anwenderreportage

Hexagon Metrology m&h Temperaturmesstaster: Wohl temperierte Zerspanung

Bei der Produktion von Radsätzen für Schienenfahrzeuge wird bei den ÖBB die Temperatur des Werkstückes mit einem Messtaster von Hexagon erfasst, sowei anschließend mit einem verlängertem Kreuztaster die Lage des Werkstückes ermittelt, bevor die eigentliche Bearbeitung erfolgt. Dies reduziert Fehler und steigert die Produktivität. Autor: Karl-Heinz Gies, Freier Redakteur

Die Fertigung von Radsätzen erfolgt bei der ÖBB im topmodernen Radsatzzentrum am TS-Standort in Knittelfeld.

Die Fertigung von Radsätzen erfolgt bei der ÖBB im topmodernen Radsatzzentrum am TS-Standort in Knittelfeld.

Infos zum Anwender

Die ÖBB-Technische Services GmbH ist eine Tochtergesellschaft der ÖBB-Personenverkehr AG und der Rail Cargo Austria AG. Sie beschäftigt ca. 4.000 Mitarbeiter und verfügt über 22 Standorte in Österreich, zwei in Ungarn und einer in der Slowakei. Am Standort Knittelfeld erfolgt die Instandhaltung und die zerstörungsfreie Werkstoffprüfung von Radsätze. Außerdem die Wartung von Schienenfahrzeugen und die Instandhaltung, Umbauten sowie Modernisierung von Sonderfahrzeugen.

Der Konzernbereich Technische Services GmbH (TS) der osterreichischen Bundesbahnen gilt in Bahnkreisen als führender Instandhalter von Radsätzen für schnell laufende Lokomotiven, Triebwagen und sämtliche Arten von Schienenfahrzeugen. Und das nicht nur für die Züge der ÖBB selbst, sondern auch für viele andere Anbieter. Im topmodernen Radsatzzentrum am TS-Standort in Knittelfeld (Stmk.) werden im Mehrschichtbetrieb Radsätze mit höchster Präzision produziert bzw. nach vorgeschriebenen Laufleistungen komplett überarbeitet. Die geforderte hohe Präzision muss penibel, und auf den einzelnen Radsatz zurück verfolgbar, dokumentiert werden. Schließlich sind diese Radsätze nicht nur maßgeblich für die Laufleistung, sondern auch für die Spurtreue, das Taumelverhalten und die Laufruhe des ganzen Zuges verantwortlich. Dementsprechend streng sind die Vorschriften der Bahnämter, nicht nur für den Radsatz selbst, sondern bis in die einzelnen Produktionsschritte. Die gilt es stets zu beachten und zu dokumentieren.

Einer der kritischen Fertigungsschritte solcher Radsätze ist die optimale Paarung von Laufachse und Rädern. Dazu wird die Nabe eines jeden Rades genau passend zu den exakten Dimensionen der jeweiligen Achse gefertigt und sofort nach der Bearbeitung paarig miteinander verpresst. Somit ist jede Radachse einzigartig und optimal gepaart. Eine Grundvoraussetzung für sicheren und ruhigen Lauf.

Temperaturbestimmung per Messtaster von m&h inklusive Dokumentation. Nur wenn die Temperatur stimmt, darf bearbeitet werden.

Temperaturbestimmung per Messtaster von m&h inklusive Dokumentation. Nur wenn die Temperatur stimmt, darf bearbeitet werden.

Passende Temperatur des Werkstückes maßgeblich

Entsprechend der offiziellen Vorschriften und Normen der Bahnbehörden für die Fertigung solcher Radsätze dürfen die Temperaturen eines Rades zu Beginn der Zerspanung nicht mehr als 5° C von der herrschenden Umgebungstemperatur in der Werkstatt abweichen. Also müssen die Temperaturen aller Räder unmittelbar vor der Nabenbearbeitung gemessen und protokolliert werden. In einer teilautomatischen Fertigung eine schwierige Aufgabe, sollen doch manuelle Eingriffe zwecks höherer Produktivität und zur Umgehung potentieller Fehlerquellen möglichst vermieden werden.

Die Radnaben werden auf einer Vertikaldrehmaschine auf genaues Paarungsmaß zur Laufachse gedreht.

Die Radnaben werden auf einer Vertikaldrehmaschine auf genaues Paarungsmaß zur Laufachse gedreht.

Die modulare Verlängerung ermöglicht ein genaues Messen an allen Stellen des Werkstückes.

Die modulare Verlängerung ermöglicht ein genaues Messen an allen Stellen des Werkstückes.

Die Radsätze sind nicht nur für die Laufleistung maßgeblich, sondern auch für die Spurtreue, das Taumelverhalten und die Laufruhe des ganzen Zuges.

Die Radsätze sind nicht nur für die Laufleistung maßgeblich, sondern auch für die Spurtreue, das Taumelverhalten und die Laufruhe des ganzen Zuges.

m&h Temperatur-Messtaster

Glücklicherweise war die Maschine der ÖBB mit einem m&h-Messtaster von Hexagon ausgerüstet. Von Hexagon gibt es auch einen Messtaster, der nicht Geometrien, sondern die Temperatur der Werkstücke messen kann. Eingeschraubt in einen normalen Tasterkörper ist hier ein stabförmiger Messfühler, den es in verschiedenen Standardlängen gibt. Dieser wird wie ein Messtaster aus dem Werkzeugmagazin eingewechselt und zur vorgesehenen Messstelle verfahren. Dort wird der Taster für einige Sekunden auf die Werkstückoberfläche gedrückt, wobei ein Thermoelement die Temperatur misst und über die Kommunikationseinrichtung des Messtasters an die Maschinensteuerung übermittelt.

Zur Radnabenbearbeitung der ÖBB wird eine Radscheibe auf den Drehteller der Vertikaldrehmaschine eingespannt. Dann wird im Bereich der Radnabe, die passend zur Achse ausgedreht werden soll, die aktuelle Temperatur gemessen und von der Maschine an das PPS-System gemeldet und dort dokumentiert. Wenn die Temperatur innerhalb eines Toleranzbandes von 5° C im Vergleich zur aktuellen Raumtemperatur liegt, wird die Bearbeitung freigegeben. Falls nicht, wird der komplette Radsatz wieder aus der Bearbeitung ausgeschleust und erst später wieder aufgerufen. In diesem Fall werden in der Zwischenzeit andere Radsätze bearbeitet, sodass die Maschine immer produziert. „Wir brauchen für eine Radbearbeitung etwa 8 – 10 Minuten“, erläutert Ing. Norbert Tauzil von der ÖBB. „Die Maschine muss laufen, damit wir die geplante Produktivität erreichen.“

Temperatur-Messtaster und Messtaster mit Verlängerung und Tastkreuz von m&h im Revolver der Drehmaschine.

Temperatur-Messtaster und Messtaster mit Verlängerung und Tastkreuz von m&h im Revolver der Drehmaschine.

Ing. Norbert Tauzil von ÖBB Technische Services GmbH und Michael Krämer von m&h freuen sich über eine sehr erfolgreiche Applikation.

Ing. Norbert Tauzil von ÖBB Technische Services GmbH und Michael Krämer von m&h freuen sich über eine sehr erfolgreiche Applikation.

Verlängerter Messtaster trägt Tastkreuz

Als nächster Schritt kommt ein Messtaster mit Tastkreuz zum Einsatz, um die genaue Lage der Radscheibe in der Aufspannung zu ermitteln. Weil beispielsweise die untere Kante der Nabenbohrung erfasst werden soll, wird dafür der modulare Messtaster von m&h genutzt. In diesem Taster befindet sich eine eingeschraubte Verlängerung, die m&h in verschiedenen Standardlängen sowohl aus Stahl als auch aus Karbonfaser anbietet. Diese Verlängerungen mit einem Durchmesser von 25 mm besitzen an den Enden Gewinde und Flansche ebenso wie Gold-plattierte Kontakte für eine optimale Signalweitergabe. Deshalb können sie nahezu beliebig aufeinander aufgeschraubt werden, um sich jeder Messaufgabe und Werkzeuggeometrie möglichst gut anzupassen. An der Spitze der Verlängerung wird dann das eigentliche Messwerk aufgesetzt. Dadurch kommt das Messwerk in unmittelbare Nähe der Messstelle, was gewährleistet, immer mit gleichbleibend hoher Genauigkeit zu messen. Aufgrund der hohen Anforderungen und weil immer ähnliche Geometrien gemessen werden, verwendet die ÖBB eine Tasterverlängerung aus Karbon mit einer Sonderlänge, die alle Werkstückvarianten erfasst.

Wie der Temperaturfühler ist auch der Messtaster mit Verlängerung im Revolver der Maschine untergebracht. Sie sind unempfindlich gegenüber umherfliegenden Spänen, Kühlmittel und Ölnebel und bewähren sich klaglos und ohne besondere Schutzmaßnahmen in diesem rauen Umfeld. Durch Antasten mit dem Tastkreuz, sowohl an Nabenober- und Unterseite als auch am Radkranz errechnet die Steuerung die tatsächliche Lage des Werkstückes und die Radscheibe kann optimal und gleichbleibend präzise bearbeitet werden. „Trotz der offenen Platzierung der Taster im Revolver der Maschine funktionieren sie ohne jedes Problem in diesem schwierigen Umfeld. Das spricht absolut für Hexagon“, zeigt sich Tauzil zufrieden.

Der Temperaturmesstaster von m&h erfasst in Sekundenschnelle die genaue Temperatur des Werkstückes.

Der Temperaturmesstaster von m&h erfasst in Sekundenschnelle die genaue Temperatur des Werkstückes.

Der Temperatur-Messtaster bestimmt die Temperatur des Werkstücks, während der Messtaster mit Verlängerung im Revolver auf seinen Aufruf zur Geometriemessung wartet.

Der Temperatur-Messtaster bestimmt die Temperatur des Werkstücks, während der Messtaster mit Verlängerung im Revolver auf seinen Aufruf zur Geometriemessung wartet.

Der Messtaster mit Verlängerung und Tastkreuz von m&h ermöglicht die genaue Lagebestimmung der Nabenbohrung.

Der Messtaster mit Verlängerung und Tastkreuz von m&h ermöglicht die genaue Lagebestimmung der Nabenbohrung.

Rundum gute Ergebnisse und Produktionssicherheit

Und er ergänzt: „Die Reduzierung von Fehlern durch die automatische Messung der Temperatur verhindert sonst üblichen Lieferaufschub. Im Betriebsablauf ist die Reduzierung von Rüstzeiten wegen weniger Vor- und Zurückwechseln von Radsätzen deutlich spürbar.“ Auch die Messung der genauen Lage und Dimension der Nabe mit dem Tastkreuz zeigt Wirkung: „Wir sind nun etwa im Faktor 10 besser in den Toleranzen“, bestätigt Tauzil und lobt die gute Dichtheit und Zugänglichkeit des Batteriefachs und die einfache Handhabung der m&h Messtaster. „Selbst mit der aus dem Revolver ragenden Verlängerung des Messtasters gab es noch nie Probleme. Auch bei Auskünften und Servicefragen reagiert m&h immer sehr schnell und zeigt eine sehr gute Verfügbarkeit.“

Abschließend gefragt nach dem Gesamteffekt der Maßnahme wiegelt Tauzil ab: „Diese Art der Fertigung und die Prozesssicherheit lässt sich mit der vorherigen Fertigung gar nicht vergleichen. Wir haben nun einen echten Durchlauf, immer die vollständige Dokumentation und können dadurch Fehler vermeiden. Wir sind wirklich begeistert und fertigen auf modernstem Standard.“

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