Rodermund Konstruktion und Entwicklung GmbH

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Teile zu skelettgesteuerten Baugruppen hinzufügen

Baugruppenskelett erweitern, zusätzliche Teile erzeugen und Abhängigkeiten anpassen

Links zum Thema: Das Video zur Erweiterung skelettgesteuerter Baugruppen und die Kurzpräsentation als PDF.

Skelettgesteuerte Baugruppen: Flexibel trotz anspruchsvollem Aufbau

In diesem Tutorial zeige ich, wie man zusätzliche Teile zu skelettgesteuerten Baugruppen hinzufügen kann und wie man entwurfsmäßig schon vorhandene Bezüge von den bisherigen Referenzen sowohl im Skelett als auch in der Baugruppe auf ein neues Teil "umhängt". Auf dem Weg vom Entwurf zur fertigen Konstruktion wird das zum Routinevorgang, der bei strukturierter Arbeitsweise leicht und schnell erledigt werden kann. An diesem Beispiel sieht man auch, dass skelettgesteuerte Baugruppen nicht grundsätzlich unflexibel sind, sondern auch mit vertretbarem Aufwand erweitert und umgebaut werden können.

Neue Teile in das Skelett einarbeiten

Der schon öfter gezeigte Gelenkarm soll an seinem Ende eine Konsole bekommen, an der etwas angeschraubt werden kann. Die Vorgehensweise ist sehr ähnlich wie der Neuaufbau einer Baugruppe, nur dass jetzt die sorgfältige Berücksichtigung der Konstruktionslogik und der funktionalen Abhängigkeiten noch wichtiger wird.

Wo es wegen wechselseitiger Abhängigkeiten notwendig wird das neue Teil in bestehenden Skizzen dargestellt und die Maße und geometrischen Bedingungen entsprechend angepasst beziehungsweise "umgehängt". In diesem Fall ist das die in Bild 1.1 markierte Skizze "Armgeometrie", weil bisher der Drehpunkt des Armendes mit dem Hub verknüpft wurde, wo zukünftig die Anschraubfläche der Konsole liegen soll.

Skelett ohne Konsole
Bild 1.1: Der Bereich des Skeletts, in dem die Konsole zugefügt werden soll

Normalerweise ist es empfehlenswert für neue Teile zusätzliche Skizzen zu machen, damit der Umfang der Skizzen überschaubar bleibt. Wenn man ein neues Teil zwischen zwei andere schon vorhandene einbauen möchte und sich einerseits das neue Teil nach Eigenschaften der vorhandenen richten aber andererseits umgekehrt auch deren Eigenschaften verändern soll, müssen die wechselseitig relevanten Elemente alle zusammen in eine Skizze. Ein anschauliches Beispiel ist eine nachträglich zugefügte Anlaufscheibe in einer Gelenkverbindung, deren Dicke zwar die angrenzenden Teile "wegschiebt", deren Durchmesser sich aber nach den angrenzenden Teilen richten muss. In der hier gezeigten Baugruppe wird die Konsole zwischen dem Armende und der mit dem Hub symbolisierten Umgebung eingebaut. Dafür müssen die in Bild 1.2 gezeigten Koinzident-Bedingungen, die die Hublinie mit den Gelenkarmmittellinien für beide Endlagen verbinden, gelöscht werden.

Koinzidenzbedingung
Bild 1.2: Die Verbindung die getrennt werden muss, um die Konsole einzufügen

Die Linienenden ziehe ich wie in Bild 1.3 immer etwas weg, damit sie klar sichtbar getrennt sind und nicht versehentlich wieder einrasten beim weiteren Arbeiten.

Gentrennte Verbindung
Bild 1.3: Die Linien der Hebelendlagen von der Hublinie getrennt

Als nächstes zeichne ich am Ende der Mittellinie für das Armsegment am Hubanfang nur die nötigsten Elemente: den Kreis für die Armrundung (mit dem schon am anderen Ende des Armsegments vorhandenen Kreis gleichgesetzt) und eine Linie für die Anschraubfläche, die ich mit einer mittigen Konstruktionslinie und einem Punkt auf Abstand vom Armende halte (Bild 1.4). Das so umgestaltete Armende ist immer noch beweglich, für bessere Übersicht habe ich es etwas unter die Hublinie gezogen. In Bild 1.5 ist zu sehen, dass an der Mittellinie für das Armsegment am Hubende nur die gleichgesetzte Mittellinie mit der Senkrechten für die Kontaktfläche gezeichnet sind. Mehr wird hier nicht benötigt, um die Konsole zu definieren.

Hebelende mit Konsolenelementen
Bild 1.4: Ende des Hebels mit den nötigsten Elementen der Konsole
Beide Endelagen der Konsole
Bild 1.5: Beide Endelagen der Konsole

Die Mittelpunkte der senkrechten Konsolenlinien beziehungsweise die Endpunkte der waagerechten Konstruktionslinien werden jetzt mit Koinzident-Abhängigkeiten wieder an die beiden Endpunkte der Hublinie gehängt, wo vorher die Konstruktionslinien in der Mitte der Armsegmente warden, wie in Bild 1.6 zu sehen.

Konsole am Hub fest
Bild 1.6: Konsole an den Enden der Hublinie festgemacht

Für Eigenschaften des neuen Teils, die sich mit die bisher vorhandene Geometrie nicht wechselseitig beeinflussen, werden wie beim Zufügen von Details neue Skizzen erstellt (Bild 1.7). Falls die Umgebung dadurch beeinflusst werden soll muss die neue Skizze in der Reihenfolge im Baum dort eingefügt werden, wo sie dem Konstruktionsgedanken nach hin gehört. Die Skizzen der zu beeinflussenden angrenzenden Teile müssen auf die neue Skizze folgen, damit sie darauf Bezug nehmen können. In diesem Fall ist von den in der Draufsicht gezeichneten Details der neuen Konsole nichts abhängig, die Skizze kann also wie in Bild 1.7 am Ende stehen. Die Maße der Bolzen und Laschen übernehme ich wie auch das Armsegmentende von den projizierten Linien der vorherigen Skizzen, damit ich Gleichteile verwenden kann. Mit dieser Draufsicht ist die Konsole vollständig definiert, das Ergebnis in Bild 1.8.

Details der Konsole
Bild 1.7: Details der Konsole
Vollständige Draufsicht
Bild 1.8: Draufsicht des gesamten Skeletts

Die für die Konsole benötigten Skizzen werden markiert und mit der Bauteil-erstellen-Funktion ein neues Teil mit Ableitung erzeugt und in die angegebene Baugruppe eingefügt (Bild 1.9).

Abgeleitetes Teil anlegen
Bild 1.9: Bauteil mit Ableitung anlegen und in Baugruppe einfügen

Bei der Gelegenheit ergänze ich auch das Loch für das zweite Armsegmentende in einer zusätzlichen Skizze (Bild 1.10). Der Durchmesser wird mit dem schon gezeichneten Loch mit Spiel im Befestigungslager gleichgesetzt, damit der Bolzen identisch sein kann.

Loch am zweiten Ende
Bild 1.10: Skizze für das Loch am zweiten Ende des Armsegments
Armsegment mit Loch
Bild 1.11: Loch am zweiten Ende des Armsegments

Volumenteil erzeugen und Baugruppe anpassen

Im Teil werden die Volumen erzeugt wie in "Aufbau einer skelettgesteuerten Baugruppe" beschrieben. Da die Konsole ein Schweißteil sein soll, erzeuge ich die Laschen und das Grundblech als eigenständige Volumen, die Konsole ist also ein "multibody-part". Wenn für die Extrusionen versetzte Ebenen benötigt werden, sollten die um stabil zu sein auf Linien und Endpunkte der Basisskizze erzeugt werden (Bild 2.1). Die Seitenansicht in Bild 2.2 wird aus den projizierten Punkten in der Draufsicht abgeleitet. Die Extrusionen werden "Bis Punkt" oder "Bis Ebene" gezogen, um vom Skelett gesteuert zu werden (Bild 2.3). Die Spiegelung der Lasche als neues Volumen in Bild 2.4 halte ich für eine akzeptable, weil ausreichend stabile, Vereinfachung.

Volumen auf versetzter Skizze
Bild 2.1: Das Volumen wird auf einer versetzten Skizze am Ende der Tiefenlinie erzeugt
Seitenansicht für Lasche
Bild 2.2: Skizze der Seitenansicht für die Lasche
Volumen bis Punkt
Bild 2.3: Neues Volumen bis Ende der Linie, die die Laschenbreite angibt
Spiegelung der Lasche
Bild 2.4: Spiegelung der Lasche als neues Volumen

Jetzt kann die neue Konsole in der Baugruppe richtig positioniert werden. In Bild 2.5 sieht man noch den Ausgangszustand: Die Konsole wurde automatisch fixiert dort eingefügt, wo sie im Skelett dargestellt ist, außerdem ist das zweite Armsegment noch mit seiner Gelenkachse auf das Hubende definiert. In Bild 2.6 ist die Fixierung aufgehoben und stattdessen die Konsole auf der XZ- und YZ-Ebene platziert, um die geführte Last zu idealisieren. In Hubrichtung ist sie frei beweglich.

Ausgangszustand
Bild 2.5: Konsole fixiert am Ursprung
Konsole beweglich
Bild 2.6: Konsole in Hubrichtung beweglich

Die Beziehungen "Hub-min", "Hub max" und "Hubgrenzen" können jetzt auf die Anschraubfläche der Konsole statt die Armsegmentachse bezogen werden. Möglicherweise muss dabei die Richtung (gegen- / gleichgerichtet) umgeschaltet werden. Bei der "Hubgrenzen"-Beziehung kann es wieder passieren, dass die Positivrichtung nicht stimmt. Die Positivrichtung richtet sich bei Beziehungen zwischen zwei Flächen / Ebenen in Inventor nach der Referenz 1, also möglicherweise muss man die Arbeitsebene aus dem Skelett als erste Referenz nehmen wie in Bild 2.7. Normalerweise wäre es übersichtlicher, wenn Referenz 1 immer das einzubauende Teil ist.

Änderung der Hubgrenzen-Bedingung
Bild 2.7: Änderung der Hubgrenzen-Bedingung

Die geänderten Beziehungen werden um eine nicht ausgerichtete Achsbeziehung zwischen den Drehachsen oder Bohrungen an Segmentende und Konsolenlasche ergänzt, um die Bolzenverbindung abzubilden. Damit sind die Abhängigkeiten vollständig, das Ergebnis zeigt Bild 2.8. Die für die Bewegung relevanten Bedingungen schiebe ich der Übersichtlichkeit halber gerne nach ganz oben.

Fertige Beziehungen
Bild 2.8: Fertig angepasste Beziehungen

Damit ist die Baugruppe wieder konsistent und alle Bewegungszustände und Zeichnungsansichten sind auch mit dem zugefügten Teil weiter funktionsfähig.

Schlusswort

Nachträgliche Änderungen an beweglichen und vollständig skelettgesteuerten Baugruppen sind, wie dieses Beispiel zeigt, problemlos möglich. Die im Entwurfsstadium definierten Zusammenhänge können während der Detaillierung verändert und erweitert werden, wenn der Umfang der Baugruppe wächst.

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Sie können auch gerne die Kurzpräsentation zum Thema herunterladen. Sie darf in unveränderter Form unter Nennung der Quelle frei verwendet werden, auch kommerziell (Lizenz: CC BY-ND).

Die Modelle im Zustand zum Ende dieses Tutorials können Sie ebenfalls herunterladen.

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Das Video: https://youtu.be/ywhr3qafjAI

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