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Title:
BALANCING OF A ROTATIONALLY SYMMETRICAL COMPONENT, PARTICULARLY A ROTOR COMPONENT
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2019/170184
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a method for determining a balancing removal process for a balancing device (20) for balancing a rotationally symmetrically component, particularly a rotor component (10), particularly of a turbomachine, a combination of machining lengths (α1, α2) and depths (r1, r2) being calculated (S30-S85), taking into account a pre-defined maximum machining length and minimum machining depth, in such a way that, with reliable combinations for compensating the same unbalance, the machining length of the calculated combination is longer than the machining length of at least one other reliable combination and, at the same time, the machining depth of the calculated combination is shallower than the machining depth of said other combination.

Inventors:
WEBER MICHAEL (DE)
SENUSTA ONUR (DE)
Application Number:
PCT/DE2019/000052
Publication Date:
September 12, 2019
Filing Date:
March 05, 2019
Export Citation:
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Assignee:
MTU AERO ENGINES AG (DE)
International Classes:
H02K15/16; G01M3/34
Domestic Patent References:
WO2004001363A12003-12-31
WO2004048918A12004-06-10
Foreign References:
DE102016112521A12018-01-11
Other References:
None
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Claims:
Patentansprüche

1. Verfahren zum Ermitteln einer Wuchtentnahme für eine Auswuchteinrichtung (20) zum Auswuchten eines rotationssymmetrischen Bauteils, insbesondere Ro- torbauteils (10), insbesondere einer Strömungsmaschine, wobei eine Kombinati- on von Bearbeitungslänge (ou, a2, a) und -tiefe (n, r2, r) unter Berücksichtigung einer vorgegebenen maximalen Bearbeitungslänge und minimalen Bearbeitungs- tiefe derart berechnet wird (S30-S85), dass unter zulässigen Kombinationen zur Kompensation derselben Unwucht die Bearbeitungslänge der berechneten Kombination größer als die Bearbeitungslänge wenigstens einer anderen zulässigen Kombination und zugleich die Bearbeitungstiefe der berechneten Kombination kleiner als die Bearbeitungstiefe dieser anderen Kombination ist.

2. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Bearbeitungstiefe einen Materialabtrag an einem Innen- oder Außenumfang des rotationssymmetrischen Bauteils bestimmt.

3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die maximale Bearbeitungslänge und/oder minimale Bearbeitungstiefe durch einen Anwender und/oder in Abhängigkeit von der Aus Wuchteinrichtung und/oder dem rotationssymmetrischen Bauteil vorgegeben sind.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wuchtentnahme auf Basis einer gemessenen Unwucht des zu bear- beitenden rotationssymmetrischen Bauteils, insbesondere auf Basis einer, insbe- sondere durch einen Anwender und/oder in Abhängigkeit von dem rotations- symmetrischen Bauteil, insbesondere Rotorbauteil und/oder der Auswuchteinrichtung, vorgegebenen Unwuchttoleranz, ermittelt wird.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es numerisch, durch eine Steuerung (22) der Auswuchteinrichtung und/oder, insbesondere schrittweitenadaptiv, iterativ durchgeführt wird, insbe- sondere unter schrittweiser Vergrößerung der Bearbeitungslänge und/oder -tiefe.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das rotationssymmetrische Bauteil ein Rotorbauteil einer Gasturbine, insbesondere einen, insbesondere integral ausgebildeten, beschaufelten Rotor (10), aufweist.

7. Verfahren zum Auswuchten eines rotationssymmetrischen Bauteils, insbesonde- re Rotorbauteil (10), insbesondere einer Strömungsmaschine, mithilfe einer Auswuchteinrichtung (20), mit den Schritten:

- Ermitteln (S30-S85) der Wuchtentnahme mittels eines Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche; und

- Bearbeiten (S90) des rotationssymmetrischen Bauteils, insbesondere Ro- torbauteil auf Basis der ermittelten Wuchtentnahme.

8. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, gekennzeichnet durch den Schritt:

- Messen (S10) der Unwucht des rotationssymmetrischen Bauteils, insbe- sondere Rotorbauteils vor dem Ermitteln der Wuchtentnahme und/oder nach dem Bearbeiten des rotationssymmetrischen Bauteils.

9. System, das zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche eingerichtet ist und/oder aufweist:

- Mittel zum Berechnen einer Kombination von Bearbeitungslänge und -tiefe unter Berücksichtigung einer vorgegebenen maximalen Bearbei- tungslänge und minimalen Bearbeitungstiefe derart, dass unter zulässigen Kombinationen zur Kompensation derselben Unwucht die Bearbeitungs- länge der berechneten Kombination größer als die Bearbeitungslänge we- nigstens einer anderen zulässigen Kombination und zugleich die Bearbeitungstiefe der berechneten Kombination kleiner als die Bearbeitungstiefe dieser anderen Kombination ist.

10. Computerprogrammprodukt mit einem Programmcode, der auf einem von einem Computer lesbaren Medium gespeichert ist, zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche.

Description:
Auswuchten eines rotationssymmetrischen Bauteils, insbesondere Rotorbauteils

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Auswuchten eines rotationssymmetrischen Bauteils, insbesondere Rotorbauteils, insbesondere einer Strö- mungsmaschine, mithilfe einer Auswuchteinrichtung, ein Verfahren zum Ermitteln einer Wuchtentnahme hierfür, sowie ein System und ein Computerprogrammprodukt zur Durchführung eines dieser Verfahren.

Rotationssymmetrische Bauteile, insbesondere Gasturbinen-Rotorbauteile, insbeson- dere von Flugtriebwerken, sollen höchstens eine geringe Unwucht aufweisen, um ungünstige Belastungen im Betrieb zu vermeiden.

Eine Aufgabe einer Ausführung der vorliegenden Erfindung ist es, ein Auswuchten von rotationssymmetrischen Bauteilen, insbesondere Rotorbauteilen zu verbessern.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 bzw.

7 gelöst. Ansprüche 9, 10 stellen ein System bzw. Computerprogrammprodukt zur Durchführung eines hier beschriebenen Verfahrens unter Schutz. Vorteilhafte Aus- führungsformen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Nach einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird bei einem Verfahren zum Er- mitteln einer Wuchtentnahme für eine Auswuchteinrichtung zum Auswuchten eines rotationssymmetrischen Bauteils, insbesondere Rotorbauteils eine Kombination von

• Bearbeitungslänge und

• Bearbeitungstiefe

unter Berücksichtigung bzw. -achtung einer vorgegebenen

• maximal( zulässigen Bearbeitungslänge bzw. Bearbeitungslängenobergrenze und

• minimal( möglichen Bearbeitungstiefe bzw. Bearbeitungstiefenuntergrenze, in einer Ausführung zusätzlich unter Berücksichtigung bzw. -achtung einer vorgege- benen • minimal( möglichen Bearbeitungslänge bzw. Bearbeitungslängenuntergrenze und/oder

• maximal( zulässigen Bearbeitungstiefe bzw. Bearbeitungstiefenobergrenze, derart, insbesondere mit der Maßgabe, berechnet, dass unter (unter Berücksichtigung bzw. -achtung der vorgegebenen maximalen und gegebenenfalls minimalen Bearbei- tungslänge und minimalen und gegebenenfalls maximalen Bearbeitungstiefe bzw. Bearbeitungslängen- bzw. -tiefenober- bzw. untergrenze(n)) zulässigen, insbesonde- re durch die bzw. mit der Auswuchteinrichtung umsetzbaren, Kombinationen zur Kompensation derselben Unwucht bzw. unter (aus)wucht(wirkungs)gleichen Kom- binationen

• die Bearbeitungslänge der berechneten Kombination größer als die Bearbeitungs- länge wenigstens einer, insbesondere mehrerer, vorzugsweise der Mehrzahl, ins- besondere aller, anderen (der) zulässigen Kombination(en) und

• zugleich die Bearbeitungstiefe der berechneten Kombination kleiner als die Be- arbeitungstiefe dieser anderen Kombination(en) ist.

Hierdurch wird in einer Ausführung die Wuchtentnahme über einen größeren, insbe- sondere im Rahmen der vorgegebenen maximalen Bearbeitungslänge möglichst gro- ßen, Umfangsbereich des rotationssymmetrischen Bauteils verteilt. Dadurch kann in einer Ausführung eine Fehlertoleranz gegenüber einer gemessenen Winkelposition der Unwucht verbessert werden.

Das rotationssymmetrische Bauteil ist in einer Ausführung als Rotorbauteil dazu vorgesehen, insbesondere eingerichtet, im Betrieb um eine Drehachse, in einer Aus- führung eine (Haupt)Maschinenachse einer Strömungsmaschine, insbesondere einer Gasturbine, in einer Ausführung eines Flugtriebwerks, zu rotieren. Es kann insbe- sondere einen, in einer Ausführung integral ausgebildeten, beschaufeiten Rotor der Strömungsmaschine, insbesondere Gasturbine, aufweisen, insbesondere ein solcher sein, insbesondere also eine sogenannte Blisk.

Bei bzw. für solche rotationssymmetrischen Bauteile, insbesondere Rotorbauteile, bei denen einerseits Unwuchten besonders ungünstig sind, und die andererseits zu- nehmend in größerer Stückzahl, insbesondere wenigstens teilautomatisiert, herge- stellt werden, kann die vorliegende Erfindung mit besonderem Vorteil verwendet werden, so dass sie nachfolgend insbesondere mit Bezug hierauf erläutert wird, ohne jedoch darauf beschränkt zu sein.

Die Bearbeitungstiefe kann insbesondere eine radiale und/oder maximale oder mittle- re Tiefe, insbesondere eine radiale und/oder maximale oder mittlere Nuttiefe der Wuchtentnahme bzw. eine radiale und/oder maximale oder mittlere Zustelltiefe, ins- besondere Spantiefe, der Auswuchteinrichtung, bestimmen, insbesondere sein.

Die Bearbeitungslänge kann insbesondere eine in Umfangsrichtung um die Drehach- se des rotationssymmetrischen Bauteils, insbesondere Rotorbauteils gemessene Län- ge der Wuchtentnahme zwischen einem Anfang und einem Ende (in Umfangsrich- tung ) einer Nut bzw. Zustellung oder eines Nutgrundes bzw. eines Abschnitts kon- stanter radialer Tiefe bzw. Zustellung der Wuchtentnahme bzw. ein(en) entsprechen- der/n Winkel, beispielsweise Fräswinkel, bestimmen, insbesondere sein.

Zwei Kombinationen von Bearbeitungslänge und -tiefe zur Kompensation derselben Unwucht im Sinne der vorliegenden Erfindung definieren bzw. bewirken in einer Ausführung dasselbe Produkt aus einer Masse der Wuchtentnahme und deren Schwerpunktabstand zur Drehachse des rotationssymmetrischen Bauteils, insbeson- dere Rotorbauteils. Mit anderen Worten sind zwei Kombinationen insbesondere dann Kombinationen von Bearbeitungslänge und -tiefe zur Kompensation derselben Unwucht im Sinne der vorliegenden Erfindung, wenn die beiden Kombinationen (insbe- sondere bei ansonsten gleichen Parametern bzw. Randbedingungen) dasselbe Pro- dukt aus Masse und Schwerpunktabstand der Wuchtentnahme zur Drehachse des ro- tationssymmetrischen Bauteils definieren bzw. bewirken.

Entsprechend wird in einer Ausführung die bei bzw. durch eine Bearbeitungslänge und -tiefe kompensierte Unwucht, insbesondere also das Produkt aus Masse und Schwerpunktabstand der Wuchtentnahme zur Drehachse des rotationssymmetrischen Bauteils bei bzw. durch diese(r) Bearbeitungslänge und -tiefe, für eine oder mehrere zulässige Kombination von Bearbeitungslänge und -tiefe berechnet. In einer Ausführung taucht ein Werkzeug der Auswuchteinrichtung zum Bearbeiten auf einer Einfahrbahn bis auf die Bearbeitungstiefe in das rotationssymmetrische Bauteil ein und verlässt diese auf einer Ausfahrbahn. Dann kann die Bearbeitungs- länge im Sinne der vorliegenden Erfindung die Länge (in Umfangsrichtung) zwischen Beginn der Einfahrbahn und Ende der Ausfahrbahn, d.h. die Gesamtlänge der Wuchtentnahme in Umfangsrichtung, oder auch die Länge (in Umfangsrichtung) zwischen Ende der Einfahrbahn und Beginn der Ausfahrbahn, d.h. die Bogenlänge der Wuchtentnahme bzw. des Nutgrundes in Umfangsrichtung bestimmen, insbeson- dere sein.

In einer Ausführung bestimmt die Bearbeitungstiefe einen Materialabtrag an einem Innenumfang des rotationssymmetrischen Bauteils. Mit anderen Worten ist in einer Ausführung die Wuchtentnahme eine Wuchtentnahme an einem Innenumfang des rotationssymmetrischen Bauteils.

Hierdurch kann in einer Ausführung eine Fehlertoleranz bezüglich einer Winkelposi- tion der Wuchtentnahme verbessert werden.

In einer Ausführung bestimmt die Bearbeitungstiefe einen Materialabtrag an einem Außenumfang des rotationssymmetrischen Bauteils. Mit anderen Worten ist in einer Ausführung die Wuchtentnahme eine Wuchtentnahme an einem Außenumfang des rotationssymmetrischen Bauteils.

Hierdurch werden in einer Ausführung geringere Bearbeitungstiefen benötigt.

In einer ergänzenden oder alternativen Ausführung kann das Werkzeug zum Bearbei- ten auf einer horizontal zur zu bearbeitenden Oberfläche verlaufenden Bahn in das rotationssymmetrische Bauteil einfahren. Ein auf einer solchen entlang der zum Bau- teil gesehenen radialen Richtung verlaufenden Bahn geführtes Werkzeug kann auch an engere Stellen, beispielsweise an einen Zwischenraum in einem Rotorverbund, gelangen und Unwuchten ausgleichen, die über eine in axialer Richtung verlaufende Bahn nicht erreicht werden kann. Dadurch kann insbesondere eine Demontage aufei- nander abgestimmter aneinanderliegender Rotorbauteil vermieden werden. Unter der besagten Länge kann dann auch die Länge zwischen Beginn der Einfahrbahn und Ende der Ausfahrbahn in radialer Richtung verstanden werden.

In einer Ausführung sind, insbesondere werden, die maximale und in einer Weiter- bildung auch die minimale Bearbeitungslänge und/oder die minimale und in einer Weiterbildung auch die maximale Bearbeitungstiefe durch einen Anwender bzw. ei- ne Benutzereingabe und/oder in Abhängigkeit von der Aus Wuchteinrichtung und/oder dem rotationssymmetrischen Bauteils vorgegeben.

Hierdurch können vorteilhaft Bearbeitungsrandbedingungen wie insbesondere mini- male Zustelltiefen(änderungen) der Auswuchteinrichtung berücksichtigt und/oder verschiedenartige rotationssymmetrische Bauteile spezifisch(er) ausgewuchtet wer- den. Hierdurch kann die Anzahl der zulässigen Kombinationen zur Kompensation reduziert werden.

Als besonders vorteilhaft haben sich überraschenderweise eine maximale Bearbei- tungs(kreisbogen)länge von höchstens 180°, insbesondere von höchstens 150°, vorzugsweise höchstens 130° und eine minimale Bearbeitungstiefe von wenigstens 0,005 mm, insbesondere von wenigstens 0,01 mm, und/oder höchstens 0,5 mm, ins- besondere von höchstens 0,1 mm, herausgestellt, insbesondere in Kombination mit- einander.

In einer Ausführung wird die Wuchtentnahme auf Basis bzw. in Abhängigkeit von, insbesondere zur Kompensation, einer gemessenen Unwucht des zu bearbeitenden rotationssymmetrischen Bauteils, insbesondere Rotorbauteils ermittelt, insbesondere auf Basis bzw. unter Berücksichtigung einer vorgegeben Unwuchttoleranz, die in ei- ner Ausführung durch einen Anwender und/oder in Abhängigkeit von dem rotationssymmetrischen Bauteil, insbesondere einer hierfür erforderlichen Unwuchttoleranz, und/oder der Aus Wuchteinrichtung, insbesondere einer hierdurch erreichbaren Aus- wuchttoleranz, vorgegeben wird bzw. ist.

Hierdurch können jeweils, insbesondere in Kombination miteinander, Randbedingungen, insbesondere maschinelle und/oder fertigungstechnische, Randbedingungen der Auswuchteinrichtung und zusätzlich oder alternativ, insbesondere aerodynami- sche und/oder mechanische, Randbedingungen des rotationssymmetrischen Bauteils, insbesondere Rotorbauteils berücksichtigt werden.

In einer Ausführung wird das Verfahren zum Ermitteln der Wuchtentnahme numerisch durchgeführt.

Hierdurch kann in einer Ausführung die Präzision verbessert werden.

Zusätzlich oder alternativ wird das Verfahren in einer Ausführung durch eine Steue- rung (zum Steuern) der Auswuchteinrichtung durchgeführt.

Hierdurch kann in einer Ausführung die Bearbeitung beschleunigt werden.

Zusätzlich oder alternativ wird das Verfahren in einer Ausführung iterativ durchge- führt, insbesondere also die Bearbeitungslänge und/oder -tiefe schrittweise vergrö- ßert, in einer Ausführung in, insbesondere geschachtelten, Iterationsschleifen, und dabei in einer Ausführung jeweils die bei bzw. durch diese(r) Bearbeitungslänge bzw. -tiefe kompensierte Unwucht, insbesondere also das Produkt aus Masse und Schwerpunktabstand der Wuchtentnahme zur Drehachse des rotationssymmetrischen Bauteils bei bzw. durch diese(r) Bearbeitungslänge bzw. -tiefe, berechnet.

Dies ist in einer Ausführung mit geringer Rechenzeit und/oder -leistung möglich und daher insbesondere zur Durchführung auf CNC-Maschinen oder dergleichen beson- ders vorteilhaft.

In einer Weiterbildung wird beim Durchführen des Verfahrens eine Schrittweite zum iterativen Ermitteln der Bearbeitungslänge und/oder -tiefe adaptiv verändert, insbe- sondere, vorzugsweise schrittweise, reduziert.

Hierdurch kann in einer Ausführung eine Rechenzeit vorteilhaft reduziert und/oder eine Genauigkeit verbessert werden. Nach einem Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst ein Verfahren zum Aus- wuchten des rotationssymmetrischen Bauteils, insbesondere Rotorbauteils mithilfe der Auswuchteinrichtung die Schritte:

- Ermitteln der Wuchtentnahme mittels eines hier beschriebenen Verfahrens, ins- besondere also iterativ und/oder durch eine Steuerung (zum Steuern) der Auswuchteinrichtung; und

- Bearbeiten, insbesondere materialabtragendes, in einer Ausführung spanendes Bearbeiten, des rotationssymmetrischen Bauteils auf Basis, insbesondere zur Umsetzung, der ermittelten Wuchtentnahme.

In einer Ausführung wird vor dem Ermitteln der Wuchtentnahme, insbesondere durch die Auswucht- oder eine hiervon separate Messeinrichtung, die (zu kompensie- rende) Unwucht des rotationssymmetrischen Bauteils gemessen.

Zusätzlich oder alternativ wird in einer Ausführung nach dem Bearbeiten des rotati- onssymmetrischen Bauteils, insbesondere durch die Auswucht- oder eine bzw. die hiervon separate Messeinrichtung, die (verbliebene Rest)Unwucht des rotations- symmetrischen Bauteils gemessen.

Überschreitet diese eine vorgegebene maximal zulässige Unwucht, wird das Verfahren in einer Ausführung, gegebenenfalls mehrfach, erneut durchgeführt, wobei die Wuchtentnahme dann auf Basis bzw. in Abhängigkeit von, insbesondere zur Kompensation, dieser verbliebenen Restunwucht ermittelt wird.

Nach einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein System, insbesondere hard- und/oder Software-, insbesondere programmtechnisch, zur Durchführung eines hier beschriebenen Verfahrens eingerichtet und/oder weist auf:

- Mittel zum Berechnen einer Kombination von Bearbeitungslänge und -tiefe unter Berücksichtigung einer vorgegebenen maximalen Bearbeitungslänge und minimalen Bearbeitungstiefe derart, dass unter zulässigen Kombinationen zur Kompensation derselben Unwucht die Bearbeitungslänge der berechneten Kombination größer als die Bearbeitungslänge wenigstens einer anderen zulässigen Kombi- nation und zugleich die Bearbeitungstiefe der berechneten Kombination kleiner als die Bearbeitungstiefe dieser anderen Kombination ist.

In einer Ausführung weist das System bzw. sein(e) Mittel auf:

- Mittel zum Vorgeben der maximalen Bearbeitungslänge und/oder minimalen Be- arbeitungstiefe durch einen Anwender und/oder in Abhängigkeit von der Aus- wuchteinrichtung und/oder dem rotationssymmetrischen Bauteil, insbesondere Rotorbauteil; und/oder

- Mittel zum Ermitteln der Wuchtentnahme numerisch, durch eine Steuerung der Auswuchteinrichtung und/oder, insbesondere schrittweitenadaptiv, iterativ, insbesondere unter schrittweiser Vergrößerung der Bearbeitungslänge und/oder -tiefe, und/oder auf Basis einer gemessenen Unwucht des zu bearbeitenden rota- tionssymmetrischen Bauteils, insbesondere auf Basis einer, insbesondere durch einen Anwender und/oder in Abhängigkeit von dem rotationssymmetrischen Bauteils und/oder der Auswuchteinrichtung, vorgegebenen Unwuchttoleranz.

Nach einem Aspekt der vorliegenden Erfindung weist ein System zum Auswuchten eines bzw. des rotationssymmetrischen Bauteils, insbesondere Rotorbauteils, insbe- sondere einer Strömungsmaschine, mithilfe einer Auswuchteinrichtung, auf:

- Mittel zum Ermitteln der Wuchtentnahme aufweisend Mittel zum Berechnen ei- ner Kombination von Bearbeitungslänge und -tiefe unter Berücksichtigung einer vorgegebenen maximalen Bearbeitungslänge und minimalen Bearbeitungstiefe derart, dass unter zulässigen Kombinationen zur Kompensation derselben Un- wucht die Bearbeitungslänge der berechneten Kombination größer als die Bear- beitungslänge wenigstens einer anderen zulässigen Kombination und zugleich die Bearbeitungstiefe der berechneten Kombination kleiner als die Bearbeitungs- tiefe dieser anderen Kombination ist; und

- Mittel zum Bearbeiten des rotationssymmetrischen Bauteils, insbesondere Ro- torbauteils auf Basis der ermittelten Wuchtentnahme;

und in einer Weiterbildung

- Mittel zum Messen der Unwucht des rotationssymmetrischen Bauteils, insbesondere Rotorbauteils vor dem Ermitteln der Wuchtentnahme und/oder nach dem Bearbeiten des rotationssymmetrischen Bauteils, insbesondere Rotorbau- teils.

Ein Mittel im Sinne der vorliegenden Erfindung kann hard- und/oder softwaretechnisch ausgebildet sein, insbesondere eine, vorzugsweise mit einem Speicher- und/oder Bussystem daten- bzw. signalverbundene, insbesondere digitale, Verarbei- tungs-, insbesondere Mikroprozessoreinheit (CPU) und/oder ein oder mehrere Programme oder Programmmodule aufweisen. Die CPU kann dazu ausgebildet sein, Be- fehle, die als ein in einem Speichersystem abgelegtes Programm implementiert sind, abzuarbeiten, Eingangssignale von einem Datenbus zu erfassen und/oder Ausgangssignale an einen Datenbus abzugeben. Ein Speichersystem kann ein oder mehrere, insbesondere verschiedene, Speichermedien, insbesondere optische, magnetische, Festkörper- und/oder andere nicht-flüchtige Medien aufweisen. Das Programm kann derart beschaffen sein, dass es die hier beschriebenen Verfahren verkörpert bzw. aus- zufuhren imstande ist, sodass die CPU die Schritte solcher Verfahren ausführen kann und damit insbesondere eine Wuchtentnahme ermitteln bzw. die Auswuchteinrichtung betreiben, insbesondere steuern, kann. Ein Computerprogrammprodukt kann in einer Ausführung ein, insbesondere nicht-flüchtiges, Speichermedium zum Speichern eines Programms bzw. mit einem darauf gespeicherten Programm aufweisen, insbesondere sein, wobei ein Ausfuhren dieses Programms ein System bzw. eine Steue rung, insbesondere einen Computer, dazu veranlasst, ein hier beschriebenes Verfahren bzw. einen oder mehrere seiner Schritte auszuführen.

In einer Ausführung werden ein oder mehrere, insbesondere alle, Schritte des Verfahrens vollständig oder teilweise automatisiert durchgeführt, insbesondere durch das System bzw. sein(e) Mittel.

Weitere vorteilhafte Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungen. Hierzu zeigt, teilweise schematisiert:

Fig. 1 ein System zum Auswuchten eines rotationssymmetrischen Bauteils nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung; Fig. 2 ein Verfahren zum Auswuchten des rotationssymmetrischen Bauteils nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung; und

Fig. 3 ein System zum Auswuchten eines Verbundes aus rotationssymmetri- schen Bauteilen.

Fig. 1 zeigt ein System zum Auswuchten eines rotationssymmetrischen Bauteils, ins- besondere Rotorbauteils exemplarisch in Form einer Blisk 10 einer Gasturbine mit integral ausgebildeten Laufschaufeln 11, von denen wiederum exemplarisch eine Laufschaufel 12 radial länger ist, so dass die Blisk 10 an dieser, durch eine Strichpunktlinie angedeuteten Position eine Unwucht aufweist.

Das System weist eine Auswuchteinrichtung in Form einer Fräsmaschine 20 mit ei- nem Fräser( Werkzeug) 21 und einer Steuerung 22 auf.

In einem ersten Schritt S10 wird auf einer separaten Messeinrichtung (nicht dargestellt) in an sich bekannter Weise die Unwucht in Form eines Produkts der Dimension [Masse* Radius] und deren (Winkel)Position in einem bauteilfesten Referenzsystem, das in Fig. 1 durch ein Koordinatensystem angedeutet ist, gemessen.

In einem zweiten Schritt S20 wird zunächst geprüft, ob die gemessene Unwucht (bereits) kleiner als ein zulässiger Maximalwert für die Blisk 10 ist. Ist dies der Fall (S20:„Y“), wird das Verfahren beendet und die Blisk 10 als ausgewuchtet klassifiziert (S25).

Andernfalls (S20:„N“) wird die Blisk 10 in der Fräsmaschine 20 befestigt, deren Steuerung 22 nachfolgende Schritte S30 - S85 durchführt.

In einem Schritt S30 werden auf Basis von eingelesenen Anwendervorgaben verschiedene Werte initialisiert, insbesondere Anfangs- und Maximalwerte für die iterative Ermittlung einer Spantiefe und Bearbeitungskreisbogenlänge, insbesondere eine minimale und maximale Zustelltiefe des Fräsers 21 sowie eine maximale Bearbei tungskreisbogenlänge. In Fig. 1 ist hierzu exemplarisch eine erste Spantiefe n bei einer minimal mit der Fräsmaschine 20 darstellbaren Zustellung sowie eine zweite Spantiefe r 2 angedeutet.

In Fig. 1 ist ebenfalls exemplarisch eine Bearbeitungs(kreisbogen)länge in Form ei- nes Fräswinkels ai bzw. a 2 angedeutet. Zur Illustration bezeichnet ai bzw. a 2 hier die Gesamtlänge der jeweiligen Wuchtentnahme bzw. Nut. In einer Abwandlung kann gleichermaßen auch die Länge des Nutgrundes konstanter Frästiefe bzw. der entsprechende Fräswinkel als Bearbeitungslänge genutzt werden, so dass in diesem Fall eine Bearbeitungslänge gleich Null einem Eintauchen auf einer durch den Fräser 21 bestimmten Einfahrbahn bis auf die Bearbeitungstiefe und sofortigem Wiederaus- fahren auf einer durch den Fräser 21 bestimmten Ausfahrbahn entspricht.

In einem Schritt S30 berechnet die Steuerung 22 für die aktuelle Bearbeitungstiefe und -länge die hierdurch zu kompensierende Unwucht und vergleicht diese in einem Schritt S50 mit der gemessenen Unwucht.

Ist die durch die aktuelle Bearbeitungstiefe und -länge zu kompensierende Unwucht (noch) kleiner als die gemessene Unwucht abzüglich einer vorgegebenen Unwuchtto- leranz (S50:„Y“), fahrt die Steuerung mit Schritt S60 fort.

Andernfalls (S50:„N“) fahrt die Steuerung mit Schritt S80 fort und prüft, ob die durch die aktuelle Bearbeitungstiefe und -länge zu kompensierende Unwucht (schon) größer als die gemessene Unwucht zuzüglich der vorgegebenen Unwuchttoleranz ist.

Ist dies nicht der Fall, d.h. liegt die durch die aktuelle Bearbeitungstiefe und -länge zu kompensierende Unwucht in einem durch die vorgegebene Unwuchttoleranz be- grenzten Toleranzbereich um die gemessene Unwucht (S50:„N“ UND S80:„N“), wird in einem Schritt S90 die Blisk 10 mit dieser aktuellen Bearbeitungstiefe und -länge bearbeitet, d.h. der Fräser 21 symmetrisch zur gemessenen Position der Unwucht auf der Einfahrbahn bis auf die aktuelle Bearbeitungstiefe ein-, auf dieser bis zur Ausfahrbahn und auf dieser aus der Blisk 10 ausgefahren. Die Ein- und Ausfahrbahn kann beispielsweise durch den maximal zulässigen bzw. möglichen Vorschub des Fräsers 21 bestimmt sein. Anschließend wird die bearbeitete Blisk 10 entnommen und auf der separaten Mess- einrichtung erneut ihre (verbliebene Rest)Unwucht gemessen und das Verfahren er- neut durchgefuhrt.

In Schritt S60, d.h. wenn die durch die aktuelle Bearbeitungstiefe und -länge zu kompensierende Unwucht (noch) kleiner als die gemessene Unwucht abzüglich der vorgegebenen Unwuchttoleranz ist bzw. dies in Schritt S50 festgestellt wurde, prüft die Steuerung, ob die aktuelle Bearbeitungslänge bereits der vorgegebenen maxima- len Bearbeitungslänge entspricht bzw. diese überschreitet.

Ist diese bei der aktuellen Iteration noch nicht erreicht (S60:„N“), wird die Bearbei- tungslänge in einem Schritt S65 um eine vorgegebene diskrete Stufe erhöht und da- mit Schritt S40 erneut durchgefuhrt.

Auf diese Weise wird somit bei einer Iterationsstufe für dieselbe aktuelle Bearbei- tungstiefe, beginnend mit der vorgegebenen minimalen Spantiefe, schrittweise die Bearbeitungslänge erhöht, bis die durch die aktuelle Bearbeitungstiefe und -länge zu kompensierende Unwucht nicht mehr kleiner als die gemessene Unwucht abzüglich der vorgegebenen Unwuchttoleranz (S50:„N“) oder aber in dieser Iterationsstufe die vorgegebene maximale Bearbeitungslänge erreicht ist (S60:„Y“)·

Ist Letzteres der Fall, d.h. die vorgegebene maximale Bearbeitungslänge erreicht (S60:„Y“), prüft die Steuerung in Schritt S70, ob die aktuelle Bearbeitungstiefe bereits der vorgegebenen maximalen Bearbeitungstiefe entspricht.

Ist dieser bei der aktuellen Iteration noch nicht erreicht (S70:„N“), wird in einem Schritt S75 die aktuelle Bearbeitungstiefe um eine vorgegebene diskrete Stufe erhöht, die der minimalen Spantiefe entspricht, die aktuelle Bearbeitungslänge wieder auf ihren Anfangswert gesetzt und damit Schritt S40 erneut durchgefuhrt.

Auf diese Weise wird somit in einer inneren Iterationsschleife zunächst jeweils schrittweise die Bearbeitungslänge und gegebenenfalls in einer äußeren Iterationsschleife jeweils schrittweise die Bearbeitungstiefe erhöht. Wurde mit der vorgegebenen maximalen Bearbeitungslänge (S60:„Y“) die vorgege- bene maximale Bearbeitungstiefe erreicht (S70:„N“), kann die gemessene Unwucht nicht kompensiert werden und das Verfahren wird mit einer Fehlermeldung abgebro- chen (S76).

Falls die durch die aktuelle Bearbeitungstiefe und -länge zu kompensierende Un- wucht (schon) größer als die gemessene Unwucht zuzüglich der vorgegebenen Un- wuchttoleranz ist (S80:„Y“) fahrt die Steuerung mit Schritt S85 fort, in dem sie die aktuelle Bearbeitungslänge auf die vorhergehende Bearbeitungslänge zurücksetzt, die Schrittweite zur schrittweisen Erhöhung der Bearbeitungslänge (vgl. Schritt S65) um einen vorgegebenen Faktor, beispielsweise 10, reduziert und mit dieser solcherart adaptiv angepassten Schrittweite für die (Erhöhung der) Bearbeitungslänge Schritt S40 erneut durchfuhrt.

Auf diese Weise kann zunächst rasch ein (Anfangs)Intervall für die Bearbeitungslän- ge aufgefunden und dies anschließend sukzessive verfeinert werden.

Das Verfahren ist in Fig. 1 stark schematisiert veranschaulicht: zunächst wird bei der ersten Bearbeitungstiefe n sukzessive die Bearbeitungslänge erhöht und geprüft, ob damit die gemessene Unwucht, die im Ausführungsbeispiel durch die längere Schau- fel 12 angedeutet ist, kompensiert werden kann. (Nur) Wenn dies (auch mit der ma- ximal zulässigen Bearbeitungslänge) nicht der Fall ist, wird die Bearbeitungstiefe auf r 2 vergrößert und wiederum, ausgehend vom gleichen Anfangswert, sukzessive die Bearbeitungslänge erhöht und geprüft, ob damit nun die gemessene Unwucht kom- pensiert werden kann.

Wie ebenfalls in Fig. 1 schematisch veranschaulicht, kann eine gemessene Unwucht durch eine Vielzahl unterschiedlicher Kombinationen von Bearbeitungstiefe und -länge kompensiert werden, beispielweise durch die in Fig. 1 angedeutete Kombina- tion aus Bearbeitungstiefe n und zugehöriger Bearbeitungslänge ai oder die Kombi- nation aus (größerer) Bearbeitungstiefe r 2 und zugehöriger (kürzerer) Bearbeitungs- länge a 2 , wobei durch das Verfahren automatisch die Kombination mit der kleinsten Bearbeitungstiefe unter Ausnutzung der zulässigen Bearbeitungslänge berechnet wird.

In Fig. 3 ist schematisch ein System zum Auswuchten eines Verbundes 15 aus Ro- torbauteilen 10 beziehungsweise rotationssymmetrischer Bauteile 10 gezeigt. Die einzelnen Rotorbauteile 10 sind in einem Verbund miteinander gekoppelt, im Ein- bauzustand beispielsweise über eine Rotorachse 14 oder wenn der Verbund 15 beispielsweise komplett aus einem Triebwerk ausgebaut wird, auch über nicht darge- stellte, zwischen den einzelnen Rotorbauteilen 10 angeordnete Verbindungsstücke und/oder sogenannte Rotorarme.

Entsprechend dem anhand der Fig. 2 beschriebenen Verfahren werden zunächst die Unwucht(en) für jedes Rotorbauteil 10 und/oder für den gesamten Verbund 15 ermittelt. Die Ermittlung kann aufgrund einer einzelnen Abweichung eines Schwerpunktes

13 eines Rotorbauteils 10 erfolgen. Es kann aber auch vorgesehen sein, dass zumindest einige oder alle der Schwerpunkte 13 einiger oder sämtlicher Rotorbauteile 10 des Verbundes mit in die Ermittlung einfließen. Die so ermittelten Unwuchtstellen 16 sollen dann durch einen oder mehrere, möglicherweise unterschiedliche Fräser 21 entnommen werden.

Dabei kann es Vorkommen, dass wie in Fig. 3 dargestellt Unwuchtstellen 16 derart ermittelt werden, dass eine Bearbeitung durch eine Materialentnahme mit einem in Richtung der Rotorachse 14 eingefuhrten Fräser 21 nur schwer möglich wäre, eine Bearbeitung in dieser axialen Richtung imvorteilhaft wäre oder aber eine Demontage des Verbundes 15 in die einzelnen Rotorbauteile 10 nötig wäre.

In einem solchen Fall wird ein Fräser 21 im Wesentlichen senkrecht zur Rotorachse

14 des Verbundes 15 oder des Rotorbauteils 10, das heißt in radialer Richtung in die gewünschte Lage gebracht, um Material in der nötigen radialen Bearbeitungstiefe r und radialen Bearbeitungslänge a entnehmen zu können. Es kann zusätzlich vorgesehen sein, dass der Fräser 21 im Anschluss einen Winkelbereich a (nicht dargestellt) in Umfangsrichtung abfahren. Der Winkelbereich a kann ebenfalls in die Ermittlung der Unwucht einfließen. Im Falle eines Verbundes 15 kann vorgesehen sein, dass die Schrite S10 bis S90 sämtliche Kombinationen aus Bearbeitungstiefe und Bearbeitungslänge nacheinan- der, das heißt die Schrite S10 bis S90 für jedes einzelne Rotorbauteil 10 durchlaufen, dann aber in Relation zueinander gesetzt werden. Es kann auch vorgesehen sein, dass zunächst sämtliche Unwuchten des gesamten Verbundes 15 ermitelt werden, mit anderen Worten die Gesamtunwucht des Verbundes 15 ermitelt wird. Dabei können beispielsweise die Kombinationen der einzelnen Bearbeitungstiefe und Bear- beitungslänge der einzelnen Rotorbauteile miteinander verglichen werden. Dabei kann geprüft werden, ob die Unwuchten zueinander Kompatibel sind und nicht eine unzulässige Belastung für den Verbund entsteht, und dies kann dann vorteilhaft ge- zielt vermieden werden.

Obwohl in der vorhergehenden Beschreibung exemplarische Ausführungen erläutert wurden, sei daraufhingewiesen, dass eine Vielzahl von Abwandlungen möglich ist.

Beispielsweise kann in einer Ausführung geprüft werden, ob selbst mit minimal( möglich- bzw. zulässig)er Spantiefe und Bearbeitungslänge die Wuchtentnahme be- reits zu groß wäre und in diesem Fall das Verfahren mit einer Fehlermeldung abge- brochen werden.

Außerdem sei daraufhingewiesen, dass es sich bei den exemplarischen Ausführun- gen lediglich um Beispiele handelt, die den Schutzbereich, die Anwendungen und den Aufbau in keiner Weise einschränken sollen. Vielmehr wird dem Fachmann durch die vorausgehende Beschreibung ein Leitfaden für die Umsetzung von mindestens einer exemplarischen Ausführung gegeben, wobei diverse Änderungen, insbe- sondere in Hinblick auf die Funktion und Anordnung der beschriebenen Bestandteile, vorgenommen werden können, ohne den Schutzbereich zu verlassen, wie er sich aus den Ansprüchen und diesen äquivalenten Merkmalskombinationen ergibt. Bezugszeichenliste

10 Blisk (rotationssymmetrisches Bauteil)

11, 12 Laufschaufel

13 Schwerpunkt (eines rotationssymmetrischen Bauteils)

14 Rotationsachse

15 Verbund (aus rotationssymmetrischen Bauteilen)

16 Unwuchtstelle

20 Fräsmaschine (Aus Wuchteinrichtung)

21 Fräser

22 Steuerung n, r 2 Bearbeitungstiefe

ai , a 2 Bearbeitungslänge

r radiale Bearbeitungstiefe

a radiale Bearbeitungslänge