DE3900990A1 - Verfahren zum rechnergestuetzten auslegen des verlaufs, zum herstellen und einrichtung zum herstellen von raeumlich winklig gebogenen, kleinkalibrigen rohrleitungen, insbes. von kraftstoff- oder bremsleitungen im kraftfahrzeugbau - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum rechnergestützten Auslegen des Verlaufs, ferner ein Verfahren zum Herstellen und außerdem eine Einrichtung zur Auslegung und Herstellung von kleinkalibrigen Rohrleitungen, insbesondere von Kraftstoff- oder Bremsleitungen im Kraftfahrzeugbau.

Derartige, mit räumlich winkligem Verlauf gebogene, kleinkalibrige Rohrleitungen werden praktisch ausschließlich auf dem Reißbrett festgelegt. Im Kraftfahrzeugbau werden solche Rohrleitungen entworfen, wenn das Fahrzeug fertig konzipiert ist. Anschließend fertigt man gewöhnlich ein Drahtmodell an, das auf einem Meßtisch ausgemessen wird. Ein solches Auslegungsverfahren ist umständlich, zeitaufwendig und relativ ungenau. Da solche winklig gebogenen Rohrleitungen bis zu zehn und mehr Biegestellen aufweisen und selbst nicht im Automobilwerk hergestellt werden, ist die Konzeption eines Modells nach einem ersten Muster notwendig, auf das meist ein zweites Muster folgt. Das erhaltene xte Muster muß dennoch nicht biegetechnisch günstig sein. Das System des Auslegens, der Herstellung und der Gestaltung der Einrichtung zum Biegen ist daher erheblich verbesserungsbedürftig. Als Beispiel für die Herstellungseinrichtung solcher winklig gebogener Rohrleitungen im Kraftfahrzeugbau ist die DE-C1-12 02 100 anzusehen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Gesamtsystem der Auslegung von räumlich winklig gebogenen Rohrleitungen, später der Herstellung und der Einrichtung zu verbessern, d. h. aufeinander systemtechnisch abzustimmen und außerdem den Übertragungsweg zwischen Auslegung und Herstellung bzw. Gestaltung der Einrichtung zu beschleunigen.

Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß in einem ersten Schritt über einen mechanisch betätigten Meßtaster Raumpunkte des Rohrleitungsverlaufs aufgenommen und die entsprechenden Raumkoordinatenwerte in einem Speicher eines Rechners abgelegt werden und daß danach in einem zweiten Schritt über ein in den Rechner geladenes Umrechnungsprogramm die Raumkoordinatenwerte der Schnittpunkte der Mittellinien von jeweils zwei Rohrleitungsabschnitten errechnet werden. Dieses Verfahren erspart eine Drahtmodellentwicklung oder eine langwierige Konstruktion auf dem Reißbrett. Vorteilhafterweise können die errechneten Raumkoordinatenwerte als Ausgangsbasis für weitere Systemverbesserungen dienen.

Eine diesbezügliche Verbesserung besteht darin, daß in einem dritten Schritt die Rückfederung eines Rohrleitungsabschnitts und die Verdrillung des Rohrs in Abhängigkeit von der Länge des Rohrleitungsabschnittes in Form eines empirischen Wertes, der in einer Erfahrungstabelle abgespeichert ist, entnommen und aus diesen Werten die Ebenen von Biegeelementen errechnet werden. Diese Maßnahme wirkt sich letztlich vorteilhaft auf die Gestaltung der Biegeeinrichtung aus.

Die bisher mühsam nachvollzogenen, über sich ständig ändernde Konstruktionszeichnungen oder Modelländerungen sich ergebenden neuen Biegeverläufe können nach einer anderen Verfahrensweise dadurch als umgangen gelten, daß die Biegefolgen schrittweise abgearbeitet werden und daß aufgrund vorgegebener Objektkonstruktionen für jede Biegefolge eine Kollisionsprüfung durchgeführt wird.

Die Berücksichtigung des Biegewerkzeuges erfolgt weiterhin dadurch, daß über ein korrigierendes Biegeprogramm Raumkoordinatenwerte für die Achsen von rollenförmigen Biegeelementen ermittelt werden. Diese Maßnahme erleichtert wie die vorhergehenden die Konstruktion und Einrichtung bzw. Ausrichtung der Biegeelemente eines Biegewerkzeuges.

Ein anderer Vorschlag richtet sich auf den Ablauf der aufeinanderfolgenden Biegefolgen und dient der Vermeidung von Schwierigkeiten während der Herstellung im Biegewerkzeug. Es wird daher vorgeschlagen, daß unter Verwendung von in der Achse der Winkelhalbierenden des Biegewinkels postierten Normbiegeelementen die Biegeelemente derart geschwenkt werden, daß der zum Einlegen der geraden Rohrleitungen bzw. der zum Entnehmen erforderliche Freiraum in einer notwendigen Einlegeebene bzw. in einer notwendigen Entnahmeebene zu liegen kommt.

Eine Einrichtung zur rechnergestützten Auslegung des Verlaufs von räumlich winklig gebogenen kleinkalibrigen Rohrleitungen, insbesondere von Kraftstoff- oder Bremsleitungen im Kraftfahrzeugbau und für die Herstellung solcher mehrfach unter Winkelverlauf gebogener Rohrleitungen wird vorteilhafterweise dahingehend gestaltet, daß ein Meßwertgeber einen gelenkigen Tastarm aufweist, der mit einem Winkeldrehgeber in dem Gelenk verbunden ist und an den Speicher eines Rechners angeschlossen ist. Diese Einrichtung gestattet an einem Objekt (z. B. Kraftfahrzeug), den Verlauf von winklig gebogenen räumlich verlegten Rohrleitungen in einem Schnellverfahren unmittelbar festzuhalten bzw. festzulegen.

Ein weiterer Vorschlag geht dahin, daß die im Rechner abgespeicherten Raumkoordinatenwerte eines Rohrleitungsverlaufs als Maschinensteuerungsdaten für eine frei programmierbare Steuerung einer Biegemaschine nach einem vorgegebenen Programm verwendbar sind. Aufgrund der vorgegebenen Daten können kurzfristig die Biegeelemente (z. B. Biegerollen) durch Roboterarme in eine neue Lage verschoben werden, um einen neuen Biegeverlauf für eingeführte kleinkalibrige Rohrleitungen einzurichten. Demnach sind mehrere unterschiedliche Biegewerkzeuge für mehrere unterschiedlich gebogene Rohrleitungen nicht mehr erforderlich.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung schematisch dargestellt und werden nachfolgend näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine Systemdarstellung für die rechnergestützte Auslegung des Verlaufs räumlich verlaufender, winklig gebogener kleinkalibriger Rohrleitungen und

Fig. 2 eine Systemdarstellung eines durch Raumkoordinatenwerte in einem Rechner abgespeicherten Verlaufs einer winklig gebogenen Rohrleitung zwecks automatischer Einstellung von Biegeelementen eines Biegeautomaten,

Fig. 3 den Freiraum während einer Rohrbiegung,

Fig. 4 die Entnahmeebene nach einer Rohrbiegung.

In einem Objekt 1, d. h. beispielsweise in einem Kraftfahrzeug, werden Kraftstoff- oder Bremsleitungen in Form von kleinkalibrigen räumlich mehrfach winklig gebogener Rohrleitungen 2 benötigt. Derartige Rohrleitungen 2 weisen einen Außendurchmesser von ca. 10 mm auf und sind druckfest und korrosionsbeständig. Meist sind solche Rohrleitungen durch ein Wickelverfahren (sog. Bundy-Verfahren) hergestellt und bestehen daher aus mehreren Schichten, die durch Schweiß- oder Lötverbindungen verschmolzen sind.

Im Ausführungsbeispiel verläuft die Rohrleitung 2 von einem Treibstofftank 3 über mehrere Biegewinkel 4 zu einem Motor 5. Zur Ersparnis von vielen Konstruktionsstunden werden in einem ersten Schritt über einen Meßtaster 6 Raumpunkte 7 des räumlichen Rohrleitungsverlaufs aufgenommen und die erhaltenen Raumkoordinatenwerte in einem Speicher 8 eines Rechners 9 abgelegt. Danach werden in einem zweiten Schritt über ein in den Rechner 9 geladenes Umrechnungsprogramm 10 die Raumkoordinatenwerte der Schnittpunkte der Mittellinien von jeweils zwei Rohrleitungsabschnitten, z. B. 11 a und 11 b errechnet.

In einem dritten Schritt wird die durch den metallischen Werkstoff natürlicherweise vorhandene Rückfederung jeweils eines Rohrleitungsabschnittes 11 a oder 11 b und seine Verdrillung in Abhängigkeit von dem Rohrleitungsabschnitt 11 a oder 11 b in Form eines empirischen Wertes, der in einer Erfahrungstabelle 12 abgespeichert ist, entnommen und aus diesem Wert jeweils die Ebenen von Biegeelementen, wie z. B. Biegerollen, errechnet.

Bei sich sehr rasch während der Entwicklung oder gegen Ende der Entwicklung ändernden Objekten, wie z. B. Fahrzeugaggregaten, werden die Biegefolgen pro Rohrleitungsabschnitt 11 a, 11 b schrittweise abgearbeitet, und es wird aufgrund vorgegebener Objektkonstruktionen für jede Biegefolge eines Rohrleitungsabschnittes 11 a, 11 b eine Kollisionsprüfung gegenüber den Fahrzeugaggregaten durchgeführt.

In den oder die Rechner 9 ist außerdem ein korrigierendes Biegeprogramm 13 ladbar, über das Raumkoordinaten für die Achsen 14 von rollenförmigen Biegeelementen ermittelt werden.

Das Herstellverfahren von räumlich winklig gebogenen, kleinkalibrigen Rohrleitungen 2, deren Verlauf durch in einem Rechner 9 abgespeicherten Raumkoordinaten und jeweils zwischen zwei Raumpunkten 15 und 16 (Fig. 2) verlaufenden Geraden 17 festgelegt wird, erfolgt unter Verwendung von in der Achse 14 der Winkelhalbierenden des Biegewinkels 18 postierten Normbiegeelementen 19 (Fig. 3), wobei die Biegeelemente 19 derart geschwenkt werden, daß der zum Einlegen der geraden Rohrleitungen 2 bzw. der zum Entnehmen erforderliche Freiraum 20 in einer notwendigen Einlageebene 20 a bzw. in einer notwendigen Entnahmeebene 20 b zu liegen kommt (Fig. 4).

Der Rohrschenkel 28 (Fig. 3) könnte innerhalb des Biegewinkels 18 noch weiter gebogen werden. Dennoch bleibt der Freiraum 20 zum Herausnehmen der Rohrleitung 2 erhalten. Gemäß Fig. 4 werden die noch ungebogenen Rohre 29 über eine Transportstrecke 30 der Biegemaschine 26 zugeführt.

Die Einrichtung zur rechnergestützten Auslegung des Verlaufs von räumlich winklig gebogenen, kleinkalibrigen Rohrleitungen 2 und für die Herstellung solcher mehrfach unter Winkelverlauf gebogener Rohrleitungen 2 weist für den Meßtaster 6 einen Meßwertgeber 21 auf, der aus einem Infrarotmeßtaster besteht, ferner einen gelenkigen Tastarm 22, der mit einem Winkeldrehgeber 23 in einem Gelenk verbunden ist und an den Speicher 8 des Rechners 9 angeschlossen ist.

Gemäß Fig. 2 sind die im Rechner 9 abgespeicherten Raumkoordinatenwerte 15 a, 16 a eines Verlaufs einer Rohrleitung 2, wie in Fig. 1 dargestellt ist, als Maschinensteuerungsdaten für eine frei programmierbare Steuerung 25 einer Biegemaschine 26 nach einem vorgegebenen Programm 27 verwendbar. Mittels weiter nicht gezeigter Roboterarme können die Biegeelemente (jeweils als Pfeile in Fig. 2 dargestellt) in die richtige Lage räumlich gefahren oder geschwenkt werden.

Claims (7)

1. Verfahren zum rechnergestützten Auslegen des Verlaufs von räumlich winklig gebogenen, kleinkalibrigen Rohrleitungen, insbesondere von Kraftstoff- oder Bremsleitungen im Kraftfahrzeugbau, dadurch gekennzeichnet, daß in einem ersten Schritt über einen mechanisch betätigten Meßtaster Raumpunkte des Rohrleitungsverlaufs aufgenommen und die entsprechenden Raumkoordinatenwerte in einem Speicher eines Rechners abgelegt werden und daß danach in einem zweiten Schritt über ein in den Rechner geladenes Umrechnungsprogramm die Raumkoordinatenwerte der Schnittpunkte der Mittellinien von jeweils zwei Rohrleitungsabschnitten errechnet werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in einem dritten Schritt die Rückfederung eines Rohrleitungsabschnitts und die Verdrillung des Rohrs in Abhängigkeit von der Länge des Rohrleitungsabschnittes in Form eines empirischen Wertes, der in einer Erfahrungstabelle abgespeichert ist, entnommen und aus diesen Werten die Ebenen von Biegeelementen errechnet werden.

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Biegefolgen schrittweise abgearbeitet werden und daß aufgrund vorgegebener Objektkonstruktionen für jede Biegefolge eine Kollisionsprüfung durchgeführt wird.

4. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß über ein korrigierendes Biegeprogramm Raumkoordinatenwerte für die Achsen von rollenförmigen Biegeelementen ermittelt werden.

5. Verfahren zum Herstellen von räumlich winklig gebogenen kleinkalibrigen Rohrleitungen, insbesondere von Kraftstoff- oder Bremsleitungen im Kraftfahrzeugbau, deren Verlauf durch in einem Rechner abgespeicherte Raumkoordinatenwerte und jeweils zwischen zwei Raumpunkten verlaufenden Geraden festgelegt sind, dadurch gekennzeichnet, daß unter Verwendung von in der Achse der Winkelhalbierenden des Biegewinkels postierten Normbiegeelementen die Biegeelemente derart geschwenkt werden, daß der zum Einlegen der geraden Rohrleitungen bzw. der zum Entnehmen erforderliche Freiraum in einer notwendigen Einlegeebene bzw. in einer notwendigen Entnahmeebene zu liegen kommt.

6. Einrichtung zur rechnergestützten Auslegung des Verlaufs von räumlich winklig gebogenen kleinkalibrigen Rohrleitungen, insbesondere von Kraftstoff- oder Bremsleitungen im Kraftfahrzeugbau und für die Herstellung solcher mehrfach unter Winkelverlauf gebogener Rohrleitungen, dadurch gekennzeichnet, daß ein Meßwertgeber (21) einen gelenkigen Tastarm (22) aufweist, der mit einem Winkeldrehgeber (23) in dem Gelenk verbunden ist und an den Speicher (8) eines Rechners (9) angeschlossen ist.

7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die im Rechner (9) abgespeicherten Raumkoordinatenwerte (15 a, 16 a) eines Rohrleitungsverlaufs als Maschinensteuerungsdaten für eine freiprogrammierbare Steuerung (25) einer Biegemaschine (26) nach einem vorgegebenen Programm (27) verwendbar sind.