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CAD-Software Robotmaster verbessert Prozess-Sicherheit bei Schieneninstandhaltung

| Redakteur: Juliana Pfeiffer

720 Wendeschneidplatten fast täglich per Hand drehen oder ersetzen gehören der Vergangenheit an. Ein Roboter hat diesen Vorgang nun automatisiert.

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Die Hochleistungsschienenfräse HSM erreicht durch den großen Fräsmoduldurchmesser und der Art der Anordnung der Fräsplatten eine Arbeitsgeschwindigkeit von mehr als 2000 m/h.
Die Hochleistungsschienenfräse HSM erreicht durch den großen Fräsmoduldurchmesser und der Art der Anordnung der Fräsplatten eine Arbeitsgeschwindigkeit von mehr als 2000 m/h.
(Bild: Schweerbau)

Die Instandhaltung der Technik ist neben dem operativen Geschäft für alle weltweiten Bahn- und Verkehrsbetriebe ein großes Thema. Das betrifft auch die Instandhaltung der Schienen. Durch immer engere Taktung der Züge entsteht eine wachsende Verkehrsbelastung. Der Rad-/Schiene-Kontakt führt zu Rollkontakt-Ermüdungsschäden. Um die Abnutzungserscheinungen zu beheben, wird unter anderem die Frästechnologie eingesetzt, um die Oberfläche der Schienen wieder zu glätten und zu profilieren.

Die mobile Schienenfräsmaschine HSM (High Speed Milling) von Schweerbau wurde als Hochleistungsschienenfräse für die präventive Bearbeitung mit hohen Meterleistungen, mehr als 2000 m/h, konzipiert. Die tatsächliche Nachfrage konzentriert sich aber auf hohe und sehr hohe Materialabträge, ein sehr hohes Zerspanungsvolumen pro Stunde. Hier hat der HSM im Vergleich zu herkömmlichen Schienenfräsen eine mindestens doppelt so hohe Leistung.

Der HSM ist eine aus drei Fahrzeugen bestehende selbstfahrende Maschine in Regelfahrzeugbauweise. Das Fräsen ist in unterschiedlichen Vollbahnstreckennetzen möglich. Von der Deutschen Bahn zugelassene Mess- (Längs- und Querprofil) und Prüfeinrichtungen (Wirbelstrom) vervollständigen die Maschine.

Arbeitsgeschwindigkeit von mehr als 2000 m/h

Das Fräsen geschieht im Gleichlauf. Die Späne werden am Werkzeug abgesaugt. Die Fräsmodule gewährleisten einen äußerst flachen Eingriff der Fräswerkzeuge in die Schiene und verringern dadurch den verbleibenden Restfehler im Vergleich zu herkömmlichen Fräsmodulen. Das Schienenkopfquer- und –längsprofil werden entsprechend EN 13231-3:2012 hergestellt. Abgesehen von der Motorisierung wird dank des großen Fräsmoduldurchmessers und der Art der Anordnung der Fräsplatten eine Arbeitsgeschwindigkeit von mehr als 2000 m/h erreicht. Der Fräsprozess ist funken- und staubfrei. Die Werkzeuge sind profilfrei angeordnet. Das Wechseln der Fräswerkzeuge geschieht blockweise im Inneren der Maschine.

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Sicherer Wendevorgang verbessert Einsatzzeit

Die mobile Schienenfräsmaschine HSM wurde überarbeitet und verfügt jetzt über eine neue technologische Unterstützung, die den Einsatz des Schienenfräsers verbessert. Diese Lösung wurde in Kooperation mit NSI CAD/CAM Technik (Salzkotten) und Mevert Maschinenbau (Stadthagen bei Hannover) realisiert. Mevert liefert schon seit vielen Jahren Bearbeitungstechnologie für die Instandhaltung von Gleisen und Weichen an Schweerbau.

In den zwei Fräswagen befinden sich je zwei Fräseinheiten, die jeweils aus 2x8 Segmenten mit 720 Wendeschneidplatten pro Fräsrad bestehen. Je nach Einsatzbelastung des Fräsvorganges sind die Wendeschneidplatten stumpf und müssen fast täglich gedreht, oder ersetzt werden. Bisher geschah dies per Hand durch vier Wartungsmitarbeiter. Nun wurde das Lösen und Festschrauben der Wendeschneidplatten mit Hilfe eines Roboters automatisiert. Damit konnte die Fehlerquote beim Los- und Festschrauben erheblich gesenkt werden. „Die Augen ermüden sehr schnell, wenn ständig auf das Profilmuster der Segmente geschaut wird. Mit dem Roboter verpassen wir jetzt keine Schraube mehr. Zudem kann sich das Personal anderen Wartungsarbeiten widmen. So benötigt man nun zwei Wartungsmitarbeiter“, erklärt Matthias Wanke von Mevert, der für die Projektleitung verantwortlich ist.

Der digitale Zwilling simuliert den Vorgang

Beim Einsatz von Robotern, die immer identische Positionen anfahren, ist es üblich den Roboter zu „teachen“. In diesem Fall wäre der Aufwand viel zu hoch gewesen, denn es hätte Monate gedauert, dem Roboter beizubringen, an welchen Positionen er die Schrauben lösen muss, denn die geometrischen Beschreibungen der Bewegungsverhältnisse und die Ansatzwinkel an den Fräseinheiten sind alle unterschiedlich. „Mit der CAD/CAM-Software Robotmaster waren wir in der Lage die Roboterarbeitszellen dreidimensional und volumenorientiert für die Geometriebeschreibung zu nutzen und zu simulieren – und zwar in Off-Line-Programmierung“, berichtet Christoph Ebbers, Anwendungstechniker bei NSI CAD/CAM Technik. Durch die 100 prozentige Abbildung ist jegliche Situation bereits vor dem Einsatz getestet. Das spart Zeit, Geld und sorgt für einen schnellen Return on Investment. Zudem konnte durch die Anpassung des Postprozessors die Datenmenge erheblich reduziert werden.

Detaillierte Mitarbeiter-Schulung auf Robotmaster

Anstatt des üblichen Greifarmes des Roboters installierte Mevert Maschinenbau einen Winkelschrauber, der die Schrauben löst und festzieht. Eine besondere Herausforderung bei der Programmierung war es, den Niederhalter jeder einzelnen Wendeschneidplatte, der für deren richtige Position sorgt, entsprechend anzufahren. Wie eng die Zusammenarbeit zwischen NSI und Mevert in diesem Projekt war, zeigt die Tatsache, dass NSI seinen Kunden auf Robotmaster detailliert geschult hat. So wurde die Programmierung der 720 Anfahrpositionen direkt von Matthias Wanke erledigt, was für Mevert eine erhebliche Kostensenkung bedeutete. Durch den technischen Background von Christoph Ebbers, der auch schon als Maschinenmeister gearbeitet hat, war ein gegenseitiges gutes Verständnis für die Problematik in diesem Projekt gegeben. (jup)

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