Messen und Prüfen direkt im Fertigungsprozess

Forschung und Entwicklung im Geschäftsfeld Mess- und Prüftechnik

Geometrieprüfung von Eisenbahnradsätzen

Dimensionelle Messung von Radsätzen und Rädern

Die Räder schienengebundener Fahrzeuge sind aufgrund der Wechselwirkung zwischen Rad und Schiene enormen Belastungen ausgesetzt. Die Geometrie des Radprofils, die Rund- und Planlaufabweichungen sowie die Position der Radscheiben auf der Welle sind Güteparameter, die entscheidend für die Betriebssicherheit und einen hohen Fahrkomfort eines Schienenfahrzeuges sind.

Bei immer höheren Geschwindigkeiten der Fahrzeuge ist die Sicherstellung definierter Güteparameter durch eine objektive messtechnische Erfassung sowohl bei der Herstellung von Radsätzen als auch während notwendiger Instandsetzungsmaßnahmen von großer Bedeutung.

Basierend auf der Technologie OptoInspect 3D wurde am Fraunhofer IFF ein berührungslos arbeitendes Messsystem entwickelte, welches eine vollständige Prüfung der geometrisch relevanten Geometrieparameter von Radsätzen und Rädern ermöglicht.

Technische Lösung für Radsatzmessstand

Ein vollautomatisch arbeitender Messstand besteht aus Funktionskomponenten für das Handling der Radsätze sowie der eigentlichen Messeinrichtung. Das Radsatzhandling realisiert die Zu- und Abführung der Radsätze in die Messposition sowie eine notwendige Scanbewegung für die Datenaufnahme. Für die Datenerfassung kommen linienhaft und punktförmig messende optische Sensorverbünde zum Einsatz, die nach dem Triangulationsprinzip arbeiten. Fünf Sensorverbünde arbeiten dabei in einem gemeinsamen Koordinatensystem und digitalisieren jeweils relevante Oberflächenbereiche von Radprofilen, Rädern und der Welle. Eine radiale Zustellung der Sensoren ermöglicht eine Anpassung an unterschiedliche Raddurchmesser.

Die Datenauswertung erfolgt in aufgabenspezifisch angepassten Softwaremodulen. In einem ersten Schritt werden Radsatz- und Radprofilkoordinatensysteme bestimmt und in einem zweiten Schritt erfolgt die Berechnung der Geometrieparameter. Die Steuerung der Bewegungssysteme, die Datenerfassung über die Sensorverbünde, die Datenauswertung und Protokollierung erfolgen mit einem PC-basierten System.

Messergebnisse (gemäß Richtlinien der Deutsche Bahn AG)

Radsatzmaße

  • Abstand innere Radkranzstirnflächen (AR)
  • Abstand innere Radkranzstirnflächen zur Radsatzmitte (AR1, AR2 bzw. c, c’)
  • Messkreisdurchmesser (dM)
  • Rundlaufabweichung Messkreisebenen (H)
  • Planlaufabweichung Radscheiben (G)
  • Durchmesser und Rundlaufabweichung Radsatzwelle (F)
  • Spurmaß (SR)

Radprofilmaße

  • Spurkranzdicke (Sd)
  • Spurkranzhöhe (Sh)
  • Quermaß Spurkranzflanke (qR)
  • Radkranz- bzw. Radreifenbreite (BR)

Das System ist bezüglich einer Bestimmung weiterer Parameter (z.B. für Bremsscheiben oder Antriebskomponenten) flexibel erweiterbar.

Die Messmittelfähigkeit derartiger Radsatzmessstände wurde durch ein akkreditiertes Kalibrierlabor bestätigt.