DE10206950A1 - Hochgeschwindigkeitsrotationstestvorrichtung - Google Patents

Abstract

Eine Hochgeschwindigkeitsrotationstestvorrichtung umfasst eine Spindel, die am unteren Ende ein Testobjekt hält, einen Antriebsmotor zum Zuführen von Drehmoment zu der Spindel und einen Rahmen zum Halten einer Rotorwelle des Antriebsmotors, so dass die Welle in vertikaler Richtung der Vorrichtung angeordnet ist, wobei die Spindel direkt von einem Antriebsmotor durch Einführen der Spindel in eine Durchführung, die in die Mitte der Rotorwelle eindringt, und durch Koppeln der oberen Enden der Rotorwelle und der Spindel direkt angetrieben wird, und wobei die Durchführung einen Innendurchmesser aufweist, der so festgelegt ist, um einen Spalt zu bilden, in dem das untere Ende der Spindel schwingen kann, ferner ist ein Dämpfungsmechanismus zur Beschränkung der Schwingung in der Nähe des unteren Endes der Spindel angeordnet, das aus dem unteren Ende der Rotorwelle hervorragt.

Description

Hintergrund der Erfindung Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Hochgeschwindigkeitsrotationstestvorrichtung und betrifft insbesondere eine Hochgeschwindigkeitsrotationstestvorrichtung, die vor­ zugsweise eingesetzt wird, um die Leistungsfähigkeit und die Widerstandskraft eines Drehteiles eines mechanischen Elements einer Vorrichtung für Flugzeugmotore, schwe­ re elektrische Anlagen, Schleifsteine, Generatoren, Schiffe, Automobile, etc. zu überprü­ fen.

Beschreibung des Stands der Technik

Es werden nunmehr konventionelle Hochgeschwindigkeitstestvorrichtungen beschrie­ ben. Die Hochgeschwindigkeitsrotationstestvorrichtung prüft im Allgemeinen industrielle Produkte (z. B. Lüfter und andere Drehteile), die während des Betriebs in Drehung ver­ setzt werden. Die Hochgeschwindigkeitsrotationstestvorrichtung dreht ein Testobjekt mit einer Nenndrehgeschwindigkeit, um die Zuverlässigkeit unter diesen Bedingungen zu testen.

Zusätzlich zur Überprüfung der Nenndrehgeschwindigkeit des Testobjekts vor dem Ein­ bau in die eigentliche, zuvor genannte Maschine (etwa ein Flugzeugmotor) wird die Hochgeschwindigkeitsrotationstestvorrichtung für diverse andere Anwendungen, abhän­ gig von dem Aufgabenbereich, verwendet, einschließlich der Überprüfung der Sicherheit während überhöhter Geschwindigkeiten, der Überprüfung der Reißfestigkeit, die sich bei einer angelegten Zentrifugalkraft zeigt, einer Überprüfung der Übermüdungsfestigkeit, die sich zeigt, wenn die Drehgeschwindigkeit für eine lange Zeit abwechselnd angeho­ ben und reduziert wird (Zyklentest), Überprüfungen, in denen das Testobjekt permanent verformt wird, und Überprüfungen, in denen ein Verformungsmessgerät an dem Testob­ jekt befestigt ist, um die Belastung und die Verformung während der Drehung zu mes­ sen. Folglich ist diese Vorrichtung wichtig in den industriellen Gebieten, in denen Hoch­ geschwindigkeitsdrehteile verwendet werden. Bekannte Hochgeschwindigkeitsrotations­ testvorrichtungen verwenden hauptsächlich zwei Antriebsquellen für die Rotation: in einem dieser Arten wird eine Druckluftturbine verwendet, und die andere basiert auf ei­ nem Motorantriebsverfahren mit Geschwindigkeitserhöhung durch Getriebe, wobei ein Antriebsmotor verwendet wird.

Fig. 5 zeigt einen Teil einer Hochgeschwindigkeitsrotationstestvorrichtung, die auf dem Verfahren mit einer Druckluftturbine basiert. Die Hochgeschwindigkeitsrotationstestvor­ richtung 100 umfasst eine Druckluftturbine 102, die in Drehung versetzt wird, indem die­ se komprimierte Luft aus einem Kompressor 101 empfängt, wobei eine Aufnahmewelle 103, die ein Testobjekt S trägt, gedreht wird, indem diese ein von der Druckluftturbine 102 zugeführtes Drehmoment aufnimmt; ferner umfasst die Vorrichtung einen Aufnah­ me- bzw. Haltebereich 105, in dem das Testobjekt S aufgenommen wird, während es von der Aufnahmewelle 103 gehalten wird und einen Dämpfer 107 zur Halterung der Welle 103. Das Testobjekt S ist ein Objekt, das wie ein Drehteil geformt ist und das eine Beständigkeit unter Hochgeschwindigkeitsdrehungen aufweist, die in der zuvor be­ schriebenen Weise getestet wird.

Die Druckluftturbine 102 umfasst ein Gehäuse 104, das einen Rotor 106 drehbar auf­ nimmt und hält. Komprimierte Luft aus dem Luftkompressor 101 trifft auf einen Schau­ felbereich des Rotors 106, um dem Rotor 106 eine Drehkraft zuzuführen. Somit gibt der Rotor 106 ein Drehmoment ab.

Des Weiteren sind das Gehäuse 104 und der Aufnahmebereich 105 integral ausgeführt. Das Gehäuse 104 hält den Rotor 106, so dass, wenn das Gehäuse 104 und der Auf­ nahmebereich 105, die miteinander integriert sind, auf einer horizontalen Oberfläche angeordnet werden, die zentrale Drehachse des Rotors 106 in der vertikalen Richtung der Vorrichtung angeordnet ist. Des Weiteren ist der Rotor 106 konzentrisch an der Auf­ nahmewelle 103 befestigt (verbunden).

Ferner ist das Testobjekt S am unteren Ende der Aufnahmewelle 103 gehaltert. Die Aufnahmewelle 103 weist einen Haltemechanismus (nicht gezeigt) auf, der an deren unteren Ende vorgesehen ist. Der Haltemechanismus fixiert das in Form eines Drehteils ausgeführte Testobjekt S konzentrisch zu einer Drehwelle am Drehpunkt des Testobjek­ tes mittels Bolzen oder einer Verschraubung. Somit dreht sich das Testobjekt S mit der Aufnahmewelle 103.

Wenn bei diesem Aufbau der Kompressor 101 aktiviert wird, werden die Aufnahmewelle 103 und das Testobjekt S zusammen mit dem Rotor 106 in Drehung versetzt. Sodann wird der Strom komprimierter Luft aus dem Kompressor 101 so gesteuert, dass die Drehgeschwindigkeit des Testobjekts S den Sollwert annimmt. Anschließend werden Hochgeschwindigkeitsrotationstests für eine vorbestimmte Zeitdauer ausgeführt.

Fig. 6 zeigt einen Teil einer Hochgeschwindigkeitsrotationstestvorrichtung 200, in der ein Antriebsmotor als Antriebsquelle verwendet wird. Die Hochgeschwindigkeitsrotations­ testvorrichtung 200 umfasst einen Antriebsmotor 201, einen Getriebezug 202, der von dem Antriebsmotor 201 in Drehung versetzt wird, eine Halte- bzw. Aufnahmewelle 203, die das Testobjekt S hält und die angetrieben wird, in dem diese Drehmoment von dem Getriebezug 202 aufnimmt, ein Gehäuse 204 zum Halten des Antriebsmotors 201, des Getriebezugs 202 und der Aufnahmewelle 203, einen Aufnahmebereich 205, der das Testobjekt S, das von der Aufnahmewelle 203 gehalten wird, aufnimmt, und einen Dämpfer 210 für die Aufnahmewelle 203.

Das Gehäuse 204 und der Aufnahmebereich 205 sind ineinander integriert. Das Gehäu­ se 204 hält den Antriebsmotor 201, so dass, wenn das Gehäuse 204 und der Aufnah­ mebereich 205, die miteinander integriert sind, auf einer horizontalen Oberfläche ange­ ordnet werden, eine Rotorwelle 201a des Antriebsmotors 201 in der vertikalen Richtung der Vorrichtung angeordnet ist. Der Getriebezug 202 umfasst ein Antriebsrad 206 und ein von diesem angetriebenes Rad 207. Eine Aufnahmewelle 206a des antreibenden Rades 206 ist mit der Rotorwelle 201a verbunden, und eine Aufnahmewelle 207a des angetriebenen Rades 207 ist fest und konzentrisch mit der Aufnahmewelle 203 verbun­ den. Das Gehäuse 204 hält die Aufnahmewellen 206a, 207a und 203, so dass diese Wellen in der vertikalen Richtung angeordnet sind. Der Getriebezug 202 dient ebenfalls zur Erhöhung einer Drehgeschwindigkeit, die von dem Antriebsmotor 201 an die Auf­ nahmewelle 203 übertragen wird. In der in Fig. 6 gezeigten Hochgeschwindigkeitsrotati­ onstestvorrichtung 200 ist der Getriebezug 202 so dargestellt, dass dieser lediglich aus Stirnrädern aufgebaut ist, aber dieser kann aus anderen diversen Antriebsrädern, etwa aus Planetenrädern, Schneckenrädern, und Kegelrädern aufgebaut sein. Alternativ kann anstelle des Getriebezuges ein Riemen zur Übertragung von Drehmoment und zum Er­ höhen der Rotationsgeschwindigkeit eingesetzt werden.

Ferner ist das Testobjekt S an dem unteren Ende der Aufnahmewelle 203 mittels der zuvor beschriebenen Aufnahmewelle 103 und eines Haltemechanismus (nicht gezeigt) befestigt. Somit dreht sich das Testobjekt S mit der Aufnahmewelle 203.

Wenn bei diesem Aufbau der Antriebsmotor 201 in Drehung versetzt wird, drehen sich die Antriebswelle 203 und das Testobjekt S mittels des Getriebezugs 202. Sodann wird der Antriebsmotor 201 so gesteuert, dass die Drehgeschwindigkeit des Testobjekts S, die mittels des Getriebezugs 202 erreicht wird, den Sollwert annimmt. Auf diese Weise werden Hochgeschwindigkeitsrotationstests in der gleichen Weise durchgeführt wie mit der Hochgeschwindigkeitsrotationstestvorrichtung 100.

Ein Langzeitzyklenbetrieb (die Rotationsgeschwindigkeit des Drehteils wird abwech­ selnd auf obere und untere Grenzwerte festgelegt), die zur Überprüfung der Übermü­ dungsgrenze eines Drehteils, das einen Flugzeugmotor repräsentiert, beabsichtigt sind, werden in jüngster Zeit auf jedem Gebiet durchgeführt, beispielsweise auf den Gebieten der Produktuntersuchung und Überprüfung und des Transportwesens. Für derartige Langzeittests ist es wichtig, die Testkosten zu reduzieren und die Wartungsfähigkeit der Testvorrichtung zu verbessern.

Die oben beschriebene Hochgeschwindigkeitsrotationstestvorrichtung 100 mit der Druckluftturbine 102 erlaubt eine leichte Wartung aufgrund des einfachen Aufbaus der Druckluftturbine. Ferner muss in der Hochgeschwindigkeitsrotationstestvorrichtung 100 der Kompressor 101 eingesetzt werden, da komprimierte Luft zum Antreiben der Druck­ luftturbine erforderlich ist. Dabei dreht sich der Rotor der Druckluftturbine, wobei Luft als Medium verwendet wird, so dass ein Energieverlust auftritt, wenn die komprimierte Luft gegen den Rotor strömt, um den Rotor mit Rotationskraft zu beaufschlagen. Folglich muss der Druckluftkompressor 101 ungefähr 37 kW Leistung selbst für kleine Hochge­ schwindigkeitsrotationstestvorrichtungen und 300 kW oder mehr Leistung für großvolu­ mige Hochgeschwindigkeitsrotationstestvorrichtungen bereitstellen. Daher verbraucht Hochgeschwindigkeitsrotationstestvorrichtung 100 nachteiligerweise eine große Menge an Leistung für die oben beschriebenen Tests, in denen ein kontinuierlicher Langzeitbe­ trieb erforderlich ist. Da ferner der Kompressor 101 Wärme erzeugt, ist es nachteiliger­ weise schwierig, die Hochgeschwindigkeitsrotationstestvorrichtung über einen langen Zeitraum zu betreiben. Obwohl ferner die Hochgeschwindigkeitsrotationstestvorrichtung 100 die Drehgeschwindigkeit des Testobjekts S steuert, indem der Strom komprimiert Luft aus dem Druckluftkompressor 101 gesteuert wird, ist es schwierig, die Rotationsge­ schwindigkeit des Testobjekts S präzise zu steuern, da Luft als Medium zum Übertragen eines Drehmoments zu dem Rotor 106 verwendet wird. Ebenso aufgrund der Schwierig­ keiten, mit denen die Rotationsgeschwindigkeit des Testobjekts S gesteuert wird, ist daher die konventionelle Hochgeschwindigkeitsrotationstestvorrichtung 100 für Hochge­ schwindigkeitsrotationstests ungeeignet, die über eine lange Zeitdauer hinweg durchge­ führt werden müssen.

Die Hochgeschwindigkeitsrotationstestvorrichtung 200 auf der Grundlage des Motoran­ triebsverfahrens mit Geschwindigkeitserhöhung durch Getriebe, wobei der Antriebsmo­ tor 201 als Antriebsquelle verwendet wird, besitzt die folgenden Nachteile: der Antriebs­ motor 201 umfasst einen Rotor 208 und einen Stator 209, und der Spalt zwischen dem Rotor 208 und dem Stator 209 beeinflusst signifikant die Leistungsabgabe aus dem An­ triebsmotor 201. Das heißt, der Rotor 208 schwingt in Richtung des Drehradius der Vor­ richtung und diese Schwingung führt zu einem Energieverlust. Folglich ist es notwendig, die Schwingung in Richtung des Drehradius zu reduzieren, die in dem Rotor 208 auftritt. In den zuvor beschriebenen Geschwindigkeitsrotationstests, in denen das Testobjekt S mit hoher Geschwindigkeit gedreht oder wobei die Rotationsgeschwindigkeit des Test­ objekts variiert wird, treten die Schwingungen in Richtung des Drehradius merklich an der Aufnahmewelle 103 auf. Daher ist es in der Hochgeschwindigkeitsrotationstestvor­ richtung 200 erforderlich, dass der Getriebezug 202 zwischen der Rotorwelle 201a und der Aufnahmewelle 203 angeordnet ist.

Wenn jedoch der Getriebezug 202 zwischen dem Antriebsmotor 201 und der Aufnahme­ welle 203 angeordnet ist, steigt die Anzahl der erforderlichen Teile, etwa von Getriebe­ rädern, Aufnahmewellen und Lager für diesen Zweck an. Somit wird nachteiligerweise der Aufbau der Hochgeschwindigkeitsrotationstestvorrichtung kompliziert und die War­ tung der Vorrichtung ist daher mit Schwierigkeiten verbunden. Ferner können in der Hochgeschwindigkeitsrotationstestvorrichtung 200 mit dem zwischen dem Antriebsmotor 201 und der Aufnahmewelle 203 angeordnetem Getriebezug 202 mechanische Verluste als Folge des Eingriffs zwischen dem Rad 206 und 207 und als Folge der Reibung zwi­ schen den Aufnahmewellen 206a und 207a und den zugehörigen Lagern auftreten. Dies verhindert, dass die Abgabeleistung des Antriebsmotors 201 effizient an das Testobjekt S übertragen wird, wodurch es nicht möglich ist, die Abgabeleistung vollständig zu nut­ zen. Ferner kann die Einstellung der Rotationsgeschwindigkeit des Testobjekts S eine Änderung dieser Rotationsgeschwindigkeit zur Folge haben. Aufgrund der Verwendung des Getriebezugs 202 können des Weiteren Geräusche von den Rädern 206 und 207 auftreten, oder der Getriebezug 202 kann selbst vibrieren, und damit das Testobjekt S nachteilig beeinflussen.

Die zuvor beschriebenen mechanischen Verluste können sich auf mindestens ungefähr 20 bis 30% der Abgabeleistung aus dem Antriebsmotor 201 oder sogar auf 50% belau­ fen, abhängig von dem Aufbau der Vorrichtung. Als Folge davon steigt die Zeitdauer pro Zyklus der zuvor beschriebenen zyklischen Tests oder dergleichen an, da die Drehge­ schwindigkeit ständig anzuheben oder zu reduzieren ist, wenn beispielsweise ein oberer und unterer Grenzwert festgesetzt wird. Als Folge davon benötigen die Test nachteilig­ erweise eine sehr lange Zeit. Des Weiteren ist anzumerken, dass die mechanischen Verluste die Leistungsaufnahme des Antriebsmotors erhöhen und dass die Leistungs­ aufnahme weiterhin aufgrund der verlängerten Dauer der Tests ansteigt.

Obwohl, wie zuvor beschrieben ist, die Hochgeschwindigkeitsrotationstests häufig für die Untersuchung und Entwicklung von Produkten verwendet werden, weisen herkömm­ liche Hochgeschwindigkeitsrotationstestvorrichtungen die zuvor beschriebenen Nachtei­ le auf, die einen Fortschritt in der Entwicklung von Produkten, die eine Drehung bei ho­ her Geschwindigkeit erfordern, behindern.

Überblick über die Erfindung Aufgabe der Erfindung

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Hochgeschwindigkeitsrotations­ testvorrichtung bereitzustellen, die die Nachteile der konventionellen Beispiele behebt und insbesondere die Wartungsfähigkeit verbessert, die Kosten für Tests reduziert und einen einfachen Aufbau aufweist.

Überblick über die Erfindung

Die vorliegende Erfindung stellt eine Hochgeschwindigkeitsrotationstestvorrichtung be­ reit zum Drehen eines Testobjekts, um die Widerstandsfähigkeit und Beständigkeit des­ selben unter Drehung zu überprüfen, wobei die Vorrichtung eine Spindel, die das Test­ objekt an dessen unteren Ende hält, einen Antriebsmotor zum Beaufschlagen der Spin­ del mit einem Drehmoment, und einen Rahmen zum Halten einer Rotorwelle des An­ triebsmotors, derart, dass die Rotorwelle in vertikaler Richtung angeordnet ist, umfasst.

Die Spindel ist in eine Durchführung, die in der Mitte der Rotorwelle gebildet ist, einge­ fügt, und ein oberes Ende der Rotorwelle und ein oberes Ende der Spindel sind anein­ ander befestigt, wodurch es möglich ist, dass die Spindel direkt von dem Antriebsmotor angetrieben wird. Die Durchführung weist einen Innendurchmesser aut der ein Spiel zum Schwingen des unteren Ende der Spindel zulässt, und ein Dämpfungsmechanis­ mus zum Einschränken der Bewegung ist nahe an dem unteren Ende der Spindel an­ geordnet, die aus dem unteren Ende der Rotorwelle hervor ragt.

In der vorliegenden Erfindung bedeutet "ein Rahmen zum Halten der Rotorwelle so, dass die Rotorwelle in vertikaler Richtung angeordnet ist", dass, wenn der Rahmen für die Hochgeschwindigkeitsrotationstests bereit ist (z. B., wenn dieser auf einer horizonta­ len Oberfläche angeordnet ist), dieser die Rotorwelle so hält, dass die Welle in der verti­ kalen Richtung angeordnet ist.

Mit der obigen Konfiguration ist die das Testobjekt haltende Spindel in der in der Rotor­ welle des Antriebsmotors gebildeten Durchführung installiert. Somit ist kein Getriebezug zwischen der Rotorwelle und der Spindel angeordnet, wie dies in der konventionellen Hochgeschwindigkeitsrotationstestvorrichtung der Fall ist. Dies verhindert eine Ver­ schlechterung der Wartungsfähigkeit und mechanische Verluste, die durch ein Anstei­ gen der Anzahl von Teilen hervorgerufen werden, die mit dem Vorsehen des Getriebe­ zugs einhergeht.

Die Rotorwelle und die Spindel sind lediglich an deren oberen Enden miteinander ver­ bunden. Ferner ist der Dämpfungsmechanismus in der Nähe des unteren Endes der Spindel angeordnet, um ein Schwingen zu beschränken. Des Weiteren ist das Spiel bzw. der Spalt zwischen der Spindel und der Durchführung an der Stelle, die der Mitte der Spindel entspricht, ausgebildet. Ohne ein Spiel zwischen der Spindel und der Durch­ führung in der Rotorwelle kann der Teil der Spindel, der aus dem unteren Ende der Ro­ torwelle hervor ragt, in Richtung des Drehradius der Vorrichtung abgelenkt werden, wenn der Schwerpunkt des Testobjekts von der Mittelachse der Spindel verschoben wird, wodurch ein Bruch der Spindel hervorgerufen wird. Ferner wird eine durch die Ab­ lenkung der Spindel hervorgerufene Schwingung direkt an den Rotor des Antriebsmo­ tors übertragen, woraus eine Fehlfunktion oder Defekt des Antriebsmotors resultiert.

In der vorliegenden Erfindung erlaubt jedoch das Spiel zwischen der Durchführung und der Spindel, dass die gesamte Spindel um deren oberes Ende herum schwingen kann. Dies verhindert, dass sich die Belastung an dem Teil der Spindel konzentriert, der aus dem unteren Ende der Motorwelle hervor ragt.

Des Weiteren ist die Spindel durch den Dämpfungsmechanismus in der Nähe des Testobjekts, das eine Schwingung verursachen kann, gedämpft. Selbst wenn daher der Teil der Spindel, auf dem das Testobjekt gehaltert ist, d. h. in der Nähe des Testobjekts, in Richtung des Drehradius schwingt, wird eine durch das Schwingen der Spindel auftre­ tende Energie auf den Rahmen übertragen.

Ferner ist die Spindel an der Rotorwelle an dem oberen Ende, das von dem Testobjekt abgewandt ist, befestigt. Wenn somit jener Teil der Spindel, auf dem das Testobjekt ge­ haltert ist, in Richtung des Drehradius schwingt, wird diese in eine Schwingung um das obere Ende der Spindel herum umgewandelt. Somit besitzt die an dem oberen Ende der Spindel auftretende Schwingung lediglich eine kleine Auslenkung und es wird somit in ausreichender Weise ein Übertragen von dem oberen Ende der Spindel zu dem oberen Ende der Rotorwelle verhindert.

Daher können erfindungsgemäß Hochgeschwindigkeitsrotationstests durchgeführt wer­ den, indem in effizienter Weise das Drehmoment des Antriebsmotors auf das Testobjekt übertragen wird, wobei Defekte des Getriebezugs eliminiert werden.

Der Aufbau einer weiteren Hochgeschwindigkeitsrotationstestvorrichtung, die sich von oben beschriebenen unterscheidet, wird im Folgenden beschrieben. Diese Hochge­ schwindigkeitsrotationstestvorrichtung umfasst eine Spindel, die das Testobjekt an de­ rem unteren Ende hält, einen Antriebsmotor zum Zuführen von Drehmoment zu der Spindel, eine Gewichtsaufnahmewelle mit einer Durchführung in der Mitte, wobei die Spindel in die Durchführung eingeführt ist, und einen Rahmen zum Halten einer Rotor­ welle des Antriebsmotors und der Gewichtsaufnahmewelle, so dass diese Wellen in ver­ tikaler Richtung angeordnet sind.

Die Rotorwelle und die Spindel sind so miteinander verbunden, dass die Mittellinien der Rotorwelle und der Spindel zueinander ausgerichtet sind, und so dass die Spindel sich bis unter ein unteres Ende der Rotorwelle erstreckt. Ferner ist die Spindel in die Durch­ führung in der Gewichtsaufnahmewelle eingeführt, und ein oberes Ende der Gewichts­ aufnahmewelle ist mit der Spindel verbunden. Der Rahmen hält drehbar die Gewichts­ aufnahmewelle mittels eines Gegenlagers. Die Durchführung in der Gewichtsaufnah­ mewelle besitzt einen Innendurchmesser, der ein Spiel zulässt, in dem das untere Ende der Spindel schwingen kann. Ein Dämpfungsmechanismus ist so angeordnet, um das Schwingen in der Nähe des unteren Endes der Spindel, das aus dem unteren Ende der Gewichtsaufnahmewelle hervorragt, zu beschränken.

In dieser Hochgeschwindigkeitsrotationstestvorrichtung, die sich von der zuvor beschrie­ benen Hochgeschwindigkeitsrotationstestvorrichtung unterscheidet, ist die Spindel in die Gewichtsaufnahmewelle unterhalb der Rotorwelle eingeführt, wobei die Gewichtsauf­ nahmewelle die Durchführung aufweist, die ein Spiel bzw. einen Spalt bereitstellt. Ferner ist das obere Ende der Gewichtsaufnahmewelle mit der Spindel verbunden und der Dämpfungsmechanismus dämpft die Spindel unterhalb der Gewichtsaufnahmewelle.

Mittels dieser Konstruktion kann die Spindel um die Verbindungsstelle zwischen der Spindel und dem oberen Ende der Gewichtsaufnahmewelle schwingen, wobei diese Schwingung jedoch durch den Dämpfungsmechanismus beschränkt ist. Folglich kann während des Schwingens die Spindel zwischen der Verbindungsstelle zwischen der Spindel und der Gewichtsaufnahmewelle und dem unteren Ende der Spindel gebogen werden. Ferner ist das Schwingen der Spindel durch den Dämpfungsmechanismus be­ schränkt, wodurch ein Bruch der Spindel als Folge der Belastungskonzentration verhin­ dert wird, wie dies in der zuvor gezeigten Hochgeschwindigkeitsrotationstestvorrichtung der Fall ist. Da das obere Ende der Gewichtsaufnahmewelle, von dem Gegenlager gehalten wird und die Spindel miteinander verbunden sind, wird das Schwingen der Spindel nicht über die Verbindungsstelle übertragen, wodurch der Einfluss des Schwin­ gens der Spindel auf die Rotorwelle vermieden wird. Somit besitzt diese Hochgeschwin­ digkeitsrotationstestvorrichtung die gleichen Vorteile wie die zuvor beschriebene Hoch­ geschwindigkeitsrotationstestvorrichtung.

Da ferner die Gewichtsaufnahmewelle, die von dem Rahmen gehalten wird, und die Spindel miteinander mittels eines Gegenlagers verbunden sind, wird die Gewichtsbelas­ tung des Objekts durch die Gewichtsaufnahmewelle auf den Rahmen ausgeübt, selbst wenn ein Testobjekt mit großem Gewicht an der Spindel angebracht ist. Folglich erlaubt diese Hochgeschwindigkeitsrotationstestvorrichtung einen Hochgeschwindigkeitsrotati­ onstest für ein Testobjekt mit einem größeren Gewicht als dies für die zuvor beschriebe­ ne Hochgeschwindigkeitsrotationstestvorrichtung der Fall ist.

Ferner kann der zuvor beschriebene Dämpfungsmechanismus ein Achslager entspre­ chend zu der Spindel, ein Gehäuse zum Halten des Achslagers und eine Aufnahme­ kammer, die in dem Rahmen ausgebildet ist und die das Gehäuse so hält, dass dieses mit der Spindel schwingen kann, aufweisen, wobei die Aufnahmekammer mit einem Schmiermittel gefüllt ist.

Dabei wird die Spindel in das Achslager eingeführt, wobei ein Spiel bzw. Spalt zwischen ausgebildet ist, und das Schmiermittel fließt in den Spalt. Wenn sich die Spindel mit ho­ her Geschwindigkeit dreht, dient das Schmiermittel dazu, um einen Filmdruck gegen die Spindel auszuüben, um das Achslager so zu führen, dass die Spindel in der Mitte des Achslagers angeordnet ist. Dabei unterliegt die Spindel dem Widerstand von dem Schmiermittel, das durch den Spalt in dem Achslager fließt. Wenn ferner die Spindel schwingt, schwingt in Reaktion darauf das Achslager. Das Schmiermittel ist jedoch be­ reits zwischen dem Achslager und dem Gehäuse vorhanden, so dass, wenn das Achs­ lager relativ zu dem Gehäuse schwingt, dieses einem Strömungswiderstand durch das Schmiermittel unterliegt.

Andererseits unterliegt das das Achslager tragende Gehäuse der Reaktion von dem Achslager mittels des Schmiermittels und wird in die gleiche Richtung geführt, in der die Spindel geführt ist. Wenn daher die Spindel in Richtung des Drehradius schwingt (eine Schwingung um das obere Ende der Spindel herum), schwingt das Gehäuse in ähnli­ cher Weise mit der Spindel, unterliegt jedoch dem Strömungswiderstand aus dem Schmiermittel, da wiederum dieses innerhalb der Aufnahmekammer ist, die mit dem Schmiermittel gefüllt ist.

Das heißt, während des Schwingens unterliegt die Spindel dem gesamten Strömungs­ wiederstand von dem Schmiermittel zwischen der Spindel und dem Axiallager, zwischen dem Axiallager und dem Gehäuse und zwischen dem Gehäuse und der Aufnahme­ kammer. Folglich dienen diese viskosen Widerstände dazu, die Spindel zu dämpfen, um diese vom Schwingen abzuhalten.

Alternativ kann die Spindel sich nach unten erstrecken, so dass ein ausreichend langer Teil der Spindel aus dem unteren Ende der Rotorwelle hervor ragt, und der hervor ra­ gende Teil kann durch den Rahmen mittels des Gegenlagers gehaltert sein. Da das Gewicht des Testobjekts dabei durch den Rahmen mittels des Gegenlagers gehalten wird, können schwerere Testobjekte Hochgeschwindigkeitsrotationstests unterzogen werden.

Ferner kann der oben beschriebene Aufbau der vorliegenden Erfindung einen Aufnah­ mebehälter umfassen, in dem das von der Spindel gehaltene Testobjekt aufgenommen wird, um ein Verteilen von abgerissenen Stücken des Testobjekts zu verhindern. Des Weiteren ist der Aufnahmebehälter vorteilhafterweise ein Vakuumbehälter, auf dem ein internes Gas abgeführt werden kann. Der Aufnahmebehälter ermöglicht, dass Hochge­ schwindigkeitstest bis zur Bruchgrenze des Testobjekts durchgeführt werden können. Wenn ferner der Aufnahmebehälter ein Vakuumkessel ist, kann die Umgebung des Testobjekts vor den Tests evakuiert werden. Folglich können Strömungsverluste ver­ mieden werden, um damit die Rotationsgeschwindigkeit rasch auf einen Sollwert erhö­ hen zu können.

Durch die vorliegende Erfindung werden die zuvor beschriebenen Aufgaben unter Ver­ wendung der oben beschriebenen Gestaltungsformen erreicht.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 ist eine schematische vertikale Schnittansicht einer Hochgeschwindigkeitsrotati­ onstestvorrichtung einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wenn diese von vorne betrachtet wird;

Fig. 2 ist eine Ansicht, die einen Haltezustand darstellt, wobei ein Beispiel einer Halte­ einrichtung, die in der Hochgeschwindigkeitsrotationstestvorrichtung vorgesehen ist, gezeigt ist;

Fig. 3 ist eine detaillierte Schnittansicht eines Dämpfungsmechanismus entlang der Mittellinie einer Spindel;

Fig. 4 ist eine schematische vertikale Schnittansicht einer Hochgeschwindigkeitsrotati­ onstestvorrichtung einer zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsform, wenn diese von vorne betrachtet wird;

Fig. 5 ist eine schematische vertikale Schnittansicht eines konventionellen Beispiels, wenn dieses von vorne betrachtet wird; und

Fig. 6 ist eine schematische vertikale Schnittansicht eines weiteren konventionellen Beispiels, wenn dieses von vorne betrachtet wird.

Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen Erste Ausführungsform Überblick

Mit Bezug zu den Fig. 1 bis 3 wird nunmehr eine erste Ausführungsform der vorliegen­ den Erfindung beschrieben. Fig. 1 ist eine schematische vertikale Schnittansicht einer Hochgeschwindigkeitsrotationstestvorrichtung 10 gemäß dieser Ausführungsform, wenn diese von vorne betrachtet wird. Die Hochgeschwindigkeitsrotationstestvorrichtung 10 versetzt ein Testobjekt S als ein Drehteil mit hoher Geschwindigkeit in Drehung, um dessen Widerstandsfähigkeit, Haltbarkeit oder dergleichen unter Drehbelastung zu prü­ fen.

Die Hochgeschwindigkeitsrotationstestvorrichtung 10 umfasst eine Spindel 11, die am unteren Ende das Testobjekt S hält, einen Antriebsmotor 20 zum Zuführen eines Dreh­ moments zu der Spindel 11, ein Gehäuse 30 als einen Rahmen, der eine Rotorwelle 21 des Antriebsmotors 20 stützt, so dass die Welle in vertikaler Richtung der Vorrichtung angeordnet ist, einen Dämpfungsmechanismus 40, der in der Nähe des unteren Endes der Spindel 11 angeordnet ist, um das untere Ende am Schwingen in der Richtung des Drehradius der Vorrichtung zu hindern, und einen Aufnahmebehälter 50, der das von der Spindel 11 gehaltene Testobjekt S aufnimmt, um ein Verteilen von abgebrochenen Stücken des Testobjekts S zu verhindern. Jede dieser Komponenten wird im Folgenden beschrieben.

Gehäuse

Das Gehäuse 30 ist in integraler Weise an dem Aufnahmebehälter 50 ausgebildet. Das Gehäuse 30 ist hohl und nimmt den Antriebsmotor 20 und den Dämpfungsmechanismus 40 darin auf. Das Gehäuse 30 hält die Rotorwelle 21, so dass die Welle in der vertikalen Richtung der Vorrichtung angeordnet ist, wenn der Aufnahmebehälter 50 horizontal in­ stalliert ist. Ferner hält das Gehäuse 30 die Rotorwelle 21 drehbar mittels Lager 31 und 32, die in der Nähe der oberen und unteren Enden der Rotorwelle 21 vorgesehen sind.

Antriebsmotor und Spindel

Der Antriebsmotor 20 umfasst die Rotorwelle 21, die zuvor beschrieben ist, einen Rotor 22, der sich in dem Gehäuse 30 zusammen mit der Rotorwelle 21 dreht, und einen Sta­ tor 23, der fest in dem Gehäuse 30 installiert ist, so dass dieser den Rotor 22 umgibt.

Die Rotorwelle 21 weist eine Durchführung 21a auf, die entlang der Mittellinie ausgebil­ det ist und in die die Spindel 11 eingeführt ist. Die Durchführung 21a ist so ausgebildet, dass diese einen quadratischen Querschnitt in der Nähe des oberen Endes und einen kreisförmigen Querschnitt in den anderen Bereichen aufweist. Ferner ist jede Seite des quadratischen Querschnitts der Durchführung kleiner als der Durchmesser des kreis­ förmigen Querschnitts. Andererseits ist die Spindel 11 wie die Durchführung 21a so ausgebildet, dass diese einen quadratischen Querschnitt in der Nähe des oberen Endes und einen kreisförmigen Querschnitt in den anderen Bereichen aufweist. Jede Seite des quadratischen Querschnitts der Spindel 11 ist im Wesentlichen so lang, wie jede Seite des quadratischen Querschnitts der Durchführung 21a, so dass der quadratische Quer­ schnittsbereich der Spindel 11 in den quadratischen Querschnittsbereich der Durchfüh­ rung 21a einführbar ist. Ferner ist der Durchmesser des kreisförmigen Querschnitts der Spindel 11 geringfügig kleiner als der des kreisförmigen Querschnitts der Durchführung 21a. Des Weiteren ist ein externer Gewindeabschnitt 11a an der Oberseite des quadra­ tischen Querschnittsbereichs der Spindel 11 ausgebildet. Wenn die Spindel 11 in die Rotorwelle 21 von unten eingeführt wird und der quadratische Querschnittsbereich der Spindel 11 in dem quadratischen Querschnittsbereich der Durchführung 21a, der in der Rotorwelle 21 ausgebildet ist, eingepasst ist, ragt der externe Gewindeabschnitt 11a der Spindel 11 aus der oberen Endfläche der Rotorwelle 21 hervor. Die Spindel 11 wird an der Rotorwelle 21 durch Befestigen des externen Gewindeabschnitts 11a mit einer Si­ cherungsmutter 24 befestigt. Da die Rotorwelle 21 und die Spindel 11 zusammen an den quadratischen Querschnittsbereichen befestigt sind, wird die Spindel 11 mit der Ro­ torwelle 21 durch den Antriebsmotor 20 in Drehung versetzt.

Wie zuvor beschrieben ist, ist ferner ein Spalt zwischen dem kreisförmigen Quer­ schnittsbereich der Durchführung 21, und dem kreisförmigen Querschnittsbereich der Spindel 11 ausgebildet. Im Allgemeinen besitzt der kreisförmige Querschnitt der Spindel 11 einen Außendurchmesser von 4 bis 80 mm, abhängig von dem Gewicht des Testob­ jekts. Andererseits weist der Spalt eine Weite von 10 bis 100 µm auf, abhängig von dem Durchmesser der Spindel 11. Das heißt, diese Weite wird im Wesentlichen auf etwa gleich 1/800 bis einem 1/400 des Außendurchmessers der Spindel 11 festgelegt, kann jedoch auch auf einen größeren Wert festgelegt werden. Der Außendurchmesser der Spindel 11 ist nicht auf den oben beschriebenen Bereich festgelegt und kann auf einen kleineren oder größeren Wert festgelegt sein. Das Verhältnis des Spaltes zu dem Au­ ßendurchmesser der Spindel ist nicht auf den oben beschriebenen Bereich festgelegt. Innerhalb des Spaltes der Durchführung 21a in der Rotorwelle 21 kann das untere Ende der Spindel 11, auf der das Testobjekt S gehalten ist, schwingen, wobei das obere Ende als ein Stützpunkt verwendet ist.

Ferner besitzt die Spindel 11 eine Länge, die größer ist als die der Rotorwelle 21, und das untere Ende ragt aus dem unteren Ende des Gehäuses 30 hervor und führt zum Innenbereich des Aufnahmebehälters 50.

Halteeinrichtung

Die Spindel 11 weist eine Halteeinrichtung 60 auf, die an dem unteren Ende zum festen Halten des Testobjekts S vorgesehen ist. Die Halteeinrichtung 60 ist unterschiedlich aufgebaut, abhängig von der Form oder der Struktur des Testobjekts S. Folglich ist die Halteeinrichtung 60 nicht auf die unten beschriebene Form beschränkt, und in Fig. 2 ist lediglich ein Beispiel gezeigt.

Zunächst sei vorausgesetzt, dass die Spindel 11 einen externen Gewindeabschnitt 11b aufweist, der an dem unteren Ende ausgebildet ist und einen kleineren Durchmesser als der kreisförmige Querschnitt der Spindel 11 aufweist. Des Weiteren ist ein zweiter quad­ ratischer Querschnittsbereich 11c oben angrenzend zu dem externen Gewindeabschnitt 11b ausgebildet, wobei der quadratische Querschnittsbereich im Wesentlichen die glei­ che Größe als der quadratische Querschnittsbereich der zuvor beschriebenen Spindel 11 aufweist. Andererseits besitzt das Testobjekt S eine Mittelöffnung S1, die entlang der Mittellinie, die durch den Schwerpunkt verläuft, ausgebildet ist. Die Mittelöffnung S1 ist so ausgebildet, dass diese zwei Stufen aufweist und besitzt einen Bereich S2 mit klei­ nem Durchmesser, der am oberen Ende angeordnet ist, und einen Bereich S3 mit gro­ ßem Durchmesser, der unterhalb des Bereichs S2 mit kleinem Durchmesser angeordnet ist, und einen Bereich S4 mit Zwischendurchmesser, der zwischen den Bereichen mit kleinem und großem Durchmesser liegt. Der Bereich S2 mit kleinem Durchmesser be­ sitzt einen kreisförmigen Querschnitt, in den die Spindel 11 ohne einen Spalt bzw. ein Spiel eingeführt wird, und der Bereich S3 mit großem Durchmesser besitzt einen größe­ ren kreisförmigen Querschnitt. Des Weiteren weist der Bereich S4 mit Zwischendurch­ messer einen polygonalen Querschnitt auf, der größer als der Bereich mit kleinem Durchmesser und kleiner als der Bereich S3 mit großem Durchmesser ist. Ferner weist das Testobjekt S mehrere Gewindelöcher S5 auf, die um die Mittellinie der Mittelöffnung S1 herum ausgebildet sind und in das Testobjekt von außen zu dem Bereich S4 mit Zwischendurchmesser hineinragen. Die Gewindelöcher S5 sind jeweils so ausgebildet, dass diese immer der Seiten des Polygons, das den Querschnitt des Bereichs S4 mit Zwischendurchmesser bildet, entspricht.

Andererseits umfasst die Halteeinrichtung 60 eine Hülse 61, die in den Bereich S4 mit Zwischendurchmesser eingepasst ist, einen Klemmbolzen 62, der auf den externen Gewindeabschnitt 11b der Spindel 11 aufgeschraubt ist, und mehrere Einstellschrauben 63 mit hexagonaler Öffnung, die in die Gewindelöcher S5 eingeschraubt sind. Die Hülse 61 ist ein polygonaler Stab mit einem Außenquerschnitt, der gleich dem des Bereichs S4 mit Zwischendurchmesser ist. Ferner besitzt die Hülse 61 eine Durchführung, die in der Mitte ausgebildet ist und einen Querschnitt aufweist, der gleich dem des zweiten quadratischen Querschnittsbereichs 11c ist. Folglich ist die Hülse 61 mit der Spindel 11 und dem Testobjekt S in Eingriff, um so ein Drehmoment von der Spindel 11 auf das Testobjekt S zu übertragen. Der Klemmbolzen 62 klemmt die Hülse 61 von unten, um die Hülse 61 und das Testobjekt S an der Spindel 11 zu befestigen. Des Weiteren stoßen die Einstellschrauben 63 mit hexagonaler Öffnung gegen die entsprechenden Seiten der Hülse 61 und halten diese fest, so dass der Schwerpunkt des Testobjekts S auf der Mittellinie der Spindel 11 liegt.

Die Querschnitte des Bereichs S4 mit Zwischendurchmesser und der Hülse 61 können Polygone mit mindestens 3 Winkeln sein. Die Anzahl der Gewindelöcher S5 und der Einstellschrauben 63 mit hexagonaler Öffnung können daher drei oder mehr betragen. Die zuvor beschriebene Konstruktion der Halteeinrichtung 60 kann abgeändert werden, so dass diese der Form oder dergleichen des Testobjekts S entspricht. Wenn beispiels­ weise das Testobjekt S nicht die Mittelöffnung S1 aufweist, in der Spindel 11 direkt in­ stallierbar ist, kann eine Führungsvorrichtung mit einer ähnlichen Mittelöffnung S1 ver­ wendet werden.

Ferner können die Hülse 61 und der Bereich S4 mit Zwischendurchmesser kreisförmige Querschnitte aufweisen, und Löcher, in denen die Einstellschrauben 63 mit hexagonaler Öffnung aufgenommen werden, können am äußeren Rand des kreisförmigen Quer­ schnitts gebildet sein. Zusätzlich zu der oben beschriebenen Halteeinrichtung kann eine zweite Halteeinrichtung vorgesehen sein, die in den Aufnahmebehälter 50 angeordnet ist und die das untere Ende des Testobjekts drehbar hält.

Dämpfungsmechanismus

Im Folgenden wird der Dämpfungsmechanismus 40 beschrieben. Fig. 3 ist eine Schnitt­ ansicht entlang der Mittellinie der Spindel 11 und zeigt detailliert den Dämpfungsmecha­ nismus 40. Der Dämpfungsmechanismus 40 ist unter dem Gehäuse 30 angeordnet und ist mit dem unteren Endbereich der Spindel 11 (über der Halteeinrichtung 60) im Eingriff.

Der Dämpfungsmechanismus 40 umfasst Axiallager 41 und 42, die Metallbuchsen sind, die mit der Spindel 11 im Eingriff sind, ein Gehäuse 44, das die Axiallager 41 und 42 hält, und eine in dem Gehäuse 30 ausgebildete Aufnahmekammer 45, die das Gehäuse 44 so hält, dass dieses mit der Spindel 11 schwingen kann, wobei die Aufnahmekammer mit einem Schmiermittel gefüllt ist.

Wie in Fig. 3 gezeigt ist, ist das Gehäuse 44 im Wesentlichen wie ein Zylinder geformt, durch dessen Mitte die Spindel 11 verläuft. Die Aufnahmekammer 45 ist ein Raumbe­ reich, der entsprechend dem Gehäuse 44 geformt ist, so dass das Gehäuse 44 darin mit einem kleinen Spiel bzw. Spalt aufgenommen werden kann. Das Gehäuse 30 besitzt eine Schmiermittelkammer 45a, die in dem Gehäuse 30 ausgebildet ist und in die von außen ein Schmiermittel zugeführt werden kann und die benachbart zu der Aufnahme­ kammer 45 angeordnet ist. Das Gehäuse 30 besitzt zwei darin ausgebildete Versor­ gungsanschlüsse 45b und 45c, um ein Schmiermittel von der Schmiermittelkammer 45a zu der Aufnahmekammer 45 zuzuführen. Ferner besitzt das Gehäuse 30 einen darin ausgebildeten Auslassanschluss 45d, durch den ein Schmiermittel aus der Aufnahme­ kammer 45 abgeführt werden kann. Während des Betriebs der Hochgeschwindigkeitsro­ tationstestvorrichtung 10 kann daher ein Schmiermittel durch die Aufnahmekammer 45 so zirkulieren, dass diese immer gefüllt ist.

Das Gehäuse 44 ist aus einem oberen Zylinder 44a, der an der Oberseite angeordnet ist, einem unterem Zylinder 44b, der an der Unterseite angeordnet ist, und zwei Druck­ hülsen 44c und 44d aufgebaut, die die Zylinder 44a und 44b entlang der vertikalen Rich­ tung andrücken, so dass die Zylinder sich voneinander weg bewegen.

Der obere Zylinder 44a besitzt eine zylindrische Form einschließlich einer Deckplatte an der Oberseite. Eine Durchführung ist in der Mitte der Deckplatte ausgebildet, so dass die Spindel 11 lose in die Durchführung eingeführt werden kann. Der obere Zylinder 44a ist in der Aufnahmekammer 45 so angeordnet, dass die Deckplatte gegen die Innenwand­ oberfläche der Oberseite der Aufnahmekammer 45 stößt. Ferner nimmt der obere Zylin­ der 44a eines der Axiallager 41 auf.

Der untere Zylinder 44b besitzt eine zylindrische Form mit einer Bodenplatte an der Un­ terseite. Eine Durchführung ist in der Mitte der Bodenplatte ausgebildet, so dass die Spindel 11 lose in die Durchführung einführbar ist. Der untere Zylinder 44b ist in der Aufnahmekammer 45 so angeordnet, dass die Bodenplatte gegen die Innenwandfläche der Unterseite der Aufnahmekammer 45 stößt. Ferner nimmt der untere Zylinder 44b das andere Axiallager 42 auf.

Des Weiteren besitzen die Zylinder 44a und 44b jeweils Durchführungen 44e und 44f, die in den Umfangswänden ausgebildet sind, um ein Schmiermittel in das Innere zuzu­ führen. Die Durchführungen 44e und 44f sind so angeordnet, dass diese den beiden Versorgungsanschlüssen 45b und 45c entsprechen, durch die ein Schmiermittel in das Innere der Aufnahmekammer 45 zugeführt wird.

Die Druckhülsen 44c und 44d besitzen jeweils eine im Wesentlichen ringförmige Boden­ platte, wobei die Spindel 11 lose in deren Mitte einführbar ist. Eine zylindrische Seiten­ wand ist am äußeren Rand der Bodenplatte so vorgesehen, dass diese davon wegsteht. Die Druckhülsen 44c und 44d sind in der Aufnahmekammer 45 so angeordnet, dass ihre Bodenplatten gegen die oberen und unteren Zylinder 44a und 44b stoßen. Eine Druck­ feder 46 ist zwischen den Druckhülsen 44c und 44d angeordnet, um diese voneinander wegzudrücken.

Folglich wird der obere Zylinder 44a mit seiner Deckplatte gegen die innere Wandfläche der Oberseite der Aufnahmekammer 45 mittels der Druckhülse 44c gedrückt. Anderer­ seits wird der untere Zylinder 44b mit seiner Bodenplatte gegen die Innenwandfläche der Unterseite der Aufnahmekammer 45 mittels der Druckhülse 44d gedrückt. Dabei ist ein 0-Ring 43 zwischen der Bodenplatte des unteren Zylinders 44b und der Innenwand­ fläche der Unterseite der Aufnahmekammer 45 vorgesehen, um zu verhindern, dass das das zwischen dem Rand des Gehäuses 44 und der Innenwandfläche der Aufnahme­ kammer 45 vorhandene Schmiermittel nach unten sickert. Des Weiteren besitzt der un­ tere Zylinder 44b eine in dessen Unterseite aufgenommene Öldichtung 47, die so vor­ gesehen ist, um den Rand der Spindel 11 zu umgeben. Die Öldichtung 47 verhindert, dass ein Schmiermittel in dem Gehäuse 44 entlang der Spindel 11 nach unten sickert.

Ferner besitzen die Zylinder 44a und 44b und die Druckhülsen 44c und 44d, die das Gehäuse 44 bilden, im Wesentlichen den gleichen Außendurchmesser, der so festgelegt ist, dass ein kleiner Abstand zwischen diesem Außendurchmesser und dem Innen­ durchmesser der Aufnahmekammer 45 gebildet wird. Dieser Spalt wird beispielsweise auf 0.2 mm gelegt. Der Spalt ist jedoch nicht auf diesen Wert beschränkt, da dieser ab­ hängig von dem Außendurchmessers des Gehäuses 44 variierbar ist.

Die Axiallager 41 und 42 besitzen jeweils eine zentrale Bohrung, in die die Spindel 11 eindringt mit einem Innendurchmesser, der geringfügig größer als der Außendurchmes­ ser der Spindel 11 festgelegt ist. Wenn daher die Spindel 11 in die zentralen Bohrungen in den Axiallagern 41 und 42 eingeführt wird, wird ein Spalt zwischen den Innenwänden der Axiallagern 41 und 42 und der Umfangsfläche der Spindel 11 gebildet. Wie zuvor beschrieben ist, wird ein Schmiermittel zu den Axiallagern 41 und 42 zugeführt und fließt in den Spalt zwischen den Axiallagern 41 und 42 und der Spindel 11. Wenn in diesem Zustand die Spindel 11 mit hoher Geschwindigkeit in den Axiallagern 41 und 42 in Dre­ hung versetzt wird, wird ein Filmdruck auf die Spindel 11 ausgeübt. Der Filmdruck wirkt in einer Richtung, so dass die Spindel 11 zu den Mittelpunkten der zentralen Bohrungen der Axiallager 41 und 42 geführt wird.

Ferner besitzen die Axiallager 41 und 42 jeweils einen Außendurchmesser, der so fest­ gelegt ist, dass ein größerer Spalt jeweils zwischen den Außendurchmessern der Axial­ lager 41 und 42 und der entsprechenden inneren Umfangswand der Zylinder 44a und 44b gebildet wird (die Größe des Spalts beträgt beispielsweise 0.5 mm, ist aber nicht auf diesen Wert beschränkt, da dieser von der Größe des Gehäuses abhängt). Der Spalt zwischen jeweils der äußeren Umfangsfläche der Axiallager 41 und 42 und der entspre­ chenden inneren Umfangswand der Zylinder 44a und 44b wird als größer festgelegt als der Spalt zwischen den zentralen Bohrungen der Axiallager 41 und 42 und der Spindel 11. Unterlegscheiben 48 und 49 sind zwischen den Axiallagern 41 und 42 und jeweils den Zylindern 44a und 44b vorgesehen, so dass die Axiallager 41 und 42 als Lager für die Zylinder 44a und 44b dienen können.

Wenn daher die Spindel 11 bei deren Drehung mit hoher Geschwindigkeit schwingt, schwingen die Axiallager 41 und 42 aufgrund des Filmdruckes, der durch das Schmier­ mittel zwischen der Spindel 11 und den beiden Axiallagern 41 und 42 hervorgerufen wird, ebenfalls. Dabei unterliegt die Spindel 11 dem Strömungswiderstand des Schmiermittels in dem Spalt zwischen der Spindel 11 und den beiden Axiallagern 41 und 42. Wenn die Axiallager 41 und 42 schwingen, unterliegen diese dem Strömungs­ widerstand des Schmiermittels in dem Spalt zwischen den beiden Axiallagern 41 und 42 und dem Gehäuse 44. Das Gehäuse 44 schwingt dann ebenfalls aufgrund der Reakti­ onskraft, die aus dem Schwingen der Axiallager 41 und 42 herrührt, unterliegt jedoch dem Strömungswiderstand des Schmiermittels in dem Spalt zwischen dem Gehäuse 44 und der Aufnahmekammer 45. Folglich unterliegt die Spindel 11 während des Schwin­ gens dem Strömungswiderstand des Schmiermittels zwischen der Spindel 11 und den beiden Axiallagern 41 und 42, zwischen den beiden Axiallagern 41 und 42 und dem Ge­ häuse 44 und zwischen dem Gehäuse 44 und der Aufnahmekammer 45. Daher wird eine Schwingungsneigung der Spindel 11 unterdrückt.

In dieser Ausführungsform ist der Dämpfungsmechanismus 40 so dargestellt, dieser die Axiallager 41 und 42, das Gehäuse 44, die Aufnahmekammer 45 und andere Kompo­ nente umfasst. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf diesen Aufbau beschränkt, sondern der Dämpfungsmechanismus kann einen anderen Aufbau auf der Grundlage des Ölfilmes oder der Viskosität des Schmiermittels aufweisen. Der Dämpfungsmecha­ nismus ist nicht auf die Anwendung des Ölfilmes oder der Viskosität beschränkt, son­ dern kann alternativ auf Luftlagerung, magnetischer Kraft oder einem elastischen Ele­ ment oder dergleichen basieren.

Aufnahmebehälter

Im Folgenden wird der Aufnahmebehälter 50 mit Bezug zu Fig. 1 beschrieben. Der Auf­ nahmebehälter 50 ist aus einem unteren zylindrischen Hauptkörper 51, einer Deckplatte 52, die die Oberseite des Hauptkörpers abschließt, einer Saugpumpe 53, die Luft aus dem Hauptkörper 51 saugt, und einer Leitung 54, die die Saugpumpe 53 mit der Deck­ platte 52 verbindet, aufgebaut.

Die Oberseite des Hauptkörpers 51 ist offen, und es ist ein abgeschlossener Raumbe­ reich in dem Hauptkörper 51 durch Einpassen der Deckplatte 52 in den Hauptkörper zur Abdeckung dieser Öffnung gebildet. Eine Dichtung (nicht gezeigt) ist zwischen dem Hauptkörper 51 und der Deckplatte 52 vorgesehen. Das Gehäuse 30 ist auf der Deck­ platte 52 angeordnet und das untere Ende der Spindel 11 wird lose in eine Durchfüh­ rung, die in der Mitte der Deckplatte 52 gebildet ist, eingeführt und ragt in den Aufnah­ mebehälter 50 hinein. Da das Testobjekt S am unteren Ende der Spindel angebracht ist, wie dies zuvor beschrieben ist, wird das Testobjekt S in dem Aufnahmebehälter 50 nach der Installation aufgenommen. Der Aufnahmebehälter 50 besitzt die Funktion, gebro­ chene Stücke des Testobjekts S aufzunehmen, die verstreut werden, wenn das Testob­ jekt S während der Hochgeschwindigkeitsrotationstests zerbricht. Folglich sind der Hauptkörper 51 und die Deckplatte 52 so gestaltet, dass diese eine ausreichende Wi­ derstandskraft aufweisen, um die Kollision mit gebrochenen Stücken zu überstehen. Zur Verstärkung können mehrere gestapelte Schutzwände oder eine Schutzwand aus Blei in dem Bereich, aus dem Hauptkörper 51 und der Deckplatte 52 gebildet ist, vorgesehen sein.

Vor den Hochgeschwindigkeitsrotationstests wird die Luft in dem aus dem Hauptkörper 51 und der Deckplatte 52 gebildeten abgeschlossenen Raumbereich des Aufnahmebe­ hälters 50 mittels der Saugpumpe 53 abgeführt, bis ein Vakuum in dem abgeschlosse­ nen Raumbereich entstanden ist. Der Aufnahmebehälter 50 dient auch als Vakuumkes­ sel. Diese Funktion wird vorgesehen, um zu verhindern, dass das Testobjekt S einem Strömungsverlust unterliegt und um zu ermöglichen, dass die Wirkungen der Zentrifu­ galkraft auf das Testobjekt S während der Hochgeschwindigkeitsrotationstests unter­ sucht werden können. Da ferner das Testobjekt keinen Strömungsverlusten unterliegt, kann die Rotationsgeschwindigkeit in einfacher Weise und rasch erhöht werden, bis die Sollgeschwindigkeit erreicht ist.

Betriebsweise der ersten Ausführungsform

Mit Bezug zu Fig. 1 wird nun die allgemeine Betriebsweise der Hochgeschwindigkeitsro­ tationstestvorrichtung 10, die in der zuvor beschriebenen Weise aufgebaut ist, beschrie­ ben. Zunächst wird die Halteeinrichtung 60 verwendet, um das Testobjekt S an dem unteren Ende der Spindel 11 zu installieren. Das heißt, das Testobjekt S wird an dem unteren Ende der Spindel 11 mit dem Klemmbolzen 62 befestigt, und der Schwerpunkt des Testobjekts S wird mit den Einstellschrauben 63 mit hexagonalen Öffnungen (siehe Fig. 2) justiert.

Anschließend wird der Aufnahmebehälter 50 geschlossen und die Saugpumpe 53 wird verwendet, um in dem Aufnahmebehälter 50 ein Vakuum zu schaffen. Anschließend wird der Antriebsmotor 20 angesteuert, um das Testobjekt S mit der Solldrehgeschwin­ digkeit über die Spindel 11 anzutreiben. Die Rotationsgeschwindigkeit des Testobjekts wird bei mehreren Solldrehgeschwindigkeiten anschließend variiert und auf jede der Sollgeschwindigkeiten eingestellt.

Wenn vor den Tests der Schwerpunkt des Testobjekts S exakt auf der Mittellinie der Rotorwelle 21 des Antriebsmotors 20 liegt, erstreckt sich die Spindel 11 in vertikaler Richtung nach unten und rotiert stabil. Wenn dabei der Schwerpunkt nur geringfügig von der Mittellinie der Rotorwelle 21 abweicht, kann die Spindel 11 gebogen werden. Wenn die Spindel 11 jedoch an der Rotorwelle 21 mit dem oberen Ende befestigt ist, das von dem Testobjekt S abgewandt ist, ist ein Spalt zwischen der Durchführung 21a und der Spindel 11 vorhanden, so dass die Spindel 11 leicht um ihr oberes Ende gebogen wird. Dies vermeidet in effizienter Weise ein Belastungskonzentration an einer einzigen Stelle der Spindel 11, die einen Bruch der Spindel 11 bewirken könnte.

Ferner ist die Spindel 11 mit dem Dämpfungsmechanismus 40, der in der Nähe des un­ teren Endes angeordnet ist, im Eingriff, so dass die dämpfende Wirkung des Dämp­ fungsmechanismus 40 eine Schwingneigung der Spindel 11 unterdrückt. Daher kann das Testobjekt S in stabiler Weise bei hoher Geschwindigkeit gedreht werden, selbst wenn dessen Schwerpunkt geringfügig von der Mittellinie der Rotorwelle 21 abweicht.

Vorteilhafte Wirkungen der ersten Ausführungsform

Wie zuvor beschrieben ist, ist in der Hochgeschwindigkeitsrotationstestvorrichtung 10 das obere Ende der Spindel 11 an dem oberen Ende der Rotorwelle 21 befestigt, so dass die Spindel 11 um ihr oberes Ende schwingen kann, selbst wenn deren Schwer­ punkt geringfügig von der Mittellinie der Rotorwelle 21 abweicht. Ein derartiges Schwin­ gen wird durch den Dämpfungsmechanismus 40 eingeschränkt, wodurch die Auswir­ kungen der Schwingung minimiert werden, die von dem Auflagepunkt während des Schwingens zu der Rotorwelle 21 übertragen wird. Folglich können in der Hochge­ schwindigkeitsrotationstestvorrichtung 10, die keinen Getriebezug im Aufbau der Vor­ richtung 10 aufweist, der Antriebsmotor 20 und die Spindel 11 direkt miteinander ohne Dämpfung des Antriebsmotors 20 gekoppelt sein. Somit sind die Nachteile, die mit dem Vorhandensein des Getriebezugs verbunden sind, beseitigt.

Zweite Ausführungsform

Mit Bezug zu Fig. 4 wird im Folgenden eine Hochgeschwindigkeitsrotationstestvorrich­ tung 10A als eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. Die gleichen Komponenten der Hochgeschwindigkeitsrotationstestvorrichtung 10A wie in der Hochgeschwindigkeitsrotationstestvorrichtung 10, die zuvor beschrieben ist, werden mit den gleichen Bezugszeichen belegt und eine erneute Beschreibung wird weggelassen. Mit der Hochgeschwindigkeitsrotationstestvorrichtung 10A werden vorzugsweise Hoch­ geschwindigkeitsrotationstests an einem Testobjekt M durchgeführt, das ein Drehteil ist, das größer und schwerer als das zuvor beschriebene Testobjekt S ist.

Zweite Spindel

Die Hochgeschwindigkeitsrotationstestvorrichtung 10A umfasst eine zweite Spindel 13A, die sich vom unteren Ende der Spindel 11 (die im Weiteren als die "erste Spindel 11" bezeichnet wird), die an dem Antriebsmotor 20 befestigt ist, nach unten erstreckt. Die zweite Spindel 13A ist mit der ersten Spindel 11 mittels einer Kupplung 12A so verbun­ den, dass ihre Mittelachsen zueinander ausgerichtet sind. Die Spindeln 11 und 13A ro­ tieren gemeinsam.

Des Weiteren umfasst die Hochgeschwindigkeitsrotationstestvorrichtung 10A eine Ge­ wichtsaufnahmewelle 14A mit einer Durchführung 15A entlang einer Mittellinie der Vor­ richtung. Die zweite Spindel 13A verläuft durch die Durchführung 15A in der Gewichts­ aufnahmewelle 15A und erstreckt sich ferner nach unten. Die zweite Spindel 13A ist mit dem Dämpfungsmechanismus 40 in der Nähe des unteren Endes, das sich in den Auf­ nahmebehälter 50 erstreckt, im Eingriff. Das Testobjekt M ist an der zweiten Spindel 13A an deren unteren Ende mittels der Halteeinrichtung 60 (siehe Fig. 2) angeordnet.

Gewichtsaufnahmewelle

Andererseits umfasst die Gewichtsaufnahmewelle 14A zwei flanschförmige Erhebungen 14a und 14b an der äußeren peripheren Fläche und wird von einem Gehäuse 30A mit­ tels der Gegenlager 16A und 17A drehbar gehalten und ist mit den Erhebungen 14a und 14b in Eingriff.

Ferner besitzt die Durchführung 15A in der Gewichtsaufnahmewelle 14A einen quadrati­ schen Querschnitt in der Nähe des oberen Endes der Gewichtsaufnahmewelle 14A und einen kreisförmigen Querschnitt in den anderen Bereichen. Jede Seite des quadrati­ schen Querschnitts der Durchführung ist kleiner als der Durchmesser des kreisförmigen Querschnitts. Andererseits ist die zweite Spindel 13A wie die Durchführung 15A so aus­ gebildet, dass diese einen quadratischen Querschnitt in der Nähe des oberen Endes und einen kreisförmigen Querschnitt in den anderen Bereichen aufweist. Jede Seite des quadratischen Querschnitts der zweiten Spindel 13A ist im Wesentlichen so groß wie jede Seite des quadratischen Querschnitts der Durchführung 15A, so dass der quadrati­ sche Querschnittsbereich der zweiten Spindel 13A in den quadratischen Querschnitts­ bereich der Durchführung 15A einführbar ist. Der Durchmesser des kreisförmigen Quer­ schnitts der zweiten Spindel 13A ist geringfügig kleiner als der des kreisförmigen Quer­ schnitts der Durchführung 15A. Des Weiteren ist ein externer Gewindebereich 13a an der Oberseite des quadratischen Querschnittsbereichs ausgebildet. Wenn die zweite Spindel 13A in die Gewichtsaufnahmewelle 14A von unten eingeführt wird und der quadratische Querschnittsbereich der zweiten Spindel 13A in dem quadratischen Quer­ schnittsbereich der Durchführung 15A eingepasst ist, ragt der externe Gewindeabschnitt 13a aus der unteren Endfläche der Gewichtsaufnahmewelle 14A hervor. Die zweite Spindel 13A ist an der Gewichtsaufnahmewelle 14A mittels Festziehen des externen Gewindeabschnitts 13a mit einer Klemmmutter 18A befestigt. Da die Gewichtsaufnah­ mewelle 14A und die zweite Spindel 13A zusammen an ihren quadratischen Quer­ schnittsbereichen befestigt sind, wird die zweite Spindel 13A durch die Gewichtsauf­ nahmewelle 14A mittels des Antriebsmotors 20 über die erste Spindel 11 angetrieben.

Des Weiteren ist, wie zuvor beschrieben ist, ein Spalt zwischen dem kreisförmigen Querschnittsbereich der Durchführung 15A und dem kreisförmigen Querschnittsbereich der zweiten Spindel 13A ausgebildet. Im Allgemeinen besitzt der kreisförmige Quer­ schnitt der zweiten Spindel 13A einen Außendurchmesser von 4 bis 80 mm, abhängig von dem Gewicht des Testobjekts M. Andererseits besitzt der Spalt eine Weite von un­ gefähr 10 bis 100 µm, abhängig von dem Durchmesser der Spindel 13A. Das heißt, die­ se Weite wird im Wesentlichen auf ungefähr gleich 1/800 bis 1/400 des Außendurch­ messers der zweiten Spindel 13A festgelegt. Der Außendurchmesser der Spindel 13A ist jedoch nicht auf diesen Bereich beschränkt, sondern kann auf einen kleineren oder größeren Wert festgelegt werden. Ferner ist das Verhältnis des Spaltes zum Außen­ durchmesser der Spindel 13A nicht auf den oben beschriebenen Bereich beschränkt. Innerhalb des Spaltes der Durchführung 15A in der Gewichtsaufnahmewelle 14A kann das untere Ende der zweiten Spindel 13A, auf der das Testobjekt M gehalten wird, schwingen, wobei das obere Ende als ein Haltepunkt dient.

Gehäuse

Wie zuvor beschrieben ist, erstreckt sich in der zuvor beschriebenen Hochgeschwindig­ keitsrotationstestvorrichtung 10A die zweite Spindel 13A von der ersten Spindel 11 aus nach unten und ist mit der Gewichtsaufnahmewelle 14A und dem Dämpfungsmecha­ nismus 40 im Eingriff. Somit umfasst die Hochgeschwindigkeitsrotationstestvorrichtung ein Gehäuse 30A, das unterschiedlich zu dem Gehäuse 30 aufgebaut ist. Das heißt, das Gehäuse 30A setzt sich aus einer oberen Struktur 31A zum Halten des Antriebsmotors 20, einer unteren Struktur 32A zum Halten der Gewichtsaufnahmewelle 14A und des Dämpfungsmechanismus 40 und mehreren Streben 33A zusammen, die zusammen die obere Struktur 31A an die untere Struktur 32A koppeln.

Ferner ist das Gehäuse 30A so befestigt, dass dieses in dem Aufnahmebehälter 50 an­ geordnet ist. Wenn das Gehäuse 30A und der Aufnahmebehälter 50 auf einer horizonta­ len Oberfläche installiert sind, hält das Gehäuse 30 die Rotorwelle 21, die erste Spindel 11 und die zweite Spindel 13A so, dass diese in vertikaler Richtung angeordnet sind.

Betrieb und Wirkung der zweiten Ausführungsform

Mit Bezug zu Fig. 4 wird die Funktion der Hochgeschwindigkeitsrotationstestvorrichtung 10A, die in der zuvor beschriebenen Weise aufgebaut ist, beschrieben. Zunächst wird die Haltereinrichtung verwendet, um das Testobjekt M auf der zweiten Spindel 13A zu befestigen und anschließend wird der Schwerpunkt des Testobjekts M justiert. An­ schließend wird ein Vakuum in dem Aufnahmebehälter 50 errichtet, bevor das Testob­ jekt M in Drehung versetzt wird, ebenso wie in der zuvor beschriebenen Hochgeschwin­ digkeitsrotationstestvorrichtung 10.

Wenn der Schwerpunkt des Testobjekts M von der Mittelwelle der Rotorwelle 21 ab­ weicht, kann die zweite Spindel 13A während der Drehung mit hoher Geschwindigkeit gebogen werden. Die zweite Spindel 13A wird jedoch leicht zwischen dem unteren Ende der zweiten Spindel 13A und der Übergangsstelle zwischen der zweiten Spindel 13A und der Gewichtsaufnahmewelle 14A gebogen. Dies verhindert in effizienter Weise eine Belastungskonzentration an einer einzigen Stelle der zweiten Spindel 13A, wodurch an­ sonsten ein Bruch der Spindel hervorgerufen werden könnte. Da die durch das Biegen der zweiten Spindel 13A hervorgerufene Schwingung durch den Dämpfungsmechanis­ mus 40, der in der Nähe des unteren Endes der Spindel angeordnet ist, gedämpft wird, kann das Testobjekt M in stabiler Weise bei hoher Geschwindigkeit gedreht werden, selbst wenn dessen Schwerpunkt geringfügig von der Mittellinie der Rotorwelle 21 ab­ weicht. Ferner wird die zweite Spindel 13A von dem Gehäuse 30A mittels der Gewichts­ aufnahmewelle 14A und den Gegenlagern 16A und 17A gehalten, so dass, selbst wenn die zweite Spindel 13A schwingt, die Wirkung dieser Schwingung auf die Rotorwelle 21 des Antriebsmotors 20 eliminiert werden kann.

Wie zuvor beschrieben ist, besitzt die Hochgeschwindigkeitsrotationstestvorrichtung 10A ähnliche Vorteile wie die Hochgeschwindigkeitsrotationstestvorrichtung 10. Die an die zweite Spindel 13A gekoppelte Gewichtsaufnahmewelle 14A wird von dem Gehäuse 30A mittels der Gegenlager 16A und 17A gehalten. Wenn daher ein schweres Testob­ jekt M auf der zweiten Spindel 13A installiert wird, wird diese Belastung auf das Gehäu­ se 30A übertragen. Daher können die Auswirkungen der Belastung auf die Rotorwelle 21 des Antriebsmotors 20 verhindert werden, wodurch es möglich ist, dass das schwere Testobjekt M einem Hochgeschwindigkeitsrotationstest unterzogen wird.

Erfindungsgemäß ist eine Durchführung in einer Rotorwelle eines Antriebsmotors derart ausgebildet, dass ein Spalt bzw. ein Spiel gebildet wird, in dem eine Spindel schwingen kann. Die Spindel wird in die Durchführung eingeführt, wobei die oberen Enden der Spindel und der Rotorwelle miteinander gekoppelt sind und wobei die Spindel einen Dämpfungsmechanismus, der in Nähe ihres unteren Endes angeordnet ist, aufweist. Wenn daher der Schwerpunkt eines Testobjekts, das von der Spindel gehalten wird, von der Mittellinie der Rotorwelle abweicht, schwingt die Welle, indem diese leicht zwischen ihrem oberen und unteren Ende gebogen wird, wodurch eine Belastungskonzentration auf der Spindel vermieden wird, die einen Bruch der Spindel bewirken könnte. Die Spin­ del schwingt um die Verbindungsstelle zwischen der Spindel und der Rotorwelle und diese Schwingung wird durch den Dämpfungsmechanismus gedämpft. Folglich können die Auswirkungen der Schwingung auf die Rotorwelle minimiert werden.

In dem diese Auswirkungen erzielt werden, kann ein Drehmoment von dem Antriebsmo­ tor direkt auf die Spindel übertragen werden, wodurch nicht mehr die Notwendigkeit be­ steht, einen Getriebezug dazwischen anzuordnen. Somit kann die vorliegende Erfindung mechanische Reibungsverluste, die mit einem Getriebezug verbunden sind, vermeiden, wobei es möglich ist, dass das Testobjekt in effizienter Weise bei hoher Geschwindigkeit gedreht werden kann und wobei die Leistungsaufnahme reduziert ist. Ferner ist die An­ zah der benötigten mechanischen Teile verringert, wodurch die Produktivität verbessert und die Wartung erleichtert ist. Des Weiteren können Geräuschentwicklung oder Schwingungen, die mit einem Getriebezug in Verbindung stehen, verhindert werden. Die Rotationsgeschwindigkeit des Testobjekts kann rasch auf den Sollwert erhöht werden, wodurch die für die Tests notwendige Zeit reduziert wird. Die vorliegende Erfindung ist daher vorteilhaft für Hochgeschwindigkeitsrotationstests, die einen zyklischen Langzeit­ betrieb erfordern.

Da ferner die vorliegende Erfindung keine Druckluftturbine wie im Stand der Technik verwendet, tritt keine hohe Leistungsaufnahme durch einen Kompressor auf, oder es sind keine Maßnahmen gegen die mögliche Wärmeentwicklung eines Kompressors notwendig. Anzumerken ist ferner, dass eine einfache Steuerung der Rotationsge­ schwindigkeit durch den Antriebsmotor möglich ist.

Gemäß dem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Durchführung in einer Gewichtsaufnahmewelle gebildet, die unter einer Spindel angeordnet ist, so dass ein Spalt gebildet wird, in dem die Spindel schwingen kann. Die Spindel wird in die Durch­ führung eingeführt, wobei die oberen Enden der Spindel und der Gewichtsaufnahmewel­ le miteinander gekoppelt sind, und wobei die Spindel einen Dämpfungsmechanismus, der in der Nähe des unteren Endes angeordnet ist, aufweist. Selbst wenn der Schwer­ punkt eines Testobjekts, das von der Spindel gehalten wird, von der Mittellinie der Ro­ torwelle abweicht, schwingt daher die Spindel derart, dass diese leicht zwischen ihrem unteren Ende und der Übergangsstelle zwischen der Spindel und der Gewichtsaufnah­ mewelle gebogen wird, wodurch eine Belastungskonzentration auf der Spindel vermie­ den wird, die ansonsten einen Bruch der Spindel bewirken könnte. Ferner schwingt die Spindel um die Verbindungsstelle zwischen der Spindel und der Gewichtsaufnahmewel­ le und diese Schwingung wird durch den Dämpfungsmechanismus gedämpft. Die Ge­ wichtsaufnahmewelle wird von dem Rahmen mittels Lager gehalten, wodurch verhindert wird, dass die Schwingung von der Verbindungsstelle nach oben übertragen wird. Somit können die Auswirkungen der Schwingung auf die Rotorwelle vermieden werden. Somit ergeben sich gemäß diesem Aspekt der vorliegenden Erfindung ähnliche Wirkungen bzw. Vorteile wie in dem zuvor beschriebenen Aspekt der Erfindung.

Gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung ist die Gewichtsaufnahmewelle, die mit der Spindel gekoppelt ist, von einem Rahmen mittels Gegenlager gehalten, wobei die Belas­ tung der Spindel auf den Rahmen übertragen wird. Zusätzlich zu den obigen Vorteilen kann gemäß diesem Aspekt der Erfindung die Wirkung der Belastung für die Rotorwelle des Antriebsmotors verhindert werden, wodurch es möglich ist, selbst ein schweres Testobjekt einem Hochgeschwindigkeitsrotationstest zu unterziehen.

Wenn ferner der Dämpfungsmechanismus gemäß diesem Aspekt der Erfindung durch eine mit einem Schmiermittel gefüllte Aufnahmekammer, einem in der Aufnahmekam­ mer angeordneten Gehäuse und Axiallagern aufgebaut ist, dann kann ein Flüssigkeits­ widerstand, der von dem Schmiermittel während des Schwingens des Gehäuses auftritt, auf die Spindel übertragen werden, wobei in effizienter Weise ein Schwingen der Spin­ del unterbunden wird.

Wenn ferner die Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung eine Aufnahmekammer zur Vermeidung von Bruchstücken beinhaltet, dann dient diese dazu, um das Verteilen von Bruchstücken des Testobjekts, das während einer Drehung mit hoher Geschwindigkeit zerbrochen ist, zu verhindern. Wenn der Aufnahmebehälter ein Vakuumkessel ist, kön­ nen die Rotationstests ohne Strömungsverluste durchgeführt werden. Daher können sich die Tests auf die Auswirkungen auf das Testobjekt während der Drehbewegung mit hoher Geschwindigkeit konzentrieren und die Drehgeschwindigkeit kann in rascher Wei­ se gesteigert werden.

Die vorliegende Erfindung ist in der zuvor beschriebenen Weise aufgebaut und funktio­ niert so, dass eine ausgezeichnete Hochgeschwindigkeitsrotationstestvorrichtung in ein­ zigartiger Weise bereitgestellt wird.

Die Erfindung kann ohne Abweichung vom Grundgedanken oder den wesentlichen Ei­ genschaften in anderen Formen ausgeführt werden. Die vorliegenden Ausführungsfor­ men sind daher in jeglicher Hinsicht lediglich als illustrativ und nicht beschränkend zu betrachten, wobei der Schutzbereich der Erfindung durch die angefügten Patentansprü­ che anstatt der vorangegangenen Beschreibung bezeichnet wird; alle Änderungen, die innerhalb der Bedeutung und des Äquivalenzbereiches der Ansprüche liegen, sind somit als darin miteingeschlossen zu betrachten.

Die gesamte Offenbarung der japanischen Patentanmeldung 2001-41694 (am 19. Feb­ ruar 2001 eingereicht) einschließlich der Beschreibung, der Ansprüche, der Zeichnun­ gen und der Zusammenfassung sind hierin in ihrer Gesamtheit durch Bezugnahme mit­ aufgenommen.

Figurenbeschreibung Fig. 1

10

Hochgeschwindigkeitsrotationstestvorrichtung

30

Gehäuse

21

Rotorwelle

20

Antriebsmotor

21

a Durchführung

11

Spindel

40

Dämpfungsmechanismus

50

Aufnahmebehälter

60

Testobjekt S

Fig. 3

40

Dämpfungsmechanismus

41

Axiallager

42

Axiallager

45

Aufnahmekammer

44

Gehäuse

Fig. 4

10

Hochgeschwindigkeitsrotationstestvorrichtung

14

A Gewichtsaufnahmewelle

16

A,

17

A Gegenlager

13

A zweite Spindel

15

A Durchführung

Fig. 5 Fig. 6 Stand der Technik

Claims (6)

1. Hochgeschwindigkeitsrotationstestvorrichtung zum Drehen eines Testobjekts zur Prüfung der Widerstandsfähigkeit und Haltbarkeit bei Drehung, wobei die Vorrich­ tung umfasst:
eine Spindel, die an ihrem unteren Ende das Testobjekt hält;
einen Antriebsmotor zum Zuführen von Drehmoment zu der Spindel;
einen Rahmen zum Halten einer Rotorwelle des Antriebsmotors derart, dass die Rotorwelle in vertikaler Richtung angeordnet ist;
wobei die Spindel in eine Durchführung, die in der Mitte der Rotorwelle gebildet ist, eingeführt ist, und ein oberes Ende der Rotorwelle und ein oberes Ende der Spin­ del miteinander befestigt sind, und wobei die Durchführung einen Innendurchmes­ ser aufweist, der einen Spalt zulässt, in dem das untere Ende der Spindel schwin­ gen kann; und
einen Dämpfungsmechanismus zum Beschränkung der Schwingung des unteren Endes der Spindel, das von dem unteren Ende der Rotorwelle hervorragt.

2. Hochgeschwindigkeitsrotationstestvorrichtung zum Drehen eines Testobjekts zur Überprüfung der Widerstandsfähigkeit und der Haltbarkeit bei Drehung, wobei die Vorrichtung umfasst:
eine Spindel, die an ihrem unteren Ende das Testobjekt hält;
einen Antriebsmotor zum Zuführen von Drehmoment zu der Spindel;
eine Gewichtsaufnahmewelle mit einer Durchführung in der Mitte, wobei die Spin­ del in die Durchführung eingeführt ist;
einen Rahmen zum Halten einer Rotorwelle des Antriebsmotors und der Ge­ wichtsaufnahmewelle, so dass diese Wellen in einer vertikalen Richtung angeord­ net sind;
wobei die Rotorwelle und die Spindel aneinander befestigt sind, so dass Mittelli­ nien der Rotorwelle und der Spindel zueinander ausgerichtet sind, und wobei die Spindel aus einem unteren Ende der Rotorwelle hervorragt,
wobei die Spindel in die Durchführung in der Gewichtsaufnahmewelle eingeführt ist und ein oberes Ende der Gewichtsaufnahmewelle und der Spindel aneinander befestigt sind,
wobei der Rahmen die Gewichtsaufnahmewelle drehbar mittels eines Gegenlagers hält, und
wobei die Durchführung einen Innendurchmesser aufweist, der einen Spalt zu­ lässt, so dass das untere Ende der Spindel schwingen kann, und
einen Dämpfungsmechanismus zum Einschränkung der Schwingung des unteren Endes der Spindel, die aus dem unterem Ende der Gewichtsaufnahmewelle her­ vorragt.

3. Die Hochgeschwindigkeitsrotationstestvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Dämpfungsmechanismus ein der Spindel entsprechendes Axiallager, ein Ge­ häuse zum Halten des Axiallagers und eine Aufnahmekammer, die in dem Rah­ men ausgebildet ist und die das Gehäuse so hält, dass das Gehäuse mit der Spin­ del schwingen kann, umfasst, wobei die Aufnahmekammer mit einem Schmiermit­ tel gefüllt ist.

4. Die Hochgeschwindigkeitsrotationstestvorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, die ferner einen Aufnahmebehälter umfasst, der das Testobjekt aufnimmt.

5. Die Hochgeschwindigkeitsrotationstestvorrichtung nach Anspruch 4, wobei der Aufnahmebehälter ein Vakuumkessel ist, aus dem ein Gas abgeführt werden kann.

6. Die Hochgeschwindigkeitsrotationstestvorrichtung nach Anspruch 4, wobei der Aufnahmebehälter verhindert, dass sich Bruchstücke des Testobjekts verteilen.