DE102021120052A1 - Computer-implemented system to support the selection of design elements - Google Patents
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Abstract
Offenbart ist ein computerimplementiertes System zur Unterstützung der Auswahl von Maschinenelementen. Dieses hat eine Mehrzahl von Konfiguratoren, die jeweils für eine Hauptgruppe von Bauteilen und/oder Bauprinzipien vorgesehen sind. Über einen Eingang eines jeweiligen Konfigurators können Anforderungen an das Bauteil und/oder Bauprinzip eingegeben werden. Der Konfigurator ist dabei derart ausgestaltet, dass er basierend auf den Anforderungen ein Bauteil und/oder Bauprinzip seiner ihm zugeordneten Hauptgruppe über einen Ausgang ausgibt.A computer-implemented system for supporting the selection of machine elements is disclosed. This has a number of configurators, each of which is provided for a main group of components and/or construction principles. Requirements for the component and/or construction principle can be entered via an input of a respective configurator. The configurator is designed in such a way that, based on the requirements, it outputs a component and/or construction principle of its assigned main group via an output.
Description
Gebiet der Erfindungfield of invention
Die Erfindung betrifft ein computerimplementiertes System zur Unterstützung der Auswahl von Konstruktionselementen, insbesondere von Maschinenelementen.The invention relates to a computer-implemented system for supporting the selection of construction elements, in particular machine elements.
Hintergrund der ErfindungBackground of the Invention
Konstruktionen aus dem Stand der Technik, wie beispielsweise für Maschinen, weisen eine Vielzahl von Maschinenelementen auf. Als Maschinenelemente können beispielsweise Schrauben, Wälzlager oder Welle-Nabe-Verbindungen vorgesehen sein. Ein jeweiliges Maschinenelement hat üblicherweise eine Vielzahl von Varianten. Beispielsweise sind für Welle-Nabe-Verbindungen etwa zweiundzwanzig Varianten bekannt. Ein Konstrukteur/ eine Konstrukteurin - der Einfachheit halber wird im Folgenden nur von „Konstrukteur“ gesprochen - hat hierbei die Aufgabe, mit der Wahl der optimalen Maschinenelemente die ideale Lösung für die Konstruktion zu finden. Allerdings sind aufgrund der Vielzahl von Varianten auch eine Vielzahl von Lösungsmöglichkeiten vorhanden, weswegen es für einen Konstrukteur üblicherweise schwierig ist, die beste Lösung zu finden. Sind beispielsweise in der Konstruktion sechs Maschinenelemente vorgesehen und ein jeweiliges Maschinenelement weist vier Varianten auf, so würde es 4096, als 46, unterschiedliche Lösungsmöglichkeiten geben, wie die Maschine konstruiert werden kann.Prior art designs, such as for machines, include a variety of machine elements. For example, screws, roller bearings or shaft-hub connections can be provided as machine elements. A respective machine element usually has a large number of variants. For example, about twenty-two variants are known for shaft-hub connections. A designer - for the sake of simplicity, only "designer" is spoken of in the following - has the task of finding the ideal solution for the design by choosing the optimal machine elements. However, due to the large number of variants, there are also a large number of possible solutions, which is why it is usually difficult for a designer to find the best solution. If, for example, six machine elements are provided in the construction and a respective machine element has four variants, then there would be 4096, as 4 6 , different possible solutions for how the machine can be constructed.
Offenbarung der ErfindungDisclosure of Invention
Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein computerimplementiertes System zu schaffen, mit dem ein Konstrukteur auf einfache und kostengünstige Weise geeigneten Konstruktionselemente für seine Konstruktion findet.In contrast, the invention is based on the object of creating a computer-implemented system with which a designer can find suitable design elements for his design in a simple and cost-effective manner.
Diese Aufgabe wird gelöst mit einem System gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1.This object is achieved with a system according to the features of
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.Advantageous developments of the invention are the subject matter of the dependent claims.
Erfindungsgemäß ist ein computerimplementiertes System zur Unterstützung der Auswahl von Bauteilen und/oder Bauprinzipien, insbesondere von Maschinenelementen, vorgesehen. Das System hat eine Datenbank, in der Bauteile und/oder Bauprinzipien mit ihren Eigenschaften hinterlegt sind. Sind Maschinenelemente vorgesehen, so wäre ein Bauteil beispielsweise eine Schraube und ein Bauprinzip das Löten. Das System weist vorzugsweise eine Mehrzahl von Teilsystemen auf. Diese können jeweils einen Konfigurator für eine jeweilige Konstruktionselement-(KE)-Hauptgruppe aufweisen. Die jeweilige KE-Hauptgruppe kann dabei ein oder mehrere Bauteile und/oder ein oder mehrere Bauprinzipien der Datenbank aufweisen. Im Bereich Maschinenelemente können als KE-Hauptgruppen beispielsweise Wälzlager und Schweiß-Verbindungen vorgesehen sein. Ein jeweiliges Teilsystem weist vorzugsweise eine jeweilige Eingabemaske auf. Über diese kann als Eingabe für den Konfigurator dieses Teilsystems zumindest eine Anforderung an das Bauteil und/oder an das Bauprinzip eingebbar und/oder auswählbar sein. Im Bereich Maschinenelemente bei der KE-Hauptgruppe der Welle-Nabe-Verbindungen könnte die „Übertragung großer einseitiger Drehmomente“ und/oder die „Aufnahme hoher Axialkräfte“ als Anforderung vorgesehen und beispielsweise vom Konstrukteur auswählbar sein. Der jeweilige Konfigurator ist vorzugsweise derart eingerichtet, dass dieser basierend auf der zumindest einen Anforderung über die Datenbank zumindest ein geeignetes Bauteil und/oder Bauprinzip aus einer KE-Hauptgruppe ermittelt und über einen Teilsystemausgang, insbesondere an ein Ausgabemittel, ausgibt.According to the invention, a computer-implemented system is provided to support the selection of components and/or construction principles, in particular machine elements. The system has a database in which components and/or construction principles are stored with their properties. If machine elements are provided, a component would be a screw and a construction principle would be soldering, for example. The system preferably has a plurality of subsystems. These can each have a configurator for a respective construction element (KE) main group. The respective KE main group can have one or more components and/or one or more construction principles of the database. In the area of machine elements, for example, roller bearings and welded connections can be provided as KE main groups. A respective subsystem preferably has a respective input mask. At least one requirement for the component and/or for the construction principle can be entered and/or selected via this as input for the configurator of this subsystem. In the area of machine elements in the KE main group of shaft-hub connections, the "transmission of large one-sided torques" and/or the "absorption of high axial forces" could be provided as a requirement and be selectable by the designer, for example. The respective configurator is preferably set up in such a way that it determines at least one suitable component and/or construction principle from a KE main group based on the at least one request via the database and outputs it via a subsystem output, in particular to an output means.
Diese Lösung hat den Vorteil, dass ein Konstrukteur für eine Konstruktion einer Maschine auf sehr einfache Weise die am besten geeigneten Maschinenelemente finden kann. Das erfindungsgemäße System ist außerdem äußerst einfach und kostengünstig ausgestaltet. Für den Konstrukteur ist es lediglich notwendig, eine gewünschte KE-Hauptgruppe auszuwählen - zum Beispiel über eine Auswahlmaske für KE-Hauptgruppen -, wie beispielsweise die Welle-Nabe-Verbindung, eine oder mehrere Anforderungen eingeben und/oder auswählen, wobei der Konfigurator dann die geeignete Welle-Nabe-Verbindung ermittelt.This solution has the advantage that a designer can very easily find the most suitable machine elements for a machine design. The system according to the invention is also designed to be extremely simple and inexpensive. For the designer it is only necessary to select a desired KE main group - for example via a selection mask for KE main groups - such as the shaft-hub connection, enter and/or select one or more requirements, with the configurator then suitable shaft-hub connection determined.
Mit anderen Worten ist ein, insbesondere cloudbasiertes, Digital-Engineering-System geschaffen, das mittels generativem Design Konstruktionsingenieure bei der Auswahl und/oder Berechnung von Maschinenelementen unterstützt. Der Konstrukteur bedient sich während seines Konstruktionsprozesses bereits vorhandener, insbesondere genormter, und von Zulieferern und/oder Anbietern angebotener Maschinenelemente. Zum Zwecke der Erfindung einer optimalen Konstruktion ist der Konfigurator entwickelt, der insbesondere browsergesteuert und über das Internet bedienbar ist. Dieser verbessert auf einfache Weise den bisher sehr fehleranfälligen Auswahlprozess von Maschinenelementen. Je nach Anforderungen, die man an das Maschinenelement stellt, errechnet der Konfigurator mit seinem Algorithmus das für die Konstruktion optimale Maschinenelement.In other words, a digital engineering system, in particular a cloud-based one, is created that uses generative design to support design engineers in the selection and/or calculation of machine elements. During the design process, the designer uses machine elements that are already available, in particular standardized ones, and are offered by suppliers and/or providers ment. The configurator, which is browser-controlled and can be operated via the Internet, was developed for the purpose of inventing an optimal construction. This improves the previously very error-prone selection process of machine elements in a simple way. Depending on the requirements placed on the machine element, the configurator uses its algorithm to calculate the optimal machine element for the design.
Als KE-Hauptgruppen sind vorzugsweise Maschinenelement-Hauptgruppen vorgesehen. Bauteile und/oder Bauprinzipien können hierbei Maschinenelemente sein. Für Maschinenelemente eignet sich das computerimplementierte System besonders, da hierfür bisher komplexe Recherchen oder ein großer Erfahrungsschatz des Konstrukteurs erforderlich waren, um geeignete Maschinenelemente zu finden. Die Auswahl von Maschinenelementen basiert allerdings im Wesentlichen auf vergleichsweise klaren Regeln, weswegen das System für Maschinenelement besonders einfach umsetzbar ist. Durch das computerimplementierte System kann somit auf äußerst einfache und kostengünstige Weise eine Ermittlung von geeigneten Maschinenelementen erfolgen. Als Maschinenelement-Hauptgruppe können eine oder mehrere der folgenden Hauptgruppen vorgesehen sein: Verbindungselemente, Dichtungen, Elemente der drehenden Bewegung, Elemente der geradlinigen Bewegung, Elemente zur Übertragung gleichförmiger Drehbewegungen. Denkbar wäre, anstelle einer oder mehrerer der genannten Hauptgruppen spezifischere Hauptgruppen vorzusehen. Als Verbindungselemente können dann beispielsweise eine oder mehrere der folgenden Verbindungselemente vorgesehen sein: Schweißverbindungen, Löt- und Klebeverbindungen, Reib- und Formschlussverbindungen, Nietverbindungen, Schraubverbindungen, elastische Verbindungen. Als Dichtungen könnten beispielsweise eine oder mehrere der folgenden Dichtungen vorgesehen sein: Dichtungen zwischen ruhenden Bauteilen, Dichtungen zwischen bewegten Bauteilen. Als Elemente der drehenden Bewegung können beispielsweise eine oder mehrere der folgenden Element vorgesehen sein: Achsen und/oder Wellen, Gleit- und/oder Wälzlager, Kupplungen, Bremsen. Als Elemente der geradlinigen Bewegung können beispielsweise eines oder mehrere der folgenden Elemente vorgesehen sein: Paarungen ebener und/oder zylindrischer Flächen. Als Elemente zur Übertragung gleichförmiger Drehbewegungen können beispielsweise eines oder mehrere der folgenden Elemente vorgesehen sein: Zahnradgetriebe, Reibradgetriebe, Zugmittelgetriebe. Weitere Hauptgruppen sind beispielsweise Oberflächen, Toleranzen und Passungen, Werkstoffe, Federn, Bolzen/Stifte/Sicherungen. Außerdem wäre denkbar, die genannten Hauptgruppen weiter zu spezifizieren, wie beispielsweise die Löt- und Klebeverbindungen in zwei Hauptgruppen zu unterteilen.Machine element main groups are preferably provided as KE main groups. Components and/or construction principles can be machine elements. The computer-implemented system is particularly suitable for machine elements, as this previously required complex research or a great deal of experience on the part of the designer in order to find suitable machine elements. However, the selection of machine elements is essentially based on comparatively clear rules, which is why the system for machine elements is particularly easy to implement. The computer-implemented system can thus be used to determine suitable machine elements in an extremely simple and cost-effective manner. One or more of the following main groups can be provided as the machine element main group: connecting elements, seals, elements of the rotary movement, elements of the linear movement, elements for the transmission of uniform rotary movements. It would be conceivable to provide more specific main groups instead of one or more of the main groups mentioned. One or more of the following connecting elements can then be provided as connecting elements, for example: welded connections, soldered and glued connections, friction and form-fitting connections, riveted connections, screwed connections, elastic connections. For example, one or more of the following seals could be provided as seals: seals between stationary components, seals between moving components. For example, one or more of the following elements can be provided as elements of the rotating movement: axles and/or shafts, plain and/or roller bearings, clutches, brakes. One or more of the following elements, for example, can be provided as elements of the rectilinear movement: pairings of flat and/or cylindrical surfaces. For example, one or more of the following elements can be provided as elements for the transmission of uniform rotary movements: toothed wheel gear, friction wheel gear, traction mechanism gear. Other main groups are, for example, surfaces, tolerances and fits, materials, springs, bolts/pins/fuses. It would also be conceivable to specify the main groups mentioned further, such as dividing the soldered and adhesive connections into two main groups.
Denkbar wäre auch, als KE-Hauptgruppe eine Elektronik-Hauptgruppe vorzusehen. Die Bauteile und/oder Bauprinzipien können hierbei Elektronikelemente sein. Außerdem wäre alternativ oder zusätzlich denkbar, als KE-Hauptgruppe eine Werkstoff-Hauptgruppe vorzusehen, wobei die Bauteile und/oder Bauprinzipien Werkstoffe sind. Außerdem wäre alternativ und zusätzlich denkbar, als KE-Hauptgruppe eine Strömungstechnik-Hauptgruppe vorzusehen, wobei die Bauteile und/oder Bauprinzipien Strömungstechnikelemente sind. Auch wäre alternativ und zusätzlich denkbar, als KE-Hauptgruppe eine Thermodynamik-Hauptgruppe vorzusehen, wobei die Bauteile und/oder Bauprinzipien thermodynamische Elemente sind. Des Weiteren ist alternativ oder zusätzlich denkbar, als KE-Hauptgruppe ein weiteres oder mehrere weitere technische Gebiet/e vorzusehen. Insbesondere sind als KE-Hauptgruppen technische Bereiche vorgesehen, in denen Konstruktionselemente benötigt werden.It would also be conceivable to provide an electronics main group as the KE main group. The components and/or construction principles can be electronic elements. It would also be conceivable as an alternative or in addition to provide a main group of materials as the KE main group, with the components and/or construction principles being materials. It would also be alternatively and additionally conceivable to provide a flow technology main group as the KE main group, with the components and/or construction principles being flow technology elements. It would also be alternatively and additionally conceivable to provide a thermodynamic main group as the KE main group, with the components and/or construction principles being thermodynamic elements. Furthermore, it is alternatively or additionally conceivable to provide one or more other technical areas as the KE main group. In particular, technical areas in which construction elements are required are intended as KE main groups.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist zumindest bei einem Teil der Teilsysteme ein Konverter vorgesehen. Als Eingabe für den Konverter kann zumindest ein über die Eingabemaske, also die Eingabemaske des Teilsystems mit diesem Konverter, eingebbarer Parameter vorgesehen sein. Der Parameter dient vorzugsweise zur Berechnung einer Geometrie des vom Konfigurator dieses Teilsystems ermittelten Bauteils und/oder Bauprinzips. Der Konverter kann derart ausgestaltet sein, dass dieser anhand des zumindest einen eingegebenen Parameters zumindest eine Geometrieeigenschaft für das Bauteil und/oder Bauprinzip, insbesondere das vom Konfigurator ausgegeben ist, ermittelt. Die Geometrieeigenschaft kann dann von dem Teilsystem über das Ausgabemittel ausgegeben werden. Somit wird von dem Teilsystem nicht nur das optimale Bauteil und/oder Bauprinzip ermittelt, sondern es kann zusätzlich zumindest eine erforderliche Geometrieeigenschaft für das Bauteil mit ausgeben. Mit anderen Worten kann als Eingabe für den Konfigurator eine Auswahl von Anforderungen und für den Konverter zumindest ein Parameter zum Berechnen der Geometrie als Eingabe oder Input dienen. Ein Output oder eine Ausgabe des Teilsystems kann dann seitens des Konfigurators das optimale Maschinenelement und Seiten des Konverters die Geometrie des Maschinenelements sein.In a further embodiment of the invention, a converter is provided for at least some of the subsystems. At least one parameter that can be entered via the input mask, ie the input mask of the subsystem with this converter, can be provided as input for the converter. The parameter is preferably used to calculate a geometry of the component and/or construction principle determined by the configurator of this subsystem. The converter can be designed in such a way that it uses the at least one input parameter to determine at least one geometric property for the component and/or construction principle, in particular that which is output by the configurator. The geometry property can then be output by the subsystem via the output means. Thus, not only is the optimal component and/or construction principle determined by the subsystem, but it can also output at least one required geometric property for the component. In other words, a selection of requirements can serve as input for the configurator and at least one parameter for calculating the geometry can serve as input for the converter. An output of the subsystem can then be the optimal machine element on the part of the configurator and the geometry of the machine element on the part of the converter.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung hat ein Konverter oder ein jeweiliger Konverter oder ein Teil der Konverter jeweils unterschiedliche Formeln zur Berechnung der Geometrieeigenschaft/en oder für eine jeweilige Geometrieeigenschaft eine jeweilige Formel. Der Konverter kann dann derart ausgestaltet sein, dass dieser in Abhängigkeit des Typs des zumindest einen eingegebenen Parameters und/oder in Abhängigkeit des Parameterwerts zur Berechnung der Geometrie die passende Formel auswählt. Wird beispielsweise ein Durchmesser einer Schraubenfeder als Parameter eingegeben, so berechnet der Konverter mit einer ersten Formel daraus die Länge der Schraubenfeder. Wird dagegen die Länge der Schraubenfeder eingegeben, so berechnet der Konverter mit einer alternative Formel einen äußeren Durchmesser der Schraubenfeder. Hierdurch hat der Konverter auf sehr einfache Weise eine hohe Flexibilität.In a further embodiment of the invention, a converter or a respective converter or a part of the converter has different formulas for calculating the geometry property/ies or a respective formula for a respective geometry property. The converter can then be designed in such a way that this depends on the type of at least one input parameter and/or depending on bility of the parameter value to calculate the geometry selects the appropriate formula. If, for example, the diameter of a helical spring is entered as a parameter, the converter uses a first formula to calculate the length of the helical spring. If, on the other hand, the length of the helical spring is entered, the converter uses an alternative formula to calculate an outer diameter of the helical spring. As a result, the converter has a high degree of flexibility in a very simple manner.
Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, dass bei einer Mehrzahl von Parametern für ein Bauteil und/oder Bauprinzip eine jeweilige Formel für einen jeweiligen Parameter beim entsprechenden Konverter vorgesehen ist. Wie oben aufgezeigt, kann beispielsweise bei einer Schraubenfeder als Parameter eine Länge und ein Außendurchmesser vorgesehen sein, weswegen der Konverter vorzugsweise zwei Formeln aufweist.Alternatively or additionally, it can be provided that a respective formula is provided for a respective parameter in the corresponding converter in the case of a plurality of parameters for a component and/or construction principle. As shown above, a length and an outer diameter can be provided as parameters for a helical spring, for example, which is why the converter preferably has two formulas.
Die Eingabemaske eines jeweiligen Teilsystems oder zumindest eines Teils der Teilsysteme weist vorzugsweise eine Mehrzahl von Anforderungen auf, die einfach auswählbar sind und als Eingabe für den jeweiligen Konfigurator dienen. Hierdurch wird die Fehleranfälligkeit bei der Auswahl von Bauteilen, insbesondere von Maschinenelementen, weiter reduziert, da ein Nutzer nicht selbständig Anforderungen eingeben muss, sondern diese auswählen kann. Vorzugsweise ist die Mehrzahl von Anforderungen in einer Liste angeführt. Zusätzlich oder alternativ kann vorgesehen sein, dass die Eingabemaske zumindest eines Teilsystems oder eines Teils der Teilsysteme ein Eingabefeld aufweist, über die als Anforderung ein Wert oder Parameter, insbesondere für eine physikalische oder mechanische Eigenschaft, eingebbar und/oder auswählbar ist. Beispielsweise ist denkbar, bei der ME-Hauptgruppe Welle-Nabe-Verbindung für das Eingabefeld das maximal erforderliche Drehmoment in Nm vorzusehen.The input mask of a respective subsystem or at least part of the subsystems preferably has a plurality of requirements that can be selected easily and serve as input for the respective configurator. This further reduces the susceptibility to error when selecting components, in particular machine elements, since a user does not have to enter requirements independently, but can select them. Preferably, the plurality of requirements are listed. Additionally or alternatively, it can be provided that the input mask of at least one subsystem or part of the subsystems has an input field via which a value or parameter, in particular for a physical or mechanical property, can be entered and/or selected as a request. For example, it is conceivable to provide the maximum required torque in Nm for the input field in the ME main group shaft-hub connection.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist denkbar, dass als Anforderung für zumindest einen Konfigurator eine Geometrie eines KE vorgesehen sein kann, wobei die Geometrie eingebbar und/oder auswählbar ist, über die entsprechende Eingabemaske. Weiter kann vorgesehen sein, falls vom Konstrukteur keine Geometrie eingegeben und/oder ausgewählt ist, dass der Konfigurator eine vorbestimmte Geometrie nutzt. Durch diese Weiterbildung kann eine geometrische Auslegung (= Bauteilberechnung) erfolgen. Die Geometrie eines Bauteils ist häufig von den zu wählenden Werkstoffen abhängig und selbstverständlich auch von Geometrie-Faktoren. Beispielsweise hat bei WNV der Wellendurchmesser d einen sehr großen Einfluss bei der Konstruktion und Auslegung von Maschinen. Mit der angeführten Weiterbildung kann dies nun im Konfigurator auf der Suche nach dem optimalen Bauteil berücksichtigt werden. Ein Informationsgehalt des Konfigurators ist somit weiter erhöht.In a further embodiment of the invention, it is conceivable that a geometry of a KE can be provided as a requirement for at least one configurator, with the geometry being able to be entered and/or selected via the corresponding input mask. Furthermore, if no geometry is entered and/or selected by the designer, it can be provided that the configurator uses a predetermined geometry. This further development allows a geometric design (=component calculation) to be carried out. The geometry of a component often depends on the materials to be selected and of course also on geometry factors. For example, at WNV, the shaft diameter d has a very large influence on the construction and design of machines. With the specified development, this can now be taken into account in the configurator when searching for the optimal component. An information content of the configurator is thus further increased.
Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung können die Anforderungen in Anforderungskategorien eingeteilt werden. Beispielsweise in der Anforderungskategorie „Geometrie“ kann bei WNV der Wellendurchmesser zur Auswahl stehen.In a preferred embodiment of the invention, the requirements can be divided into requirement categories. For example, in the “Geometry” requirement category, the shaft diameter can be selected at WNV.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist denkbar, dass zumindest ein Konfigurator aufgefundene Bauteile und/oder Bauprinzipien in einer Rangliste ausgibt. Die Bauteile und/oder Bauprinzipien können hierbei beispielsweise anhand einer physikalischen Größe sortiert sein. Beispielsweise kann bei einer WNV eine Rangliste von Bauteilen ausgegeben werden, die nach dem maximalen Drehmoment sortiert sind oder die nach dem Drehmoment bei einem bestimmten Wellendurchmesser, der beispielsweise eingebbar ist, sortiert sind. Somit ist weiter denkbar, dass das die physikalische Größe von einem Konstrukteur vorgegeben werden kann und die Rangliste davon abhängig gestaltet wird. Mit anderen Worten kann mittels des einzugebenden Wellendurchmessers dieses Ranking auch dynamisch gestaltet werden, d.h. je nach eingegebenen Durchmesser ergibt sich möglicherweise eine andere Rangfolge der Bauteile. Alternativ oder zusätzlich kann ein Ranking basierend auf den Kosten der Bauteile und/oder Bauprinzipien erfolgen.In a further embodiment of the invention, it is conceivable that at least one configurator outputs found components and/or construction principles in a ranking list. In this case, the components and/or construction principles can be sorted, for example, on the basis of a physical variable. For example, in the case of a WNV, a ranking list of components can be output that is sorted according to the maximum torque or that is sorted according to the torque for a specific shaft diameter that can be entered, for example. It is therefore also conceivable that the physical variable can be specified by a designer and the ranking list is designed as a function of this. In other words, this ranking can also be designed dynamically using the shaft diameter to be entered, i.e. depending on the diameter entered, there may be a different ranking of the components. Alternatively or additionally, a ranking can be based on the costs of the components and/or construction principles.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist denkbar, dass der jeweilige Konfigurator derart eingerichtet ist, dass dieser das zumindest eine ermittelte Bauteil und/oder Bauprinzip hinsichtlich seiner Eignung für die gewünschte/n Anforderung/en der Maschinenkonstruktion kategorisiert in eine von zumindest zwei Kategorien oder in eine von einer Vielzahl von Kategorien. Beispiele für Kategorien wären: „uneingeschränkt verwendbar“, „gut geeignet“, „geeignet“, „eingeschränkt geeignet“, „nicht geeignet“. Der Konfigurator kann dann die Kategorisierung zusammen mit dem zumindest einen ermittelten Bauteil und/oder Bauprinzip, insbesondere über das Ausgabemittel, ausgeben. Sind mehrere Bauteile und/oder Bauprinzipien ermittelt, so ist denkbar, dass diese in einer jeweiligen Kategorie angeführt werden. Dies ist vorteilhaft, da der Konstrukteur somit nicht nur das bestgeeignete Bauteil und/oder Bauprinzip vorgeschlagen bekommt, sondern auch ein gut geeignetes Bauteil und/oder Bauprinzip, das möglicherweise kostengünstiger ist.In a further embodiment of the invention, it is conceivable that the respective configurator is set up in such a way that it categorizes the at least one determined component and/or construction principle into one of at least two categories or into one with regard to its suitability for the desired requirement(s) of the machine design from a variety of categories. Examples of categories would be: "unrestricted use", "well suited", "suitable", "limited suitability", "not suitable". The configurator can then output the categorization together with the at least one determined component and/or construction principle, in particular via the output means. If several components and/or construction principles are determined, it is conceivable that these are listed in a respective category. This is advantageous because the designer not only has the most suitable component and/or construction principle suggested to him, but also a highly suitable component and/or construction principle that may be more cost-effective.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann zumindest einem Teil der in der Datenbank hinterlegten Bauteile und/oder Bauprinzipien jeweils zumindest ein Anbieter zugeordnet sein. Über den Anbieter ist dann vorzugsweise das Bauteil und/oder Bauprinzip beziehbar. Der jeweilige Konfigurator kann dann derart eingerichtet sein, den zumindest einen Anbieter über das Ausgabemittel, insbesondere zusammen mit dem ermittelten Bauteil und/oder Bauprinzip, auszugeben. Durch die Anbieterangabe ergeben sich weitere Vorteile. Der Konstrukteur kann auf einfache Weise das ermittelte Bauteil und/oder Bauprinzip über den zumindest einen Anbieter anfordern. Der Betreiber des erfindungsgemäßen Systems kann beispielsweise vom Anbieter eine Provision erhalten.In a further embodiment of the invention, at least one supplier can be assigned to at least some of the components and/or construction principles stored in the database. The component and/or construction principle can then preferably be obtained from the provider. The respective configurator can then be set up in such a way that the at least one provider is output via the output means, in particular together with the determined component and/or construction principle. The provider information results in further advantages. The designer can easily request the determined component and/or construction principle from the at least one provider. The operator of the system according to the invention can, for example, receive a commission from the provider.
Mit Vorteil ist der Konfigurator weiter derart eingerichtet, dass über diesen das zumindest eine ermittelte Bauteil und/oder Bauprinzip von dem zumindest einen ausgegebenen Anbieter, insbesondere über das Internet, beziehbar ist und/oder dass über diesen ein Kontakt über das Internet mit dem Anbieter herstellbar ist.The configurator is also advantageously set up in such a way that the at least one determined component and/or construction principle can be obtained from the at least one specified provider, in particular via the Internet, and/or that contact can be established with the provider via the Internet is.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung hat zumindest ein Teil der Teilsysteme oder ein jeweiliges Teilsystem eine Schnittstelle, über die dieses mit einem Berechnungsprogramm und/oder mit einem CAD-Programm verbindbar ist. Das Berechnungsprogramm kann beispielsweise für die Festigkeitsberechnung oder Eigenschaftsberechnung eingesetzt sein. Das jeweilige Teilsystem mit einer derartigen Schnittstelle kann das zumindest eine ermittelte Bauteil und/oder Bauprinzip an das Programm zur Berechnung übermitteln. Das Programm hat vorzugsweise eine Eingabeschnittstelle, über die Berechnungsparameter eingebbar sind. Das Programm ist weiter vorzugsweise derart ausgestaltet, dass anhand der eingebrachten Bauteile und/oder Bauprinzipien und/oder anhand der Berechnungsparameter das Bauteil und/oder Bauprinzip mit einer optimalen, passenden Geometrie ausgegeben ist.In a further embodiment of the invention, at least part of the subsystems or a respective subsystem has an interface via which it can be connected to a calculation program and/or to a CAD program. The calculation program can be used, for example, for calculating strength or calculating properties. The respective subsystem with such an interface can transmit the at least one determined component and/or construction principle to the program for calculation. The program preferably has an input interface via which calculation parameters can be entered. The program is further preferably designed in such a way that the component and/or construction principle is output with an optimal, suitable geometry based on the components and/or construction principles introduced and/or on the basis of the calculation parameters.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist denkbar, einen Auswahl-Algorithmus vorzusehen, der derart ausgestaltet ist, dass dieser anhand des über das Teilsystem und/oder über das Programm ermittelte oder berechnete Bauteil und/oder Bauprinzip zumindest einen Anbieter auswählt, der dieses Bauteil und/oder Bauprinzip, insbesondere mit den entsprechenden Parametern, anbietet oder dem Bauteil und/oder Bauprinzip, insbesondere mit den entsprechenden Parametern, am Nächsten kommt.In a further refinement of the invention, it is conceivable to provide a selection algorithm which is designed in such a way that it uses the component and/or construction principle determined or calculated via the subsystem and/or the program to select at least one supplier who offers this component and/or or construction principle, in particular with the corresponding parameters, or comes closest to the component and/or construction principle, in particular with the corresponding parameters.
Der Auswahl-Algorithmus hat vorzugsweise einen Maschinen-Lern-Baustein, der Bauteilkataloge der Anbieter derart erfasst, dass diese vom Auswahl-Algorithmus für die Anbieterauswahl verwendbar sind.The selection algorithm preferably has a machine learning module that records the suppliers' component catalogs in such a way that they can be used by the selection algorithm for the supplier selection.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann das System einen digitalen Baukasten aufweisen, der eine Mehrzahl von Baukastenfeldern hat. In ein derartiges Baukastenfeld ist ein Teilsystem digital einsetzbar. Der digitale Baukasten ist beispielsweise über ein Graphical User Interface dargestellt, wobei die Teilsysteme mit beispielsweise Drag-and-Drop aus einem digitalen Werkzeugkasten in das jeweilige Baukastenfeld einsetzbar sind. Die Baukastenfelder können vernetzt sein. Die Vernetzung erfolgt beispielsweise derart, dass ein Ausgang eines Teilsystems ein Eingang eines weiteren Teilsystems ist. Beispielsweise können die Baukastenfelder in einer Reihe entlang einer Arbeitsrichtung anordenbar sein. Mit dem Baukasten kann auf einfache Weise ein Zusammenhang der Teilsysteme hergestellt werden. So wäre denkbar, dass beispielsweise ein Teilsystem ein optimales Bauteil ausgibt, das dann in das folgende Teilsystem als Eingabe eingespeist wird. Mit anderen Worten kann bei einer Mehrzahl von Teilsystemen, insbesondere wenn diese in einer Reihe in den Baukastenfeldern angeordnet sind, ein Teilsystemausgang des einen Teilsystems als Teilsystemeingang des nachgeordneten Teilsystems dienen. Mit andern Worten sin die Teilsysteme sind vorzugsweise in einem virtuellen Werkzeugkasten hinterlegt. Ein jeweiliges Teilsystem kann aus dem Werkzeugkasten in eines der Baukastenfelder einführbar sein.In a further embodiment of the invention, the system can have a digital construction kit that has a plurality of construction kit fields. A subsystem can be used digitally in such a modular field. The digital construction kit is represented, for example, via a graphical user interface, with the subsystems being able to be used in the respective construction kit field with, for example, drag-and-drop from a digital toolbox. The modular fields can be networked. The networking takes place, for example, in such a way that an output of a subsystem is an input of a further subsystem. For example, the modular fields can be arranged in a row along a working direction. With the modular system, a connection between the subsystems can be established in a simple manner. It would be conceivable, for example, that a subsystem outputs an optimal component, which is then fed into the following subsystem as an input. In other words, in the case of a plurality of subsystems, particularly if they are arranged in a row in the modular fields, a subsystem output of one subsystem can serve as a subsystem input of the downstream subsystem. In other words, the subsystems are preferably stored in a virtual tool box. A respective subsystem can be introduced from the toolbox into one of the modular fields.
Weiter ist denkbar, dass bei zwei in Reihe angeordneten Baukastenfeldern zumindest ein nebengeordnetes Baukastenfeld diesem zugeordnet ist. Ein darin angeordnetes Teilsystem kann dann als Teilsystemeingang den Teilsystemausgang des in Arbeitsrichtung gesehen im vorderen Baukastenfeld angeordneten Teilsystems nutzen. Ein Teilsystemausgang des im nebengeordneten Baukastenfeld angeordneten Teilsystems kann als, insbesondere zusätzlicher, Teilsystemeingang für das im hinteren Baukastenfeld angeordneten Teilsystem - der zwei in Reihe angeordneten Baukastenfelder - dienen.It is also conceivable that, in the case of two modular fields arranged in a row, at least one secondary modular field is assigned to this. A subsystem arranged therein can then use the subsystem output of the subsystem arranged in the front modular field as seen in the working direction as a subsystem input. A subsystem output of the subsystem arranged in the subordinate modular field can serve as an, in particular additional, subsystem input for the subsystem arranged in the rear modular field—of the two modular fields arranged in a row.
Offenbart ist ein computerimplementiertes System zur Unterstützung der Auswahl von Maschinenelementen. Dieses hat eine Mehrzahl von Konfiguratoren, die jeweils für eine Hauptgruppe von Bauteilen und/oder Bauprinzipien vorgesehen sind. Über einen Eingang eines jeweiligen Konfigurators können Anforderungen an das Bauteil und/oder Bauprinzip eingegeben werden. Der Konfigurator ist dabei derart ausgestaltet, dass er basierend auf den Anforderungen ein Bauteil und/oder Bauprinzip seiner ihm zugeordneten Hauptgruppe über einen Ausgang ausgibt.A computer-implemented system for supporting the selection of machine elements is disclosed. This has a number of configurators, each of which is provided for a main group of components and/or construction principles. Requirements for the component and/or construction principle can be entered via an input of a respective configurator. The configurator is designed in such a way that based on the requirements, it issues a component and/or construction principle of its assigned main group via an output.
Figurenlistecharacter list
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
-
1 schematisch ein System mit einem Teilsystem, das einen Konfigurator aufweist, gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel, -
2 schematisch ein Teilsystemdes Systems aus 1 , das neben dem Konfigurator zusätzlich einen Konverter aufweist, -
3a und3b schematisch eine Funktionsweise desKonverters aus 2 , -
4 schematisch einen Baukasten desSystems aus 1 , -
5 schematisch einen Gesamtüberblick über das System gemäß dem Ausführungsbeispiel, -
6 schematisch neben einem Konfigurator ein Berechnungsprogramm, -
7a bis7f schematisch eine Funktionsweise desKonfigurators aus 1 , -
8 eine mögliche Ausgabe des Systems auf einem Ausgabemittel, -
9 eine mögliche Ausgabe des Systems auf einem Ausgabemittel, -
10 schematisch eine Vielzahl von Teilsystemen und deren Zusammenhang, -
11 schematisch eine KI-Erfassung von Bauteilkatalogen von Anbietern, -
12 schematisch eine Eingabemaske für den Konfigurator und -
13 eine mögliche Ausgabe des Systems auf einem Ausgabemittel.
-
1 schematically a system with a subsystem that has a configurator, according to a first embodiment, -
2 schematically shows a subsystem of thesystem 1 , which, in addition to the configurator, also has a converter, -
3a and3b schematically shows how the converter works2 , -
4 a schematic of amodular system 1 , -
5 schematically a general overview of the system according to the embodiment, -
6 schematically next to a configurator a calculation program, -
7a until7f a schematic of how the configurator works1 , -
8th a possible output of the system on an output medium, -
9 a possible output of the system on an output medium, -
10 schematically a large number of subsystems and their connection, -
11 schematically an AI acquisition of component catalogs from suppliers, -
12 schematically an input mask for the configurator and -
13 a possible output of the system on an output medium.
Gemäß
Das System 1 ist als CAE (CAE = Computer-Added Engineering) System ausgebildet. Dieses kann beispielsweise mit Cloudcomputing betrieben werden. Hierbei erfolgt eine Bündelung von Rechenleistung, Anwendungsbereitstellung und Datenspeicherung über das Internet. Vorzugsweise werden hierbei keine Programme mehr auf Rechnern beim jeweiligen Anwender installiert, sondern sind online erreichbar. Bestimmte Programmteile des Systems, die vom Konstrukteur gerade benötigt werden, können von diesem aus dem Internet heruntergeladen und vorzugsweise nach Gebrauch wieder gelöscht werden. Ermittelte oder erstellte Bauteile und/oder Bauprinzipien und/oder Produkte werden vorzugsweise auf dem Anwenderrechner gespeichert und können weiter vorzugsweise alternativ oder zusätzlich bei Bedarf im Internet/ in der Cloud ausgelagert werden. Hierbei muss allerdings die „Single Source of Proof“ gewahrt sein. Der Zugriff auf das System 1 erfolgt vorzugsweise über einen Webbrowser. Somit können beim Zugriff des Konstrukteurs auf die Anwendungen diese immer auf dem neuesten Stand sein und ein Update durch den Konstrukteur ist nicht erforderlich. Somit ist es weiterhin nicht erforderlich, dass auf das Endgerät des Konstrukteurs Installations- oder Aktualisierungsdaten heruntergeladen werden. Dies ermöglicht einen geräte-, zeit- und ortsunabhängigen Zugriff auf die Ressourcen.The
Das System 1 basiert vorzugsweise auf einer Plattformtechnologie. Unternehmen, die das System 1 nutzen, können dann ihren Konstrukteuren von jedem Ort aus und von jedem Arbeitsrechner aus auf unternehmenskritische Daten zugreifen lassen. Hierdurch wird ein ortsunabhängiges Arbeiten ermöglicht.The
Weiterhin ist das System 1 für eine datengetriebene Produktentwicklung, insbesondere für ein generatives Design, vorgesehen. Eine Verknüpfung von Anforderungen, wie beispielsweise Randbedingungen, Materialien, Lasten und/oder Fertigungsvorhaben, an ein Konstrukt wird hierbei ermöglicht. Das System 1 erstellt daraus Designvorschläge. Ein Algorithmus des Systems 1 rechnet durch Kombination von Eingabeparametern mögliche Lösungen durch und generiert innerhalb kurzer Zeit eine Reihe von Entwurfsalternativen. Die Konstruktion wird von Anfang über Wissensdatenbanken begleitet und generiert ein optimales Produkt. Mit dem System 1 können Varianten getestet werden, mögliche Ideen weiterverfolgt werden, optimale Werkstoffe und Fertigungsverfahren ermittelt werden, eine Gewichtsreduzierung erfolgen, eine Leistungsverbesserung, insbesondere eine Erhöhung der Lebensdauer, eine Bauteilkonsolidierung, bei der mehrere Bauteile zu einem Bauteil verschmelzen, um Vorteile der additiven Fertigung auszuschöpfen.Furthermore, the
Weiter vorzugsweise soll das System 1 einen digitalen Zwilling ermöglichen. Eine Konstruktion oder Maschine wird hierbei vorzugsweise durchgehend digital entwickelt und es entsteht ein digitales Modell mit mechanischen Eigenschaften. Aus diesem Modell kann dann eine tatsächliche Maschine oder eine tatsächliche Konstruktion, insbesondere in Serie, gefertigt werden. Die Maschinen können sich dabei unter Einhaltung von vorgegebenen Toleranzen unterscheiden. Ein Verhalten der jeweiligen Maschine kann über Sensoren aufgenommen und in das System für das digitale Modell eingespeist werden. Somit kann das reale Verhalten der Maschine virtuell verfolgt werden, um eventuelle Ausfälle vorhersagen zu können.More preferably, the
Das Weiteren soll das System 1 eine simulationsgetriebene Entwicklung oder Konstruktion ermöglichen. Eine derartige Konstruktion ist bisher aus dem Stand der Technik nicht bekannt. Bisher wird zunächst konstruiert und danach das fertige Konstrukt mittels einer Berechnungssoftware, beispielsweise unter Benutzung der FEM (FEM = Finite Elemente Methode), validiert. Ermittelte Ergebnisse werden im Anschluss wieder in die Konstruktion eingearbeitet oder dabei berücksichtigt. Hierdurch können unter Umständen mehrere Iterationsschleifen auftreten. Um die Entwicklungszeit zu verkürzen, wird ein FEM-Modul derart in ein CAD-Programm (CAD = Computer Aided Design) integriert, dass praktisch beides parallel abläuft. Somit wird eine FEM-Berechnung in einer frühen Entscheidungsphase mitberücksichtigt und das CAD wird um das Spektrum der Optimierungsmöglichkeit erweitert. Um Material ressourcenschonend einzusetzen, leistet der FEM-Einsatz in der frühen Entwicklungsphase den größten Beitrag.Furthermore, the
Außerdem soll das System ein Datenmanagement aufweisen. In das System 1 wird ein leistungsfähiges PDM integriert (PDM = Produktdatenmanagement). Hierdurch kann eine papierlose Fertigung in ein verteiltes globales Zusammenarbeiten von Entwicklungsinstanzen ermöglicht sein.The system should also have data management. A powerful PDM is integrated into system 1 (PDM = product data management). As a result, paperless production can be made possible in a distributed global cooperation of development instances.
Außerdem kann das System 1 einen Einsatz von KI (KI = Künstliche Intelligenz), insbesondere von maschinellem Lernen, vorsehen. Hierbei kann ein Anwender unterstützt werden, insbesondere bei seiner täglichen Arbeit während der Bedienung seiner Programme. Entscheidend ist, welchen Detaillierungsgrad der Anwender in welchem Prozessschritt benötigt und wie er diese Information angeboten bekommt. Der konventionelle Konstruktionsprozess wird von intelligenten Assistenten unterstützt, so dass dadurch Teamarbeiten schneller und effizienter erledigt werden. Die KI hat das Ziel, Menschen in ihrem Entscheidungsverhalten zu automatisieren. Insbesondere soll ein Informationserwerb, Regeln von Verwendung von Informationen, Schlussfolgerungen daraus gezogen werden und mehr Selbstkorrektur erfolgen. Insbesondere KI in Form von maschinellem Lernen wird beispielsweise dann eingesetzt, wenn ein Problem nicht durch einen klassisch programmierbaren Algorithmus beschreibbar ist. Die Aufgabe eines Konstruktionsingenieurs ist es, anhand seines Wissens und seiner Erfahrung, Maschinen zu entwickeln, die Kundenanforderungen entsprechen. Ein wichtiger Punkt dabei ist, dass er die optimalen Maschinenelemente mittels Anwendung einer Konstruktionsmethode auffindet. Im Gegensatz zur früheren üblichen Konstruktionsweise, bei der vom Konstrukteur neben der persönlichen Erfahrung ein hohes Maß an intuitiver Begabung - die zufallsabhängige Lösungen hervorbrachte - vorausgesetzt wurde, wird mit dem System 1 durch methodisches Vorgehen eine optimale Lösung gefunden. Ziel der Konstruktionsmethode ist es, für die gestellte Konstruktionsaufgabe mit einem geringen Kosten- und Zeitaufwand mit hoher Sicherheit die beste konstruktive Lösung zu finden.In addition, the
Wie eingangs erläutert, besteht die Herausforderung beim Konstruieren darin, dass es eine Vielzahl an Lösungen für ein Konstruktionsproblem gibt. Das, insbesondere cloudbasierte, System 1 kann mittels generativem Design Konstrukteuren bei der Auswahl und Berechnung von Bauteilen und/oder Bauprinzipien, insbesondere von Maschinenelementen, unterstützen. Üblicherweise werden in der Technik Maschinenelemente (ME) als das kleinste, nicht mehr sinnvoll zu zerlegende und in gleicher Form immer wieder verwendete Bauteil verstanden. Hierunter fallen sowohl Einzelbauteile wie Schrauben, Stifte, Wellen, Zahnräder usw. als auch Bauteile, die zwar aus mehreren Einzelbauteilen bestehen, aber hinsichtlich ihres Einsatzes als einheitliches Bauteil (= Element) verwendet werden, wie beispielsweise Wälzlager, Kupplungen, Ventile usw. Ein Konstrukteur bedient sich während seines KonstruktionsProzesses üblicherweise bereits vorhandener, meist genormter und von Zulieferern fertig angebotener Maschinenelemente. Jede technische Apparatur ist aus mehreren Maschinenelementen ausgebildet, deren Art der logischen Zusammenwirkung zur Erfüllung der an das Gerät gestellten Aufgabe vom Konstrukteur während des Konstruktionsprozesses zielgerecht erbracht wird. Hierfür sind grundlegende Kenntnisse, z. B. hinsichtlich von Passungen, der Festigkeit und zulässigen Spannungen usw. für die Dimensionierung sowie für die Auswahl der in den Normen festgelegten Maschinenelemente erforderlich.As explained at the beginning, the challenge when designing is that there are a multitude of solutions to a design problem. The
Der Konfigurator 4 ist vorzugsweise browsergesteuert über das Internet bedienbar. Er dient zur Unterstützung und/oder zur Automatisierung des fehleranfälligen Auswahlprozesses. Je nach Anforderungen, die an das Maschinenelement gestellt werden, errechnet der Konfigurator 4 mit seinem Algorithmus die für die Konstruktion optimale Lösung.The
Gemäß
Die Funktionsweise des Konverters 12 aus
Bei dem Konverter 12 handelt es sich mit anderen Worten um einen automatischen Formelumsteller. Einige der in
Gemäß
Mit anderen Worten sollen gemäß
Wenn optimale Bauteile und/oder Bauprinzipien der Teilsysteme 26 bis 34 gefunden wurden, kann ein optimales Gesamtsystem als geometrisches Maschinenkonzept vorliegen. Die Ausgabe der Daten über den Ausgang 24 kann über ein Stücklistensystem erfolgen. Im Anschluss können automatisierte Anfragen an entweder eine vorgegebene Auswahl an Anbietern oder Zulieferern oder an selbst eingetragene Zuliefern eigener Wahl erfolgen.If optimal components and/or construction principles of the
Gemäß
Mit anderen Worten wird gemäß
Das vorliegende System 1 unterscheidet sich von herkömmlichen CAD-Systemen/ - Programmen. In herkömmlichen CAD-Programmen werden über Parametrik und Constraints (= Zwänge) einzelne Bauteile konstruiert und optimiert. In Anschluss werden sie zu Baugruppen zusammengesetzt. Das System 1 dagegen betrachtet das Gesamtsystem. Es dient zur Systemoptimierung. Über die Auswahl der Anforderungen an einzelne Bauteile über Konfiguratoren 4 werden optimale Bauteile ermittelt. Über Verbindungen zu Berechnungs-Bausteinen bei Programmen 42 können mit und ohne Konverter 12 einzelne Bauteile miteinander vernetzt werden, und bei Änderungen an einer Stelle immer ein optimal angepasstes Gesamtsystem zu bekommen. Zumindest ist das System 1 nicht nur ein Tool zur Konstruktionsoptimierung oder Bauteiloptimierung, sondern es kann eine Automatisierung der Konstruktion zur Erhöhung der Produktqualität führen. Eine Konstruktion wird dadurch beschleunigt und Fehler werden minimiert. Denkbar ist der Einsatz des Systems 1 nicht nur in der Konstruktion, sondern auch in der Produktentwicklung aber auch in der FMEA (FMEA = Failure Mode and Effects Analysis) bei der Fehlersuche und Erhöhung der Zuverlässigkeit von vorhandenen Maschinen kann das System 1 eingesetzt werden.The
Als Ausgabeinformationen kann das System 1 eine oder mehrere den folgenden angeführten Informationen aufweisen: Informationen über mögliche Anforderungen an ein Bauteil, Benennung des optimalen Bauteils, Informationen über Funktionen und Einsatz des Bauteils, Informationen über Berechnungsablauf, Informationen über die Geometrie des Bauteils, Informationen über Hersteller des Bauteils, 3D-Daten des Bauteils, Informationen über Funktionen der 3D-Daten, Informationen über den benötigten Bauraum des Bauteils, Informationen darüber, ob das Bauteil das richtige an der Position ist und/oder ob die gewählten Anforderungen mit der Konstruktion übereinstimmen, alternative Bauteile, FEM-Analyse des Bauteils und des Gesamtsystems, Ausgabe in Text oder Sprache.The
Gemäß
Am Markt sind Berechnungsprogramme bekannt, mit denen Maschinenelemente dimensioniert werden können. Hierbei handelt es sich aber um eine nachgelagerte Auslegung und es wird vorausgesetzt, dass der Konstrukteur schon vorher weiß, welches das optimale Bauteil für ihn ist. Mit dem System 1 ist es jetzt allerdings möglich, anhand der Anforderungen das optimale Bauteil zu finden. Die nachgelagerte Berechnung ermöglicht zusätzlich eine geometrische Auslegung des Maschinenelements. Es wird nicht nur das optimale Bauteil ermittelt, sondern es wird zusätzlich angeführt, über welchen oder welche Anbieter das Bauteil bezogen werden kann.Calculation programs with which machine elements can be dimensioned are known on the market. However, this is a downstream design and it is assumed that the designer already knows which is the optimal component for him. With
Anhand der
Definition der Auswahlmatrix 68: Die Auswahlmatrix 68 stellt die Datenbank dar. Es sind darin aus der Fachliteratur Informationen verarbeitet, wie beispielsweise „Die Paßfeder ist leicht montierbar“ und in einen Gesamtzusammenhang innerhalb der Maschinenelementgruppe (hier WNV) gebracht und gleichzeitig maschinenlesbar durch die Zahlenwertung.Definition of the selection matrix 68: The
Jede Zelle der Auswahlmatrix 68 weist eine sogenannte „WENN Formel“ auf. Diese ist mit der jeweiligen Ausgabezelle des Optionsfeldes verbunden. Dort wird unterhalb jeder WNV (hier 22 Verbindungsarten) die gewählte Auswahloption weiterverarbeitet. Bei „JA“ wird eine vorbestimmte Wertung (= Eignung des Bauteils für die jeweilige Anforderung) verwendet.Each cell of the
Formel der
Auswahlmatrix:WEN N([Auswahloptionsfeld]=1;DANN[WERTUNG];SONST=2)formula of
Choice matrix:IF N([choice radio field]=1;THEN[SCORING];ELSE=2)
Mit andern Worten: Wenn die Anforderung mit JA ausgewählt wurde, dann schreibe die Wertung x. Ansonsten ist die Auswahl NEIN.In other words: If the requirement was selected with YES, then write the score x. Otherwise the selection is NO.
In dem Beispiel gemäß
Zusätzlich zur Auswahlmatrix 68 sind gemäß
Formel: WENN(KGRÖSSTE(Matrix;k)=[Wertung];[Verbindungswort];““).In addition to the
Formula: IF(LARGE(matrix;k)=[score];[connecting word];"").
Mit anderen Worten: Wenn in der Matrix AB 12-24 die Wertung x steht und es gleichzeitig die höchste Wertung ist, schreibe das Wort aus AB11, sonst schreibe nichts.In other words: if the matrix AB 12-24 has the score x and it is also the highest score, write the word from AB11, otherwise write nothing.
Wird beispielsweise gemäß
Gemäß
Gemäß
Soll ein konkretes Drehmoment angegeben werden, dann wird erstens das Optionsfeld „JA“ und zweitens die Zelle „Erforderl. max. Drehmoment in [Nm]“ freigeschaltet und kann angegeben werden. Hierdurch wird in Zelle O14 eine 3 angeführt. Es kann dann der Drehregler unterhalb des Eingabefelds für das Drehmoment bewegt werden und das maximale Drehmoment eingestellt werden. Entscheidend ist bei dieser Möglichkeit, dass der eingegebene Wert kleiner oder gleich eines vorbestimmten Maximums (=Grenzwert) ist, wobei der eingetragene Wert stets mit dem Maximum verglichen werden kann (dieser ist meist beim größten Durchmesser des Anbieters zu finden). Das vorbestimmte Maximum stammt vorzugsweise aus einer Auswertung, insbesondere der automatischen Auswertung, aus den Bauteilkatalogen 54 der Anbieter dieses Bauelements, insbesondere ungeachtet der Geometrie, insbesondere des Wellendurchmessers. Es handelte sich um einen maximalen Wert, der physisch erreicht werden kann. Genauere Werte können in der nachgelagerten geometrischen Auslegung berechnet werden, wo auch die Angabe des benötigten WellenDurchmesser anzugeben ist. Vorzugsweise ist vorgesehen, dass, wenn der vorbestimmte maximale Wert überschritten wird, das Bauteil als ungeeignet deklariert wird, obwohl es sonst allen weiteren geforderten Anforderungen genügen würde.If a specific torque is to be specified, then firstly the option field "YES" and secondly the cell "Required. max. torque in [Nm]" and can be specified. This puts a 3 in cell O14. The rotary control can then be moved below the input field for the torque and the maximum torque can be set. With this option, it is crucial that the value entered is less than or equal to a predetermined maximum (= limit value), whereby the entered value can always be compared with the maximum (this can usually be found with the largest diameter of the provider). The predetermined maximum preferably comes from an evaluation, in particular the automatic evaluation, from the component catalogs 54 of the suppliers of this component, in particular regardless of the geometry, in particular the shaft diameter. It was a maximum value that can be physically reached. More precise values can be calculated in the subsequent geometric design, where the required shaft diameter must also be specified. It is preferably provided that when the predetermined maximum value is exceeded the component is declared unsuitable, although it would otherwise meet all other required requirements.
Gemäß
Formel:
WENN(UND([Drehmomenteingabe]<=[max.Drehmoment];[Auswahloptionsfeld]=3);[Wer tung];SONST=2)According to
Formula:
IF(AND([torque input]<=[max torque];[radio button]=3);[value];ELSE=2)
Mit anderen Worten: Wenn die Drehmomenteingabe kleiner gleich dem Grenzwert ist und die Auswahl auf 3 (konkretes Drehmoment) steht, dann schreibe die Wertung x. Ansonsten ist die Auswahl NEIN.In other words, if the torque input is less than or equal to the limit and the choice is 3 (actual torque), then write the score x. Otherwise the selection is NO.
Diese Formel hat zur Folge, dass die Eingabe des Werts in das Feld 76 in Form einer Drehmomenteingabe kleiner oder gleich dem maximalen Drehmoment sein muss und zusätzlich das Auswahloptionsfeld auf 3 steht. Ist das der Fall, dann erfolgt eine Berücksichtigung des eingegebenen Wertes. Ist dies nicht der Fall, so wird das Feld 76 als nicht gewählte oder mit „NEIN“ gekennzeichnete Anforderung angesehen.The consequence of this formula is that the value entered in
Gemäß
Formel: WENN([Auswahloptionsfeld]=1 ;1 ;WENN
(UND([Auswahloptionsfeld]=3;[DREHMOMENTEINGABE]<=[max. Drehmoment]); 1 ;2))According to
Formula: IF([radio button]=1 ;1 ;IF
(AND([Selection radio button]=3;[TORQUE INPUT]<=[Max Torque]); 1 ;2))
Mit anderen Worten: Wenn die Auswahl auf JA steht und wenn die Auswahl auf konkretes Drehmoment steht und gleichzeitig das Drehmoment kleiner gleich dem Grenzwert ist, dann schreibe 1. Ansonsten ist die Auswahl NEIN.In other words: If the selection is YES and if the selection is concrete torque and at the same time the torque is less than or equal to the limit value, then write 1. Otherwise the selection is NO.
Die Wertung dieser Anforderung sollte auch um die Drehmomenteinschränkung erweitert werden. Ansonsten würde dieses Feld berücksichtigt werden, obwohl es im Feld darunter (in Excel U15) mit beispielsweise einer Grenzwertüberschreitung aus der Wertung fällt.The weighting of this requirement should also be extended to include the torque constraint. Otherwise, this field would be taken into account, although it is excluded from the evaluation in the field below (in Excel U15) with, for example, a limit value being exceeded.
Gemäß
Mit anderen Worten: (Kursiv = Basisformel wie obenstehend erläutert) Wenn in der Matrix U14-28 die Wertung 1 oder die Wertung 2 steht die größte ist UND die Drehmomenteingabe kleiner gleich dem Grenzwert ist (gleiches für die Axialkraft gilt), dann schreibe das Wort aus U11, sonst schreibe nichts.
Mit anderen Worten: Hier soll entweder das Wort aus U11 bei Wertung 20 stehen, oder wenn der Drehmoment-Grenzwert oder der Axialkraft-Grenzwert überschritten ist, sonst schreibe nichts.In other words: Either the word from U11 with a rating of 20 should appear here, or if the torque limit value or the axial force limit value has been exceeded, otherwise do not write anything.
Gemäß
Gemäß
Zumindest ein Teil der in den Eignungsfeldern 88 angeführten Bauteile und/oder Bauprinzipien ist vorzugsweise mit einem Link hinterlegt. Über den jeweiligen Link kann eine jeweilige Webseite mit Erklärungen zum verlinkten Bauteil und/oder Bauprinzip hinterlegt sein. Des Weiteren ist denkbar, dass die Benutzeroberfläche 84 ein Infofeld aufweist, über das wichtige technische Informationen ausgebbar sind, beispielsweise in Abhängigkeit der ausgewählten Anforderungen. Es wäre denkbar als Information folgendes auszugeben: „Vorsicht! Wirken Drehmoment und Axialkraft gleichzeitig auf die WNV, so ist das resultierende Drehmoment zu ermitteln, welches kleiner sein muss als das übertragbare Drehmoment nach Herstellerangabe.“At least some of the components and/or construction principles listed in the suitability fields 88 are preferably stored with a link. A respective website with explanations for the linked component and/or construction principle can be stored via the respective link. Furthermore, it is conceivable that the
Vorzugsweise werden bei der Anbieterfläche nur Anbieter angezeigt, die ein Bauteil oder Bauteile und/oder ein Bauprinzip oder Bauprinzipien vorbestimmter Kategorien der Eignungsfelder 88 anbieten. So ist denkbar, dass beispielsweise kein Anbieter der Kategorie „nicht geeignet“ vorgesehen ist. Außerdem soll die Anzeige der Anbieter in Abhängigkeit von einer oder mehreren Anforderung/en mit einem gewünschten und/oder berechneten Wert sein. Bietet beispielsweise ein Anbieter eine WNV an, allerdings keine die das erforderliche maximale Drehmoment aufweist, so wird dieser Anbieter nicht dargestellt. Beispielsweise sind zwei Anbieter von Spannelementen auf Werbeplätzen hinterlegt und da das Spannelement als optimales Bauteil laut Anforderungen angegeben wird, werden auch diese beiden Anbieter angezeigt. Schiebt jetzt der Konstrukteur den Drehmoment-Knopf nach oben, fällt der Werbeplatz des Anbieters mit dem geringeren max. Drehmoment als Grenzwert weg, während der Anbieter mit dem größeren möglichen Drehmoment dargestellt bleibt. Bis beim Überschreiten seines max. Drehmomentes auch dieser herausfliegt. So sieht der Konstrukteur einfach und schnell, welche Anbieter für das geforderte Drehmoment in Frage kommen bzw. was für Werte überhaupt realistisch sind.In the provider area, only providers who offer a component or components and/or a construction principle or construction principles of predetermined categories of the suitability fields 88 are preferably displayed. It is conceivable, for example, that no provider in the “unsuitable” category is provided. In addition, the display of the provider should be dependent on one or more requirements with a desired and/or calculated value. For example, if a supplier offers a WNV but none that has the required maximum torque, this supplier is not shown. For example, two providers of clamping elements are stored in advertising spaces and since the clamping element is specified as the optimal component according to the requirements, these two providers are also displayed. If the designer now pushes the torque button up, the advertising space for the provider with the lower maximum torque as the limit value is omitted, while the provider with the higher possible torque remains displayed. Until it flies out when its maximum torque is exceeded. In this way, the designer can see quickly and easily which suppliers are suitable for the required torque and what values are actually realistic.
In
Für die Eingabemasken 86, 98 aus den
Gemäß
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Statistische Auswertungen der Konfiguratorabfragen können den Herstellern, die Werbeplätze buchen, dahingehend zur Verfügung gestellt werden, dass z.B. eine Aussage pro Monat getroffen werden kann, welche Bauteile häufig als optimales Bauteil als Ergebnis der Nutzer getroffen werden und welche weniger häufig.Statistical evaluations of the configurator queries can be made available to the manufacturers who book advertising space in such a way that, for example, a statement can be made per month as to which components are often used as the optimal component as a result of the user and which are used less frequently.
Claims (10)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102021120052.0A DE102021120052A1 (en) | 2021-08-02 | 2021-08-02 | Computer-implemented system to support the selection of design elements |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102021120052.0A DE102021120052A1 (en) | 2021-08-02 | 2021-08-02 | Computer-implemented system to support the selection of design elements |
Publications (1)
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---|---|
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Family
ID=84890090
Family Applications (1)
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---|---|
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Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102006046760A1 (en) | 2006-09-29 | 2008-04-03 | Abb Patent Gmbh | Programmable and movable device e.g. modular positioning device, designing method for use in automotive industry, involves positioning modules relative to each other by connecting links in area such that parameter sets are satisfied |
-
2021
- 2021-08-02 DE DE102021120052.0A patent/DE102021120052A1/en active Pending
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102006046760A1 (en) | 2006-09-29 | 2008-04-03 | Abb Patent Gmbh | Programmable and movable device e.g. modular positioning device, designing method for use in automotive industry, involves positioning modules relative to each other by connecting links in area such that parameter sets are satisfied |
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