DE19646098A1

DE19646098A1 - Anordnung zur Profilmessung, insbesondere von Schienenfahrzeugen

Info

Publication number: DE19646098A1
Application number: DE1996146098
Authority: DE
Inventors: Lothar Dr Lauck; Steffen Schenk; Wolfgang Steindorf
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1996-11-08
Filing date: 1996-11-08
Publication date: 1998-05-14

Description

Die Erfindung betrifft eine Meßanordnung zur Bestimmung der Istgeometrie großer Bauteile; bevorzugt ist sie für die Überprüfung der Profileinhaltung und Feststellung eventueller Profilüberschreitungen bei Schienenfahrzeugen ausgelegt. Ihr vorteilhafter Einsatz bietet sich aber auch für sonstige Bereiche, namentlich des Großmaschinenbaus, an, wenn es um die sichere und kostengünstige Ermittlung der Maß-, Form- und Lageabweichungen an Objekten großer Abmessungen geht.

Für derartige, durch vielfältige Besonderheiten geprägte Meß- und Prüfaufgaben sind die unterschiedlichsten Meßmittel bekannt (vgl. Verfahren und Geräte zum Messen großer Längen. In: Fertigungsmeßtechnik, Handbuch für Industrie- und Wissenschaft. Springer-Verlag). Hierbei sind einfache Handmeßgeräte, die höheren und umfassenden Anforderungen zunehmend allerdings nicht mehr genügen, ebenso wie überdimensionale 3D-Meßmaschinen zu nennen.

Seit langem sind speziell für die Überprüfung der Istgeo metrie von Schienenfahrzeugen sogenannte Profiltore in verfahrbarer oder feststehender Ausführung bekannt. Bei der ersteren, seltener anzutreffenden Variante steht das Meßobjekt, ansonsten fährt das Schienenfahrzeug durch das Tor hindurch. Bislang werden solche Tore meist als eine Art Lehre benutzt. Im einfachsten Fall besitzen sie hierfür fest eingestellte Gummielemente, anhand derer man die Profilüberschreitung - allerdings nur in Form eines Anhaltswertes - ermitteln kann. Zudem sind Profiltore ausgeführt, bei denen man mittels mechanischer Taster, die im Rahmen des Portals vertikal und horizontal verschieb lich sind, den Differenzabstand Tor-Meßobjekt erfaßt.

Eine weitere Ausführung verwendet neben den mechanischen Meßmitteln ein optisches Richtungs- und Fluchtungsprüf gerät. Grundsätzlich gleich sind auch die Lösungen, die mit Sensoren, z. B. auf der Basis von Ultraschall oder Laserstrahl, arbeiten.

So ist es seit längerem üblich, die Tangenten des durch ein Meßportal hindurchfahrenden Schienenfahrzeuges mit Infrarotsendern und -empfängern auf Profilüberschreitung zu überprüfen. Eine Ausgestaltung dieses Grundgedankens schlägt vor, das gesamte Profil des Meßobjektes mittels berührungslos messender Längenmeßgeräte, die an den Stützen des Meßportales vertikal verfahrbar angeordnet sind, zu erfassen und als rechnergestützten Ist/Soll- Vergleich auf einem Monitor anzuzeigen und/oder aus zudrucken (DE 40 15 086 A1).

Der Nachteil aller Lösungen, die ihr Bezugssystem auf ein Meßportal aufbauen, bleibt allerdings. Auch diese Lösung ist bedingt durch die bauliche Installation der Portale, der langen Null-Gleise und der kostenintensiven Hardware materiell und finanziell aufwendig. Grundsätzlich und verschärft gilt dies für den Einsatz von 3D-Meßmaschinen; für eine Profilmessung an Schienenfahrzeugen verbietet sich unter dem Aspekt Kosten/Nutzen üblicherweise ihr Einsatz. Demgegenüber scheiden Primitivlösungen wie feststehende mechanische Profiltore oder Handmeßgeräte aufgrund der wesentlich erhöhten Genauigkeitsforderungen zunehmend aus.

Es ist daher Ziel der Erfindung, eine weitgehend universal einsetzbare Anordnung zur Profilmessung vorzuschlagen, die sich bei Gewährleistung einer ausreichenden Meßgenauigkeit und einer hohen Produktivität durch vergleichsweise geringen Aufwand auszeichnet. Dabei steht die Aufgabe, trotz einfacher Installation der Anordnung eine in jedem Fall sichere Reproduzierbarkeit der Meßwerte zu gewähr leisten.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß Laserstrahlebenen außerhalb der Prüflingskontur in Form eines den Prüfling in seiner Längsachse einhüllenden Systems definiert aufgespannt werden, über die die Ermittlung der Differenzmaße zur Sollgeometrie erfolgt. Das so erzeugte umhüllende System besteht aus mindestens zwei parallelen vertikalen Laserstrahlebenen. In jedem Fall sind die Laserstrahlebenen über maßgenau fixierte Bezugspunkte, in denen aktive oder passive Laserstrahl empfänger impliziert sind, ausgerichtet.

Vorzugsweise sind die vertikalen Laserstrahlebenen symmetrisch und parallel zur Fahrzeuglängsachse auf gespannt; Schienenfahrzeuge stehen hierfür auf einem sogenannten Nullgleis. Zur Maßermittlung bzw. der horizontalen und vertikalen Abweichungen vom Sollprofil werden bevorzugt aktive oder passive Laserstrahlempfänger eingesetzt. Mittels Zwischenadapter, die in vorteilhafter Weise aus faserverstärktem - besonders kohlenstoffaser verstärktem - Kunststoff ausgeführt sein können, werden größere Differenzmaße zwischen Laserstrahlebene und Fahrzeugkontur überbrückt.

Die vorgeschlagene Anlage gewährleistet eine Gesamtmeß unsicherheit von ca. ± 1 mm; sie bietet damit unter Beachtung der vergleichsweise geringen Investitions-, Personal- und Unterhaltungskosten eine herausragende Rentabilität.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungs beispieles, ausgeführt als Anlage zur Profilmessung für den exakten Nachweis der kinematischen Profileinschränkung von Schienenfahrzeugen, näher erläutert. Hierfür ist diese Anlage schematisch stirnseitig (Fig. 1) und in der Drauf sicht (Fig. 2) dargestellt.

Parallel zur Gleismitte 1 eines Meßgleises 10 werden in einem Abstand von je a mittels selbstnivellierender Laser die zwei vertikalen Laserstrahlebenen 2.1. und 2.2. aufge spannt. Mit Hilfe von Meßadaptern definierter Länge mit Laserstrahlempfängern 3 ist es möglich, punktweise Abstände der Wagenkontur zu diesen beiden vertikalen Ebenen und somit zur Gleismitte zu bestimmen. Die Ermittlung der Dachhöhen erfolgt unter Nutzung der horizontalen im Abstand b zur Gleisoberkante liegenden Laserstrahlebene 4 analog (vgl. Fig. 1).

Die erfindungsgemäße Gesamtanlage ist mit ihren Einzel komponenten aus Fig. 2 ersichtlich. Hierfür sind zusätzlich die Nivellierlaser 5.1 und 5.2 und 9 zur Erzeugung der vertikalen bzw. horizontalen Ebenen, die Laseraufnahme- und Positioniereinrichtungen 6.1 und 6.2, die Bezugspunkte 7.1 und 7.2 für die Laserstrahlkontroll einheiten 8.1 und 8.2 sowie ihre Bezüge zum Meßgleis 10, zur Wagenkontur 11 sowie zur Rück- und Seitenwand (12, 13) einer Halle dargestellt.

Bezugszeichenliste

1

Gleismitte

2

vertikale Laserstrahlebenen

3

Meßadapter mit Laserstrahlempfänger

4

horizontale Laserstrahlebene

5.1

Nivellierlaser (vertikale Ebenen)

5.2

Nivellierlaser (vertikale Ebenen)

6.1

Laseraufnahme- und Positioniereinrichtungen

6.2

Laseraufnahme- und Positioniereinrichtungen

7.1

Bezugspunkt für Laserstrahlkontrolleinheiten

7.2

Bezugspunkt für Laserstrahlkontrolleinheiten

8.1

Laserstrahlkontrolleinheiten

8.2

Laserstrahlkontrolleinheiten

9

Nivellierlaser (horizontale Ebene)

10

Meßgleis

11

Wagenkontur

12

Rückwand

13

Seitenwand

Claims

1. Anordnung zur Profilmessung, insbesondere von Schienen fahrzeugen, dadurch gekennzeichnet, daß Laserstrahl ebenen (2, 4) außerhalb der Prüflingskontur in Form eines den Prüfling in seiner Längsachse einhüllenden Systems definiert aufgespannt sind, über die die Ermittlung der Differenzmaße zur Sollgeometrie erfolgt.

2. Anordnung zur Profilmessung nach Anspruch 1, ge kennzeichnet dadurch, daß das umhüllende System aus mindestens zwei parallelen vertikalen und einer horizontalen Ebene besteht.

3. Anordnung zur Profilmessung nach Anspruch 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß die vertikalen Laser strahlebenen (2) symmetrisch und parallel zu einer Fahrzeuglängsachse aufgespannt sind.

4. Anordnung zur Profilmessung nach Anspruch 1 bis 3, gekennzeichnet dadurch, daß die Laserstrahlebenen über maßgenau fixierte Bezugspunkte (7) aufgespannt sind.

5. Anordnung zur Profilmessung nach Anspruch 1 bis 4, gekennzeichnet dadurch, daß in den Bezugspunkten (7) Laserstrahlempfänger impliziert sind.

6. Anordnung zur Profilmessung nach Anspruch 1 bis 5, gekennzeichnet dadurch, daß zur Erzeugung der Laser strahlebenen selbstnivellierende Rotationslaser verwendet werden.

7. Anordnung zur Profilmessung nach Anspruch 1 bis 6., gekennzeichnet dadurch, daß für die Maßermittlung Meßadapter mit Laserstrahlempfängern (3) eingesetzt sind.

8. Anordnung zur Profilmessung nach Anspruch 1 bis 7, gekennzeichnet dadurch, daß die Meßadapter aus kohlen faserverstärktem Kunststoff bestehen.