran anschließend einen Stiftabschnitt auf, dessen Durchmesser kleiner oder gleich dem Innendurchmesser der Hülse ist. Entlang der Mittelachse betrachtet weist mindestens ein Teil des Stiftabschnitts ein Außengewinde auf. Die Schraube ist derart in der Hülse angeordnet, dass das Innengewinde der Hülse in das Außengewinde der Schraube greift und der Verformungsabschnitt der Hülse verformt ist, so dass der Außendurchmesser des verformten Verformungsabschnitts größer ist als der Durchmesser der Lochs.
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Das Schneidwerkzeug weist einen Stützkörper, vorzugsweise in Form eines Rahmens, mit einer Anlagefläche zur Anlage an die zweite Oberfläche der Werkstückanordnung und mit einer von der Anlagefläche ausgehenden Öffnung mit einer Zentralachse senkrecht zur Anlagefläche auf, in die sich der an der zweiten Oberfläche aus dem Loch herausragende Teil des Blindniets, insbesondere der Gewindeabschnitt und der Verformungsabschnitt der Hülse, erstrecken kann und die vorzugsweise an die äußere Form des Gewindeabschnitts der Hülse und vorzugsweise auch des Stiftabschnitts der Schraube angepasst ist. In der Öffnung sind zwei Klingen mit gegenüberliegenden Schneidkanten derart geführt beweglich angeordnet, dass die Schneidkanten vorzugsweise senkrecht zur Zentralachse verlaufen und von gegenüberliegenden Seiten in radialer Richtung auf die Zentralachse zu bewegt werden können. Die weiter oben in Zusammenhang mit dem Verfahren erläuterten Merkmale und Vorteile gelten ebenso für das vorliegende Schneidwerkzeug.
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Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden im Folgenden anhand einer Zeichnung näher erläutert. Die Zeichnung zeigt in
- 1 eine Querschnittsansicht parallel zur Mittelachse eines beispielhaften Blindniets in einer Werkstückanordnung, der mit einem erfindungsgemäßen Verfahren demontiert werden kann,
- 2 drei schrittweise Querschnittsansichten parallel und senkrecht zur Mittelachse des in 1 gezeigten Blindniets, während die Hülse gemäß einer ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens mit einem Schnitt parallel zur Mittelachse zerschnitten wird,
- 3 eine Querschnittsansicht parallel und senkrecht zur Mittelachse des in 1 gezeigten Blindniets, während die Schraube gemäß der ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens aus der Hülse entfernt wird,
- 4 eine Querschnittsansicht parallel zur Mittelachse des in 1 gezeigten Blindniets, während der Hülsenkopfabschnitt gemäß der ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ausgebohrt wird,
- 5 eine Querschnittsansicht parallel zur Mittelachse des in 1 gezeigten Blindniets, während Überreste des ausgebohrten Hülsenkopfabschnitts gemäß der ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens entfernt werden,
- 6 eine Querschnittsansicht parallel zur Mittelachse des in 1 gezeigten Blindniets, während die restlichen Teile der Hülse gemäß der ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens entfernt werden,
- 7 vier schrittweise Querschnittsansichten parallel und senkrecht zur Mittelachse des in 1 gezeigten Blindniets, während die Hülse gemäß einer zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens mit einem Schnitt senkrecht zur Mittelachse zerschnitten wird,
- 8 eine Querschnittsansicht parallel zur Mittelachse des in 1 gezeigten Blindniets, während der Gewindeabschnitt und der Verformungsabschnitt der Hülse gemäß der zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens von der Schraube abgeschraubt werden,
- 9 eine Querschnittsansicht parallel zur Mittelachse des in 1 gezeigten Blindniets, während die Schraube gemäß der zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens entfernt wird,
- 10 eine Querschnittsansicht parallel zur Mittelachse des in 1 gezeigten Blindniets, während die restlichen Teile der Hülse gemäß der zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens entfernt werden,
- 11-13 Querschnittsansichten senkrecht zur Zentralachse verschiedener Ausführungsformen eines Schneidwerkzeugs zur Verwendung in dem erfindungsgemäßen Verfahren nach der zweiten Ausführungsform, und
- 14 eine Querschnittsansicht parallel zur Mittelachse des in 1 gezeigten Blindniets, der gemäß einer dritten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens entfernt wird.
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In 1 ist ein Ausführungsbeispiel eines Blindniets 2 dargestellt, der in einer Werkstückanordnung 4 angebracht ist, aus welcher der Blindniet 2 gemäß den hiernach beschriebenen Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens in besonders einfacher, schneller und weitgehend beschädigungsfreier Weise entfernt werden kann.
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Die Werkstückanordnung 4 weist eine erste Oberfläche 6 und eine gegenüberliegende zweite Oberfläche 8 sowie einem Loch 10 auf, welches die erste Oberfläche 6 mit der zweiten Oberfläche 8 verbindet. In dem Loch 10 ist der Blindniet 2 befestigt, der eine Hülse 12 und eine sich durch die Hülse 12 erstreckende Schraube 14 aufweist. Sowohl die Hülse 12, als auch die Schraube 14 haben einen kreisförmigen Querschnitt. Die Schraube 14 ist aus Titan und die Hülse 12 aus Stahl gebildet. Die Hülse 12 und die darin angeordnete Schraube 14 erstrecken sich koaxial entlang einer gemeinsamen Mittelachse 16 zwischen einem ersten Ende 18 auf der Seite der ersten Oberfläche 6 und einem zweiten Ende 20 auf der Seite der zweiten Oberfläche 8 der Werkstückanordnung 4.
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Die Hülse 12 weist entlang der Mittelachse 16 vom ersten zum zweiten Ende 18, 20 betrachtet zunächst einen Hülsenkopfabschnitt 22 mit einem Durchmesser auf, der größer ist als der Durchmesser des Lochs 10 in der Werkstückanordnung 4 und auf diese Weise ein Gegenlage auf der Seite des ersten Endes 18 bzw. der ersten Oberfläche 6 bildet. Daran anschließend weist die Hülse 12 einen geraden Abschnitt 26 auf, dessen Durchmesser entlang der Mittelachse 16 betrachtet konstant ist und dessen Außendurchmesser kleiner oder gleich dem Durchmesser des Lochs 10 ist. Daran anschließend weist die Hülse 12 einen Verformungsabschnitt 30 auf, der aus einem verformbaren Material gebildet ist und sich insbesondere leichter verformt, als der Gewindeabschnitt 32, so dass sich unter axialer Belastung zunächst der Verformungsabschnitt 30 verformt, bevor sich der Gewindeabschnitt 32 verformen würde. Anschließend weist die Hülse 12 noch einen Gewindeabschnitt 32 mit einem Innengewinde 34 auf. Der gerade Abschnitt 26 befindet sich in dem Loch 10 und liegt mit seiner äußeren Oberfläche an der Lochwand an. Der Verformungsabschnitt 30 sowie der Gewindeabschnitt 32 ragen auf der Seite der zweiten Oberfläche 8 aus dem Loch 10 heraus.
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Die Schraube 14 weist entlang der Mittelachse 16 vom ersten zum zweiten Ende 18, 20 betrachtet zunächst einen Schraubenkopfabschnitt 36 mit einem Durchmesser auf, der größer ist als der Durchmesser des Lochs. Daran anschließend weist die Schraube 14 einen Stiftabschnitt 38 auf, dessen Durchmesser entlang der Mittelachse 16 betrachtet konstant ist und kleiner oder gleich dem Innendurchmesser der Hülse 12, insbesondere des geraden Abschnitts 26 der Hülse 12 ist. Entlang der Mittelachse 16 betrachtet weist der Teil der Teil des Stiftabschnitts 38, der das zweite Ende 18 aufweist, ein Außengewinde 42 auf.
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Die Schraube 14 ist derart in der Hülse 12 angeordnet, dass das Innengewinde 34 der Hülse 12 in das Außengewinde 42 der Schraube 14 greift und durch eine Drehbewegung der Schraube 14 der Gewindeabschnitt 32 in Richtung zum ersten Ende 18 hin axial entlang dem Stiftabschnitt 38 bewegt werden kann, wobei der Verformungsabschnitt 30 der Hülse 12 plastisch verformt wird, insbesondere nach außen, von der Mittelachse 16 weg aufgefaltet wird, so dass der Außendurchmesser des verformten Verformungsabschnitts 30 größer ist als der Durchmesser des Lochs 10 und der Verformungsabschnitt 30 auf diese Weise ein Gegenlager auf der Seite des zweiten Endes 20 bzw. der zweiten Oberfläche 8 bildet, das an der zweiten Oberfläche 8 anliegt. Dadurch wird der Blindniet 2 durch ein Drehen der Schraube 14 am Schraubenkopfabschnitt 36 in dem Loch 10 befestigt, so dass die Werkstückanordnung 4 zusammengehalten wird.
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Zur Demontage des Blindniets 2 werden die drei hiernach beschriebenen Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens vorgeschlagen. In all diesen Ausführungsformen wird die Hülse 12 zunächst im Bereich des Gewindeabschnitts 32 und/oder des Verformungsabschnitts 30, d.h. auf der Seite der zweiten Oberfläche 8 der Werkstückanordnung 4, mit einem Schneidwerkzeug 46 derart zerschnitten, dass eine Schneidkante 48 des Schneidwerkzeugs 46 aufweist in radialer Richtung zur Mittelachse 16 hin gegen die Hülse 12 bewegt wird.
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Gemäß der ersten Ausführungsform, die in den 2 bis 6 dargestellt ist, wird die Hülse 12 mit mindestens einem Schnitt, in der vorliegenden Ausführungsform mit drei Schnitten parallel zur Mittelachse 16 und entlang des gesamten Gewindeabschnitts 32 zerschnitten. Dadurch platzt die Hülse 12 entlang der Schnitte auf, so dass sich der Durchmesser vergrößert und das Innengewinde 34 der Hülse 12 mit dem Außengewinde 42 der Schraube 14 außer Eingriff kommt.
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Das Zerschneiden der Hülse 12 gemäß der ersten Ausführungsform des Verfahrens ist in den 2a-2c schrittweise dargestellt und erfolgt mit einem Schneidwerkzeug 46, das eine Klinge 50 mit einer geraden Schneidkante 48 aufweist, die parallel zur Mittelachse 16 ausgerichtet in radialer Richtung 52 zur Mittalachse 16 hin gegen die Hülse 12 bewegt wird, bis die Hülse 12 entlang der Schneidkante 48 zerschnitten ist. Das Schneidwerkzeug 46 weist ferner einen Stützkörper 54 mit einer Anlagefläche 56 zur Anlage an die zweite Oberfläche 8 der Werkstückanordnung 4 und einer von der Anlagefläche 56 ausgehenden Bohrung 58, die an die äußere Form des Gewindeabschnitts 32 und des Verformungsabschnitts 30 angepasst ist, sowie mit einem von der Bohrung 58 radial nach außen verlaufenden Führungsschlitz 60 auf. In dem Führungsschlitz 60 ist die Klinge 50 derart geführt beweglich angeordnet, dass die Schneidkante 48 parallel zur Zentralachse 62 der Bohrung 58 verläuft und in die Bohrung 58 hinein auf die Zentralachse 62 zu bewegt werden kann.
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An der Innenwand 59 der Bohrung 58 sind in Umfangsrichtung gleichmäßig beabstandet von dem Führungsschlitz 60 zwei weitere Schneidkanten 66 vorgesehen, die sich parallel zur Zentralachse 62 erstrecken und an die der Gewindeabschnitt 32 anliegt, wenn sich dieser in der Bohrung 58 befindet, so dass durch den von der Schneidkante 48 der Klinge 50 auf die Hülse 12 ausgeübten Druck die Hülse 12 auch von den weiteren Schneidkanten 66 zerschnitten werden kann.
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Zum Zerschneiden der Hülse 12 wird das Schneidwerkzeug 46 derart angeordnet, dass die Anlagefläche 56 an der zweiten Oberfläche 8 der Werkstückanordnung 4 anliegt und der an der zweiten Oberfläche 8 aus dem Loch 10 herausragende Blindniet 2 sich durch die Bohrung 58 erstreckt, so dass die Zentralachse 62 der Bohrung 58 koaxial mit der Mittelachse 16 der Schraube 14 verläuft. Danach wird die Klinge 50 in dem Führungsschlitz 60 in Richtung zur Mittelachse 16 hin auf die Hülse 12 zu bewegt, bis die Schneidkante 48 die Hülse 12, insbesondere den Gewindeabschnitt 32 der Hülse 12 zerschneidet, wie in 2a-2c ersichtlich. Gleichzeitig wird die Hülse 12 auch gegen die beiden weiteren Schneidkanten 66 gedrückt und von diesen auf den der Klinge 50 gegenüberliegenden Seiten zerschnitten.
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Wie in 3 gezeigt, wird nach dem Zerschneiden der Hülse 12 die Schraube 14 in Richtung zur Seite der ersten Oberfläche 6 hin durch Schlag auf das zweite Ende 20 der Schraube 14 entfernt. Dies ist möglich, da durch das zerschneiden der Hülse 12 das Innengewinde 34 der Hülse 12 nicht mehr oder nicht mehr vollständig mit dem Außengewinde 42 der Schraube 14 in Eingriff ist, so dass die Schraube 14 von der Hülse 12 gelöst werden kann.
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Nach dem Entfernen der Schraube 14 wird der Hülsenkopfabschnitt 22 von der Seite der ersten Oberfläche 6 her ausgebohrt, wie in 4 gezeigt. Das Ausbohren erfolgt mit einem Bohrer 68, dessen Durchmesser dem Außendurchmesser des geraden Abschnitts 26 der Hülse 12 entspricht. Dadurch wird der nicht ausgebohrte äußere, laterale Teil des Hülsenkopfabschnitts 22 von dem geraden Abschnitt 26 getrennt und kann zur Seite der ersten Oberfläche 6 hin einfach entfernt werden, wie dies in 5 dargestellt ist.
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Wie in 6 gezeigt, werden nach dem Entfernen des Hülsenkopfabschnitts 22 die restlichen Teile der Hülse 12, d.h. der gerade Abschnitt 26, der Verformungsabschnitt 30 und der Gewindeabschnitt 32, auf Seite der zweiten Oberfläche 8 entnommen. Damit ist der gesamte Blindniet 2 aus dem Loch 10 entfernt.
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Gemäß der zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Demontage des Blindniets 2, die in den 7 bis 13 dargestellt ist, wird die Hülse 12 mit mindestens einem Schnitt senkrecht zur Mittelachse 16 am Übergang zwischen dem Verformungsabschnitt 30 und dem geraden Abschnitt 26 und in Verlängerung der zweiten Oberfläche 8 zerschnitten. Auf diese Weise kann der abgetrennte Teil der Hülse 12, d.h. der Verformungsabschnitt 30 und der Gewindeabschnitt 32 von dem Außengewinde 42 der Schraube 14 abgeschraubt und entfernt werden.
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Wie in den 7a-7d dargestellt, erfolgt das Zerschneiden der Hülse 12 mit einem Schneidwerkzeug 46, das zwei Klingen 50 mit gegenüberliegenden Schneidkanten 48 aufweist, die zum Zerschneiden der Hülse 12 von entgegengesetzten Seiten senkrecht zur Mittelachse 16 ausgerichtet in radialer Richtung zur Mittalachse 16 hin auf die Hülse 12 zu bewegt werden, bis die Hülse 12 entlang der Schneidkanten 48 zerschnitten ist. Dabei werden die Schneidkanten 48 zwischen die zweite Oberfläche 8 und den Verformungsabschnitt 30 bewegt. Dabei sind die Klingen 50 relativ zur Hülse 12 konkav gekrümmt, wobei die Schneidkanten 48 einen gleichen Krümmungsradius haben, der größer als der Innenradius der Hülse 12 ist.
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Das Schneidwerkzeug 46 weist einen Stützkörper 54 in Form eines Rahmens mit einer Anlagefläche 56 zur Anlage an die zweite Oberfläche 8 der Werkstückanordnung 4 und einer sich von der Anlagefläche 56 ausgehend senkrecht entlang einer Zentralachse 62 erstreckenden Öffnung 70 auf, in die sich der an der zweiten Oberfläche 8 aus dem Loch 10 herausragende Teil des Blindniets 2, insbesondere der Gewindeabschnitt 32 und der Verformungsabschnitt 30 der Hülse 12, erstrecken kann und die an die äußere Form des Gewindeabschnitts 32 der Hülse 12 und des Stiftabschnitts 38 der Schraube 14 angepasst ist. In der Öffnung 70 sind die zwei Klingen 50 mit gegenüberliegenden Schneidkanten 48 derart geführt beweglich angeordnet, dass die Schneidkanten 48 senkrecht zur Zentralachse 62 verlaufen und von gegenüberliegenden Seiten in radialer Richtung auf die Zentralachse 62 zu bewegt werden können.
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Zum Zerschneiden der Hülse 12 wird das Schneidwerkzeug 46 derart an der Werkstückanordnung 72 angeordnet, dass die Anlagefläche 56 an der zweiten Oberfläche 8 anliegt und der Blindniet 2 sich durch die Öffnung 70 erstreckt, so dass die Mittelachse 16 koaxial mit der Zentralachse 62 verläuft, wonach die Klingen 50 gleichzeitig von gegenüberliegenden Seiten entlang der zweiten Oberfläche 8 auf die Hülse 12 zu bewegt werden und diese am Übergang zwischen dem Verformungsabschnitt 30 und dem geraden Abschnitt 26 zerschneiden.
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Abhängig von dem Krümmungsradius der Schneidkanten 48 müssen zum vollständigen Zerschneiden der Hülse 12 mehrere Schnitte durchgeführt werden, wobei das Schneidwerkzeug 46 zwischen den Schnitten um die Mittelachse 16 gedreht wird, beispielsweise um 90°, so dass die Schnitte unter verschiedenen Winkeln erfolgen. Je größer der Krümmungsradius, desto mehr Schnitte sind erforderlich. 11 und 12 zeigen Ausführungsbeispiele des Schneidwerkzeugs 46 mit weiteren, ebenfalls möglichen Krümmungsradien und 13 zeigt ein Ausführungsbeispiel mit geraden Schneidkanten 48. Im Fall von geraden Schneidkanten 48 kann die Hülse 12 dann durch ein Drehen des Schneidwerkzeugs 46 relativ zu der Hülse 12 um die Mittelachse 16 kontinuierlich in Umfangsrichtung zerschnitten werden.
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Wie in 8 gezeigt, werden nach dem Zerschneiden der Hülse 12 der Gewindeabschnitt 32 und der Verformungsabschnitt 30 auf der Seite der zweiten Oberfläche 8 von dem Außengewinde 42 der Schraube 14 abgeschraubt und entfernt. Mit dem Verformungsabschnitt 30 ist somit auch das Gegenlager auf der Seite der zweiten Oberfläche 8 entfernt, so dass die Schraube 14 und die restlichen Teile der Hülse 12 auf der gegenüberliegenden Seite der ersten Oberfläche 6 entnommen werden können.
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9 zeigt, wie nach dem Entfernen des Gewindeabschnitts 32 und des Verformungsabschnitts 30 die Schraube 14 zur Seite der ersten Oberfläche 6 hin entnommen wird.
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Nach dem Entfernen der Schraube 14 oder gleichzeitig mit dem Entfernen der Schraube 14 werden der gerade Abschnitt der Hülse 12 und der Hülsenkopfabschnitt 22 zur Seite der ersten Oberfläche 6 hin entfernt, wie in 10 dargestellt. Damit ist der Blindniet 2 vollständig aus dem Loch 10 entfernt.
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Gemäß der dritten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Demontage des Blindniets 2, die in der 14 dargestellt ist, wird die Hülse 12 ähnlich wie in der zweiten Ausführungsform mit mindestens einem Schnitt senkrecht zur Mittelachse 16 am Übergang zwischen dem Verformungsabschnitt 30 und dem geraden Abschnitt 26 und in Verlängerung der zweiten Oberfläche 8 zerschnitten. Gemäß der dritten Ausführungsform wird jedoch mit dem Zerschneiden der Hülse 12 gleichzeitig die in der Hülse 12 verlaufende Schraube 14 durchgeschnitten. Danach werden der übrige Teil der Schraube 14 sowie der gerade Abschnitt der Hülse 12 und der Hülsenkopfabschnitt 22 entweder gleichzeitig oder hintereinander zur Seite der ersten Oberfläche 6 hin entfernt.
