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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Hebeldrahtes
eines zur Anordnung in einem Kraftstoffbehälters eines Kraftfahrzeuges
vorgesehenen Füllstandssensors
durch einen Drahtvorschub bis zu einem zuvor eingegebenen Sollwert
und einem anschließenden
Biegevorgang des Drahtes um einen vorgesehenen Winkel. Weiterhin
betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Herstellung eines gebogenen
Hebeldrahtes eines zur Anordnung in einem Kraftstoffbehälter eines
Kraftfahrzeuges vorgesehenen Füllstandssensors
mit einer Vorschubeinrichtung und mit einer Biegeeinrichtung.
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Füllstandssensoren
zur Erfassung eines Füllstandes
an Kraftstoff in heutigen Kraftstoffbehältern weisen in der Regel einen
an einem Träger
angeordneten Potentiometer auf, welcher den Neigungswinkel eines
in dem Träger
gelagerten Hebeldrahtes erfasst. Der Hebeldraht hält an seinem
dem Träger
abgewandten Ende einen dem Kraftstoffspiegel folgenden Schwimmer.
Dabei weist der Träger meist
eine Abwinklung als Lagerung in dem Träger und weitere Biegungen auf,
welche ein ungehindertes Verschwenken des Hebeldrahtes in den meist verwinkelten
Kraftstoffbehältern
ermöglichen.
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Bei
dem aus der Praxis bekannten Verfahren zur Herstellung von Hebeldrähten für Füllstandssensoren
werden zunächst
sämtliche
Biegungen im Hebeldraht erzeugt. Hierbei addieren sich die Toleranzen
der einzelnen Arbeitsgänge
zu einer sehr großen Abweichung
der Positionen der Drahtenden zueinander. In einem aufwändigen Nachkalibrierungsarbeitsgang
erfolgt ein Nachbiegen des Hebeldrahtes von Hand. Hierdurch gestaltet
sich die Fertigung des Hebeldrahtes jedoch sehr aufwändig und
kostspielig.
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Der
Erfindung liegt das Problem zugrunde, ein Verfahren der eingangs
genannten Art so weiterzubilden, dass eine Nachkalibrierung des
Hebeldrahtes vermieden wird. Weiterhin soll eine Vorrichtung zur
möglichst
einfachen und genauen Fertigung des Hebeldrahtes geschaffen werden.
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Das
erstgenannte Problem wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass
unmittelbar nach dem erfolgten Biegevorgang und/oder nach dem erfolgten Drahtvorschub
eine Erfassung des Messwertes und ein Soll/Istwertvergleich erfolgt.
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Durch
diese Gestaltung wird vorzugsweise nach jedem einzelnen Biegevorgang
oder bereits vor dem Biegevorgang nach dem Drahtvorschub der Istwert
ermittelt und mit dem vorgesehenen Sollwert verglichen. Damit kann
frühzeitig
eine mögliche
Abweichung in der Biegung des Hebeldrahtes erfasst und gegebenenfalls
korrigiert werden. Hierdurch gestaltet sich die Fertigung des Hebeldrahtes
besonders einfach und wirtschaftlich. Eine aufwändige Nachkalibrierung lässt sich
hierdurch vermeiden.
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Die
Erfassung des Messwertes erfordert gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung
der Erfindung einen besonders geringen Aufwand, wenn der Messwert
optisch ermittelt wird.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren
ermöglicht
die Herstellung eines mehrfach gebogenen Hebeldrahtes, wenn nach
einem erfolgten ersten Biegevorgang ein weiterer Drahtvorschub und
ein weiterer Biegevorgang erfolgen.
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Der
Messwert könnte
beispielsweise nach jedem Biegevorgang an einer neuen Stelle am
Hebeldraht ermittelt werden. Jedoch lässt sich die Gesamttoleranz
zwischen den beiden Enden des Hebeldrahtes gemäß einer anderen vorteilhaften
Weiterbildung der Erfindung besonders gering halten, wenn der Messwert
jeweils an dem freien Ende des Hebeldrahtes ermittelt wird.
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Bei
mehreren, aufeinander folgenden Biegevorgängen könnte beispielsweise bei einer
Abweichung im ersten Biegevorgang die Abweichung im zweiten Biegevorgang
ausgeglichen werden. Der Hebeldraht weist jedoch gemäß einer
anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung eine besonders
hohe Formgenauigkeit auf, wenn nach einer Feststellung einer Abweichung über einer
vorgesehenen Toleranz im Soll/Istwertvergleich ein erneuter Biegevorgang
oder ein erneuter Drahtvorschub erfolgt. Durch diese Gestaltung
wird jede einzelne Biegung bei einer festgestellten Abweichung korrigiert. Hierdurch
werden Einzeltoleranzen in den Biegungen des Hebeldrahtes ausgeglichen,
so dass eine enge Gesamttoleranz des fertig gebogenen Hebeldrahtes
eingehalten werden kann.
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Die
Toleranzen des Hebeldrahtes hängen sehr
stark von dessen Materialeigenschaften oder der beim Biegen herrschenden
Temperatur ab. Nach einem Wechsel des Materials oder einer Änderung der
Temperatur lässt
sich zumindest der zweite Hebeldraht mit einer besonders geringen
Anzahl an Korrekturen fertigen, wenn aus dem Sollwert und der im Soll/Istwertvergleich
ermittelten Abweichung ein Korrekturwert für den Biegevorgang ermittelt
und für
den Biegevorgang des folgenden Hebeldrahtes abgespeichert wird.
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Das
zweitgenannte Problem, nämlich
die Schaffung einer Vorrichtung zur möglichst einfachen Fertigung
des Hebeldrahtes wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Überwachungseinrichtung
zur Erfassung eines Istwertes eines Messpunktes nach einem Biegevorgang
und/oder nach einem Vorschub und durch eine Recheneinrichtung zum
Vergleich des Istwertes des Messpunktes mit einem Sollwert.
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Durch
diese Gestaltung lässt
sich jeder Biegevorgang bei der Fertigung des Hebeldrahtes erfassen
und damit frühzeitig
die Biegeeinrichtung und/oder die Vorschubeinrichtung so einstellen,
dass der Hebeldraht wie vorgesehen gebogen wird. Damit lässt sich
eine besonders enge Gesamttoleranz des Hebeldrah tes nach der Fertigung
erreichen. Die erfindungsgemäße Vorrichtung
ermöglicht
daher eine besonders einfache Fertigung des Hebeldrahtes.
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Nach
der Eingabe der vorgesehenen Sollwerte der Biegungen lassen sich
Toleranzen der Biegungen einfach ausgleichen, wenn die Recheneinrichtung
zur Berechnung eines Korrekturwertes zum Ansteuern der Vorschubeinrichtung
und/oder der Biegeeinrichtung ausgebildet ist.
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Der
Messpunkt lässt
sich gemäß einer
vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung mit besonders geringem
baulichen Aufwand erfassen, wenn die Überwachungseinrichtung zumindest
ein in vorgesehenen Raumachsen längsverschiebliches,
visuelles Erfassungsgerät
aufweist. Bei einer räumlichen
Biegung des Hebeldrahtes werden vorzugsweise jeweils ein Erfassungsgerät auf den
drei Raumachsen eingesetzt. Alternativ dazu kann auch ein einziges
Erfassungsgerät
in den vorgesehenen Raumachsen zur Erfassung des Messpunktes verfahrbar
sein.
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Die
erfindungsgemäße Vorrichtung
gestaltet sich gemäß einer
anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung konstruktiv besonders
einfach, wenn das Erfassungsgerät
oder die Erfassungsgeräte
als Kamera ausgebildet ist/sind.
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Die
Erfindung lässt
zahlreiche Ausführungsformen
zu. Zur weiteren Verdeutlichung ihres Grundprinzips ist eine davon
in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend beschrieben. Diese
zeigt in
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1 schematisch
eine Schnittdarstellung durch einen Kraftstoffbehälter mit
einem einen Hebeldraht aufweisenden Füllstandssensor,
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2 schematisch
eine erfindungsgemäße Vorrichtung
zur Herstellung des Hebeldrahtes aus 1 in einem
ersten Arbeitsgang,
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3 schematisch
die erfindungsgemäße Vorrichtung
aus 2 in einem zweiten Arbeitsgang,
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4 ein
Flussdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung
des Hebeldrahtes aus 1,
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5 einen
Regelkreis des erfindungsgemäßen Verfahrens
zur Herstellung des Hebeldrahtes aus 1.
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1 zeigt
einen teilweise mit Kraftstoff gefüllten Kraftstoffbehälter 1 mit
einem in einer Montageöffnung 2 eingesetzten
Flansch 3. Ein gegen den Boden des Kraftstoffbehälters 1 vorgespannter Schwalltopf 4 stützt sich
an dem Flansch 3 ab. Der Schwalltopf 4 haltert
einen Füllstandssensor 5 mit
einem einen Schwimmer 6 tragenden Hebeldraht 7. Der
Hebeldraht 7 weist eine Lagerung 8 in einem an dem
Schwalltopf 4 befestigten Träger 9 auf. Weiterhin
hat der Füllstandssensor 5 ein
Potentiometer 10 zur Erfassung der Auslenkung des Hebeldrahtes 7. Der
Hebeldraht 7 weist mehrere Biegungen 11 auf. Zur
Montage wird der Hebeldraht 7 mit dem Schwimmer 6 voran
durch die Montageöffnung 2 in
den Kraftstoffbehälter 1 eingeführt. Die
Biegungen 11 des Hebeldrahtes 7 ermöglichen
die Einführung
des Füllstandssensors 5 in
besonders verwinkelte Kraftstoffbehälter 1 und zudem die
ungehinderte Bewegung des Schwimmers 6 über die gesamte Höhe des Kraftstoffbehälters 1.
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2 zeigt
schematisch eine Vorrichtung zur Herstellung des Hebeldrahtes 7 aus 1 aus
einem auf einer Rolle aufgewickelten Draht 12. Die Vorrichtung
weist eine elektrische Vorschubeinrichtung 13 und eine
elektrische Biegeeinrichtung 14 auf. Die Vorschubeinrichtung 13 fördert den
Draht 12 in einen Mess- und Biegeraum 19 hinein.
An einer vorgesehenen Stelle stoppt die Vorschubseinrichtung 13 den
Draht 12 und spannt ihn fest. Anschließend wird der Draht 12 von
der Bie geeinrichtung 14 gebogen. An dem freien Ende des
Drahtes 12 ist ein Messpunkt 15 definiert, der
von einer Überwachungseinrichtung 16 erfasst
wird. Die Überwachungseinrichtung 16 weist
zwei, jeweils in einer Raumachse längsverschieblich verfahrbare
Erfassungsgeräte 17 auf.
Die Erfassungsgeräte 17 sind
jeweils als Kamera ausgebildet. Beispielhaft sind in 2 zwei
Erfassungsgeräte 17 zur
Erfassung des Messpunktes 15 in einer Ebene dargestellt.
Die Vorschubeinrichtung 13, die Biegeeinrichtung 14 und
die Überwachungseinrichtung 16 sind
mit einer Recheneinrichtung 18 verbunden, welche die Vorschubeinrichtung 13 und die
Biegeeinrichtung 14 in Abhängigkeit von eingegebenen Sollwerten
des Messpunktes 15 ansteuert.
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Mit
einer in 2 dargestellten Vorrichtung mit
zwei längsverschieblich
verfahrbaren Erfassungsgeräten 17 lässt sich
der Messpunkt 15 des Drahtes 12 in einer Ebene
erfassen. Selbstverständlich
kann die Überwachungseinrichtung 16 ein
nicht dargestelltes, drittes senkrecht zur Zeichenebene angeordnetes
Erfassungsgerät
aufweisen und den Messpunkt 15 in der dritten Raumachse
erfassen. In einer alternativen, nicht dargestellten Ausführungsform
kann selbstverständlich
auch eine Überwachungseinrichtung
mit einer einzelnen, in den vorgesehenen Raumachsen verfahrbaren
Kamera eingesetzt werden.
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3 zeigt
die Vorrichtung zur Herstellung des Hebeldrahtes 7 nach
einem ersten Biegevorgang mit einer der zu erzeugenden Biegungen 11 und
einer zweiten Ansteuerung der Vorschubeinrichtung 13 vor
der Erzeugung der nächsten,
in 1 dargestellten Biegung 11. Hierbei ist
zu erkennen, dass die als Kamera ausgebildeten Erfassungsgeräte 17 verfahren
wurden, um dem an dem freien Ende des Drahtes 12 definierten
Messpunkt 15 zu folgen.
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4 zeigt
ein Flussdiagramm zur Fertigung des Hebeldrahtes 7 aus 1 mit
der Vorrichtung aus den 2 und 3. Zunächst werden
in einem ersten Schritt 51 in die in Figur 2 dargestellte
Recheneinrichtung 18 in Abhängigkeit von den vorgesehenen
Abmessungen des zu erzeugenden Hebeldrahtes 7 entsprechende
Solldaten des an dem freien Ende des Drahtes 12 definierten
Messpunktes 15 eingegeben. Die Recheneinrichtung 18 steuert
anschließend
in einem Schritt S2 die Vorschubeinrichtung 13 an, so dass
die Einspannung des Drahtes 12 gelöst, der Draht 12 bis
zu der Sollkoordinate in den Mess- und Biegeraum 19 hinein
bewegt und anschließend
festgespannt wird. Anschließend
erfassen die Erfassungsgeräte 17 der Überwachungseinrichtung 16 in
einer visuellen Messung S3 den Istwert des an dem freien Ende des
Drahtes 12 definierten Messpunktes 15. Anschließend wird
in einem weiteren Schritt S4 die Abweichung des Istwertes von dem Sollwert
erfasst und bei Überschreitung
einer vorgesehenen Toleranz die Vorschubeinrichtung 13 über eine
Korrekturschleife S5 erneut angesteuert.
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Liegt
die Abweichung des Istwertes von dem Sollwert innerhalb der Toleranz,
wird der erste Biegevorgang S6 gestartet. Nach dem ersten Biegevorgang
S6 wird in einer visuellen Messung 57 mit der Überwachungseinrichtung 16 erneut
der Istwert des Messpunktes 15 an der Spitze des Drahtes 12 ermittelt.
Nach einem Vergleich S8 des Istwertes mit dem Sollwert wird bei
einer Abweichung außerhalb
einer vorgesehenen Toleranz der Biegevorgang S6 in einer Korrekturschleife
S9 mit einem berechneten Korrekturfaktor erneut durchgeführt. Liegt
der Istwert jedoch innerhalb der Toleranz, wird in einem weiteren
Schritt S10 überprüft, ob das
Programm zur Herstellung des Hebeldrahtes 7 aus dem Draht 12 vollständig durchgeführt wurde.
Anschließend
erfolgt entweder ein weiterer Vorschub und Biegevorgang des Drahtes 12 oder
der fertig gebogene Hebeldraht 7 wird ausgegeben.
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5 zeigt
einen Regelkreis des Verfahrens aus 4 zur Herstellung
des Hebeldrahtes 7 aus 1. Hierbei
ist mit einer Führungsgröße W(t)
der vorgesehene Sollwinkel oder die vorgesehene Solllänge des
Drahtes 12 beim Vorschub oder Bie gevorgang S6 und mit einer
Regelgröße x(t)
der Istwinkel oder die Istlänge
des vorgeschobenen oder gebogenen Drahtes 12 gekennzeichnet.
Die Überwachungseinrichtung 16 erfasst
aus der Regelgröße den tatsächlichen
Winkel oder die tatsächliche
Drahtlänge und
führt diesen
Messwert der Recheneinrichtung 18 zu, in welcher eine Regeldifferenz
E(t) ermittelt wird. Aus dieser Regeldifferenz wird eine Stellgröße Y(t) für den Biegevorgang
S6 oder den Vorschub ermittelt. Die Stellgröße Y(t) ist damit ein Korrekturfaktor, mit
dem ein fehlerhaft gebogener Draht 12 nachgebogen werden
kann. Gleichzeitig lassen sich mit dem Korrekturfaktor die Parameter,
mit denen die Biegeeinrichtung 14 und die Vorschubeinrichtung 13 für die Herstellung
eines folgenden Hebeldrahtes 7 angesteuert werden, korrigieren.
In dem Mess- und Biegeraum 19 wirken während des Biegevorganges S6 Störgrößen Z(t)
auf den Draht 12, wie beispielsweise die Eigenspannung
des Materials oder die Temperatur ein, welche auf die erzeugte Istlänge oder
den Istwinkel des fertigt gebogenen Hebeldrahtes 7 Einfluss haben.
Der Einfluss dieser Störgrößen Z(t)
auf die Biegung 11 des Drahtes 12 werden mittels
der Überwachungseinrichtung 16 erfasst.
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- 1
- Kraftstoffbehälter
- 2
- Montageöffnung
- 3
- Flansch
- 4
- Schwalltopf
- 5
- Füllstandssensor
- 6
- Schwimmer
- 7
- Hebeldraht
- 8
- Lagerung
- 9
- Träger
- 10
- Potentiometer
- 11
- Biegung
- 12
- Draht
- 13
- Vorschubeinrichtung
- 14
- Biegeeinrichtung
- 15
- Messpunkt
- 16
- überwachungseinrichtung
- 17
- Erfassungsgerät
- 18
- Recheneinrichtung
- 19
- Mess-
und Biegeraum
- S1 – S10
- Verfahrensschritte