Auswucht-Einrichtung zum Auswuchten eines Turboladers und Verfahren zum Auswuchten eines Turboladers

Die Erfindung betrifft eine Auswucht-Einrichtung zum Auswuchten eines Turboladers und Verfahren zum Auswuchten eines Turboladers .

Bei einem Turbolader wird im Allgemeinen eine Turbine durch den Abgasstrom eines angeschlossenen Verbrennungsmotors angetrieben, wobei die Turbine über eine gemeinsame Welle wieder ^¬ um einen Verdichter antreibt, welcher Frischluft verdichtet.

Hierbei werden hohe Anforderungen an den Abgasturbolader gestellt. Das liegt darin begründet, dass die Welle normaler ^¬ weise sehr hohe Drehzahlen von beispielsweise bis zu 300.000 U/mm erreichen kann. Aufgrund der hohen Drehzahlen müssen sich drehende Teile des Abgasturboladers sehr genau ausge- wuchtet werden, damit so wenig wie möglich Vibrationen erzeugt werden.

Abgasturbolader werden daher für ihren Einsatz normalerweise einem Betriebsauswuchten unterzogen. Im Allgemeinen wird da- bei Material an dem Turbolader gezielt abgetragen, um vorhandenen Unwuchten des Turboladers entgegen zu wirken.

Der Materialabtrag zum Wuchten wird dabei bisher mittels einer Frasemrichtung durchgeführt. Dazu wird das Lagergehause des Turboladers in einer speziellen Messmaschine eingespannt und bezuglich seines Unwuchtverhaltens zunächst vermessen. Danach wird im Stillstand an einer berechneten Position an der Verdichterschraube Material entfernt, um die Unwucht zu beseitigen. Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es nun, eine verbesserte Einrichtung und ein verbessertes Verfahren zum Auswuchten eines Turboladers bereitzustellen.

Diese Aufgabe wird durch eine Auswuchteinrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelost und durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 15.

Demgemäß wird erfmdungsgemaß eine Auswuchteinrichtung und ein Verfahren zum Auswuchten eines Turboladers bereitgestellt, wobei die Auswuchteinrichtung eine Lasereinrichtung aufweist zum Abtragen von Material mittels Laser, um eine Unwucht des Turboladers zumindest zu reduzieren oder im Wesent- liehen zu beseitigen.

Die Auswuchteinrichtung bzw. das Verfahren zum Auswuchten eines Turboladers hat dabei den Vorteil, dass die Lasereinrichtung das Auswuchten beispielsweise eines vollständig montier- ten Turboladers ermöglicht, bei welchem das Turbinengehause und das Verdichtergehause bereits montiert sind. Dies ist mit den bisherigen Fräsmaschinen, die beim Auswuchten eingesetzt werden, nicht möglich. Generell kann das Auswuchten mittels Lasers auch an schwerer zugänglichen Stellen erfolgen, da der Bereich wo das Material abgetragen wird nicht völlig frei zugänglich sein muss, wie bei einer Fräsmaschine.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteranspruchen sowie der Beschrei- bung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen.

In einer erfindungsgemaßen Ausfuhrungsform wird der Turbolader wahrend des Abtragens von Material an einer oder mehreren Positionen des Turboladers zum Auswuchten mit einer vorbe- stimmten Drehzahl gefahren, wobei die Drehzahl vorzugsweise eine konstante bzw. im Wesentlichen konstante Drehzahl ist. Die Drehzahl bei welcher der Mateπalabtrag erfolgt kann dabei der Drehzahl entsprechen auf die der Turbolader hochge- fahren wird, um eine Unwucht des Turboladers zu bestimmen.

Die Drehzahl bei welcher der Materialabtrag erfolgt kann aber auch jede andere Drehzahl sein, bei welcher die Lasereinrichtung die vorbestimmte Mateπalmenge abtragen kann. Das Mate- πalabtragen bei drehendem Turbolader hat den Vorteil, dass die Auswuchtzeit verkürzt werden kann, da der Turbolader nicht extra in eine Stillstandsposition gebracht werden muss, nach dem Hochfahren.

In einer anderen erfindungsgemaßen Ausfuhrungsform wird der Turbolader zum Feststellen einer Unwucht auf eine vorbestimmte Drehzahl hochgefahren, wobei die Drehzahl beispielsweise gleich oder großer als eine biegekritische Drehzahl ist. Dies hat den Vorteil, dass eine Unwucht des Turboladers genauer bestimmt werden kann.

Gemäß einer erfindungsgemaßen Ausfuhrungsform weist die Auswuchteinrichtung eine Betatigungseinπchtung auf zum Fahren bzw. Antreiben des Turboladers. Die Betatigungseinπchtung kann den Turbolader beispielsweise von der Turbinenseite und/oder der Verdichterseite antreiben. Dabei kann die Beta- tigungseinπchtung zum Antreiben des Turboladers über die Turbine bzw. die Turbinenseite beispielsweise ein geeignetes Medium, wie z.B. Druckluft, in die Turbine einleiten bzw. hindurchleiten. Dies hat den Vorteil, dass wenn beispielswei- se Material am Verdichter abgetragen wird, das Material mit der verdichteten Frischluft automatisch nach außen befordert wird. Gemäß einer weiteren erfindungsgemaßen Ausfuhrungsform wird der Turbolader im Anschluss an den vollständig durchgeführten Mateπalabtrag heruntergefahren auf eine niedrigere Drehzahl. Dabei wird wahrend des Herunterfahrens mittels der Messein- πchtung geprüft, ob der Turbolader immer noch eine unerwünschte Unwucht aufweist. Dies hat den Vorteil, dass sowohl das Feststellen und Beseitigen der Unwucht und das erneute Prüfen auf eine Unwucht in einem Zyklus durchgeführt werden kann, ohne dass der Turbolader beispielsweise umgespannt wer- den muss.

In einer weiteren erfindungsgemaßen Ausfuhrungsform stellt die Messeinrichtung die Lasereinrichtung derart ein bzw. pulst sie, so dass immer wenn die Referenzposition erfasst wird die Verzögerung des Lasers derart eingestellt ist, dass sie ausreichend lang ist, so dass der Laser durch die Verzö ^¬ gerung erst bzw. nur an der vorbestimmten relativen Position das Material abtragt. Mit anderen Worten, der Laser wird ge- triggert, wobei beispielsweise die Zeitverzogerung zwischen der Amplitude der Unwucht an einer bestimmten Stelle bei ei ^¬ ner vorbestimmten Drehzahl bestimmt wird, wobei daraus die Verzögerung (Delay) für die Ansteuerung des Laserpulses des Lasers bestimmt wird. Auf diese Weise kann auf die Bestimmung einer absoluten Position für den Materialabtrag verzichtet werden und außerdem wahrend laufendem Turbolader der Materialabtrag erfolgen.

In einer erfindungsgemaßen Ausfuhrungsform ist die Drehzahl bei welcher der Laser getriggert wird beispielsweise die Drehzahl bei welcher der Materialabtrag erfolgt. Die Drehzahl bei welcher der Mateπalabtrag erfolgt kann dabei gleich oder großer als eine biegekritische Drehzahl sein. Die Erfindung wird nachfolgend anhand der in den schemati ^¬ schen Figuren der Zeichnungen angegebenen Ausfuhrungsbeispie- Ie naher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Schnittansicht eines Turboladers und einer Lasereinrichtung zum Abtragen von Material an Teilen des Turboladers;

Fig. 2 ein Befestigungsschraubenelement des Turboladers in einer Schnittansicht und einer Draufsicht, wobei an dem Befestigungsschraubenelement ein Mateπalabtrag mittels Laser durchfuhrbar ist;

Fig. 3 ein Ablaufdiagramm einer Ausfuhrungsform des erfin- dungsgemaßen Verfahrens;

Fig. 4 eine Ausfuhrungsform der erfmdungsgemaßen Auswuchtemrichtung;

Fig. 5 ein Verdichtergehause eines Turboladers mit einem freigelegten Ausschnitt;

Fig. 6 ein Turbinengehause eines Turboladers mit einem freigelegten Ausschnitt; und

Fig. 7 eine optische Einrichtung zum Abtragen von Material über eine Lasereinrichtung einer erfmdungsgemaßen

Auswuchteinrichtung .

In den Figuren sind Bauteile mit gleichen Bezugszahlen versehen, die gleiche oder ähnliche Bauteile betreffen - sofern nichts gegenteiliges beschrieben ist. In Fig. 1 ist zunächst eine schematische Schnittansicht eines Turboladers 10 und einer Lasereinrichtung 12 zum Abtragen von Material an Teilen des Turboladers 10 dargestellt. Der Turbolader 10 weist dabei ein Turbinengehause 14 auf, in welchem ein Turbinenrad 16 auf einer Welle 18 angeordnet ist. Das Turbinenrad 16 wird dabei über einen Abgasmassenstrom einer angeschlossenen Brennkraftmaschine angetrieben. Des Weiteren ist ein Verdichtergehause 20 mit einem Verdichterrad 22 vor ^¬ gesehen, wobei das Verdichterrad 22 ebenfalls auf der Welle 18 angeordnet ist und über das Turbinenrad 16 angetrieben wird, um Frischluft zu verdichten und der Brennkraftmaschine zur Verfugung zu stellen. Die Welle 18 selbst ist in einem Lagergehause 24, beispielsweise über eine Radiallagereinπch- tung 26 und eine Axiallagereinrichtung 28, gelagert. Das Tur- binenrad 16 und/oder das Verdichterrad 22 können dabei beispielsweise jeweils über ein Befestigungsschraubenelement 30, wie es beispielhaft in der nachfolgenden Fig. 2 gezeigt ist, an der Welle 18 befestigt werden.

Gemäß der Erfindung erfolgt zum Auswuchten des Turboladers 10 ein Mateπalabtrag, der mittels einem Laser bzw. einer Lasereinrichtung 12 durchgeführt wird. Der Turbolader 10 wird hierzu in einer Mess- und Aufspanneinrichtung einer Auswucht ^¬ einrichtung eingespannt, um von der Messeinrichtung vermessen zu werden. Dabei bestimmt die Messeinrichtung, ob eine Unwucht vorhanden ist und wenn ja, die Position und die Menge an Material die abgetragen werden muss, um die Unwucht im We ^¬ sentlichen zu beseitigen. Der Materialabtrag wird dabei in der Mess- und Aufspanneinrichtung bestimmt bzw. gemessen und beispielsweise entsprechend Online geregelt.

Das Abtragen des Materials mittels der Lasereinrichtung kann dabei beispielsweise an einem teilweise oder vollständig montierten Turbolader 10 erfolgen, d.h. an einem Turbolader 10 der neben dem Rotor 18 mit dem Turbinenlaufrad 16 und dem Verdichterlaufrad 22 und dem Lagergehause 24 auch bereits ein Turbinengehause 14 und/oder ein Verdichtergehause 20 aufweist. Die Lasereinrichtung 12 gemäß der Erfindung hat den Vorteil gegenüber dem bisherigen Mateπalabtrag durch Fräsen, dass sie auch noch bei einem bereits montierten Turbmenge- hause 14 und/oder Verdichtergehause 20 Material abtragen kann zum Auswuchten des Turboladers 10. Dies liegt daran, dass ein Laser selbst an tiefer liegenden oder weiter innen liegenden bzw. eher schwerer zugänglichen Stellen in einem Gehäuse noch Material abtragen kann, im Gegensatz zu einer Fräsmaschine und deren Fräser. Bei einer Fräsmaschine kann ein Mateπalab- trag zum Auswuchten nur dann erfolgen, wenn das Turbmegehau- se bzw. Verdichtergehause noch nicht montiert ist und die Stelle für den Mateπalabtrag noch frei zugänglich ist.

Grundsätzlich kann auch ein Mateπalabtrag zum Auswuchten des Turboladers 10 mittels der Lasereinrichtung 12, wie bei der Fräsmaschine, auch ohne zuvor montiertes Turbmegehause 14 und/oder Verdichtergehause 24 erfolgen, d.h. beispielsweise nur an einem Rotor 18 mit einem Turbinenrad 16 und/oder Verdichterrad 22, wobei beispielsweise die Welle 18 des Rotors in einem Lagergehause 24 gelagert ist. Ein Mateπalabtrag bei einem im Wesentlichen vollständig montierten Turbolader hat jedoch den Vorteil, dass die Genauigkeit des Turboladers wei- ter erhöht werden kann, da der Turbolader in seinem gesamten Aufbau einem Auswuchten unterzogen wird.

Das erfindungsgemaße Auswuchten bzw. der Materialabtrag mittels der Lasereinrichtung 12 kann bei einer vorbestimmten Drehzahl erfolgen oder alternativ auch in einer Ruhestellung, d.h. bei einer Drehzahl von Null. Das Auswuchten bei einer vorbestimmten Drehzahl, wie im nachfolgenden noch naher beschrieben wird, hat den Vorteil, dass die Auswuchtzeiten reduziert werden können. Der Materialabtrag zum Auswuchten des Turboladers 10 kann in wenigstens einer, zwei, drei, vier oder mehr Ebenen bzw. an ein oder mehreren Stellen oder Teilen am Turbolader 10 erfol- gen. Die Ebene oder Ebenen können dabei beispielsweise der

Messeinrichtung vorgegeben werden, oder von dieser selbst bestimmt werden, z.B. anhand von abgespeicherten Daten.

Es ist nun so, dass ein Materialabtrag in einer Ebene nur beispielsweise an dem Befestigungsschraubenelement erfolgt, d.h. z.B. der Verdichterradschraubenmutter oder der Turbinen- radschraubenmutter . Bei einem Materialabtrag z.B. in vier o- der fünf Ebenen erfolgt ein Abtragen des Materials mittels der Lasereinrichtung 12 beispielsweise an dem Befestigungs- schraubenelement (erste Ebene) , dem Radrucken der Turbine und des Verdichters (zweite und dritte Ebene), sowie der Turbi ^¬ nenaufnahme (vierte Ebene) und/oder der Verdichteraufnahme (fünfte Ebene) . Die Erfindung ist aber auf diese Beispiele nicht beschrankt. Die Beispiele dienen lediglich als Erlaute- rung für die Erfindung. Grundsatzlich kann ein Materialabtrag zum Auswuchten des Turboladers 10 auch an jeder anderen hierfür geeigneten Stelle bzw. Stellen des Turboladers 10 oder jedem anderen hierfür geeigneten Bauteil bzw. Bauteilen des Turboladers 10 erfolgen.

In Fig. 2 ist ein Materialabtrag mittels einer jeweiligen Lasereinrichtung 12 beispielsweise an dem Befestigungsschrau ^¬ benelement 30 vorgesehen, wie einer Verdichterradschraubenmutter. Eine solche Verdichterradschraubenmutter 30 ist in dem Beispiel in Fig. 2 gezeigt. Das Befestigungsschraubenelement 30 weist beispielsweise einen Schraubenkopf 32 und einen Stiftabschnitt 34 mit einem Innengewinde 36 auf. Das Befestigungsschraubenelement 30 wird dabei an dem Ende der Welle gegen das entsprechende Laufrad geschraubt, um dieses zu befes- tigen. Grundsätzlich kann aber auch jedes andere Befestigungsschraubenelement verwendet werden, mit dem ein Laufrad geeignet befestigt werden kann. Die Erfindung ist nicht auf dieses spezielle Befestigungsschraubenelement 30 in Fig. 2 beschrankt.

Bei dem Auswuchten gemäß der Erfindung wird nun Material von der Verdichterradschraubenmutter 30 an wenigstens einer vor ^¬ bestimmten Stelle, beispielsweise an einer vorbestimmten Stelle des Außendurchmessers, mittels der Lasereinrichtung 12 wahrend einer Auswuchtoperation abgetragen. Der Rotor bzw. der Turbolader kann dabei eine vorbestimmte Drehzahl wahrend dem Mateπalabtrag aufweisen, beispielsweise ein konstante Drehzahl oder eine variable Drehzahl.

Die Drehzahl des Turboladers betragt hierbei beispielsweise bis zu 230.000 U/min oder bis zu 250.000 U/min wahrend des Mateπalabtrags mittels des Lasers. Die Erfindung ist aber auf diesen Drehzahlbereich nicht beschrankt sondern kann auch über 250.000 U/min liegen. Die Drehzahl kann hierbei beispielsweise gleich oder großer einer biegekritischen Drehzahl sein. Grundsätzlich kann die Drehzahl aber auch unterhalb der biegekritischen Drehzahl gewählt werden.

Die Verdichterradschraubenmutter 30 in dem Beispiel in Fig. 2 hat einen Durchmesser von z.B. d = 7mm oder d = 6mm und einen entsprechenden Radius von r = 3,5mm bzw. r = 3mm. Es wird nun festgestellt, dass zum Auswuchten eine Masse in einem Bereich von beispielsweise maximal 50mg bei einem Radius der Verdich- terradschraubenmutter 30 von beispielsweise r = 3,0mm bis r = 3,5mm entfernt werden muss. Das Material bei einer konventio ^¬ nellen Schraubenmutter ist normalerweise Stahl. Grundsatzlich kann die Schraubenmutter aber auch aus jedem anderen Material oder Materialkombmation bestehen, wobei das Material mittels der Lasereinrichtung abtragbar sein sollte.

Em Beispiel einer Ausfuhrungsform des erfindungsgemaßen Aus- wuchtverfahrens ist dabei in dem Ablaufdiagramm in Fig. 3 ge ^¬ zeigt. Das Auswuchtverfahren gemäß einer Ausfuhrungsform der Erfindung lauft beispielsweise in den folgenden Schritten ab.

In einem ersten Schritt Sl wird der Turbolader in der Aus- wuchteinrichtung positioniert, die die Mess- und Aufspanneinrichtung aufweist, in welcher der Turbolader oder Teile des Turboladers aufgespannt und vermessen werden. Die Auswucht ^¬ einrichtung weist außerdem wenigstens eine Lasereinrichtung auf, zum Abtragen von Material des Turboladers, um diesen auszuwuchten, sowie wahlweise zusatzlich eine Betatigungsein- πchtung, zum Betatigen bzw. Antreiben des Turboladers, beispielsweise mittels Druckluft.

In einer Ausfuhrungsform der Erfindung wird der Turbolader hierbei in einem nächsten Schritt S2, beispielsweise mittels Druckluft oder einem anderen geeigneten Medium, von der Tur- bmenseite und/oder der Verdichterseite aus mittels der Beta- tigungseinπchtung angetrieben und auf eine vorbestimmte Drehzahl n, beispielsweise maximale Drehzahl n _max die oberhalb einer biegekritischen Drehzahl liegt, hochgefahren oder beschleunigt .

Dabei wird nun die Unwucht bestimmt und wahlweise zusätzlich, welche Materialmasse an welcher Position der vorbestimmten Ebene des Turboladers abgetragen werden muss, um den Turbolader geeignet auszuwuchten.

Dabei kann nun bestimmt oder vorgegeben werden, dass der Ma- teπalabtrag am Turbolader in einer, zwei, drei, vier oder mehr Ebenen erfolgt. Im vorliegenden Beispiel soll der Mate- πalabtrag zum Auswuchten des Turboladers beispielsweise nur in einer Ebene erfolgen, hier z.B. der Verdichterradschraubenmutter. Dabei wird nun beispielsweise wahrend des Hochfah- rens des Turboladers auf die vorbestimmte Drehzahl neben der Unwucht bestimmt, an welcher Position beispielsweise am Umfang der Verdichterschraubenmutter ein Materialabtrag erfolgen soll und wie groß der Materialabtrag sein muss. Mit ande ^¬ ren Worten es wird beispielsweise Online die Auswuchtmasse bzw. Unwuchtmasse bestimmt, die abgetragen werden muss, um eine festgestellte Unwucht des Turboladers zu reduzieren oder im Wesentlichen ganz zu entfernen.

Die Position der abzutragenden Masse beispielsweise am Umfang der Verdichterradschraubenmutter kann nun zum Beispiel einmal als eine absolute Position bestimmt werden. Dabei kann der Turbolader beispielsweise in einer Ruheposition oder Still- standsposition vermessen und mit der Lasereinrichtung ausgewuchtet werden. Grundsatzlich kann die absolute Position auch wahrend eines drehenden Rotors bestimmt werden.

In einer anderen erfindungsgemaßen Ausfuhrungsform kann statt der absoluten Position auch eine relative Position bestimmt werden, d.h. eine Position relativ zu einer Referenzposition. Hierbei kann beispielsweise als eine relative Position ein entsprechender Winkel α bestimmt werden, an welchem der Materialabtrag zum Auswuchten des Turboladers erfolgen soll. Bei ^¬ spielsweise wird eine Ecke oder eine andere Stelle des Schraubenkopfes als Referenzposition bestimmt und als die Po- sition mit dem Winkel von z.B. 0° definiert. Dann wird bestimmt in welchem Winkel α hierzu der Materialabtrag erfolgen soll, im vorliegenden Beispiel ein Materialabtrag von z.B. 50mg. Diese Massenangabe ist lediglich beispielhaft und wird durch die festgestellte Unwucht bestimmt. Die Referenzposition kann hierbei beispielsweise über eine Sensoreinrichtung der Messeinrichtung bestimmt werden. Die Sensoreinrichtung kann dabei z.B. wenigstens einen oder meh- rere Induktionssensoren und/oder Lasersensoren aufweisen.

Die jeweilige Lasereinrichtung für den Materialabtrag kann hierbei dann in einem nächsten Schritt S3 derart gepulst wer ^¬ den, dass sie immer an dem Winkel α Material abtragt, bis am Ende die vorbestimmte Mateπalmenge, z.B. insgesamt 50mg, abgetragen ist zum Auswuchten des Turboladers. Dabei kann je nach Materialmenge es ausreichend sein, dass die Laserein ^¬ richtung beispielsweise die gesamte Mateπalmenge auf einmal abtragt oder auch in mehreren Schritten.

Die Triggerung der Lasereinrichtung erfolgt dabei also über die Unwuchtmessung der Messeinrichtung der Auswuchteinrichtung. Dabei wird beispielsweise die Zeitverzogerung zwischen der Amplitude der Unwucht an einer bestimmten Stelle, hier dem Winkel α, bei der vorbestimmten, definierten Drehzahl n (z.B. n _max ) des Turboladers bestimmt und daraus die Verzögerung bzw. der Delay zur Ansteuerung der Laserpulse der Lasereinrichtung bestimmt. Dies hat den Vorteil, dass eine aufwen ^¬ dige Positionserfassung, d.h. die Bestimmung einer absoluten Position, für die Lasertπggerung entfallen kann, und dadurch die Auswuchtzeit zusatzlich reduziert werden kann.

In einem nächsten Schritt S4 wird dann die vorbestimmte abzutragende Auswuchtmasse über die Lasereinrichtung der Aus- wuchteinrichtung abgetragen bzw. entfernt.

Im Anschluss daran wird in einem nächsten Schritt S5 das Ergebnis der Auswuchtung des Turboladers überprüft. Dabei wird der Turbolader beispielsweise auf eine vorbestimmte geringere Drehzahl, beispielsweise eine minimale Drehzahl n _min oder Lee ^¬ laufdrehzahl, heruntergefahren oder abgebremst. Die Drehzahl ist hierbei vorzugsweise großer als Null. Grundsätzlich kann die Drehzahl aber auch Null sein, d.h. der Turbolader kann vollständig heruntergefahren werden bis er einen Stillstand erreicht. Bei dem Herunterfahren oder Abbremsen des Turboladers wird nun überprüft, ob die Auswuchtung durch den Mateπ- alabtrag ausreichend war oder ob immer noch eine unerwünschte Unwucht vorhanden ist und korrigiert werden muss.

Wird dabei festgestellt, dass der Turbolader weiterhin eine Unwucht aufweist, die beispielsweise außerhalb eines vorbe ^¬ stimmten Toleranzbereichs liegt, so werden die Schritte S2 bis S5 des Auswuchtens des Turboladers wiederholt, bis am Schluss der Turbolader keine Unwucht mehr aufweist oder eine Unwucht, welche innerhalb eines vorbestimmten Toleranzbe ^¬ reichs liegt. Mit anderen Worten der Turbolader wird, wenn er immer noch eine unerwünschte Unwucht aufweist, wieder auf eine vorbestimmte Drehzahl hochgefahren (Schritt S2) und dabei vermessen bzw. seine Unwucht bestimmt und die Masse die an einer bestimmten Position oder Positionen hierzu abgetragen werden muss, um die Unwucht zu beseitigen.

Der Mateπalabtrag erfolgt hierbei, wie zuvor beschrieben, gemäß der Erfindung durch einen Laser entweder in einer Ebene, beispielsweise der Verdichterradschraubenmutter, oder in mehreren Ebenen.

In Fig. 4 ist nun eine Ausfuhrungsform einer erfindungsgema- ßen Auswuchteinrichtung 38 schematisch dargestellt. Die er- fmdungsgemaße Auswuchteinrichtung 38 weist hierbei die Auf ^¬ spanneinrichtung 40 auf, in welcher der auszuwuchtende Turbolader eingespannt wird. Des Weiteren weist die Auswuchteinrichtung 38 die Messeinrichtung 42 auf. Die Messeinrichtung 42 bestimmt hierbei, ob der Turbolader eine Unwucht aufweist. Weiter bestimmt die Messeinrichtung 42 beispielsweise selbständig an welchen Stellen des Turboladers bzw. in welchen Ebenen ein Materialabtrag zum Auswuchten des Turboladers er- folgt. Alternativ kann der Messeinrichtung 42 auch beispielsweise durch einen Benutzer oder über abgespeicherte Informationen vorgegeben werden, in welchen und wie vielen Ebenen ein Mateπalabtrag zum Auswuchten des Turboladers erfolgen soll. Des Weiteren bestimmt die Messeinrichtung 42 die Posi- tion oder Positionen in der jeweiligen Ebene bzw. an dem jeweiligen Teil des Turboladers, wo genau der Mateπalabtrag erfolgen soll. Ist beispielsweise der Mateπalabtrag am Au ^¬ ßenumfang eines Verdichterradschraubenelements (Ebene) vorgesehen, wie zuvor beschrieben, so bestimmt die Messeinrichtung 42 die Position oder Positionen an dem Außenumfang, wo eine vorbestimmte Materialmenge abgetragen wird, um den Turbolader auszuwuchten. Die Messeinrichtung 42 steuert hierbei auch eine oder mehrere Lasereinrichtungen 44 der Auswuchteinrichtung 38 an zum Abtragen der vorbestimmten Materialmenge.

Darüber hinaus kann die Auswuchteinrichtung 38 zusatzlich eine Betatigungsemπchtung 46 aufweisen, welche den auszuwuchtenden Turbolader antreibt. Die Betatigungseinπchtung 46 treibt den Turbolader beispielsweise mittels Druckluft an, beispielsweise von der Turbinenseite und/oder Verdichterseite, um eine vorbestimmte Drehzahl bei dem Turbolader einzustellen .

In Fig. 5 ist ein Verdichtergehause 20 eines Turboladers 10 mit einem freigelegten Ausschnitt gezeigt. In dem Verdichtergehause 20 ist dabei ein Verdichterrad 22 mit einer Verdich ^¬ terradschraubenmutter 30 auf einer Welle 18 befestigt. Die Welle 18 ist hierbei in einem Lagergehause 24 des Turboladers 10 gelagert. Des Weiteren ist in Fig. 6 ein Turbinengehause 14 eines Turboladers 10 mit einem freigelegten Ausschnitt ge ^¬ zeigt. Darin ist ein Turbinenrad 16 angeordnet und über eine Turbinenradschraubenmutter 30 an der Welle 18 des Turboladers 10 befestigt. In dem Ausschnitt in Fig. 6 ist auch eine La- gereinπchtung 48 der Welle 18 in dem Lagergehause 24 ge ^¬ zeigt. Weiter ist ein Wastegate 50 in dem Turbinengehause 14 gezeigt. Die Erfindung ist aber nicht auf diesen speziellen Aufbau eines Turboladers beschrankt, wie er in den Fig. 5 und 6 gezeigt ist, sondern kann auf jeden Turbolader oder Turbo- laderkombmation angewendet werden.

Gemäß der Erfindung kann nun ein Materialabtrag zum Auswuchten des Turboladers beispielsweise an der Laufradmutter 30, Laufradstromungskontur, dem Laufrad 16, 22 und/oder dem Lauf- radrucken usw. erfolgen. Das Laufrad ist hierbei das Turbinenrad 16 und/oder das Verdichterrad 22. Des Weiteren wird der Mateπalabtrag beispielsweise Online im Betrieb der Auswuchteinrichtung unter der Drehzahl des Turboladers 10 bestimmt und mittels des Laserstrahles entfernt.

In Fig. 7 ist nun eine optische Einrichtung 52 zum Abtragen von Material über die Lasereinrichtung der erfmdungsgemaßen Auswuchteinrichtung stark vereinfacht und rein schematisch dargestellt .

Wie zuvor bereits beschrieben wurde, erfolgt das Abtragen von Material an einer vorbestimmten Position bzw. einem vorbestimmten Winkel α, beispielsweise an dem Umfang einer Verdichterradschraubenmutter. Die Verdichterradschraubenmutter kann dabei beispielsweise einen Außendurchmesser d = 6,5mm aufweisen. Bei dem Hochfahren des Turboladers, beispielsweise eines Turboladers bei welchem bereits neben dem Lagergehause auch das Turbinengehause und das Verdichtergehause montiert sind, wird zunächst die Unwucht bestimmt und die daraus re- sultierende abzutragende Masse, die notwendig ist um die Un ^¬ wucht im Wesentlichen zu beseitigen, sowie die Position oder Positionen an welcher die Masse bzw. das Material abgetragen werden soll.

Der Turbolader wird hierzu im vorliegenden Beispiel auf eine vorbestimmte Drehzahl n hochgefahren und dabei die Unwucht bestimmt. Dabei kann wahrend des Hochfahrens auf die Drehzahl n, die z.B. gleich oder großer als eine beigekritische Dreh- zahl ist, außerdem die Masse und die Position, d.h. hier z.B. der Winkel α am Außenumfang der Verdichterradschraubenmutter, zum Abtragen der Masse zum Beseitigen der Unwucht bestimmt werden und diese Masse an der vorbestimmten Stelle bei dieser Drehzahl n dann auch abgetragen werden.

In einer alternativen Ausfuhrungsform kann die Masse auch spater bei einer geringeren Drehzahl oder einer höheren Drehzahl als der Drehzahl n, auf die der Turbolader zunächst hochgefahren wird, abgetragen werden. Der Turbolader wird hierzu entsprechend runter oder hochgefahren.

Im vorliegenden Beispiel wird der Turbolader beispielsweise auf die Drehzahl n von z.B. 230.000 U/mm hochgefahren. Wah ^¬ rend des Hochfahrens wird die Unwucht des Turboladers er- fasst, und außerdem die Mateπalmenge bestimmt, die abgetragen werden muss, sowie die Position wo der Materialabtrag erfolgen soll, um die festgestellte Unwucht zu beseitigen. Bei diesem Ausfuhrungsbeispiel wird dabei die relative Position der Stelle bestimmt, an welcher der Mateπalabtrag erfolgt, hier z.B. der Winkel α am Außenumfang der Verdichterradschraubenmutter .

Als Referenzposition zum Bestimmen des Winkels α wird dabei eine Position auf der Verdichterradschraubenmutter bestimmt, die als Winkel von z.B. 0° definiert wird und von der aus der Winkel α bestimmt bzw. berechnet wird. Im vorliegenden Fall wird bestimmt, dass der Winkel α beispielsweise 90° betragt. Des Weiteren wird bestimmt, dass zum Beseitigen der Unwucht des Turboladers eine Gesamtmasse von 50mg am Außenumfang der Verdichterradschraubenmutter entfernt werden muss und zwar, wie zuvor beschrieben, bei dem Winkel α = 90°.

Die Masse von 50mg entspricht dabei einem Volumen von unge- fahr 6,4mm ³ das abgetragen werden muss. 6,4mm ³ kann dabei aufgeteilt werden in beispielsweise ca. 2,5mm x 2,5mm x lmm = 6,25mm ³ , was einer abzutragenden Masse von 6,4mm ³ ziemlich nahe kommt. Es ist jedoch auch jede andere Aufteilung möglich, die Erfindung ist nicht auf dieses spezielle Beispiel beschrankt, es dient lediglich zur Erläuterung der Erfindung.

Die Lasereinrichtung kann also beispielsweise bei dem Winkel α = 90° einen Bereich von lmm in der Breite, 2,5mm in der Lange und 2,5mm in der Tiefe am Außenumfang der Verdichter- radschraubenmutter abtragen. In dem vorliegenden Fall ist ein Mateπalabtrag in nur einer Ebene an der Verdichterradschraubenmutter bestimmt.

Der Mateπalabtrag erfolgt hierbei bei der Drehzahl n = 230.000 U/mm, das entspricht ungefähr 3,8kHz bzw. ca. 3.833 U/sec. Dabei wird die Lasereinrichtung so gepulst, dass die Lasereinrichtung bei der mit der Drehzahl n = 230.000 U/mm drehenden Verdichterradschraubenmutter an der Position bzw. dem Winkel α = 90° Material abtragt, bis am Ende die ge- wünschte Materialmenge von 50mg abgetragen ist. In einem nächsten Schritt S5 wird dann, wie zuvor beschrieben, geprüft, ob der Mateπalabtrag ausreichend ist zum Beseitigen der Unwucht des Turboladers oder nicht. Aus der Turboladerdrehzahl von 230.000 U/mm bzw. 3,8 kHz und einem Außendurchmesser von 6,5mm der Verdichterradschraubenmutter ergibt sich eine Bahngeschwindigkeit bzw. track speed von 78,27m/s für die Lasereinrichtung der Auswuchtemπch- tung.

In einer erfmdungsgemaßen Ausfuhrungsform (Alternative B - "Synchronisation") betragt der Durchmesser des Focus des La ^¬ sers der Lasereinrichtung ca. lOOμm. Des Weiteren soll 50mg Material abgetragen werden bei einem Winkel α = 90° (5mm) . Die maximale Laserpulsdauer die sich hieraus ergibt betragt ca. 64μs. Dabei kann die Lasereinrichtung einen μs-Laser mit 5kHz, LASAG 25W und 70k€ (Faserlaser) verwenden oder alternativ einen ns-Laser mit 10OkHz, IPG 100W (kann auf 25W redu- ziert werden) , 35k€ (Faserlaser) . Die Erfindung ist aber nicht auf diese speziellen Beispiele beschrankt es können auch jede andere Art von Lasern eingesetzt werden, mit denen ein zuvor beschriebener Mateπalabtrag möglich ist.

Die Laserpulswiederholungsfreguenz (Laser Pulse Repetition

Rate) kann hierbei auf ca. 3,8 kHz beschrankt werden und/oder der Laserarbeitszyklus kann beschrankt werden beispielsweise in dem vorliegenden Beispiel auf 25%. In beiden Fallen kann die Lasereinrichtung einen μs-Laser mit 5kHz, LASAG 25W und 70k€ (Faserlaser) verwenden oder alternativ einen ns-Laser mit 10OkHz, IPG 100W (kann auf 25W reduziert werden), 35k€ (Faserlaser) .

In einer weiteren erfmdungsgemaßen Ausfuhrungsform (Alterna- tive A - "on the fly") zum Abtragen des Materials von 50mg an dem Außenumfang der Verdichterradschraubenmutter stellt sich nun heraus, dass die Geschwindigkeit bzw. Bahngeschwindigkeit (Track Speed) von 78,27 m/s zu schnell ist für ein Galvoscan- nen (Galvo Scannmg) . Es muss daher eine spezielle optische Einrichtung 52 bereitgestellt werden, hier beispielsweise we ^¬ nigstens eine rotierende, keilförmige Linse 54, wie sie in Fig. 6 beispielhaft dargestellt ist. Bei der Verwendung einer solchen rotierenden, keilförmigen Linse besteht im Wesentli- chen keine Begrenzung der Laserpulsdauer.

Obwohl die vorliegende Erfindung vorstehend anhand der bevorzugten Ausfuhrungsbeispiele beschrieben wurde, ist sie darauf nicht beschrankt, sondern auf vielfaltige Art und Weise modi- fizierbar. Die zuvor beschriebenen Ausfuhrungsformen sind dabei miteinander kombinierbar, insbesondere einzelne Merkmale davon .

Wie zuvor beschrieben erfolgt der Mateπalabtrag beispiels- weise bei einem sich drehenden Turbolader. Dabei kann der

Turbolader beispielsweise über die Turbinenseite angetrieben werden, z.B. mittels Druckluft oder einem anderen geeigneten Medium. Dies hat den Vorteil, dass wenn das Abtragen von Material zum Auswuchten des Turboladers beispielsweise am Ver- dichter erfolgt, das abgetragene Material über den Verdichter nach außen automatisch heraus befordert werden kann. Dabei kann das Material beispielsweise an der Verdichterradschraubenmutter, dem Verdichterrad usw. abgetragen werden.