Das Blindnieten ist ein Fügeverfahren, mit Hilfe dessen ein schnelles und einfaches Verbinden von Bauteilen unterschiedli- cher Werkstoffe möglich ist. Blindniete als Verbindungselemente sind insbesondere in Leichtbaustrukturen mit nur einseitiger Zugänglichkeit weit verbreitet. Das Blindnieten umfasst zwei aufeinanderfolgende Arbeitsschritte : Zunächst ein Bohren der Nietstelle, gefolgt von dem Einbringen des Blindniets. Ein wirtschaftlicher Einsatz des Blindnietens in der Serienferti- gung, insbesondere im Automobilbau, setzt eine weitgehende Au- tomatisierung dieser beiden Arbeitsgänge voraus. Voraussetzung hierfür ist, dass der Niet, der mit Hilfe einer automatischen Nietsetzanordnung eingeschossen und befestigt wird, hochgenau an der Stelle der Bohrung positioniert wird, welche mit Hilfe einer automatisierten Bohr-/Senkanordnung in den Bauteilen er- zeugt wurde.

Die DE 43 20 828 AI zeigt eine automatische Vorrichtung zum Setzen von Blindnieten im Flugzeugbau. Die Vorrichtung umfasst ein robotergeführtes Multifunktionswerkzeug mit einem Werkzeug- revolver, auf dem eine Bohr-/Senkanordnung, eine Nietsetzanord- nung und eine Anordnung zur Nietkopfüberarbeitung befestigt sind. Das Multifunktionswerkzeug wird mit Hilfe eines Roboters in die gewünschte Stellung gegenüber den zu verbindenden Bau- teilen bewegt und ist in der Lage, den gesamten Installations- zyklus eines Blindniets (Erzeugung der Bohrung für den Niet, Setzen des Niets, Nachbearbeitung der Nietstelle) mit nur einem einzigen Positioniervorgang des Roboters zu bewältigen. Hierzu wird zunächst die Bohr-/Senkanordnung an der Nietstelle positi- oniert, und die Bohrung für den Niet wird hergestellt ; an- schließend wird durch eine Drehung des Werkzeugrevolvers die Nietsetzanordnung in den Bereich der Bohrung gebracht, und die Bauteile werden vernietet ; schließlich wird durch eine weitere Drehung des Werkzeugrevolvers die Anordnung zur Nietkopfüberar- beitung in die Nietposition gebracht, mit Hilfe derer die Dorn- bruchfläche geglättet wird.

Die aus der DE 43 20 828 AI bekannte Vorrichtung wurde für den Einsatz im Flugzeugbau entwickelt, bei dem die zu fügenden Bau- teile weitgehend flach sind bzw. nur sehr geringe Krümmungen aufweisen ; hier steht in der Regel genug Freiraum für den in der DE 43 20 828 AI beschriebenen Werkzeugrevolver zur Verfü- gung, der zum Durchführung des Fügevorgangs in unterschiedliche Positionen gedreht werden muss. Allerdings lässt sich diese Vorrichtung nur sehr bedingt auf Einsatzfälle im Fahrzeugbau übertragen, wo die zu verbindenden Bauteile im Fügebereich kon- kav gestaltet sein und große Krümmungen aufweisen können : Auf- grund des großen Raumbedarfs, den das mehrstufiges Drehen eines Werkzeugrevolvers mit sich bringt, ist die Bearbeitung räumlich enger Bereiche bei Verwendung der aus der DE 43 20 828 AI be- kannten Vorrichtung nicht möglich.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrich- tung zur Herstellung einer Nietverbindung bereitzustellen, wel- che mit hoher Genauigkeit arbeitet und eine Automatisierung des Prozesses auch unter beengten räumlichen Gegebenheiten gestat- tet.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale der Ansprü- che 1 und 4 gelöst.

Danach weist das robotergeführte Multifunktionswerkzeug einen Grundkörper auf, auf dem die Bohr-/Senkanordnung und die Niet- setzanordnung verschiebbar gelagert sind und/oder in einer sol- chen Weise angeordnet sind, dass die Arbeitsachsen der Bohr- /Senkanordnung und der Nietsetzanordnung einen Winkel ein- schließen. Im Unterschied zu der Vorrichtung der DE 43 20 828 A1, bei der die Arbeitsachsen der Werkzeuge parallel angeordnet sind, so dass der Werkzeugaustausch durch eine Drehung eines Werkzeugrevolvers erfolgt, wird hier der Austausch der Bohr- /Senkanordnung gegen die Nietanordnung - entweder dadurch bewirkt, dass die Bohr-/Senkanordnung aus dem Fügebereich herausgeschoben und die Nietanordnung in den Fügebereich hineingeschoben wird (Anspruch 1) - oder dadurch bewirkt, dass die Bohr-/Senkanordnung durch ei- ne Drehung des Grundkörpers senkrecht zur Arbeitsachse der Bohr-/Senkanordnung aus dem Fügebereich herausgedreht und die Nietanordnung in den Fügebereich hineingedreht wird (An- spruch 4).

In der ersten Ausgestaltung der Erfindung können die Bohr- /Senkanordnung und die Nietanordnung können individuell entlang Linearachsen auf dem Grundkörper verfahren werden, wobei die Anordnung der Achsen zueinander so gewählt werden kann, dass der Raumbedarf des Multifunktionswerkzeug minimiert wird. Durch eine Begrenzung der Linearverschiebung der beiden Werkzeugan- ordnungen (z. B. mit Hilfe von Anschlägen) kann eine hochgenaue Positionierung und Ausrichtung der Nietsetzanordnung gegenüber der Bohrung gewährleistet werden, so dass eine prozesssichere Automatisierung des Blindnietvorgangs sichergestellt ist.

In einer bevorzugten Ausführungsform der ersten Ausgestaltung ist das Grundelement als gleichschenkliges Dreieck ausgebildet, so dass zwischen der Verschieberichtung der Bohr-/Senkanordnung und der Verschieberichtung der Nietsetzanordnung ein Winkel von etwa 60° liegt. Da sich der Arbeitsbereich dieses Multifunkti- onswerkzeugs an einer Ecke dieses spitzwinkligen Dreiecks be- findet, kann das Multifunktionswerkzeug auch in enge Räume ein- geführt werden.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der ersten Aus- gestaltung liegt die Verschieberichtung der Bohr-/Senkanordnung kollinear zu der Verschieberichtung der Nietsetzanordnung. Die Bohr-/Senkanordnung, die Nietsetzanordnung und die Ladeplatte zum Zuführen des Niets sind in gleicher Teilung zueinander an- geordnet. Werden die Niete direkt in die Nieteinheit einge- schossen, so kann mit einer solchen Anordnung beim Nieten von linearen Nähten gleichen Abstands ein zeitlicher Vorteil er- reicht werden : In diesem Fall kann nämlich das Herstellen der Bohrung durch die Bohr-/Senkanordnung gleichzeitig (und räum- lich versetzt) zum Einsetzen des Niets durch die Nietsetzanord- nung erfolgen, so dass das Multifunktionswerkzeug schrittweise gegenüber den zu verbindenden Bauteilen verschoben wird und in äquidistanten Abständen-analog zur Wirkungsweise einer Nähma- schine-an den Bauteilen Niete einbringt.

In der zweiten Ausgestaltung der Erfindung ist der Grundkörper als Drehteller ausgestaltet, auf dem die Bohr-/Senkanordnung und die Nietanordnung in einer solchen Weise unter einem Winkel zueinander montiert sind, dass die Arbeitsachsen der Werkzeuge senkrecht zur Drehachse des Drehtellers angeordnet sind. Die Drehung des Drehtellers erfolgt zweckmäßigerweise über die Ro- boterhand, mit Hilfe derer die Vorrichtung bewegt und positio- niert wird. Für die Ausführung dieser Drehung wird mit Vorteil die letzte Handachse des Roboters verwendet, so dass der gesam- te Positioniervorgang der Werkzeuge (d. h. räumliche Positionie- rung der Vorrichtung und Schwenkbewegung zur Ausrichtung der Bohr-/Senkanordnung bzw. der Nietanordnung) mit Hilfe der Robo- terkinematik erfolgt. In diesem Ausführungsbeispiel wird auch der Bohrervorschub während des Senk/Bohrprozesses vorteilhaft- erweise mit Hilfe der Roboterachsen durchgeführt.

Um die Vorrichtung auch in räumlich eng begrenzten Bereichen einsetzen zu können, ist es vorteilhaft, die Bohr- /Senkanordnung und die Nietanordnung verschiebbar auf dem Grundkörper anzuordnen, wobei die Verschieberichtung der Anord- nung parallel zur Arbeitsachse der jeweiligen Anordnung ausge- richtet ist. Auf diese Weise kann diejenige Anordnung, die sich momentan nicht im Einsatz befindet, in eine Rückzugsposition auf dem Grundkörper bewegt werden, in der sie eine minimale räumliche Beeinträchtigung für die umgebenden Bauteile dar- stellt.

Die Automatisierbarkeit des kombinierten Bohr-und Nietprozes- ses setzt voraus, dass die einzelnen Prozessschritte mit einer sehr hohen Genauigkeit ablaufen : Zunächst muss das Loch mit ei- ner hohen Genauigkeit gebohrt werden ; dann muss der Blindniet hochgenau an der Stelle der Bohrung positioniert in die Bohrung eingeführt werden. -Um die Genauigkeit bei der Erzeugung der Bohrungen zu erhöhen, ist es zweckmäßig, den Bohrprozess (in bezug auf Drehzahl und Vorschubgeschwindigkeit) auf den jeweils zu bohrenden Werkstoff hin zu optimieren. Sollen zwei aufeinan- der liegende Bauteile aus unterschiedlichen Werkstoffen mitein- ander verbunden werden, so ist es für die Erzielung einer guten Bohrung vorteilhaft, die Drehzahl und/oder die Vorschubge- schwindigkeit der Bohr-/Senkanordnung nach Beendigung des Bohr- vorgangs im ersten Bauteil und vor Beginn des Bohrvorgangs im zweiten Bauteil auf die veränderten Werkstoffeigenschaften um- zustellen. Um dies zu gewährleisten, wird der Vorschub und/oder die Drehzahl der Bohr-/Senkanordnung geregelt eingestellt. Ins- besondere ist es zweckmäßig, den Vorschub und die Drehzahl als Funktion der Eindringtiefe der Bohr-/Senkanordnung in das Bau- teil regeln zu können. Auf diese Weise können die Bearbeitungs- parameter des Bohrers schnell umgestellt werden, wenn zum Boh- ren der beiden Bauteile unterschiedliche Werkstoffeigenschaften berücksichtigt werden müssen.

Durch eine solche Regelung des Vorschubs und/oder der Drehzahl der Bohr-/Senkanordnung und einer geeigneten Bohrerauswahl ist es möglich, gratfreie Bohrungen zu erzeugen. Dadurch wird die Gefahr einer späteren Korrosion im Bereich der Fügestelle (auf- grund eines Abbröckeln des Grats) weitgehend unterbunden. Wei- terhin ist die Gratfreiheit der Bohrungen eine wichtige Voraus- setzung dafür, dass der Niet flach auf den beiden zu verbinden- den Bauteilen aufliegt. Die Erzeugung gratfreier Bohrungen er- möglicht somit-gemeinsam mit einer hochgenauen Abstimmung des Bohrungsdurchmessers auf den Nietdurchmesser-die Herstellung dichter Nietverbindungen, so dass im Fügebereich kein zusätzli- ches Aufbringen von Dichtstoff notwendig ist.

Der Vorschub des Bohr-/Senkwerkzeugs kann unter Ausnutzung der kinematischen Freiheitsgrade des Roboters erfolgen. Alternativ ist die Vorrichtung jedoch mit einem Servoantrieb versehen, mit Hilfe dessen der Vorschub der Bohr-/Senkanordnung selektiv va- riiert werden kann. Zusätzlich zu den (in der Regel sechs) Freiheitsgraden des Roboters für die Positionierung der Vor- richtung und den evtl. zusätzlich vorgesehenen Verschiebungs- freiheitsgrade der Bohr-/Senkanordnung und/oder der Nietsetzan- ordnung gegenüber dem Grundkörper verfügt das Gesamtsystem in diesem Fall also über eine weitere, innerhalb der Vorrichtung angeordnete zusätzliche Achse für den Bohrvorgang. Diese zu- sätzliche Achse wird-ebenso wie die Verschiebebewegungen der Anordnungen gegenüber dem Grundkörper-zweckmäßigerweise über die Robotersteuerung gesteuert.

Zur Ermittlung derjenigen Eindringtiefe, bei der eine Umstel- lung der Bohrparameter erfolgen soll, ist die Vorrichtung vor- teilhafterweise mit einem Wegmesssystem versehen. Eine Erhöhung der Prozesssicherheit bei der Herstellung der Bohrung kann er- reicht werden, wenn zusätzlich an dem Bohr-Senkwerkzeug ein Kraftmesssystem vorgesehen wird ; auf diese Weise kann auf ein- fache Weise ein Bohrerverschleiß nachgewiesen werden.

Besonders geringe Grate und eine hohe Maßhaltigkeit der Bohrung können erreicht werden, wenn als Bohrer ein Stufenbohrer mit einem Vorbohrbereich und einem Endbohrbereich verwendet wird.

Vorteilhafterweise ist die Bohr-/Senkanordnung mit einer Ab- saugvorrichtung für Bohrspäne versehen. Außerdem ist es zweck- mäßig, am Bohrer Spanbrecher vorzusehen, um lange Späne zer- kleinern und dann leichter absaugen zu können. Die Absaugvor- richtung kann mit einer gefederten Hülse versehen sein, durch die die Bleche während des Bohrens zusammengedrückt werden.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung ermöglicht ein vollautomati- sches, qualitativ hochwertiges Fügen von Bauteilen unterschied- licher Werkstoffe und Geometrien auch unter beengten Raumver- hältnissen.

Im folgenden wird die Erfindung anhand mehrerer in den Zeich- nungen dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert ; da- bei zeigen : Fig. 1 eine erste Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Vor- richtung zum Setzen von Blindnieten (erste Ausführungs- form) : Fig. la Frontansicht ; Fig. 1b Seitenansicht beim Einbringen der Bohrung ; Fig. lc Seitenansicht beim Einsetzen des Blindniets ; Fig. 2 eine erste Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrich- tung zum Setzen von Blindnieten (zweite Ausführungs- form) in einer perspektivischen Ansicht Fig. 3 eine schematische Darstellung einer zweite Ausgestal- tung der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Setzen von Blindnieten : Fig. 3a Seitenansicht ; Fig. 3b Frontalansicht vor Einbringen der Bohrung ; Fig. 3c Frontalansicht während des Einbringens der Bohrung ; Fig. 3d Frontalansicht während des Einsetzens des Blindniets.

Figuren la bis lc zeigen unterschiedliche Ansichten einer Vor- richtung 1 zum Setzen von Blindnieten 2, mit deren Hilfe zwei aufeinander aufliegende Bauteile 3, 3'miteinander verbunden werden sollen. Die Vorrichtung 1 umfasst ein Multifunktions- werkzeug 4, das an der Hand 5 eines (in den Figuren nicht dar- gestellten) Industrieroboters, beispielsweise eines sechsachsi- gen Roboters, befestigt ist. Mit Hilfe dieses Roboters wird das Multifunktionswerkzeug 4 relativ zu den beiden Bauteilen 3, 3' bewegt.

Das Multifunktionswerkzeug 4 umfasst einen Grundkörper 6, der über eine Anschlussplatte 32 mit der Roboterhand 5 verbunden ist. Der Grundkörper 6 trägt eine Bohr-/Senkanordnung 7 und ei- ne Nietsetzanordnung 8 mit Arbeitsachsen 29,30, die parallel zueinander ausgerichtet sind. Die beiden Anordnungen 7,8 sind verschieblich auf dem Grundkörper 6 gelagert. Zur Führung der Bohr-/Senkanordnung 7 und der Nietsetzanordnung 8 sind zwei versetzt und parallel zueinander verlaufende Führungsschienen 9 vorgesehen, die die beiden Anordnungen 7,8 tragen. Die beiden Anordnungen 7,8 können mit Hilfe von (in den Figuren nicht ge- zeigten) Antriebseinheiten entlang dieser Führungsschienen 9 verschoben werden. Die Verschiebungsrichtung 17 der Bohr- /Senkanordnung 7 verläuft in diesem Ausführungsbeispiel somit kollinear zu der Verschiebungsrichtung 18 der Nietsetzanordnung 8.

Zum Herstellen einer Verbindungsstelle 10 an einem ausgewählten Bereich der Bauteile 3, 3'wird zunächst das Multifunktionswerk- zeug 4 mit Hilfe der Roboterhand 5 an die gewünschte Stelle ge- genüber den Bauteilen 3, 3' bewegt und so ausgerichtet, dass die Arbeitsachsen 29, 30 dort näherungsweise senkrecht zu den Ober- flächen der Bauteile 3, 3'stehen. Die Bohr-/Senkanordnung 7 be- findet sich dabei in einer solchen Position auf den Führungs- schienen 9 des Grundkörpers 6, dass auf derjenigen Seite 11 der Bohr-/Senkanordnung 7, die der Nietsetzanordnung 8 abgewandt ist, ausreichend Verfahrweg auf den Führungsschienen 9 zur Ver- fügung steht, um die Bohr-/Senkanordnung 7 in diese Richtung 17 aus dem Bereich der Verbindungsstelle 10 hinauszubewegen und dadurch Platz für die Nietsetzanordnung 8 zu schaffen ; diese Position der beiden Anordnungen 7,8 ist in Figur la in einer Frontalansicht dargestellt. Damit die Bohr-/Senkanordnung 7 (und auch die Nietsetzanordnung 8) auf dem Grundkörper 6 die jeweilige Arbeitsposition reproduzierbar anfahren kann, kann ein Anschlag vorgesehen sein, der eine Fixierung der Bewegung der Bohr-/Senkanordung 7 in der in Figur la gezeigten Position ermöglicht.

Das Bohren und das Senken erfolgen in einem gemeinsamen Ar- beitsgang. Zum Absaugen der beim Bohren und Senken erzeugten Späne ist eine Absaugvorrichtung 13 vorgesehen. Um eine repro- duzierbare Senktiefe zu erreichen, wird die Bohr-/Senkanordung 7 über eine Hülse 14 auf das Bauteil 3 aufgesetzt, so dass ein fester Nullpunkt für den Spindelvorschub der Bohr-/Senkanordung 7 gegeben ist. Die Hülse 14 ist federgelagert und übt eine Kraft auf das zuoberst liegende Bauteil 3 aus, durch die dieses Bauteil 3 auf den Fügepartner 3'gedrückt wird.

Das Bohr-/Senkwerkzeug 12 ist ein Stufenbohrer mit einem Vor- bohrbereich 15 und einem Endbohrbereich 16. Um beim Bohren bzw.

Senken eine hochgenau dimensionierte Bohrung 19 für den Niet 2 erzeugen zu können, wird die Vorschubgeschwindigkeit und die Drehgeschwindigkeit des Bohr-/Senkwerkzeugs 12 hochgenau auf den zu bohrenden Werkstoff angepasst. Die Bohr-/Senkanordnung 7 ist mit einem Wegmesssensor 20 versehen, der den Vorschub der Spindel des Bohr-/Senkwerkzeugs 12 und somit die Eindringtiefe des Bohr-/Senkwerkzeugs 12 in die Bauteile 3, 3'miss. In Ab- hängigkeit der. Eindringtiefe 21 wird die Drehgeschwindigkeit und die Vorschubgeschwindigkeit der Werkzeugspindel der Bohr- /Senkanordnung 7 variiert. Um eine hochgenaue Einstellung der Vorschubgeschwindigkeit der Werkzeugspindel zu ermöglichen, er- folgt der Vorschub der Spindel mit Hilfe eines Servomotors 22.

Soll beispielsweise ein Bauteil 3 der Dicke 24 aus Aluminium- blech mit einem Bauteil 3'der Dicke 24'aus einem Faserver- bundwerkstoff vernietet werden, so können Drehgeschwindigkeit und Vorschub des Bohr-/Senkwerkzeugs 12 zunächst recht hoch ge- wählt werden.. Nachdem das Bohr-/Senkwerkzeug 12 eine gewisse Tiefe-entsprechend der Dicke 24 des ersten Bauteils 3-ein- gedrungen ist, werden die Dreh-und die Vorschubgeschwindigkeit auf andere, dem Faserverbundwerkstoff angepasste Werte redu- ziert, um auch im zweiten Bauteil 3'eine hochwertige Bohrung zu erzeugen. Auf diese Weise wird insbesondere im Übergangsbe- reich zwischen den beiden Bauteilen 3, 3'und im Bereich des Austritts aus dem zweiten Bauteil 3'eine Gratbildung bzw. eine Delamination vermieden, ohne dass die Verbindungsstelle 10 auf dem zweiten Bauteil 3'von der Gegenseite 25 her gestützt zu werden braucht.

Der Servomotor 22, mit Hilfe dessen der Vorschub der Werkzeug- spindel bewirkt wird, ist an ein Kraftmesssystem 23 gekoppelt, mit Hilfe dessen die beim Eindringen des Bohr-Senkwerkzeugs 12 aufgebrachten Kräfte gemessen werden. Sind diese Kräfte sehr hoch, so ist dies ein Indiz für ein verschlissenes Werkzeug 12.

Dieses Messsystem 23 gibt somit eine Warnung, wenn das Werkzeug 12 erneuert werden sollte. Auf diese Weise kann sichergestellt werden, dass das Werkzeug 12 immer die hohe Qualität hat, die für die Herstellung einer genau dimensionierten Bohrung 19 not- wendig ist.

Nach Abschluss des Bohrvorgangs wird die Bohr-/Senkanordnung 7 aus dem Bereich der Verbindungsstelle 10 heraus verschoben (Pfeil 17) und die Nietsetzanordnung 8 an die Verbindungsstelle 10 hin verschoben (Pfeil 18). Dabei kann die Nietsetzanordnung 8 entweder starr an die Bohr-/Senkanordnung 7 gekoppelt sein, so dass die beiden Anordnungen 7,8 gemeinsam verschoben werden.

Alternativ kann die Nietsetzanordnung 8 mit Hilfe eines eigenen Antriebs separat von der Bohr-/Senkanordnung 7 verschoben wer- den. Mit Hilfe einer Nietladeplatte 26 wird ein Blindniet 2 zu- geführt, von einem Mundstück 27 der Nietsetzanordnung 8 aufge- nommen und gesetzt, indem der Niet 2 durch eine Axialbewegung des Nietsetzwerkzeugs 8 in die Bohrung 19 eingeführt wird, ge- zogen wird und anschließend der Schließkopf gebildet und der Dorn ausgeworfen wird.

Der Setzvorgang des Blindniets 2 ist somit abgeschlossen. Das Multifunktionswerkzeug 4 wird mit Hilfe des Roboters in eine weitere Nietposition verfahren. Das robotergeführte Multifunk- tionswerkzeug 4 ist somit in der Lage, den gesamten Installati- onszyklus eines Blindniets vollautomatisch ablaufen zu lassen.

Alternativ zu der in Figur la bis lc gezeigten Ausgestaltung der Blindnietsetzanordnung 8 mit separater Nietladeplatte 26 kann auch eine automatische Nietsetzeinheit verwendet werden, bei der die Blindniete 2 durch die Nietanordnung 8 selbst zuge- schossen werden.

Figur 2 zeigt eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemä- ßen Vorrichtung 1'mit einem Multifunktionswerkzeug 4', das ü- ber eine Anschlussplatte 32'an die (in Figur 2 nicht darge- stellte) Hand eines Industrieroboters angeflanscht wird. Das Multifunktionswerkzeug 4'umfasst einen Grundkörper 6', bei dem die Verschiebebewegungen 17', 18'von Bohr-/Senkanordnung 7'und Blindnietsetzanordnung 8'nicht-wie im vorhergehenden Ausfüh- rungsbeispiel-kollinear zueinander verlaufen, sondern in ei- nem spitzen Winkel 28 (im vorliegenden Ausführungsbeispiel von etwa 60°) zueinander angeordnet sind. Hierfür sind auf dem Grundkörper 6'zwei Führungsschienen 9', 9" vorgesehen, die re- lativ zueinander den Winkel 28 einschließen und entlang derer die Bohr-/Senkanordnung 7'und die Blindnietsetzanordnung 8' unabhängig voneinander verschoben werden können. Durch Ver- schiebungen entlang dieser Schienen 9', 9" können die beiden An- ordnungen 7', 8'nacheinander in eine Arbeitsstellung gegenüber der Verbindungsstelle 10 auf den Bauteilen 3, 3'gebracht wer- den, welche sich im Bereich des Schnittpunkts der beiden Vor- schubachsen 17', 18'befindet.

Zur Erzeugung der Bohrung 19 für den Blindniet 2 wird zunächst die Bohr-/Senkanordnung 7'entlang der Schiene 9'in den Be- reich der Verbindungsstelle 10 bewegt ; dann wird mit Hilfe des Bohr-/Senkwerkzeugs 12'die Bohrung 19 erzeugt, wobei die dabei anfallenden Späne über die Absaugvorrichtung 13'abtranspor- tiert werden (siehe Figur 2). Danach wird die Bohr- /Senkanordnung 7'entlang der Verschieberichtung 17'in eine Rückzugsposition verschoben, wodurch der Bereich um die Verbin- dungsstelle 10 frei wird für die Nietsetzanordnung 8'. Die Nietsetzanordnung 8'wird nun auf der Führungsschiene 9"in den Bereich der Verbindungsstelle 10 hinein verschoben und setzt einen Blindniet, der über eine Nietzuführvorrichtung 26'zuge- führt wird.

Bei den bisher beschriebenen Abläufen der Vorrichtungen 1, 1' wird das Multifunktionswerkzeug 4, 4'mit Hilfe des Roboters in die gewünschte Position gegenüber den Bauteilen 3, 3'positio- niert und während sämtlicher Bearbeitungsschritte, die zum Boh- ren und Nietsetzen der Verbindungsstelle 10 notwendig sind, in dieser Position gehalten ; der Vorschub des Bohr-/Senkwerkzeugs 12 erfolgt dabei mit Hilfe des Servomotors 22. Wenn die räumli- chen Gegebenheiten (d. h. die dreidimensionale Gestaltung des zu fügenden Werkstücks) es gestatten, so kann die Vorschubbewegung des Bohr-/Senkwerkzeugs 12 auch mit Hilfe des Roboters erfol- gen : dabei vollführt die Roboterhand 5 eine Vorschubbewegung in Richtung der Arbeitsachse 29 des Bohr-/Senkanordnung 7, durch die das rotierende Bohr-/Senkwerkzeug 12 in die Bauteile 3, 3' hineingetrieben wird.

Figuren 3a bis 3d zeigen eine weitere Ausführungsform einer er- findungsgemäßen Vorrichtung 1"zum Blindnieten mit einem Multi- funktionswerkzeug 4", das über eine Anschlussplatte 32"an der Hand 5"eines sechsachsigen Industrieroboters 33 montiert ist.

Das Multifunktionswerkzeug 4"umfasst einen tellerförmigen Grundkörper 6", auf dem eine Bohr-/Senkanordnung 7"und eine Nietsetzanordnung 8"in der in Figuren 3b bis 3d gezeigten Aus- richtung befestigt sind : Die Arbeitsachsen 29", 30" der beiden Anordnungen 7", 8" befinden sich vorteilhafterweise in einer ge- meinsamen Ebene 35 und schließen einen Winkel 31 miteinander ein, der im vorliegenden Ausführungsbeispiel etwa 60° beträgt.

Der Grundkörper 6"ist in einer solchen Weise an der Roboter- hand 5"montiert, dass der Schnittpunkt 36 der beiden Ar- beitsachsen 29", 30" auf einer Drehachse 34 zu liegen kommt, die der letzten Handachse des Industrieroboters 33 entspricht, wo- bei die von den Arbeitsachsen 29", 30" aufgespannte Ebene 35 nä- herungsweise senkrecht gegenüber dieser Drehachse 34 ausgerich- tet ist.

Zum Herstellen einer Verbindungsstelle 10 zwischen den beiden Bauteilen 3, 3'wird das Multifunktionswerkzeug 4"mit Hilfe des Roboters 33 an die gewünschte Stelle gegenüber den Bauteilen 3, 3' bewegt und in der in Figur 3b gezeigten Weise ausgerich- tet : Der Grundkörper 6"befindet sich in einer solchen Raumla- ge, dass die Bohr-/Senkanordnung 7"der Verbindungsstelle 10 auf den Bauteilen 3, 3'gegenüberliegt und die Arbeitsachse 29" die Bohr-/Senkanordnung 7"näherungsweise senkrecht zur Ober- fläche des Bauteils 3 im Bereich der Verbindungsstelle 10 ver- läuft. In dieser Ausrichtung der Bohr-/Senkanordnung 7"wird nun die Bohrung 19 erzeugt, indem das Bohr-/Senkwerkzeug 12"in Drehung versetzt wird und mit Hilfe des Roboters 33 das gesamte auf der Roboterhand 5"montierte Multifunktionswerkzeug 4"ent- lang der Arbeitsachse 29"der Bohr-/Senkanordnung 7"auf die Bauteile 3, 3'hin verschoben wird (siehe Figur 3c). Die dabei seitens der Roboterhand 5"vollführte Vorschubbewegung ist in Figuren 3a und 3c durch den Pfeil 38 angedeutet. Nach Fertig- stellung der Bohrung 19 zieht der Roboter 33 das Multifunkti- onswerkzeug 4"wieder in die in Figur 3b gezeigte Ausgangslage zurück.

Anschließend wird der Grundkörper 6"mit Hilfe der Roboterhand 5"um einen Winkel 31 gedreht, wobei die Nietsetzanordnung 8" in die in Figur 3d gezeigte Arbeitsposition geschwenkt wird, in der ihre Arbeitsachse 30"in die (vorher durch die Arbeitsachse 29"der Bohr-/Senkanordnung 7"eingenommene) Ausrichtung gegen- über der Bohrung 19 kommt. Da sich die Verbindungsstelle 10 in einem räumlich beengten Bereich des Bauteils 3 befindet, wird vor oder während der Drehbewegung 37 des Grundkörpers 6"die Bohr-/Senkanordnung 7"mit Hilfe einer (in den Figuren nicht dargestellten) Verschiebevorrichtung entlang ihrer Arbeitsachse 29"zurückgezogen (Pfeil 17"). Auf diese Weise werden Kollisio- nen des Multifunktionswerkzeugs 4"mit nah benachbarten Berei- chen 39 des Bauteils 3 (oder anderer räumlich nah angeordneter Teile) vermieden. In der in Figur 3d gezeigten Ausrichtung des Multifunktionswerkzeugs 4"wird nun in die Bohrung 19-wie o- ben beschrieben-unter Verwendung des Nietsetzanordnung 8"ein Blindniet eingebracht und befestigt. Damit ist der Setzvorgang des Blindniets abgeschlossen, und das Multifunktionswerkzeug 4" wird mit Hilfe des Roboters 33 in eine weitere Nietposition verfahren.

Bei der in Figuren 3a bis 3d dargestellten Ausführungsform wird somit zum Wechsel zwischen Bohr-/Senkanordnung 7"und Nietsetz- anordnung 8"der rotatorische Freiheitsgrad 37 der Roboterhand 5"genutzt, während für den Vorschub 38 des Bohr-/Senkwerkzeugs 12"die kinematischen Freiheitsgrade des Roboters 33 verwendet werden. Dies ermöglicht eine sehr kompakte und kostengünstige Realisierung der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1". In Abhängig- keit von den räumlichen Bedingungen beim Verbinden der Bauteile 3, 3' kann auch die Nietsetzanordnung 8"auf einer Verschiebe- achse montiert sein, mit Hilfe derer sie während des Bohr- /Senkvorgangs in Richtung ihrer Arbeitsachse 30"zurückgezogen werden kann.

Im Ausführungsbeispiel der Figuren 3a bis 3d wurde die im Zuge des Bohrens zu vollführende Vorschubbewegung des Bohr- /Senkwerkzeug 12"mit Hilfe der Roboterhand 5"durchgeführt (siehe Figur 3c). Alternativ kann diese Vorschubbewegung natür- lich auch-analog zum Ausführungsbeispiel der Figuren la bis lc-mit Hilfe eines Servomotors erfolgen, der vorteilhafter- weise über die Robotersteuerung angesteuert wird.

Wenn die Vorrichtung 1, 1', 1" zum Verbinden von Bauteilen 3, 3' angewendet werden soll, die mit hohen Toleranzen behaftet sind, ist es oftmals nicht möglich, mit der Vorrichtung eine vorgege- bene Roboterbahn abzufahren. In diesem Falle empfiehlt es sich, die für den Fügeprozess relevanten Bereiche der Bauteile 3, 3' vor dem eigentlichen Verbinden zu erfassen (z. B. mit Hilfe ei- nes Lichtscanners). Aus den Messdaten wird dann eine optimierte Bahn des Multifunktionswerkzeugs 4, 4', 4" berechnet und die Ver- fahrbahn des Roboters 33 entsprechend angepasst.

Die Vorrichtung eignet sich zum Fügen von Bauteilen 3, 3'aus unterschiedlichsten Werkstoffen, insbesondere auch aus Werk- stoffkombinationen, die nicht schweißbar sind (z. B. Faserver- bundwerkstoffe/Metallblech, Alublech/Stahlblech etc.).

Weiterhin besteht die Möglichkeit, Mehrschichtverbindungen her- zustellen, d. h. mehr als zwei Bauteile 3, 3' miteinander zu ver- binden. Voraussetzung hierfür ist, dass ein Mehrbereichsniet verwendet wird.