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Title:
APPARATUS AND METHOD FOR ALIGNING A TEST SPECIMEN AXIS RELATIVE TO THE AXIS OF A TEST STAND
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2024/068613
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to an apparatus (2) for aligning the axis (9) of a test specimen (3) relative to the axis (6) of a test stand (1), said apparatus comprising: a first plate (11) which is designed for fastening to a mounting plate (7) of the test stand (1); and a second plate (12) which is designed to fasten the test specimen (3), the first plate (11) and the second plate (12) being positioned flat against one another and being fastened by a fastening device (18), the fastening device (18) allowing at least two fastening states, specifically an alignment state and a fixing state, such that the two plates (11, 12) can be displaced parallel to one another in the alignment state and such that the two plates (11, 12) are fixed relative to one another in the fixing state, and an adjusting device (22) being provided for displacing one of the two plates (11, 12) parallel relative to the other plate (11, 12) in the alignment state.

Inventors:
PALESCH NILS (DE)
BUFF HENDRIK (DE)
Application Number:
PCT/EP2023/076519
Publication Date:
April 04, 2024
Filing Date:
September 26, 2023
Export Citation:
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Assignee:
HORIBA EUROPE GMBH (DE)
International Classes:
G01M15/02; G01M99/00; G01R1/04; G01R31/34
Domestic Patent References:
WO2022002614A12022-01-06
Foreign References:
CN109470482B2020-06-19
CN206756875U2017-12-15
Attorney, Agent or Firm:
MÜLLER HOFFMANN & PARTNER PATENTANWÄLTE MBB (DE)
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Claims:
Patentansprüche

1. Vorrichtung (2) zum Ausrichten der Achse (9) eines Prüflings (3) relativ zu der Achse (6) eines Prüfstands (1), mit einer ersten Platte (11), die ausgebildet ist zum Befestigen an einer Montageplatte (7) des Prüfstands (1); und mit einer zweiten Platte (12), die ausgebildet ist zum Befestigen des Prüflings (3); wobei die erste Platte (11) und die zweite Platte (12) flächig aufeinander angeordnet und durch eine Befestigungseinrichtung (18) befestigt sind; die Befestigungseinrichtung (18) wenigstens zwei Befestigungszustände erlaubt, nämlich einen Ausrichtungszustand und einen Fixierzustand, derart, dass die beiden Platten (11, 12) im Ausrichtungszustand relativ zueinander parallel verschiebbar sind und dass die beiden Platten (11, 12) im Fixierzustand relativ zueinander fixiert sind; und wobei eine Einstellvorrichtung (22) vorgesehen ist, zum parallelen Verschieben von einer der beiden Platten (11, 12) relativ zu der anderen Platte (11, 12) im Ausrichtungszustand.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Befestigungseinrichtung (18) wenigstens eine Verschraubung aufweist, die zwischen der ersten Platte (11) und der zweiten Platte (12) wirkt; und wobei die Verschraubung im Fixierzustand fest angezogen ist und im Ausrichtungszustand derart gelöst ist, dass die beiden Platten (11, 12) relativ zueinander verschiebbar sind.

3. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Einstellvorrichtung (22) ausgebildet ist zum Erzeugen einer Kraft zwischen der ersten Platte (11) und der zweiten Platte (12) zum relativen Verschieben der beiden Platten (11, 12).

4. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Einstellvorrichtung (22) mehrere Schraubeinrichtungen (19) aufweist; wenigstens eine der Schraubeinrichtungen (19) eine Gewindehalterung (20) aufweist, die an einer der beiden Platten (11, 12) befestigt ist; in der Gewindehalterung (20) ein Schraubenbolzen (21) schraubbar ist; und wobei eine Stirnseite des Schraubenbolzens (21 ) auf diejenige der beiden Platten ( 1 1 , 12) wirkt, an der nicht die Gewindehalterung (20) befestigt ist, wodurch eine Kraft auf die betreffende Platte ( 1 1 , 12) aufbringbar ist.

5. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Gewindehalterung (20) und/oder der in der Gewindehalterung (20) schraubbare Schraubenbolzen (21 ) an einer Seitenfläche der jeweiligen Platte ( 1 1 , 12) angeordnet sind; und wobei die Seitenfläche senkrecht zu einer Kontaktfläche steht, an der sich die beiden Platten ( 1 1 , 12) flächig berühren.

6. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Geometrie der ersten Platte ( 1 1 ) und der zweiten Platte ( 12) jeweils einem plattenförmigen Quader entspricht, mit jeweils zwei zueinander parallelen Plattenflächen und vier die beiden Plattenflächen verbindenden Seitenflächen; und wobei die Einstellvorrichtung (22) acht Schraubeinrichtungen ( 19) aufweist, von denen jeweils zwei an einer Seitenfläche einer Platte mit einem Abstand voneinander angeordnet sind.

7. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Prüfling ein Elektromotor (3) ist.

8. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei ein Tragrahmen ( 10) vorgesehen ist, der an der zweiten Platte ( 12) befestigt ist.

9. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei auf dem Tragrahmen ( 10) Stützelemente ( 17) vorgesehen sind, zum Abstützen eines an der zweiten Platte ( 12) befestigten Prüflings (3).

10. Prüfstandsanordnung, mit einem als Prüfling dienenden Elektromotor (3); einem Prüfstand ( 1 ) zum Prüfen des Elektromotors (3); einer Prüfstandswelle (5), an der eine Welle (8) des Elektromotors (3) befestigbar ist, zum Übertragen einer Bewegung des Elektromotors (3) auf den Prüfstand ( 1 ); einer an dem Prüfstand ( 1 ) vorgesehenen Montageplatte (7); und mit einer Vorrichtung (2) nach einem der vorstehenden Ansprüche als Ausrichtvorrichtung zum Befestigen und Ausrichten des Elektromotors (3) an der Montageplatte (7).

11. Prüfstandsanordnung nach Anspruch 10, wobei die erste Platte (11), die zweite Platte (12), der an der zweiten Platte (12) befestigte Elektromotor (3) und der Tragrahmen (10) eine vormontierte Einheit bilden, die als Einheit an der Montageplatte (7) befestigbar ist.

12. Prüfstandsanordnung nach Anspruch 10 oder 11, wobei die erste Platte (11) der Einheit an der Montageplatte (7) befestigbar ist.

13. Prüfstandsanordnung nach einem der Ansprüche 10 bis 12, wobei eine Zentriervorrichtung (23) vorgesehen ist, zum Zentrieren der ersten Platte (11) relativ zu der Montageplatte (7).

14. Verfahren zum Ausrichten der Achse (9) eines Prüflings (3) relativ zu der Achse (6) eines Prüfstands (1), mit den Schritten:

Bereitstellen einer ersten Platte (11) und einer zweiten Platte (12);

Anordnen der ersten Platte (11) und zweiten Platte (12) mit ihrer jeweiligen flachen Seite übereinander;

Befestigen des Prüflings (3) an der zweiten Platte (12);

Vermessen der Achse (9) des Prüflings (3) und Vergleichen der Lage der Achse (9) mit einer vorgegebenen Referenzlage in Bezug auf die erste Platte (11);

Ausrichten der Achse (9) des Prüflings (3) relativ zu der ersten Platte (11) durch Verschieben der den Prüfling (3) tragenden zweiten Platte (12) relativ zu der ersten Platte (11), um eine Abweichung der Lage der Achse (9) von der Referenzlage zu minimieren;

Befestigen der ersten Platte (11) mit der zweiten Platte (12);

Befestigen eines Tragrahmens (10) an der zweiten Platte (12), derart, dass die erste Platte (11), die zweite Platte (12), der Prüfling (3) und der Tragrahmen (10) eine Einheit bilden;

Befestigen der Einheit an einer Montageplatte (7) des Prüfstands (1).

Description:
Vorrichtung und Verfahren zum Ausrichten einer Prüflingsachse relativ zu der Achse eines Prüfstands

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Ausrichten einer Prüflingsachse relativ zu der Achse eines Prüfstands.

Mit dem zunehmenden Einsatz von Elektromotoren als Antriebe, z.B. für Kraftfahrzeuge, ist es erforderlich, das Antriebsverhalten der Elektromotoren auf einem Prüfstand zu prüfen und auszuwerten, wie dies bereits seit Langem für Verbrennungsmotoren der Fall ist. Um Störeinflüsse dabei möglichst gering zu halten, ist es erforderlich, dass ein zu prüfender Elektromotor (Prüfling) mit seiner Motorachse exakt zu der Achse des Prüfstands ausgerichtet ist. Die Motorachse bildet die geometrische Mittelachse bzw. Rotationsachse der Motorwelle. Entsprechend stellt die Achse des Prüfstands die geometrische Mittelachse bzw. Rotationsachse einer Prüfstandswelle dar. Der Begriff "Achse" ist somit als geometrisches Element zu verstehen, das die jeweilige Lage und Ausrichtung einer zugehörigen Welle definiert.

Eine nicht korrekte Ausrichtung der beiden Achsen, z.B. durch einen Parallelversatz oder Winkelversatz der Prüflingsachse relativ zur Prüfstandsachse, kann in dem nachfolgenden Prüfvorgang zu Vibrationen führen, die Messfehler oder Beschädigungen des Prüflings oder des Prüfstands verursachen können.

Dementsprechend ist es erforderlich, dass der zu prüfende Elektromotor mit sehr hoher Genauigkeit am Prüfstand angebaut wird. Dies erfordert beim Montieren des Elektromotors einen hohen Aufwand, verbunden mit wiederkehrenden Messungen und Ausrichtungskorrekturen.

Während der Montage und Ausrichtung des Prüflings ist der Prüfstand zudem blockiert und kann nicht für andere Prüfaufgaben genutzt werden.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Möglichkeit anzugeben, die Achse eines als Prüfling dienenden Elektromotors einfach und bequem relativ zu der Achse eines Prüfstands auszurichten.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen von Anspruch 1 sowie durch ein Verfahren gemäß dem nebengeordneten Anspruch gelöst. Zudem wird eine Prüfstandsanordnung angegeben, bei der die Vor- richtung vorteilhaft zum Einsatz kommen kann. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.

Es wird eine Vorrichtung zum Ausrichten der Achse eines Prüflings relativ zu der Achse eines Prüfstands angegeben, mit einer ersten Platte, die ausgebildet ist zum Befestigen an einer Montageplatte des Prüfstands; mit einer zweiten Platte, die ausgebildet ist zum Befestigen des Prüflings; wobei die erste Platte und die zweite Platte flächig aufeinander angeordnet und durch eine Befestigungseinrichtung miteinander befestigt sind; wobei die Befestigungseinrichtung wenigstens zwei Befestigungszustände erlaubt, nämlich einen Ausrichtungszustand und einen Fixierzustand, derart, dass die beiden Platten im Ausrichtungszustand relativ zueinander parallel verschiebbar sind und dass die beiden Platten im Fixierzustand relativ zueinander fixiert sind; und wobei eine Einstellvorrichtung vorgesehen ist, zum parallelen Verschieben von einer der beiden Platten relativ zu der anderen Platte im Ausrichtungszustand.

Die Vorrichtung ist somit geeignet, eine Prüflingsachse an einer Prüfstandsachse auszurichten. Dabei kann es sich insbesondere um die (geometrischen) Achsen der jeweiligen Wellen handeln, wenn als Prüfling ein Elektromotor mit einer Motorwelle und auf der Prüfstandsseite ein Dynamometer mit entsprechender Dynamometerwelle bereitgestellt werden. Die beiden Achsen und damit die Wellen müssen möglichst exakt zueinander ausgerichtet werden, um einen Axial- bzw. Parallelversatz einerseits einen Winkelversatz andererseits zu minimieren.

Die beschriebene Vorrichtung umfasst dabei weder den Prüfstand noch den Prüfling selbst. Sie dient vielmehr als Bindeglied zwischen Prüfling und Prüfstand, um den Prüfling in einfacher Weise am Prüfstand zu befestigen und fungiert als eine Art Adapter. Insbesondere erlaubt die Vorrichtung, dass der Prüfling bereits ausgerichtet werden kann, bevor er an dem Prüfstand montiert wird. Dies ermöglicht es, dass - wie später noch erläutert wird - zunächst der Prüfling an der Vorrichtung befestigt wird und nachfolgend bezüglich der Vorrichtung ausgerichtet wird. Danach wird der ausgerichtete Prüfling zusammen mit der Vorrichtung an dem Prüfstand befestigt. Eine nachfolgende erneute Ausrichtung ist nicht erforderlich.

Insbesondere kann der Prüfling an der zweiten Platte der Vorrichtung befestigt werden und nachfolgend zusammen mit der zweiten Platte relativ zu der ersten Platte ausgerichtet werden. Die erste Platte wird dann zusammen mit der zweiten Platte und dem von ihr getragenen Prüfling an dem Prüfstand befestigt (montiert). Dabei kann nach beendeter Ausrichtung die gesamte Vorrichtung mit dem bereits montierten und ausgerichteten Prüfling als eine Einheit an der Montageplatte des Prüfstands befestigt werden. Eine nachfolgende erneute Ausrichtung ist nicht mehr erforderlich, da sich der Prüfling bereits in der optimalen Lage befindet, in der die Prüflingsachse an der Prüfstandsachse ausgerichtet ist.

Die erste Platte und die zweite Platte stehen in flächigem Kontakt zueinander, d.h. , sie berühren einander flächig über eine jeweilige ebene Kontaktfläche. Dabei ist es nicht erforderlich, dass die Platten zwingend vollständig flach sind. Sie könnten auch eine andere Kontur und insbesondere Tiefenerstreckung aufweisen.

Ein Verschieben der beiden Platten relativ zueinander, insbesondere die im Ausrichtungszustand erforderliche Parallel- bzw. Rotationsverschiebung, mit Hilfe der Einstellvorrichtung ist nur dann möglich, wenn die Befestigungseinrichtung den Ausrichtungszustand erlaubt. Anderenfalls fixiert die Befestigungseinrichtung die beiden Platten miteinander, sodass eine Verschiebung der Platten relativ zueinander nicht möglich ist.

Das Verschieben der beiden Platten zueinander erfolgt in der Kontaktfläche, d.h. in der Berührfläche, in der sich die beiden Platten miteinander berühren. Das Verschieben umfasst dabei sowohl ein lineares bzw. paralleles Verschieben wie auch ein rotatorisches Verdrehen in der Ebene der beiden Platten zueinander.

Der Prüfling wird zunächst an der zweiten Platte montiert. Wenn es sich bei dem Prüfling um einen Elektromotor handelt, ist es möglich, den Elektromotor über seinen stirnseitigen Flansch an der zweiten Platte zu befestigen, insbesondere festzuschrauben. Danach wird die zweite Platte mit der ersten Platte verbunden, wobei die beiden Platten durch die Befestigungseinrichtung miteinander fixiert werden können. Die erste Platte kann - nach erfolgter Montage und Ausrichtung des Prüflings - an der Montageplatte des Prüfstands befestigt werden.

Die Befestigungseinrichtung kann wenigstens eine Verschraubung aufweisen, die zwischen der ersten Platte und der zweiten Platte wirkt, wobei die Verschraubung im Fixierzustand fest angezogen ist und im Ausrichtungszustand derart gelöst ist, dass die beiden Platten relativ zueinander verschiebbar sind. Damit können die Platten stets flächig aneinandergehalten werden, wobei die Platten im Fixierzustand durch die Verschraubung derart fest aneinandergepresst werden, dass sie sich nicht mehr relativ zueinander verschieben lassen. Im Ausrichtungszustand hingegen ist die Verschraubung so weit gelöst, dass ein Verschieben der beiden Platten relativ zueinander möglich ist. Selbstverständlich sollte dabei immer noch eine gewisse Reibung zwischen den beiden Platten bestehen, sodass die Platten nicht den Kontakt zueinander verlieren. Für ein präzises Ausrichten ist es erforderlich, dass die Platten stets in flächigem Kontakt zueinander bleiben und dabei eine gewisse Reibung zwischen den beiden Platten erzeugt wird. Ein Lösen oder Abheben der Platten voneinander solle vermieden werden, weil die Platten dadurch relativ zueinander verkippen können, so dass eine parallele Verschiebung der Platten nicht mehr gewährleistet wäre.

Die Einstellvorrichtung kann ausgebildet sein zum Erzeugen einer Kraft zwischen der ersten Platte und der zweiten Platte zum relativen Verschieben der beiden Platten. Insbesondere kann dadurch eine Kraft erzeugt werden, die sich parallel zu der Kontaktfläche zwischen den beiden Platten erstreckt. Dabei kann sich die Einstellvorrichtung an einer der Platten abstützen und eine Kraft auf die andere Platte bewirken. Damit ist es möglich, die eine Platte relativ zu der anderen Platte zu verschieben. Die Verschiebung kann z.B. eine Parallelverschiebung und/oder eine Verdrehung der beiden Platten zueinander umfassen.

Die Einstellvorrichtung kann mehrere Schraubeinrichtungen aufweisen, wobei wenigstens eine der Schraubeinrichtung eine Gewindehalterung aufweist, die an einer der Platten befestigt ist, wobei in der Gewindehalterung ein Schraubenbolzen schraubbar ist, und wobei eine Stirnseite des Schraubenbolzens auf diejenige der beiden Platten wirkt, an der nicht die Gewindehalterung befestigt ist, wodurch eine Kraft auf die betreffende Platte aufbringbar ist. Der Schraubenbolzen läuft dabei im Gewinde der Gewindehalterung und ist insbesondere in diesem Gewinde wie eine Schraube drehbar. Durch das Drehen des Schraubenbolzens verlagert sich der Schraubenbolzen axial.

Wenn der Schraubenbolzen in Kontakt mit der von ihm beaufschlagten Platte steht, wirkt eine Kraft an der Stirnseite des Schraubenbolzens auf die betreffende Platte, so dass diese relativ zu der anderen Platte verschoben wird.

Die Gewindehalterung und/oder der in der Gewindehalterung schraubbare Schraubenbolzen können an einer Seitenfläche der jeweiligen Platte angeordnet sein, wobei die Seitenfläche senkrecht zu einer Kontaktfläche steht, an der sich die beiden Platten flächig berühren. Die vom Schraubenbolzen ausgeübte Kraft wirkt somit seitlich auf die Platte und damit parallel zu den Kontaktflächen der beiden Platten. Die Geometrie der ersten Platte und der zweiten Platte kann jeweils einem plattenförmigen Quader entsprechen, mit jeweils zwei zueinander parallelen Plattenflächen und vier die beiden Plattenflächen verbindenden Seitenflächen, wobei die Einstellvorrichtung acht Schraubeinrichtungen aufweisen kann, von denen Jeweils zwei an einer Seitenfläche einer Platte mit einem Abstand voneinander angeordnet sind. Dabei ist jeweils eine der Plattenflächen eine Kontaktfläche zu der jeweiligen Kontaktfläche der jeweiligen anderen benachbarten Platte.

Die Geometrie der Platten muss nicht streng auf einen exakten Quader begrenzt sein. Auch angenäherte Quader, z.B. mit Ausnehmungen oder Zacken sind möglich. Entscheidend ist, dass die Platten vier zueinander senkrecht stehende bzw. parallel zueinander stehende Seitenflächen haben, sodass die dort angeordneten Schraubeinrichtungen eine beliebige Bewegung der einen Platte relativ zu der anderen Platte in der Ebene erlaubt. Die Platten können somit - wenn man ein Koordinatensystem zugrunde legt - in x- und y-Richtung linear verschoben oder verdreht werden, nicht aber in z-Richtung (was ein Abheben der beiden Platten voneinander bedeuten würde).

Typischerweise kann der Prüfling ein Elektromotor sein. Dabei ist es möglich, dass der Elektromotor einen Flansch bzw. eine stirnseitige Flanschfläche aufweist, mit der der Elektromotor an der zweiten Platte befestigt werden kann.

Es kann ein Tragrahmen vorgesehen sein, der an der zweiten Platte befestigt ist. Der Tragrahmen kann dabei zur Versteifung der gesamten Anordnung aus erster und zweiter Platte dienen. Insbesondere kann der Tragrahmen zum Transport der Vorrichtung zusammen mit dem an der Vorrichtung montierten Prüfling dienen. Weiterhin kann der Tragrahmen zum Abstützen des Prüflings ausgebildet sein, um Biege- und Quermomente auf das Gehäuse des Prüflings oder gar die Prüflingswelle zu vermeiden.

Auf dem Tragrahmen können Stützelemente vorgesehen sein, zum Abstützen eines an der zweiten Platte befestigten Prüflings. Diese Stützelemente können z.B. durch Stützbolzen oder Stützsäulen gebildet werden und den Prüfling insbesondere an seiner Unterseite abstützen, um ihn zuverlässig auf dem Tragrahmen zu halten und zu befestigen.

Die beschriebene Vorrichtung lässt sich besonders vorteilhaft als Ausrichtvorrichtung zum Ausrichten und Befestigen eines Prüflings bei einer an sich bekannten Prüfstandsanordnung einsetzen. Es wird eine Prüfstandsanordnung angegeben mit einem als Prüfling dienenden Elektromotor, einem Prüfstand zum Prüfen des Elektromotors, einer Prüfstandswelle, an der eine Welle des Elektromotors befestigbar ist, zum Übertragen einer Bewegung des Elektromotors auf dem Prüfstand, einer an dem Prüfstand vorgesehenen Montageplatte und mit einer Vorrichtung der oben beschriebenen Art als Ausrichtvorrichtung zum Befestigen und Ausrichten des Elektromotors an der Montageplatte .

Ein derartiger Prüfstand, ohne die genannte (Ausricht- JVorrichtung, ist an sich bekannt. In der Regel weist er eine Antriebs- bzw. Lasteinrichtung auf, wie z.B. ein Dynamometer, dessen Welle die Prüfstandswelle bildet. Die Prüfstandswelle stellt einen Bestandteil des Prüfstands dar und kann mit der Welle des Prüflings (hier: des Elektromotors) gekoppelt werden, z.B. durch eine geeignete Kupplung. Auf diese Weise sind die Bewegungen des Prüflings und der Last- bzw. Antriebsvorrichtung exakt miteinander gekoppelt. Insbesondere kann das Dynamometer als Lastvorrichtung betrieben werden und damit ein Lastmoment auf den Elektromotor ausüben. Auf diese Weise kann eine übliche Antriebssituation mit dem Elektromotor simuliert werden.

Ergänzend oder alternativ kann das Dynamometer auch als Antriebsvorrichtung betrieben werden und ein Antriebsdrehmoment auf den in diesem Fall nicht angetriebenen Elektromotor ausüben. Auf diese Weise kann ein Schubbetrieb realisiert werden. Selbstverständlich kann der als Prüfling dienende Elektromotor dabei auch generatorisch betrieben werden, um dem antreibenden Dynamometer eine Bremslast entgegenzusetzen. Auf diese Weise lässt sich das Bremsverhalten des Prüflings im Schubbetrieb untersuchen.

Insbesondere lässt sich somit ein sogenannter 4-Quadranten-Betrieb verwirklichen, bei dem der Elektromotor und das Dynamometer jeweils motorisch oder generatorisch in unterschiedlichen Kombinationen (motorisch-motorisch, motorisch- generatorisch, generatorisch-motorisch, generatorisch-generatorisch) betrieben werden können.

Der Prüfstand weist die Montageplatte auf, an der der Elektromotor angekoppelt werden kann. Zu diesem Zweck kann die vorbeschriebene Ausrichtvorrichtung genutzt werden, um den Elektromotor bereits vor Montage an die Montageplatte optimal auszurichten. Der Elektromotor wird dann zusammen mit der Ausricht- Vorrichtung an der Montageplatte befestigt, ohne dass nachfolgend weitere Einstell- oder Ausrichtmaßnahmen erforderlich sind.

Die Montageplatte kann plattenförmig sein, aber auch als Block oder Rahmen ausgebildet sein. Sinnvollerweise weist die Montageplatte eine Montagefläche auf, an der die Ausrichtvorrichtung mit dem Elektromotor angebracht werden kann.

Bei der Ausrichtvorrichtung können die erste Platte, die zweite Platte, der an der zweiten Platte befestigte Elektromotor und der Tragrahmen eine vormontierte Einheit bilden, die als Einheit an der Montageplatte befestigbar ist. Dementsprechend kann - wie oben bereits erläutert - der Elektromotor zunächst an der zweiten Platte befestigt werden. Anschließend wird die Relativposition der zweiten Platte zur ersten Platte eingestellt, derart, dass die Motorwelle des Elektromotors, somit also die Achse des Elektromotors, exakt in der Position (Parallellage, Winkellage) steht, in der sie relativ zu der ersten Platte stehen muss, um später einen möglichst geringen Versatz zum Prüfstand zu erreichen. Die Einstellung der Relativposition der beiden Platten kann unter Zuhilfenahme eines hochgenauen 3D-Messgeräts erfolgen.

Die erste Platte und die zweite Platte mit dem Elektromotor sind an dem Tragrahmen befestigt, wodurch die vormontierte, kompakte Einheit gebildet wird. Diese kann dann nachfolgend, nach Abschluss der Ausricht-, Einstell- und Befestigungsarbeiten, an der Montageplatte befestigt werden.

Insbesondere kann dabei die erste Platte der Einheit an der Montageplatte befestigbar sein. Zu diesem Zweck kann eine Zentriervorrichtung vorgesehen sein, zum Zentrieren der ersten Platte relativ zu der Montageplatte. Die Zentriervorrichtung kann z.B. Zentrierstifte aufweisen, um die erste Platte präzise an der Montageplatte des Prüfstands befestigen zu können.

Da die Achse des Elektromotors ihrerseits bereits vorher präzise auf die erste Platte ausgerichtet wurde, befindet sich somit auch die Achse des Elektromotors exakt an der Stelle, an der sie relativ zur Prüfstandswelle stehen muss, um einen geringstmöglichen Versatz bzw. Fehler zu erreichen.

Es wird ein Verfahren zum Ausrichten der Achse eines Prüflings relativ zu der Achse eines Prüfstands angegeben, mit den Schritten:

Bereitstellen einer ersten Platte und einer zweiten Platte; Anordnen der ersten Platte und zweiten Platte mit ihrer jeweiligen flachen Seite übereinander;

Befestigen des Prüflings an der zweiten Platte;

Vermessen der Achse des Prüflings und Vergleichen der Lage der Achse mit einer vorgegebenen Referenzlage (Lage, Winkel) in Bezug auf die erste Platte;

Ausrichten der Achse des Prüflings relativ zu der ersten Platte durch Verschieben der den Prüfling tragenden zweiten Platte relativ zu der ersten Platte, um eine Abweichung der Lage der Achse von der Referenzlage zu minimieren;

Befestigen der ersten Platte mit der zweiten Platte;

Befestigen eines Tragrahmens an der zweiten Platte, derart, dass die erste Platte, die zweite Platte, der Prüfling und der Tragrahmen eine Einheit bilden;

Befestigen der Einheit an einer Montageplatte des Prüfstands.

Diese Vorteile und Merkmale der Erfindung werden nachfolgend anhand von Beispielen unter Zuhilfenahme der begleitenden Figuren näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Seitenansicht einer Prüfstandsanordnung, mit einem lediglich schematisch angedeuteten Prüfstand und einer einen Prüfling tragenden Ausrichtvorrichtung in Schnittdarstellung;

Fig. 2 die Ausrichtvorrichtung von Fig. 1 mit dem Prüfling in Perspektivansicht von oben;

Fig. 3 die Ausrichtvorrichtung von Fig. 2 mit dem Prüfling in Perspektivansicht von unten; und

Fig. 4 die Ausrichtvorrichtung von Fig. 2 ohne Prüfling.

Fig. 1 zeigt in Seitenansicht den schematischen Aufbau einer Prüfstandsanordnung mit einem lediglich schematisch angedeuteten Prüfstand 1 und einer erfindungsgemäßen Ausrichtvorrichtung 2, auf der ein als Prüfling dienender Elektromotor 3 befestigt ist. Die Ausrichtvorrichtung 2 dient nicht nur zum Ausrichten des Elektromotors 3 relativ zum Prüfstand 1 , sondern auch zum Vormontieren und nachfolgenden Befestigen des Elektromotors 3 an dem Prüfstand 1 .

Der Prüfstand 1 weist ein in Fig. 1 lediglich symbolisch eingezeichnetes Dynamometer 4 als Last- und Antriebsvorrichtung auf. Bei dem Dynamometer 4 handelt es sich z.B. um einen motorisch und generatorisch betreibbaren Elektromotor mit einer Motorwelle, die eine Prüfstandswelle 5 bildet. Der Dynamometer 4 und die Prüfstandswelle 5 sind in Fig. 1 nicht maßstäblich gezeichnet und dienen nur zur Erläuterung der Prüfstandsanordnung.

Durch die Lage des Dynamometers 4 mit der Prüfstandswelle 5 wird auch eine Prüfstandsachse 6 definiert, die der Mittel- bzw. Rotationsachse der Prüfstandswelle 5 entspricht.

Bestandteil des Prüfstands 1 ist auch eine Montageplatte 7, an der der Elektromotor 3 für den Prüfvorgang zu befestigen ist.

Der Elektromotor 3 weist seinerseits eine Motorwelle 8 auf, die eine geometrische Prüflingsachse 9 definiert.

Für den Prüfvorgang wird die Motorwelle 8 des Prüflings (Elektromotor 3) mit der Prüfstandswelle 5 des Dynamometers 4 verbunden, z.B. über eine geeignete Kupplung. Dabei ist es von besonderer Bedeutung, dass die Prüflingsachse 9 und die Prüfstandsachse 6 exakt zueinander ausgerichtet sind. Jeder Versatz, sei es ein Parallelversatz oder ein Winkelversatz, führt beim Prüfbetrieb zu einem unrunden Lauf und beeinträchtigt die Messergebnisse. Schlimmstenfalls können der Prüfling oder der Prüfstand sogar Schaden nehmen, wenn der Ausrichtungsfehler zu groß ist.

Um die Ausrichtung zu erleichtern und die Arbeitsabläufe am Prüfstand zu vereinfachen, ist die Ausrichtvorrichtung 2 vorgesehen.

Die Ausrichtvorrichtung 2 weist einen Tragrahmen 10, eine erste Platte 1 1 und eine zweite Platte 12 auf.

Die Ausrichtvorrichtung 2 ist auch in den Figuren 2 und 3 in unterschiedlichen Perspektiven, zusammen mit dem Elektromotor 3, gezeigt. In Fig. 4 ist die Ausrichtvorrichtung 2 ohne den Elektromotor 3 dargestellt. Da die Figuren 1 bis 4 jeweils die gleiche Ausrichtvorrichtung 2 zeigen, bezieht sich die nachfolgende Beschreibung auf alle Figuren.

Der Tragrahmen 10 ist als stabiler winkliger Körper ausgeführt, mit einer Unterplatte 13, einer im Einbauzustand an dem Prüfstand 1 vertikal stehenden Tragwand 14 sowie Versteifungsrippen 15. Die Elemente des Tragrahmens 10 können z.B. als Schweißkonstruktion gebildet sein oder aus dem Vollen gefräst werden. Insbesondere die Unterseite der Unterplatte 13 ist dabei mit hoher Präzision zu bearbeiten, da der Tragrahmen 10 auf dieser Unterseite auf eine entsprechende Aufnahme am Prüfstand 1 aufgeschoben werden kann, z.B. auf einem am Prüfstand 1 vorgesehenen Tragtisch. Zur präzisen Führung des Tragrahmens sind Federelemente 16 vorgesehen, die in entsprechende Nutausnehmungen in dem Tragtisch des Prüfstands 1 eingeschoben werden können (nicht dargestellt).

An der Stirnseite des Tragrahmens 10, insbesondere an der Stirnseite der Tragwand 14, ist die zweite Platte 12 befestigt, z.B. durch eine Schraubverbindung. Auf der zweiten Platte 12 ist plan die erste Platte 1 1 aufgelegt. Die erste Platte 1 1 und die zweite Platte 12 sind durch eine Befestigungseinrichtung bildende Schrauben miteinander verbunden und können fest miteinander verschraubt werden.

Der Elektromotor 3 ist an der zweiten Platte 12 befestigt, z.B. über einen stirnseitigen Flansch, der an der Stirnseite des Gehäuses des Elektromotors 3 vorhanden ist. Zudem ist insbesondere der hintere, von der zweiten Platte 12 abgewandte Teil des Elektromotors 3 durch Stützelemente 17 auf der Unterplatte 13 abgestützt. Damit ist sichergestellt, dass der Elektromotor 3 im Prüfstandsbetrieb, bei dem bei hohen Drehzahlen entsprechende Schwingungen und Kraftbelastungen auftreten können, zuverlässig an dem Tragrahmen 10 und der zweiten Platte 12 befestigt.

Der Tragrahmen 10, die erste Platte 1 1 und die zweite Platte 12 bilden zusammen mit dem darauf befestigten Elektromotor 3 eine kompakte Einheit.

Zum Ausrichten der Prüflingsachse 9 des Elektromotors 3 ist es möglich, die zweite Platte 12 in der Ebene relativ zu der ersten Platte 1 1 zu verschieben. Dazu ist zunächst die Befestigungseinrichtung 18 zu lösen. Dazu können die die erste Platte 1 1 und die zweite Platte 12 miteinander verschraubenden Schrauben gelöst werden, allerdings nur so weit, dass die erste Platte 1 1 und die zweite Platte 12 relativ zueinander in ihrer Kontaktebene verschoben werden können. Ein Abheben der ersten Platte 1 1 und der zweiten Platte 12 sollte dabei vermieden werden. Es kommt lediglich auf die gegenseitige Verschiebbarkeit an.

An den Stirnseiten der ersten Platte 1 1 und der zweiten Platte 12 sind jeweilige Schraubeinrichtungen 19 vorgesehen, mit einer Gewindehalterung 20 und einem darin schraubbaren Gewindebolzen 21 , die zusammen Teil einer Einstelleinrichtung 22 sind. Über den Umfang der ersten Platte 1 1 und der zweiten Platte 12 sind insgesamt acht derartige Schraubeinrichtungen 19 angeordnet, jeweils zwei auf einer Seitenfläche, die gemeinsam die Einstelleinrichtung 22 bilden.

Dabei können die Gewindehalterungen 20 jeweils an der ersten Platte 1 1 befestigt sein und die Gewindebolzen 21 tragen. Durch Verdrehen der Gewindebolzen 21 kann über die Stirnfläche der Gewindebolzen 21 eine Kraft auf die davon beaufschlagten Seitenflächen der zweiten Platte 12 ausgeübt werden, sodass die zweite Platte 12 relativ zu der ersten Platte 1 1 mit hoher Präzision, nämlich entsprechend der Drehung der Gewindebolzen 21 , verschoben wird. Der an der zweiten Platte 12 befestigte Elektromotor 3 wird entsprechend mit verschoben.

Während dieses Verschiebens kann immer wieder die Position der Motorwelle 8 und damit der Prüflingsachse 9 in Bezug auf eine Referenzlage der ersten Platte 1 1 mit Hilfe eines hochgenauen Messgeräts vermessen werden. Wenn dabei ein Zustand erreicht wird, in dem die Prüflingsachse 9 exakt in der Relativlage zu der ersten Platte 1 1 steht, in der keine Abweichung mehr von der durch die erste Platte 1 1 definierten Referenzlage (Position, Winkel) festgestellt werden kann, kann die Befestigungseinrichtung 18 durch Anziehen der Verbindungsschrauben zwischen der ersten Platte 1 1 und der zweiten Platte 12 geschlossen werden, so dass ein gegenseitiges Verschieben der ersten Platte 1 1 und der zweiten Platte 12 nicht mehr möglich ist.

In diesem Fall bilden die erste Platte 1 1 , die zweite Platte 12 zusammen mit dem Tragrahmen 10 und dem Elektromotor 3 eine kompakte, stabile Einheit, wobei die Prüflingsachse 9 exakt an der vorgegebenen Stelle in der vorgegebenen Lage (Referenzlage) liegt. Wenn nachfolgend diese kompakte Einheit über die erste Platte 1 1 an der Montageplatte 7 des Prüfstands 1 befestigt wird, sind die Prüflingsachse 9 und die Prüfstandsachse 6 exakt zueinander ausgerichtet. Ein Parallelversatz oder ein Winkelversatz kann auf diese Weise nahezu ausgeschlossen werden.

Die Vormontage und Ausrichtung des Elektromotors 3 kann z.B. mit den folgenden Schritten erfolgen:

Anordnen der zweiten Platte 12 über der ersten Platte 1 1 horizontal übereinander an einem nicht dargestellten Vormontagearbeitsplatz.

Platzieren des Prüflings (Elektromotor 3) auf der zweiten Platte 12. Die Motorwelle 8 ragt in diesem Fall senkrecht nach unten. Vermessen der Lage (Position, Richtung) der Motorwelle 8 und damit der Prüfstandsachse 9 mit Hilfe einer hochpräzisen 3D-Messvorrichtung.

Ausrichten der Motorwelle 8 und damit der Prüflingsachse 9 durch horizontales bzw. flächiges Verschieben der zweiten Platte 12 auf der ersten Platte 1 1.

Fixieren der ersten Platte 1 1 mit der zweiten Platte 12 mit Hilfe der Befestigungseinrichtung 18.

Drehen der gesamten Vorrichtung um 90° (einschließlich des an der zweiten Platte 12 befestigten Tragrahmens 10).

Positionieren der am Tragrahmen 10 vorhandenen Federelemente 16 auf einem entsprechenden Tragtisch des Prüfstands 1 und Aufschieben des Tragrahmens 10 über den Tragtisch, wobei die Federelemente 16 in entsprechenden Nuten des Tragtisches geführt werden.

Bewegen des Tragrahmens 10 zusammen mit der ersten Platte 1 1 und der zweiten Platte 12, bis die erste Platte 1 1 in Kontakt mit der Montageplatte 7 des Prüfstands 1 gelangt. Danach verbinden der Platten 1 1 , 12 mit der Montageplatte 7 mit Hilfe von Verschraubungen.

Zur exakten Positionierung der ersten Platte 1 1 an der Montageplatte 7 sind entsprechende Zentrierelemente vorzusehen, z.B. wenigstens zwei Zentrierbolzen.

Im gezeigten Beispiel ist die Zentrierung durch eine Ringzentrierung mit einem zylindrischen Absatz 23 an der ersten Platte 1 1 verwirklicht. Dem Absatz 23 zugeordnet ist in der Montageplatte 7 eine entsprechende hohlzylindrische Ausnehmung (nicht dargestellt) vorgesehen.