DE10013382A1 - Verfahren zum Konstruieren eines technischen Gegenstandes - Google Patents

Abstract

Ein Verfahren zum Konstruieren eines technischen Gegenstandes mittels eines computer-gestützten Zeichenprogramms (CAD-Programm), bei dem der Gegenstand in einer Hauptdatei erfaßt und elektronisch gespeichert wird und bei welchem die Hauptdatei des Gegenstands aus den in einzelnen Unterdateien gespeicherten Daten der Bauelemente einschließlich der Definition der Lage der Bauelemente in dem Gegenstand zusammensetzbar ist, verwendet Unterdateien, welche die Bauelemente definieren und mit einem jeweils festgelegten Koordinatenpunkt, auf welchem sich die Bildpunkte des Bauelementes beziehen. Die Unterdateien sind in dem Speicher mit Codewörtern hinterlegt, welche entsprechend der geometrischen Gestalt des jeweiligen Bauelementes hierarchisch geordnet. Die Hauptdatei setzt sich lediglich aus den Codewörtern der Unterdateinen, sowie aus den in der jeweiligen Unterdatei jeweils festgelegten Koordinatenpunkten zusammen. Auch nichtkörperliche dreidimensionale Formgebungen wie Nuten, Bohrungen, Absätze, Ausfräsungen, Biegungen sind als Bauelemente in Unterdateien abgelegt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Konstruieren eines technischen Gegenstandes nach dem Oberbegriff des Anspruch 1.

Ein solches Verfahren ist z. B. bekannt aus der Zeitschrift AV 31 (1994), Seiten 408ff. Es geht dabei darum, daß ein Werkstück komplett aus technischen Elementen konstruiert ist. Die technischen Elemente sind in Unterdateien abgelegt, wobei die Datenstruktur geometrisch und/oder technischen seien.

Es ist bei derartigen CAD-Systemen dem Konstrukteur überlassen, die Elemente auszusuchen, welche er in die Zeichnung seines Werkstückes (Bauteils, Gegenstandes) einfügen will. Durch den Abruf des in einem Menü erscheinenden Bauelementes werden die geometrischen Daten der Unterdatei des aufgerufenen Bauelementes zu Daten der Hauptdatei transformiert.

Die heute in Benutzung befindlichen CAD-Systeme konnten die folgenden Probleme nicht vermeiden:

• 1. 1.) Wie können unternehmensweit Mehrfachkonstruktionen von Teilen, insbesondere von Einzelteilen, vermieden werden?
• 2. 2.) Wie identifiziert man ein Teil mit unbekannter Benennung für die Einlagerung, Auslagerung oder Verwendung in Konstruktion oder Montage?
• 3. 3.) Wie erzeugt man eine vollständige Auflistung aller bereits bestehenden Teile einer Teilegruppe, z. B. wegen erforderlicher Änderungen?
• 4. 4.) Wie lassen sich erforderliche Änderungen von Werkstücken oder Bauelementen automatisieren?
• 5. 5.) Manche Teile könnten aus verschiedenen Halbzeugen (Profil, Blech, Guß, Vollmaterial) hergestellt werden. Wie kann man schon während des Konstruktionsvorganges die unterschiedlichen Herstellkosten vergleichen?
• 6. 6.) Wie können Änderungen von Normenvorschriften oder Ähnlichem ohne allzugroßen Aufwand in die betroffenen Zeichnungen einfließen?

Zum Ausgleich dieser Probleme erfordern die gebräuchlichen CAD-Systeme die folgenden zusätzlichen Maßnahmen:

• a) Sie erfordern eine zusätzliche Bearbeitung aller Neukonstruktionen durch eine dem Konstruktionsbüro nachgeschaltete Instanz.
• b) Werden bei Bearbeitung durch diese Instanz bereits existente identische Zeichnungen gefunden, müssen die neu entstandenen Zeichnungen inklusive aller dazugehörenden schon erzeugten Unterlagen bzw. Daten vernichtet werden. Die bis dahin investierte Arbeitszeit für Konstruktion, Verwaltung, Arbeitspläne usw., ist verloren.
• c) Die an DIN 4000 angelehnte Ablagelogik basiert auf Benennungen. Diese jedoch sind äußerst fragliche Vehikel, um daran ein System zu binden. Beim Versuch, eine größere Anzahl von Teilefamilien anhand von Benennungen zu charakterisieren, entsteht Chaos.
• d) Systeme ähnlich DIN 4000 erfordern für jede Konstruktionsteil-Form separate "Teilefamilien", "Sachmerkmal-Leisten" und Bilder je "Variante". Dieses Verfahren ergibt binnen kürzester Zeit eine Unmenge solcher Teilefamilien, wobei der Arbeitsaufwand allein für deren Erzeugung (ob auf Papier oder unter Verwendung von CAD) immens ist.
• e) Die dem Konstruktionsbüro nachgeschaltete Instanz erzeugt neue Teilefamilien in alter Regel erst dann, wenn aufgefallen ist, daß von einer bestimmten Form von Konstruktionsteilen schon eine größere Anzahl Zeichnungen existiert. (Das kann so spät sein, daß diese Art schon gar nicht mehr gebaut wird).
• f) Solche laufend neu zu erzeugenden Teilefamilien verursachen wegen immer wieder erforderlich werdender umfangreicher Recherchen erhebliche Dauerkosten. Außerdem werden bereits existente identische Zeichnungen erst nach erfolgten Recherchen gefunden.
• g) Diese Systeme beantworten nur die ersten drei der oben gestellten Fragen, und selbst die nur unzureichend, weil zu keinem Zeitpunkt alle Zeichnungen - auch nicht verhältnismäßig neue - erfaßt sein können.
• h) Sie geben dem Konstrukteur kaum die Chance, bestimmte Teile wiederzufinden, da er die Ablagelogik nicht kennt.

Der Erfindung liegt daher folgende Aufgabe zugrunde. Mit dem Verfahren nach der Erfindung soll es möglich sein, daß technische Zeichnungen nur dann erstellt werden und mit kleinstmöglichem Aufwand wiederauffindbar bzw. auswertbar verwaltet werden, wenn es identische Zeichnungen noch nicht gibt. Dabei soll das Verfahren vor allem. folgende Forderungen erfüllen:

• a) Es gibt keine dem Konstruktionsbüro nachgeschaltete Instanz.
• b) Bis zum Finden einer bereits existenten identischen Zeichnung darf maximal nur soviel Arbeitszeit investiert werden, wie zur Konstruktion dieser Zeichnung erforderlich ist.
• c) Zeichnungsbenennungen sind kein Ablagekriterium.
• d) Es sind keinerlei Verwaltungsunterlagen erforderlich, die einer dauernden Pflege und Erweiterung bedürfen.
• e) Jede Neukonstruktion wird sofort erfaßt.
• f) Recherchen werden höchstens im Zusammenhang mit dem Aufspüren solcher Zeichnungen erforderlich, die vor Anwendung des gesuchten Systems entstanden sind.
• g) Alle Daten einer jeden mittels dieses Systems konstruierten Zeichnung stehen jederzeit für jedwede Abfrage zur Verfügung.
• h) Der Konstrukteur (oder ein beliebiger anderer Anwender) braucht sich mit keinerlei Ablagelogik auseinandersetzen

Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich aus Anspruch 1 mit vorteilhaften Weiterbildungen nach den weiteren Ansprüchen.

Der Vorteil der Erfindung besteht darin zu ermöglichen, die in der Industrie weltweit immer stärker genutzten CAD-Systems zu mehr als nur reinen Konstruktionshilfen zu nutzen.

Die Erfindung besteht darin, daß man dem bestehenden CAD-Programm ein zusätzliches Programm "überstülpt", das dadurch zu einem "Master-System" erhoben wird.

Die Funktion dieses Master-Systems ist, Konstruktionen als Baukasten aus Makros auszuführen, statt, wie bisher, den Konstrukteur einzelne Linien zusammenfügen zu lassen.

Im folgenden wird die Erfindung einschließlich ihrer weiteren Ausgestaltungen beispielhaft beschrieben, wobei sich auch die Vorteils der Erfindung und ihrer Ausgestaltungen ergeben.

Eine Einzelteilzeichnung entsteht aus einem Grund- oder Ausgangskörper, dessen endgültige Form nach und nach durch Hinzufügen einzelner Konstruktionselemente erzielt wird. Ein solcher Grundkörper ist z. B. ein Zylinder oder Quader.

Die einzelnen Konstruktionselemente "formen" den Ausgangskörper, indem sie wie "Abtragen von Material" oder wie "Biegen" z. B. eines Rohres, wirken. Konstruktionselemente im hier gemeinten Sinn können sein z. B. "Nut" "Bohrung", "Absatz", "Ausfräsung", "Biegung" usw., jedenfalls sind es immer mehr oder weniger einfache räumliche Gebilde. Ein- oder zweidimensionale Linien bzw. Flächen gehören nicht dazu.

Jedes Konstruktionselement hat zwei Namen: Einen Namen, der in Hintergrund­ programmen wirksam wird und nichts weiter als z. B. eine vierstellige Nummer zu sein braucht, und einen Namen, der in den Menüs aufgeführt wird als technische Bezeichnung.

Jedes Konstruktionselement besitzt einen festgelegten Koordinatenpunkt, mittels dessen ein punktgenaues Einfügen in die bisher entstandene Konstruktion erfolgen kann. An dieser Stelle sei eine Besonderheit des Konstruktionselementes "Biegen" erwähnt: Der Koordinatenpunkt von Biegungen ist der Schnittpunkt der daran anschließenden geraden Mittellinien. Ebenso verfügt es, falls erforderlich, über eine variable Achsausrichtung, wodurch winkelgenaue Einbaulagen ermöglicht werden. In der allgemeinen Computeranwendung bezeichnet man als Menü eine Auflistung von mehreren zur Auswahl stehenden Programmen oder Dateien, welche z. B. durch Ankreuzen oder Anklicken mit der Maus zur Ausführung gebracht bzw. aufgerufen werden können.

In unserem speziellen Fall soll das Menü unter anderem eine recht große Anzahl in kleinen Bildern dargestellte Konstruktionselements, jeweils versehen mit deren in Klarschrift geschriebenen technischen Bezeichnungen, enthalten.

Um diese große Anzahl überschaubar darstellen zu können, sind mehrere unter- und nebeneinander angeordnete (gegliederte) Menüs zu bevorzugen, am besten in Fenstertechnik. Jedes für sich wird dadurch weniger umfangreich.

Bestimmte Menüs sind außerdem dem jeweils zuletzt erzeugten Konstruktions­ element zuzuordnen. Sie beinhalten die an diesen Konstruktionselementen vorkommenden und diese weiter "formenden" Elemente.

Demgemäß sollte bei Beginn der Konstruktion von Einzelteilen ein Menü erschei­ nen, welches die Grundkörper oder Ausgangskörper, also z. B. vier Möglichkeiten zur Auswahl bietet: "Rotationskörper", "quaderförmiger Körper", "zusammenge­ setzter Körper" und den Begriff "Funktionsteil".

"Rotationskörper" wird gewählt zur Konstruktion von Teilen, deren kleinstmöglicher das fertige Produkt umschreibende geometrische Körper zylindrisch ist.

"Quaderförmiger Körper" wird gewählt zur Konstruktion von Teilen, deren kieinst­ möglicher das fertige Produkt umschreibende geometrischer Körper ein Quader ist. "Zusammengesetzter Körper" wird gewählt zur Konstruktion von Teilen, für die keine eindeutige Zuordnung zu den beiden erstgenannten Körpern möglich ist, weil sich deren Konturen überschneiden.

"Funktionsteil" wird gewählt zur Konstruktion von Teilen, welche sowohl durch ihre (ausnahmsweise!) Benennung hinreichend beschrieben sind (z. B. Druckfeder), als auch mittels speziell dafür vorhandener Programme (siehe auch "Makros") auf Anhieb vollständig generiert werden können.

Je nach gewähltem (angekreuztem oder angeklicktem) Anfangsbegriff werden auf darauffolgenden Menüseiten bzw. Fenstern die oben erwähnten Menüs für Konstruktionselemente bzw. bei Auswahl "Funktionsteil" weiterführende Schritte angeboten.

Diese Programme können als Vordergrundprogramme bezeichnet werden, da ihre Wirkung direkt auf dem Arbeitsbildschirm zu sehen ist, und zwar insofern, daß z. B.:

• - Die schon beschriebenen Menüs in einer geordneten Reihenfolge auf dem Bildschirm erscheinen, angekreuzt (angeklickt) werden können und danach z. B. eine weitere Auflösung zeigen.
• - Konstruktionselemente aus dem entsprechenden Menü nach dem Ankreuzen (Anklicken) an den für sie bestimmten Einbauort innerhalb der Gesamt­ konstruktion verschoben werden können, wo sie zunächst unmaßstäblich dargestellt werden.
• - Im Anschluß an jede solche Verschiebung automatisch durch das System Maß­ hilfslinien, Maßlinien und Maßpfeile gezeichnet werden und der Konstrukteur aufgefordert wird, die dazugehörenden Maße einzugeben.
• - Maßeingaben eine maßstäbliche Darstellung des gezeichneten Elementes ergeben.
• - Genormte Darstellungsweisen, wie z. B. für Freidrehungen, nach dem Aufrufen über das Menü sofort an der richtigen Stelle und in der richtigen Größe ausgeführt werden.

Es wurde bereits von "Überstülpen" von Programmen gesprochen. Unter "Über­ stülpen" ist zu verstehen, daß Programme erzeugt werden, welche sich der schon bestehenden CAD-Pragramme bedienen, diese jedoch veranlassen, übergeordnete Tätigkeiten auszuführen.

Eine solche übergeordnete Tätigkeit besteht unter anderem darin, einzelne Konstruktionsschritte, also z. B. "Striche zu ziehen", zusammenzufassen zur Konstruktion komplexer Figuren, welche dadurch automatisch entstehen können. Ein Makro für den Auswahlpunkt "Funktionsteil" unterscheidet sich von den übrigen dadurch, daß in ihm sämtliche zur Erzeugung einer vollständigen Zeichnung erforderlichen Schritts abgespeichert sind.

Für die Erzeugung dieses zuletzt beschriebenen Makros bietet sich an, schon bestehende Makros für die Einzelschritte durch "Überstülpen" zusammenzufassen.

Als Beispiel wird die Konstruktion unter Verwendung von Makros aus dem Menü beschrieben.

Es soll eine Welle gezeichnet werden, welche auf einer Saite einen verjüngten Durchmesser (Absatz) und auf der anderen Seite einen verjüngten Durchmesser mit Außengewinde hat. Außerdem sind in der Nähe des Gewindes auf dem unverjüngten Durchmesser ein Schlüsselansatz und in den Kanten der Verjüngungen Freidrehungen anzubringen.

Bei Arbeitsbeginn wird das Menü zur Auswahl einer Grundform auf dem Bildschirm gezeigt. Nach Ankreuzen oder Anklicken von "Rotationskörper" erzeugt ein Makro an einem fest definierten Ort des Bildschirmes (eigentlich der gesamten CAD- Zeichenoberfläche) eine technische Zeichnung eines zylindrischen Körpers (eines "Einheitszylinders"), welche bereits versehen ist mit Maßhilfslinien, Maßlinien und Maßpfeilen für den Durchmesser und die Länge. An den Maßlinien stehen blinkend die Buchstaben D bzw. L und an einem dieser Buchstaben steht der Cursor. An ge­ eigneter Stelle steht die Aufforderung, "bitte Maße eingeben". (Den Konstruktions­ fehler "vergessene Maße" gibt es nicht mehr!).

Sobald beide Maße eingegeben sind, verändert ein weiteres Makro die Form des Zylinders: Er ist jetzt maßstabsgerecht dargestellt!

Nun wird in einem neuen Menü die Frage nach dem Halbzeug bzw. dessen Werkstoff gestellt. Zum Beispiel würde "Rund" aus z. B. C45G gewählt werden, wodurch in Frage kommende Durchmesser aus hinterlegten DIN-Tabellen der verschiedenen Erzeugnisarten (z. B. DIN 668, DIN 1013) angeboten werden. Je nachdem, ob ein dem Fertigmaß unseres Zylinders entsprechendes Rundmaterial gewählt wurde oder eines mit einem größeren Durchmesser, wird der bisher gezeigte Zylinder ggf. mit Bearbeitungszeichen und Toleranzangaben versehen werden müssen. Deshalb fragt ein dafür zuständiges Menü nach diesen Angaben und bewirkt deren Eintragung in die Zeichnung.

Danach erscheint ein Menü, in welchem gefragt wird, ob die Konstruktion damit ab­ geschlossen ist. Wird mit "nein" geantwortet, fordert ein neues Menü zur Auswahl von noch hinzuzufügenden Konstruktionselementen auf, indem es die an zylin­ drischen Teilen am häufigsten vorkommenden anbietet (weitere Menüseiten bzw. Fenster würden seltener vorkommende beinhalten).

Unser Konstrukteur entscheidet sich - ggf nach Durchblättern mehrerer Menü - Ebenen - als nächstes für das Konstruktionselement "Absatz", kreuzt (klickt) es also an. Da linke und rechte Absätze spiegelbildlich aussehen müssen, wird erst einmal eine weitere Auflösung in "links" und "rechts" erfolgen. Wieder kann angekreuzt werden. Damit wird dieses Element "beweglich": Es huscht an die Stelle des Zylinders, für die der Konstrukteur es vorgesehen hat, also an das rechte oder linke Ende, wird mit Maßlinien versehen und es erscheinen wieder Aufforderungen zu Maß- bzw. Toleranz- und Bearbeitungszeichen-Eingaben. Sind diese erfolgt, ist das Element maßstäblich gezeichnet und das nächste Menü erscheint.

Dieses Menü bezieht sich auf das zuletzt gezeichnete Element, also auf den Ab­ satz, und fragt zunächst, ob dieses Element so schon vollständig ist, oder ob noch weitere Unterelemente folgen sollen.

Unser Konstrukteur kreuzt (klickt) "weitere" an und bekommt ein Menü, welches die an Absätzen am häufigsten vorkommenden Konstruktionselemente bzw. -Gruppen zur Auswahl anbietet. Darunter kann sich durchaus wieder ein Element "Absatz" befinden, welches weitere Abstufungen erlauben würde, aber unser Konstrukteur sucht "Freidrehung" und bewirkt damit automatisch das Einzeichnen der richtigen Größe einer Freidrehung an der Stelle, wo sie hingehört. Wieder erscheint das Menü, das sich auf den Absatz bezieht. Wieder die Frage nach der Vollständigkeit, diesmal wird sie bejaht.

Nun erscheint noch einmal die Frage, ob die Konstruktion damit abgeschlossen ist, und nach "nein" werden wieder die an zylindrischen Teilen am häufigsten vor­ kommenden Konstruktionselemente zur Auswahl angeboten. Es folgt die gleiche Prozedur wie bereits beschrieben bis zu dem Punkt, an dem das Menü für "Absatz" die Frage nach Vollständigkeit stellt. Der Konstrukteur wird in beliebiger Reihen­ folge sowohl die Freidrehung als auch das Gewinde zeichnen lassen und noch einmal das Menü für zylindrische Teile erhalten, um noch den Schlüsselansatz zu erzeugen.

Die Form des konstruierten Teiles ist damit festgelegt. Es folgen noch Menüs zur Festlegung der Warmbehandlung, Oberflächenbehandlung etc., danach ist die Zeichnung fertig.

Alles bisher Beschriebene ist versierten Anwendern bekannt und wird in dieser oder ähnlicher Form mehr oder weniger häufig bereits eingesetzt. Die Erfindung schlägt jedoch vor - sozusagen als logische Folge des bisher Beschriebenen - noch einen Schritt weiter zu gehen:

Es sotten nicht, wie bisher üblich, die Vektoren etc. von Linien aus den Baukästen - sprich Makros, Unterdateien, Unterprogrammen übernommen und in der Haupt­ datei abgespeichert werden. Abgespeichert wird, nur der Baukasten aus Makros. Dieser nämlich besteht lediglich aus einer Auflistung der Namen (Nummern) der Makros für die einzelnen Konstruktionselemente in der Hauptdatei des zu konstruierenden Gegenstandes.

Wenn man zusätzlich mittels bestimmter im System hinterlegter strenger Regeln den Inhalt eines jeden dieser Baukästen automatisch so ordnen kann, daß Vergleiche der Baukästen untereinander möglich werden, ist das geforderte Ziel erreicht: Zeichnungen können jederzeit wiedergefunden bzw. verglichen werden! Dazu sind Hintergrundprogramme hinterlegt, welche den Bildaufbau bewirken. Die Wirkung dieser Programme ist nicht auf dem Bildschirm zu sehen. Sie sollen, ohne den Konstrukteur zu beeinflussen, Rechner-intern wirksam werden und u. a. folgende Aufgaben übernehmen:

• - Sie speichern automatisch den Koordinatenpunkt, den ein Konstruktions­ element nach dessen Verschiebung an seinen Einbauort angenommen hat.
• - Sie wenden Regeln an.
• - Sie bauen anhand dieser Regeln den unverwechselbaren Datensatz auf.
• - Sie errechnen neue Koordinaten, wenn aufgrund angewendeter Regeln Drehungen erforderlich waren.
• - Sie stellen mit Toleranzen versehene Maße zwecks eindeutiger Maßvergleich­ barkeit als min.-max.-Maße zur Verfügung (mindestens Rechner - intern).

Zu den Hintergrundprogrammen gehören auch die genannten Regeln.

Regeln sollen sicherstellen, daß für gleiche Zeichnungen auch gleiche Datensätze entstehen, und zwar unabhängig davon, in welcher Reihenfolge die Konstruktions­ elemente aus den Menüs verwendet werden.

Die wichtigste Regel wird deshalb sein, daß die Reihenfolge der Namen (Num­ mern) der Konstruktionselemente innerhalb jeder Stufe des Baukastens (richtiger: der Datenstruktur der Hauptdatei!) in einer vorgegebenen hierarchischen Reihenfolge - z. B. aufsteigend - sein muß.

Eine weitere Regel vergleicht bei mehreren gleichen Namen unter einem Konstruktionselement deren Maße und sortiert diese z. B. in absteigender Reihenfolge.

Innerhalb der ersten Stufe(n) des Baukastens sorgt eine Regel dafür, daß das Konstruktionselement mit der niedrigsten Nummer z. B. links angeordnet wird. Sollten zwei oder mehr Nummern gleich sein, wird das Konstruktionselement mit den größeren Maßen links angeordnet. Diese Regel soll sicherstellen, daß spiegelbildlich dargestellte Teile als identisch erkannt werden können.

So entsteht ein vollständiger und beliebig auswertbarer Datensatz einer Zeichnung. Im folgenden soll gezeigt werden, wie für das im Kapitel "Konstruktion unter Verwendung von Makros aus dem Menü" beschriebene Beispiel einer Welle aufgrund der Eingriffe der Hintergrundprogramme eine ganz bestimmte, das heißt, eindeutige Datenkonstellation entsteht.

Im Menü wurde angeklickt "Rotationskörper". Angenommen, das dafür zuständige Makro hat als Namen die Nummer 0001, dann ist der erste Bestandteil des Zeichnungs-Datensatzes diese 0001, unter welcher sich Speicherplätze für die dazugehörenden Maße, also Durchmesser und Länge, befinden. Sie füllen sich durch die Maßeingaben am Konstruktions-Bildschirm. Der bisherige Datensatz sieht also unter Vernachlässigung aller eingegebenen Maße, Toleranzen und Bearbeitungszeichen so aus:
0001

Das nächste angeklickte Makro hieß entweder "Absatz links" oder "Absatz rechts". Da der Konstrukteur durch Reglements nicht beeinflußt werden soll, kann er die Reihenfolge so wählen, wie es ihm am besten gefällt. Tatsächlich jedoch wird im Hintergrund die Einhaltung der Regeln beobachtet.

Wählt der Konstrukteur als erstes "Absatz links", ist die dafür zuständige Regel eingehalten und der Name dieses Makros, z. B. L020, wird als nächster Datensatz- Bestandteil unter 0001 gespeichert. "Unter" bedeutet: Auf einer tieferen Ebene innerhalb der Datenstruktur. Der bisherige Datensatz sieht demnach so aus:
0001
L020

Die folgenden Maßeingaben füllen wieder die dafür vorgesehenen Speicherplätze. Außerdem werden die Koordinaten in entsprechende Speicherplätze geladen. Wählt der Konstrukteur jedoch statt "Absatz links" als erstes "Absatz rechts", so ist die dafür zuständige Regel nicht eingehalten, dennoch wird dessen Name, z. B. R020, plus Maße plus Koordinaten als nächster Datensatz-Bestandteil unter 0001 gespeichert. Diese Maßnahme erlaubt eine ungestörte Konstruktionsarbeit am Bildschirm, obwohl im Hintergrund umsortiert wird.

Anschließend wird zusätzlich der gesamte bisher erzeugte Datensatz kopiert und in der Kopie der Name R020 durch L020 ersetzt:
Original: 0001
R020
Kopie: 0001
L020

Für die Kopie müssen im Hintergrund durch Berechnung die neuen Koordinaten ermittelt werden.

Wenn auch andere Lösungen denkbar sind, so wird durch die Erfindung erreicht, daß der Konstrukteur unbeeinflußt arbeiten kann und daß das System ohne sein Zutun einen den Regeln entsprechenden Datensatz aufbaut.

Der Sinn, daß eine Regel kontrolliert, ob ein Konstruktionselement rechts oder links sitzt, liegt darin: Das System soll jederzeit in der Lage sein, alle bereits bestehen­ den Datensätze anderer Zeichnungen mit dem gerade entstehenden Datensatz (Original und Kopie) zu vergleichen, um möglichst frühzeitig aufzuzeigen, welche ähnlichen oder identischen Zeichnungen bereits vorhanden sind.

Als nächstes Element wird "Freidrehung" angekreuzt. Das dafür zuständige Makro "weiß" aufgrund seiner Herkunft aus dem Menü für "Absatz", daß es sich dabei um ein Unterelement von "Absatz" handelt und speichert deswegen seinen Namen, z. B. R025, nicht neben, sondern unter R020 im Original und L020 in der Kopie. Der bisherige Datensatz sieht demnach, den komplizierteren Fall unterstellt und ohne Berücksichtigung der Maße, so aus:
Original: 0001
R020
R025
Kopie: 0001
L020
L025

Als nächstes Element hatte unser Konstrukteur wieder "Absatz" gewählt. Das dafür zuständige Makro "weiß" aufgrund seiner Herkunft aus dem Menü für "Rotations­ körper", daß es sich dabei um ein Hauptelement von "Rotationskörper" handelt und speichert deswegen seinen Namen, nämlich sowohl L020 im Original als auch R20 in der Kopie, direkt unter dessen Datensatz:
Original: 0001
R020; L020
R025
Kopie: 0001
L020; R020
L025

Die nun folgenden Maßeingaben zu "Absatz" füllen auch diesmal die dafür vor­ gesehenen Speicherplätze. Dadurch wird zuerst die Regel wirksam, die die Reihen­ folge von Konstruktionselementen kontrolliert. Sie stellt fest, daß auf dieser Ebene zwei gleiche Elemente vorhanden sind und gibt deshalb zur weiteren Prüfung an die Regel ab, die die Größe zweier Elemente gleichen Namens kontrolliert.

Die betroffenen Maße werden also verglichen. Ist das Ergebnis, daß die zum Original-Datensatz gehörenden Maße in der richtigen Reihenfolge stehen, muß die Reihenfolge in der Datensatzkopie falsch sein und sie wird ersetzt durch eine erneute Kopie mit vertauschten Links-Rechts-Kennzeichen. Im anderen Fall werden der Original-Datensatz und die unveränderte Kopie weitergeführt, und zwar beide so lang, bis dis Meldung "Die Zeichnung ist fertig" erfolgt.

Das nun folgende Element - Gewinde oder Freidrehung - ist wieder ein Unter- Element von "Absatz". Angenommen, der Konstrukteur hätte zuerst die Freidrehung gewählt, dann entstünde ein Datensatz, der, wenn der Einfachheit halber nur vom Original-Datensatz ausgegangen wird, so aussieht;
R001
R020; L020
R025; L025

Unter den bisher angenommen Voraussetzungen muß das nächste Element "Gewinde" heißen. Wenn dieses den Namen L023~ hätte, wäre das zwar kein Grund, eine Datensatz - Kopie anzulegen, aber die Regel, die die Wertigkeiten der Elemente untersucht, würde wirksam werden und die Reihenfolge ändern:
0001
R020; L020
R025; L023; L025

Das in unserem Beispiel letzte Element ist der Schlüsselansatz. Es handelt sich dabei wieder um ein Element aus dem Menü "Rotationskörper", deswegen wird sein Name direkt unter der Nummer von "Rotationskörper" gespeichert. Die Frage nach der Reihenfolge wird wieder durch die zu überprüfenden Wertigkeiten beant­ wortet. Sollte der Name z. B. 0027 sein, bekäme der Datensatz dieses Aussehen:
0001
R020; L020;;;;;;;;;0027
R025; L023; L025

Wäre der Name jedoch z. H. 0015, sähe der Datensatz so aus:
0001
0015; R020; L020
R025; L023; L025

Damit ist ein Datensatz entstanden, der die Form des Teiles vollständig und unverwechselbar beschreibt. Weitere Angaben, wie sie am Ende des Kapitels "Konstruktion unter Verwendung von Makros aus dem Menü" beschrieben sind, erweitern auch den Datensatz, so daß es möglich wird, die komplette Zeichnung anhand dieses Datensatzes zu generieren.

Dabei sei folgendes bemerkt:

Wie die Wertigkeiten der Namen der Makros bei Einführung des Systems nach dieser Erfindung gewählt werden, ist unerheblich. Wichtig ist, daß sie später, d. h. bei Anwendung des Systems für die praktische Konstruktionsarbeit nicht mehr verändert werden sollten. Da aber nur sehr schwer vorhersehbar ist, ob nicht doch andere als die ursprünglich gewählten günstiger wären, erscheint es sinnvoll, von Anfang an geeignete Maßnahmen vorzusehen, die deren Veränderung ermöglichen, ohne Konstruktionsverfälschungen zu verursachen.

Wenn eine Mehrzahl von Datensätzen in der bisher beschriebenen Form vor­ handen sind, lassen sie sich durch geeignete weitere Programme für beliebige Recherchen nutzen und auswerten.

Vordringlich sollte dies während der Konstruktionsphase erfolgen: Da jeder abge­ schlossene Konstruktionsschritt einen (vorläufigen) Datensatz erzeugt, kann dieser kontinuierlich mit bereits bestehenden Datensätzen verglichen werden, was z. B. auf dem Konstruktionsbildschirm eine Einblendung der Anzahl der bis dahin identischen und/oder ähnlichen Zeichnungen ermöglicht.

Durch Anklicken etc. können diese Zeichnungen zwischendurch generiert und verglichen werden.

Insbesondere wird es auch möglich, den Arbeitsplan für die Fertigung des Gegen­ standes zu erzeugen bzw. seine Anlegung weitgehend zu unterstützen.

Es wurde bereits erwähnt, daß die "Konstruktionselemente den Ausgangskörper formen", indem sie wie Arbeitsgänge wirken. Daher kann, basierend auf diesen Konstruktionselementen in Verbindung mit deren Maßen, auch ein Ur-Arbeitsplan entstehen, indem jedem Element ein bestimmter Arbeitsgang oder eine Arbeitsfolge zugeordnet wird und außerdem Tabellen mit Bearbeitungszeiten hinterlegt werden. Aus diesen Tabellen können aufgrund der vorhandenen Maße und der Kenntnis des Werkstoffes die richtigen Werte zugeordnet werden.

Die Erfindung bietet mithin bei ihrer Anwendung folgende Vorteile:

• 1. 1.) Schon der Konstrukteur vermeidet untemehmensweit Mehrfachkonstruktionen von Teilen, insbesondere von Einzelteilen, indem er die eingeblendeten Angaben zu ähnlichen Zeichnungen frühzeitig beachtet. Versucht er dennoch, identische Datensätze zu erzeugen, wird er vom System gehindert.
• 2. 2.) Es ist ohne weiteres möglich, Teile mit unbekannter Benennung für die Einlagerung, Auslagerung oder Verwendung in Konstruktion oder Montage zu identifizieren, indem man die Maße des Teils nimmt und den Konstruktionsvorgang entsprechend dieser Erfindung nachbildet. Dabei gibt man so viele Konstruktionselemente an, bis das System Hauptdateien findet, die aus denselben Unterprogrammen aufgebaut sind, d. h. bis die Einblendung der Anzahl ähnlicher und/oder identischer Teile "1" ist.
• 3. 3.) Man kann eine vollständige Auflistung aller bereits bestehenden Teile einer Teilegruppe, z. B. wegen erforderlicher Änderungen erzeugen, indem alle Hauptdatensätze, da sie ja die vollständigen Formen der zugehörigen Zeichnungen anhand der Nomenklatur der Unterdateien beschreiben, unter Vorgabe eines "Such-Datensatzes" ohne Maße selektiert werden.
• 4. 4.) Erforderliche Änderungen von Werkstücken oder Bauelementen lassen sich automatisieren, indem die Änderungen nur in den betroffenen Dateien bzw. Unterdateien eingebracht werden. In Verbindung mit einem Befehl "ersetze durch" können immer wiederkehrende Änderungen von Maßen oder sonstigen Daten automatisch geändert werden.
• 5. 5.) Da auch Halbzeuge, wie Blech, Profil, Vollmaterial in Tabellen hinterlegt sind und da sie als Werkstoffangabe auch einen Teil des Datensatzes ausmachen und dieser einen Ur-Arbeitsplan erzeugt, sind momentane Herstellkosten sofort abrufbar. Änderungen von Normenvorschriften oder Ähnlichem können ohne Aufwand in die betroffenen Zeichnungen einfließen. Eine kurzfristige Veränderung der Werkstoffangabe und damit des Datensatzes erzeugt sofort einen veränderten Ur-Arbeitsplan, dessen Kosten verglichen werden können.
• 6. 6.) Norm-Vorschriften sind in Tabellen hinterlegt. Eine einzige Änderung in einer Tabelle führt ab sofort dazu, daß nur noch Zeichnungen nach dem neuesten Stand erzeugt werden können.
• 7. 7.) Die Erfindung ist ausführbar in handelsüblichen CAD-Programmen, die dem Anwender ein gewisse Eigenprogrammierung von einer Mehrzahl aufeinanderfolgender Konstruktionsschritte erlauben und einen automatischen Ablauf dieser Konstruktionsschritte bewirken. Selbstverständlich kann auch ein fertiges Programmpaket, welches durch CAD-Anbieter erzeugt und vertrieben werden wird benutzt werden.
• 8. 8.) Es entfällt die bisher in CAD-Systemen übliche Vektorspeicherung. Sie wird ersetzt durch immer wieder verwendbare Bausteine, Unterdateien, Unterpro­ gramme, Algorithmen, Makros im Zusammenspiel mit den dazugehörenden Maßen. Das heißt, es entsteht ein um so größer werdender Speicher- Einspareffekt, je größer der Anteil der so verwalteten Zeichnungen wird. Daraus ergibt sich, daß eine Auslagerung der Kenndaten in ein anderes System zwar möglich, jedoch aus Speichergründen nicht erforderlich erscheint. 1. Ausnahme: Die Programmierung auf dem anderen System unproblematischer. 2. Ausnahme: Für die Erzeugung von Arbeitsplänen existiert in aller Regel ein eigenes System. Es ist sicher von Vorteil, dieses System auch zur Erzeugung der Ur-Arbeitspläne zu nutzen, wofür allerdings gegenseitiger Zugriff auf die Datensätze erforderlich ist.

In dieser Anmeldung wurde nur die Erzeugung einer Einzelteitzeichnung, und die nur anhand eines sehr einfachen Beispiels einer Zusammenstellung beschrieben. Selbstverständlich kommt man bei der Konstruktion von schwierigeren Teilen nicht mit den wenigen genannten Makros aus. Doch auch vielfältig ausgeformte Teile bestehen aus immer wiederkehrenden Formelementen, also Makros, deren Namen dann eben in dem Datensatz mehrfach nebeneinander und/oder auf unterschiedlichen Stufen stehen. Wesentlich ist, daß infolge der systematischen Benennung der einzelnen Teile/Makros und ihrer hierarchischen Ordnung eine Sortierung des die Zusammenstellungszeichnung definierenden Datensatzes möglich wird. Mit einem solchen Datensatz, der das Gesamtteil definiert, können Teile, die alle Einzelformen oder auch nur Teilmengen der Einzelformen in derselben hierarchischen Ordnung benutzen, identifiziert werden. Daraus folgt, daß der Datensatz insgesamt zwar länger wird, aber immer um ein mehrfaches kompakter bleibt, als dies bei Vektorspeicherung der Fall wäre. Insgesamt zeichnet sich eine "komplizierte" Konstruktion dadurch aus, daß sie aus einer großen Anzahl "einfacher" Formelemente besteht. Das bedeutet: Aus einer relativ kleinen Anzahl von Makros läßt sich eine unüberschaubar große Anzahl unterschiedlichster Konstruktionen erzeugen. Diese Konstruktionen werden unter einander vergleichbar.

Damit die Bemaßung komplizierter Teile ohne Überlappungen oder Überschreiben erfolgen kann, können Detailzeichnungen erzeugt werden. Das System sollte für die Zeit während der Konstruktion einen Flächendeckungsplan führen, welcher erkennt, wenn Überlappungen anstehen. In diesem Fall könnte eine automatische Umschaltung auf Detailzeichnung erfolgen. Dabei ist im übergeordneten Datensatz sowohl eine Markierung zu setzen, welche angibt, an welcher Stelle auf die Detail­ zeichnung zu verzweigen ist. Ebenso ist auch der Ort im Zeichenfeld, an den zu verzweigen ist, mittels Koordinaten zu vermerken.

Claims (13)

1. Verfahren zum Konstruieren eines technischen Gegenstandes mittels eines computergestützten Zeichenprogramms (CAD-Programm), bei dem der Gegenstand in einer Hauptdatei erfaßt und elektronisch gespeichert wird und bei welchem die Hauptdatei des Gegenstands aus den in einzelnen Unter­ dateien gespeicherten Daten der Bauelemente einschließlich der Definition der Lage der Bauelemente in dem Gegenstand zusammensetzbar ist,
Kennzeichen:
Die Unterdateien definieren die Bauelemente mit einem jeweils festgelegten Koordinatenpunkt, auf welchen sich die Bildpunkte des Bauelementes beziehen und sind in dem Speicher mit Codewörtern hinterlegt, welche entsprechend der geometrischen Gestalt des jeweiligen Bauelementes hierarchisch geordnet sind;
die Hauptdatei setzt sich aus lediglich den Codewörtern der Unterdateien, durch welche die für den Gegenstand erforderlichen Bauteile erfaßt sind, in der hierarchischen Ordnung der Bauelemente sowie aus den in der jeweiligen Unterdateien jeweils festgelegten Koordinatenpunkten, auf welchen sich die Bildpunkte des Bauelementes beziehen, zusammen.

2. Verfahren nach Anspruch 1
Kennzeichen:
auch nichtkörperliche dreidimensionale Formgebungen wie Nuten, Bohrungen, Absätze, Ausfräsungen, Biegungen sind als Bauelemente in Unterdateien abgefegt.

3. Verfahren nach Anspruch 1
Kennzeichen:
die Hauptdatei enthält zusätzlich die eingegebenen Vermassungen der Bauelemente bzw. Formgebungen.

4. Verfahren nach Anspruch 1
Kennzeichen:
das Codewort jeder Unterdatei und/oder die Unterdatei selbst enthält als Bestandteil die in Betracht kommenden hierarchisch vorgehenden und/oder hierarchisch nachgehenden Bauelemente und Formgebungen.

5. Verfahren nach Anspruch 1
Kennzeichen:
die in Betracht kommenden hierarchisch vorgehenden und/oder hierarchisch nachgehenden Bauelemente eines Bauelementes werden durch ein Menü erfaßt, welches durch Abruf eines Bauelementes aktivierbar ist.

6. Verfahren nach Anspruch 1
Kennzeichen:
die hierarchische Ordnung dar Bauelemente und der Codewörter, welche den Unterdateien der Bauelemente zugeordnet sind, geht von Grundformen aus wie z. B. Rotationskörper, Quader, vorgefertigte Teile (z. B. Federn, Rings, Schrauben, Normteile) und bezeichnet sodann die möglichen körperlichen Bauelemente und nicht-körperlichen räumlichen Formgebungen der Grundformen sowie sodann die möglichen körperlichen Bauelemente und nicht-körperlichen räumlichen Formgebungen der vorangehenden Bauelemente bzw. Formgebungen.

7. Verfahren nach Anspruch 1
Kennzeichen:
körperlichen Bauelemente und nicht-körperlichen räumlichen Formgebungen gleicher hierarchischer Ordnung als Links-/Rechtselemente erkannt.

8. Verfahren nach Anspruch 1
Kennzeichen:
Links/Rechtselemente werden durch die Größe der auf einer vorgegebenen Seite (links bzw. rechts) eingegebenen Vermaßung hierarchisch eingeordnet.

9. Verfahren nach Anspruch 1
Kennzeichen:
Die Bauelemente werden durch Vektoren repräsentiert, die jeweils einen auf das Bauelement bezogenen Ausgangspunkt haben

10. Verfahren nach Anspruch 1
Kennzeichen:
jedes Bauelement wird durch eine Unterdatei beschrieben, welches den Ausgangspunkt der Vektoren, die Vektoren sowie die durch Handeingabe eingebbare Vermaßung enthält

11. Verfahren nach Anspruch 1
Kennzeichen:
der Ausgangspunkt wird jeweils so verschoben und das Bauelement so gedreht, daß das Bauelement seine Lage in der Zeichnung einnimmt.

12. Verfahren nach Anspruch 1
Kennzeichen:
Die einem Bauelement zugeordnete Unterdatei wird durch eine wörtliche Bezeichnung aufgerufen.

13. Verfahren nach Anspruch 1
Kennzeichen:
durch den Aufruf eines Codewortes für ein Bauelement zur Einfügung in eine Hauptdatei werden sämtliche in dem CAD-Rechner gespeicherten Gegenstände bzw. Bauelement, welche das Codewort und die vorangehenden Codeworte der Hauptdatei enthalten, aufgerufen und als Teile derselben Teilefamilie einschließlich Ähnlichkeitsteile vorgestellt.