DE102009021725A1

DE102009021725A1 - Balancing device for balancing a turbocharger and method for balancing a turbocharger

Info

Publication number: DE102009021725A1
Application number: DE200910021725
Authority: DE
Inventors: Achim Koch; Georg Mehne
Original assignee: Continental Automotive GmbH
Current assignee: Continental Automotive GmbH
Priority date: 2009-05-18
Filing date: 2009-05-18
Publication date: 2010-11-25
Also published as: WO2010133396A3; WO2010133396A2

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Auswuchteinrichtung zum Auswuchten eines Turboladers, wobei die Auswuchteinrichtung wenigstens eine Lasereinrichtung aufweist zum Abtragen von Material mittels Laser, um eine Unwucht des Turboladers zumindest zu reduzieren oder im Wesentlichen zu beseitigen.The invention relates to a balancing device for balancing a turbocharger, wherein the balancing device has at least one laser device for removing material by means of a laser in order to at least reduce or substantially eliminate an imbalance of the turbocharger.

Description

Die Erfindung betrifft eine Auswucht-Einrichtung zum Auswuchten eines Turboladers und Verfahren zum Auswuchten eines Turboladers.The The invention relates to a balancing device for balancing a Turbocharger and method for balancing a turbocharger.

Bei einem Turbolader wird im Allgemeinen eine Turbine durch den Abgasstrom eines angeschlossenen Verbrennungsmotors angetrieben, wobei die Turbine über eine gemeinsame Welle wiederum einen Verdichter antreibt, welcher Frischluft verdichtet.at a turbocharger will generally be a turbine through the exhaust stream driven by a connected internal combustion engine, wherein the Turbine over a common shaft in turn drives a compressor, which Fresh air compressed.

Hierbei werden hohe Anforderungen an den Abgasturbolader gestellt. Das liegt darin begründet, dass die Welle normalerweise sehr hohe Drehzahlen von beispielsweise bis zu 300.000 U/min erreichen kann. Aufgrund der hohen Drehzahlen müssen sich drehende Teile des Abgasturboladers sehr genau ausgewuchtet werden, damit so wenig wie möglich Vibrationen erzeugt werden.in this connection high demands are placed on the exhaust gas turbocharger. It lies in that justified The shaft usually has very high speeds of, for example can reach up to 300,000 rpm. Due to the high speeds have to rotating parts of the exhaust gas turbocharger balanced very accurately be as little vibration as possible be generated.

Abgasturbolader werden daher für ihren Einsatz normalerweise einem Betriebsauswuchten unterzogen. Im Allgemeinen wird dabei Material an dem Turbolader gezielt abgetragen, um vorhandenen Unwuchten des Turboladers entgegen zu wirken.turbocharger are therefore for their use normally subjected to an operational balancing. In general, material is selectively removed at the turbocharger, to counteract existing imbalances of the turbocharger.

Der Materialabtrag zum Wuchten wird dabei bisher mittels einer Fräseinrichtung durchgeführt. Dazu wird das Lagergehäuse des Turboladers in einer speziellen Messmaschine eingespannt und bezüglich seines Unwuchtverhaltens zunächst vermessen. Danach wird im Stillstand an einer berechneten Position an der Verdichterschraube Material entfernt, um die Unwucht zu beseitigen.Of the Material removal for balancing is currently using a milling device carried out. To becomes the bearing housing the turbocharger is clamped in a special measuring machine and in terms of its unbalance behavior first measured. Thereafter, at a standstill at a calculated position at the compressor screw material removed to eliminate the imbalance.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es nun, eine verbesserte Einrichtung und ein verbessertes Verfahren zum Auswuchten eines Turboladers bereitzustellen.task Now, the present invention provides an improved device and to provide an improved method of balancing a turbocharger.

Diese Aufgabe wird durch eine Auswuchteinrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst und durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 15.These Task is performed by a balancing device with the characteristics of Patent claim 1 solved and by a method having the features of claim 15.

Demgemäß wird erfindungsgemäß 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 Wesentlichen zu beseitigen.Accordingly, according to the invention a balancing device and a method for balancing a turbocharger is provided, wherein the balancing device comprises a laser device for ablation of material by means of laser, to an imbalance of the turbocharger at least to reduce or substantially eliminate.

Die Auswuchteinrichtung bzw. das Verfahren zum Auswuchten eines Turboladers hat dabei den Vorteil, dass die Lasereinrichtung das Auswuchten beispielsweise eines vollständig montierten Turboladers ermöglicht, bei welchem das Turbinengehäuse und das Verdichtergehäuse 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.The Balancing device or the method for balancing a turbocharger has the advantage that the laser device, for example, the balancing one completely mounted turbocharger allows in which the turbine housing and the compressor housing already mounted. This is with the previous milling machines, which are used during balancing, not possible. In general, the balancing can by means of laser also in less accessible places, because the area where the material is removed is not completely freely accessible must, as with a milling machine.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie der Beschreibung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen.advantageous Refinements and developments of the invention will become apparent the dependent claims and the description with reference to the drawings.

In einer erfindungsgemäßen Ausführungsform wird der Turbolader während 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 Materialabtrag erfolgt kann dabei der Drehzahl entsprechen auf die der Turbolader hochgefahren 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 Materialmenge abtragen kann. Das Materialabtragen 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 an embodiment of the invention is the turbocharger during the removal of material at one or more positions of the The turbocharger was driven at a predetermined speed for balancing, wherein the speed is preferably a constant or substantially constant speed is. The speed at which the material removal The speed can be matched to that of the turbocharger is raised to determine an imbalance of the turbocharger. The speed at which the material removal takes place but also be any other speed at which the laser device the can ablate predetermined amount of material. The material removal at rotating turbocharger has the advantage that the balancing time can be shortened can, as the turbocharger is not extra in a standstill position must be brought after booting.

In einer anderen erfindungsgemäßen Ausführungsform wird der Turbolader zum Feststellen einer Unwucht auf eine vorbestimmte Drehzahl hochgefahren, wobei die Drehzahl beispielsweise gleich oder größer als eine biegekritische Drehzahl ist. Dies hat den Vorteil, dass eine Unwucht des Turboladers genauer bestimmt werden kann.In another embodiment of the invention is the turbocharger for detecting an imbalance to a predetermined Speed up, for example, the same or the speed greater than a bending critical speed is. This has the advantage that a Imbalance of the turbocharger can be determined more accurately.

Gemäß einer erfindungsgemäßen Ausführungsform weist die Auswuchteinrichtung eine Betätigungseinrichtung auf zum Fahren bzw. Antreiben des Turboladers. Die Betätigungseinrichtung kann den Turbolader beispielsweise von der Turbinenseite und/oder der Verdichterseite antreiben. Dabei kann die Betätigungseinrichtung 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 beispielsweise Material am Verdichter abgetragen wird, das Material mit der verdichteten Frischluft automatisch nach außen befördert wird.According to one inventive embodiment the balancing device has an actuating device for Driving or driving the turbocharger. The actuator can the Turbocharger for example from the turbine side and / or the compressor side drive. In this case, the actuator for driving the turbocharger over the turbine or the turbine side, for example, a suitable Medium, such as. B. compressed air, introduce into the turbine or pass. This has the advantage that when, for example, material on the compressor is removed, the material with the compressed fresh air automatically outward promoted becomes.

Gemäß einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform wird der Turbolader im Anschluss an den vollständig durchgeführten Materialabtrag heruntergefahren auf eine niedrigere Drehzahl. Dabei wird während des Herunterfahrens mittels der Messeinrichtung 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 werden muss.According to a further embodiment of the invention, the turbocharger is shut down to a lower speed following completion of the material removal. It is during the shutdown by means of Mess device checked whether the turbocharger still has an undesirable imbalance. This has the advantage that both the detection and removal of the unbalance and the retesting can be carried out on an imbalance in a cycle without the turbocharger, for example, must be re-clamped.

In einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform 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 Verzögerung erst bzw. nur an der vorbestimmten relativen Position das Material abträgt. Mit anderen Worten, der Laser wird getriggert, wobei beispielsweise die Zeitverzögerung zwischen der Amplitude der Unwucht an einer bestimmten Stelle bei einer 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 während laufendem Turbolader der Materialabtrag erfolgen.In a further embodiment of the invention the measuring device sets the laser device such or it pulses so that whenever the reference position is detected the delay the laser is set to be sufficiently long, leaving the laser by the delay only or at the predetermined relative position the material erodes. In other words, the laser is triggered, for example the time delay between the amplitude of the imbalance at a certain point a predetermined speed is determined, from which the delay (delay) for the Control of the laser pulse of the laser is determined. To this Way can be to determining an absolute position for the material removal be waived and besides while running turbocharger material removal done.

In einer erfindungsgemäßen Ausführungsform ist die Drehzahl bei welcher der Laser getriggert wird beispielsweise die Drehzahl bei welcher der Materialabtrag erfolgt. Die Drehzahl bei welcher der Materialabtrag erfolgt kann dabei gleich oder größer als eine biegekritische Drehzahl sein.In an embodiment of the invention is the speed at which the laser is triggered, for example the speed at which the removal of material takes place. The speed at which the material removal takes place equal to or greater than one Be critical bending speed.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der in den schematischen Figuren der Zeichnungen angegebenen Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen:The Invention will be described below with reference to the schematic figures the drawings specified embodiments explained in more detail. Show it:

1 eine schematische Schnittansicht eines Turboladers und einer Lasereinrichtung zum Abtragen von Material an Teilen des Turboladers; 1 a schematic sectional view of a turbocharger and a laser device for removing material on parts of the turbocharger;

2 ein Befestigungsschraubenelement des Turboladers in einer Schnittansicht und einer Draufsicht, wobei an dem Befestigungsschraubenelement ein Materialabtrag mittels Laser durchführbar ist; 2 a fastening screw element of the turbocharger in a sectional view and a plan view, wherein on the fastening screw element material removal by means of laser is feasible;

3 ein Ablaufdiagramm einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens; 3 a flowchart of an embodiment of the method according to the invention;

4 eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Auswuchteinrichtung; 4 an embodiment of the balancing device according to the invention;

5 ein Verdichtergehäuse eines Turboladers mit einem freigelegten Ausschnitt; 5 a compressor housing of a turbocharger with an exposed cutout;

6 ein Turbinengehäuse eines Turboladers mit einem freigelegten Ausschnitt; und 6 a turbine housing of a turbocharger with an exposed cutout; and

7 eine optische Einrichtung zum Abtragen von Material über eine Lasereinrichtung einer erfindungsgemäßen Auswuchteinrichtung. 7 an optical device for removing material via a laser device of a balancing device according to the invention.

In den Figuren sind Bauteile mit gleichen Bezugszahlen versehen, die gleiche oder ähnliche Bauteile betreffen – sofern nichts gegenteiliges beschrieben ist.In the figures are components provided with the same reference numbers, the same or similar Components concern - if nothing contrary is described.

In 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 Turbinengehäuse 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 Verdichtergehäuse 20 mit einem Verdichterrad 22 vorgesehen, 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 Verfügung zu stellen. Die Welle 18 selbst ist in einem Lagergehäuse 24, beispielsweise über eine Radiallagereinrichtung 26 und eine Axiallagereinrichtung 28, gelagert. Das Turbinenrad 16 und/oder das Verdichterrad 22 können dabei beispielsweise jeweils über ein Befestigungsschraubenelement 30, wie es beispielhaft in der nachfolgenden 2 gezeigt ist, an der Welle 18 befestigt werden.In 1 is first a schematic sectional view of a turbocharger 10 and a laser device 12 for removing material from parts of the turbocharger 10 shown. The turbocharger 10 has a turbine housing 14 on which a turbine wheel 16 on a wave 18 is arranged. The turbine wheel 16 is driven by an exhaust gas mass flow of a connected internal combustion engine. Furthermore, there is a compressor housing 20 with a compressor wheel 22 provided, wherein the compressor wheel 22 also on the wave 18 is arranged and over the turbine wheel 16 is driven to compress fresh air and provide the internal combustion engine. The wave 18 itself is in a bearing housing 24 , For example, via a radial bearing device 26 and a thrust bearing device 28 stored. The turbine wheel 16 and / or the compressor wheel 22 can in each case via a fastening screw element 30 as exemplified in the following 2 is shown on the shaft 18 be attached.

Gemäß der Erfindung erfolgt zum Auswuchten des Turboladers 10 ein Materialabtrag, der mittels einem Laser bzw. einer Lasereinrichtung 12 durchgeführt wird. Der Turbolader 10 wird hierzu in einer Mess- und Aufspanneinrichtung einer Auswuchteinrichtung 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 Wesentlichen zu beseitigen. Der Materialabtrag wird dabei in der Mess- und Aufspanneinrichtung bestimmt bzw. gemessen und beispielsweise entsprechend Online geregelt.According to the invention is carried out for balancing the turbocharger 10 a material removal by means of a laser or a laser device 12 is carried out. The turbocharger 10 For this purpose, it is clamped in a measuring and clamping device of a balancing device in order to be measured by the measuring device. The measuring device determines whether an imbalance is present and if so, the position and the amount of material that must be removed to substantially eliminate the imbalance. The material removal is determined or measured in the measuring and clamping device and regulated, for example, according to online.

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 Lagergehäuse 24 auch bereits ein Turbinengehäuse 14 und/oder ein Verdichtergehäuse 20 aufweist. Die Lasereinrichtung 12 gemäß der Erfindung hat den Vorteil gegenüber dem bisherigen Materialabtrag durch Fräsen, dass sie auch noch bei einem bereits montierten Turbinengehäuse 14 und/oder Verdichtergehäuse 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 Materialabtrag zum Auswuchten nur dann erfolgen, wenn das Turbinegehäuse bzw. Verdichtergehäuse noch nicht montiert ist und die Stelle für den Materialabtrag noch frei zugänglich ist. Grundsätzlich kann auch ein Materialabtrag zum Auswuchten des Turboladers 10 mittels der Lasereinrichtung 12, wie bei der Fräsmaschine, auch ohne zuvor montiertes Turbinegehäuse 14 und/oder Verdichtergehäuse 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 Lagergehäuse 24 gelagert ist. Ein Materialabtrag bei einem im Wesentlichen vollständig montierten Turbolader hat jedoch den Vorteil, dass die Genauigkeit des Turboladers weiter erhöht werden kann, da der Turbolader in seinem gesamten Aufbau einem Auswuchten unterzogen wird.The removal of the material by means of the laser device can, for example, on a partially or fully assembled turbocharger 10 take place, ie on a turbocharger 10 the next to the rotor 18 with the turbine wheel 16 and the compressor impeller 22 and the bearing housing 24 already a turbine housing 14 and / or a compressor housing 20 having. The laser device 12 According to the invention has the advantage over the previous removal of material by milling, that even in an already mounted turbine housing 14 and / or compressor housing 20 Material can be removed to balance the turbocharger 10 , This is due to the fact that a laser can still remove material even at deeper or more inwardly located or rather difficult to access areas in a housing, in contrast to a milling machine and its milling cutter. In a milling machine, material removal for balancing can only take place if the turbine housing or compressor housing has not yet been mounted and the location for the material removal is still freely accessible. Basically, a material removal for balancing the turbocharger 10 by means of the laser device 12 as with the milling machine, even without a previously installed turbine housing 14 and / or compressor housing 24 take place, ie, for example, only on a rotor 18 with a turbine wheel 16 and / or compressor wheel 22 where, for example, the wave 18 of the rotor in a bearing housing 24 is stored. However, a material removal in a substantially fully assembled turbocharger has the advantage that the accuracy of the turbocharger can be further increased because the turbocharger is subjected to a balancing in its entire structure.

Das erfindungsgemäße 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 näher beschrieben wird, hat den Vorteil, dass die Auswuchtzeiten reduziert werden können.The balancing according to the invention or the material removal by means of the laser device 12 can be done at a predetermined speed or alternatively in a rest position, ie at a speed of zero. The balancing at a predetermined speed, as will be described in more detail below, has the advantage that the balancing times can be reduced.

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 erfolgen. Die Ebene oder Ebenen können dabei beispielsweise der Messeinrichtung vorgegeben werden, oder von dieser selbst bestimmt werden, z. B. anhand von abgespeicherten Daten.The material removal for balancing the turbocharger 10 may be in at least one, two, three, four or more planes, or at one or more locations or parts of the turbocharger 10 respectively. The plane or planes can be specified, for example, the measuring device, or be determined by this itself, z. B. based on stored data.

Es ist nun so, dass ein Materialabtrag in einer Ebene nur beispielsweise an dem Befestigungsschraubenelement erfolgt, d. h. z. B. der Verdichterradschraubenmutter oder der Turbinenradschraubenmutter. Bei einem Materialabtrag z. B. in vier oder fünf Ebenen erfolgt ein Abtragen des Materials mittels der Lasereinrichtung 12 beispielsweise an dem Befestigungsschraubenelement (erste Ebene), dem Radrücken der Turbine und des Verdichters (zweite und dritte Ebene), sowie der Turbinenaufnahme (vierte Ebene) und/oder der Verdichteraufnahme (fünfte Ebene). Die Erfindung ist aber auf diese Beispiele nicht beschränkt. Die Beispiele dienen lediglich als Erläuterung für die Erfindung. Grundsätzlich 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.It is now so that a material removal takes place in a plane only, for example, on the fastening screw element, ie, for example, the compressor wheel nut or the Turbinenradschraubenmutter. For a material removal z. B. in four or five levels is a removal of the material by means of the laser device 12 for example, on the fastening screw element (first level), the Radrücken the turbine and the compressor (second and third level), and the turbine seat (fourth level) and / or the compressor seat (fifth level). The invention is not limited to these examples. The examples are merely illustrative of the invention. Basically, a material removal for balancing the turbocharger 10 also at any other suitable place or points of the turbocharger 10 or any other component or component of the turbocharger suitable for this purpose 10 respectively.

In 2 ist ein Materialabtrag mittels einer jeweiligen Lasereinrichtung 12 beispielsweise an dem Befestigungsschraubenelement 30 vorgesehen, wie einer Verdichterradschraubenmutter. Eine solche Verdichterradschraubenmutter 30 ist in dem Beispiel in 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 2 beschränkt.In 2 is a material removal by means of a respective laser device 12 for example, on the fastening screw element 30 provided, such as a compressor wheel nut. Such a compressor wheel nut 30 is in the example in 2 shown. The fastening screw element 30 has, for example, a screw head 32 and a pin section 34 with an internal thread 36 on. The fastening screw element 30 is screwed at the end of the shaft against the corresponding impeller to make it to commit. In principle, however, any other fastening screw element can be used, with which an impeller can be suitably secured. The invention is not limited to this particular fastening screw element 30 in 2 limited.

Bei dem Auswuchten gemäß der Erfindung wird nun Material von der Verdichterradschraubenmutter 30 an wenigstens einer vorbestimmten Stelle, beispielsweise an einer vorbestimmten Stelle des Außendurchmessers, mittels der Lasereinrichtung 12 während einer Auswuchtoperation abgetragen. Der Rotor bzw. der Turbolader kann dabei eine vorbestimmte Drehzahl während dem Materialabtrag aufweisen, beispielsweise ein konstante Drehzahl oder eine variable Drehzahl.In the balancing according to the invention is now material from the compressor wheel nut 30 at least at a predetermined location, for example at a predetermined location of the outer diameter, by means of the laser device 12 removed during a balancing operation. The rotor or the turbocharger can have a predetermined speed during the material removal, for example, a constant speed or a variable speed.

Die Drehzahl des Turboladers beträgt hierbei beispielsweise bis zu 230.000 U/min oder bis zu 250.000 U/min während des Materialabtrags mittels des Lasers. Die Erfindung ist aber auf diesen Drehzahlbereich nicht beschränkt sondern kann auch über 250.000 U/min liegen. Die Drehzahl kann hierbei beispielsweise gleich oder größer einer biegekritischen Drehzahl sein. Grundsätzlich kann die Drehzahl aber auch unterhalb der biegekritischen Drehzahl gewählt werden.The Speed of the turbocharger is in this case, for example, up to 230,000 rpm or up to 250,000 RPM during the material removal by means of the laser. The invention is however on This speed range is not limited but can also over 250,000 Rpm. The speed can be the same or as an example greater one Be critical speed. Basically, the speed can be selected below the critical bending speed.

Die Verdichterradschraubenmutter 30 in dem Beispiel in 2 hat einen Durchmesser von z. B. d = 7 mm oder d = 6 mm und einen entsprechenden Radius von r = 3,5 mm bzw. r = 3 mm. Es wird nun festgestellt, dass zum Auswuchten eine Masse in einem Bereich von beispielsweise maximal 50 mg bei einem Radius der Verdichterradschraubenmutter 30 von beispielsweise r = 3,0 mm bis r = 3,5 mm entfernt werden muss. Das Material bei einer konventionellen Schraubenmutter ist normalerweise Stahl. Grundsätzlich kann die Schraubenmutter aber auch aus jedem anderen Material oder Materialkombination bestehen, wobei das Material mittels der Lasereinrichtung abtragbar sein sollte.The compressor wheel nut 30 in the example in 2 has a diameter of z. B. d = 7 mm or d = 6 mm and a corresponding radius of r = 3.5 mm or r = 3 mm. It is now found that for balancing a mass in a range of, for example, a maximum of 50 mg at a radius of the compressor wheel nut 30 from, for example, r = 3.0 mm to r = 3.5 mm must be removed. The material in a conventional nut is usually steel. In principle, however, the nut can also consist of any other material or material combination, wherein the material should be ablatable by means of the laser device.

Ein Beispiel einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Auswuchtverfahrens ist dabei in dem Ablaufdiagramm in 3 gezeigt. Das Auswuchtverfahren gemäß einer Ausführungsform der Erfindung läuft beispielsweise in den folgenden Schritten ab.An example of an embodiment of the balancing method according to the invention is shown in the flowchart in FIG 3 shown. The balancing method according to an embodiment of the invention proceeds, for example, in the following steps.

In einem ersten Schritt S1 wird der Turbolader in der Auswuchteinrichtung positioniert, die die Mess- und Aufspanneinrichtung aufweist, in welcher der Turbolader oder Teile des Turboladers aufgespannt und vermessen werden. Die Auswuchteinrichtung weist außerdem wenigstens eine Lasereinrichtung auf, zum Abtragen von Material des Turboladers, um diesen auszuwuchten, sowie wahlweise zusätzlich eine Betätigungseinrichtung, zum Betätigen bzw. Antreiben des Turboladers, beispielsweise mittels Druckluft.In a first step S1 is the turbocharger in the balancing device positioned, which has the measuring and clamping device, in which is the turbocharger or parts of the turbocharger spanned and be measured. The balancing device also has at least a laser device, for removing material of the turbocharger, to balance this, and optionally additionally an actuator, for actuating or Driving the turbocharger, for example by means of compressed air.

In einer Ausführungsform der Erfindung wird der Turbolader hierbei in einem nächsten Schritt S2, beispielsweise mittels Druckluft oder einem anderen geeigneten Medium, von der Turbinenseite und/oder der Verdichterseite aus mittels der Betätigungseinrichtung angetrieben und auf eine vorbestimmte Drehzahl n, beispielsweise maximale Drehzahl n_max die oberhalb einer biegekritischen Drehzahl liegt, hochgefahren oder beschleunigt.In one embodiment of the invention, the turbocharger is in this case in a next step S2, for example by means of compressed air or other suitable medium, driven from the turbine side and / or the compressor side by means of the actuator and to a predetermined speed n, for example, maximum speed n _max the is above a critical critical speed, started up or accelerated.

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.there Now the imbalance is determined and optionally additionally, which material mass at which position of the predetermined plane of the turbocharger removed must be in order to balance the turbocharger suitable.

Dabei kann nun bestimmt oder vorgegeben werden, dass der Materialabtrag am Turbolader in einer, zwei, drei, vier oder mehr Ebenen erfolgt. Im vorliegenden Beispiel soll der Materialabtrag zum Auswuchten des Turboladers beispielsweise nur in einer Ebene erfolgen, hier z. B. der Verdichterradschraubenmutter. Dabei wird nun beispielsweise während des Hochfahrens 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 anderen 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.there can now be determined or specified that the material removal takes place on the turbocharger in one, two, three, four or more planes. In the present example, the material removal for balancing the turbocharger, for example, take place only in one plane, here z. B. the compressor wheel nut. It will now, for example during the Startup of the turbocharger next to the predetermined speed the imbalance determines, for example, at which position on the circumference the compressor screw nut should be a material removal and how big the Material removal must be. In other words, it will, for example Determines online the balancing mass or imbalance mass, which are removed must be to reduce a detected imbalance of the turbocharger or essentially completely remove.

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 Stillstandsposition vermessen und mit der Lasereinrichtung ausgewuchtet werden. Grundsätzlich kann die absolute Position auch während eines drehenden Rotors bestimmt werden.The Position of the mass to be removed, for example, on the circumference of the compressor wheel nut For example, it can now be determined once as an absolute position become. In this case, the turbocharger, for example, in a rest position or standstill position and measured with the laser device be balanced. in principle can also be the absolute position during a rotating rotor be determined.

In einer anderen erfindungsgemäßen Ausführungsform 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. Beispielsweise wird eine Ecke oder eine andere Stelle des Schraubenkopfes als Referenzposition bestimmt und als die Position 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. 50 mg. Diese Massenangabe ist lediglich beispielhaft und wird durch die festgestellte Unwucht bestimmt.In another embodiment of the invention Instead of the absolute position, a relative position can also be determined be, d. H. a position relative to a reference position. in this connection may, for example, as a relative position a corresponding Angle α determined at which the material removal for balancing the turbocharger should be done. For example, a corner or another location of the screw head as the reference position and as the position with the angle of z. B. 0 ° defined. Then it is determined at which angle α, the material removal takes place should, in the present example, a material removal of z. B. 50 mg. This mass is only an example and is determined by the determined unbalance determined.

Die Referenzposition kann hierbei beispielsweise über eine Sensoreinrichtung der Messeinrichtung bestimmt werden. Die Sensoreinrichtung kann dabei z. B. wenigstens einen oder mehrere Induktionssensoren und/oder Lasersensoren aufweisen.The Reference position can in this case for example via a sensor device the measuring device are determined. The sensor device can thereby z. B. at least one or more induction sensors and / or Have laser sensors.

Die jeweilige Lasereinrichtung für den Materialabtrag kann hierbei dann in einem nächsten Schritt S3 derart gepulst werden, dass sie immer an dem Winkel α Material abträgt, bis am Ende die vorbestimmte Materialmenge, z. B. insgesamt 50 mg, abgetragen ist zum Auswuchten des Turboladers. Dabei kann je nach Materialmenge es ausreichend sein, dass die Lasereinrichtung beispielsweise die gesamte Materialmenge auf einmal abträgt oder auch in mehreren Schritten.The respective laser device for In this case, the removal of material can then be pulsed in a next step S3 be that it always ablates material at the angle α at the end of the predetermined amount of material, for. B. a total of 50 mg, removed is for balancing the turbocharger. It can depending on the amount of material it may be sufficient that the laser device, for example, the entire Removing amount of material at once or in several steps.

Die Triggerung der Lasereinrichtung erfolgt dabei also über die Unwuchtmessung der Messeinrichtung der Auswuchteinrichtung. Dabei wird beispielsweise die Zeitverzögerung 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 aufwendige Positionserfassung, d. h. die Bestimmung einer absoluten Position, für die Lasertriggerung entfallen kann, und dadurch die Auswuchtzeit zusätzlich reduziert werden kann.The triggering of the laser device thus takes place via the imbalance measurement of the measuring device of the balancing device. In this case, for example, the time delay between the amplitude of the imbalance at a certain point, in this case the angle α, at the predetermined, defined speed n (eg n _max ) of the turbocharger is determined and from this the delay or the delay for driving the laser pulses the laser device determined. This has the advantage that a complex position detection, ie the determination of an absolute position, can be omitted for the laser triggering, and thereby the balancing time can be additionally reduced.

In einem nächsten Schritt S4 wird dann die vorbestimmte abzutragende Auswuchtmasse über die Lasereinrichtung der Auswuchteinrichtung abgetragen bzw. entfernt.In one next Step S4 is then the predetermined ablated balancing mass on the Laser device of the balancing device removed or removed.

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 Leelaufdrehzahl, heruntergefahren oder abgebremst. Die Drehzahl ist hierbei vorzugsweise größer 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 Materialabtrag ausreichend war oder ob immer noch eine unerwünschte Unwucht vorhanden ist und korrigiert werden muss.Following this, in a next step S5, the result of the balancing of the turbocharger is checked. In this case, the turbocharger, for example, to a predetermined lower speed, for example, a minimum speed n _min or Leelaufdrehzahl, shut down or decelerated. The speed is preferably greater than zero. In principle, however, the speed can also be zero, ie the turbocharger can be completely shut down until it reaches a standstill. When shutting down or braking the turbocharger It is now checked whether the balancing by the material removal was sufficient or whether there is still an unwanted imbalance and must be corrected.

Wird dabei festgestellt, dass der Turbolader weiterhin eine Unwucht aufweist, die beispielsweise außerhalb eines vorbestimmten 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 Toleranzbereichs 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.Becomes determined that the turbocharger still has an imbalance, for example, outside is a predetermined tolerance range, then the steps S2 to S5 of balancing the turbocharger repeated until the end the turbocharger has no imbalance or an imbalance which within a predetermined tolerance range. With others Words the turbocharger will, if he still has an unwanted imbalance has raised again to a predetermined speed (step S2) and thereby measured or determined its imbalance and the mass which at a certain position or positions this removed must be to eliminate the imbalance.

Der Materialabtrag erfolgt hierbei, wie zuvor beschrieben, gemäß der Erfindung durch einen Laser entweder in einer Ebene, beispielsweise der Verdichterradschraubenmutter, oder in mehreren Ebenen.Of the Material removal takes place here, as described above, according to the invention by a laser either in one plane, for example the compressor wheel nut, or in several levels.

In 4 ist nun eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Auswuchteinrichtung 38 schematisch dargestellt. Die erfindungsgemäße Auswuchteinrichtung 38 weist hierbei die Aufspanneinrichtung 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 erfolgt. Alternativ kann der Messeinrichtung 42 auch beispielsweise durch einen Benutzer oder über abgespeicherte Informationen vorgegeben werden, in welchen und wie vielen Ebenen ein Materialabtrag zum Auswuchten des Turboladers erfolgen soll. Des Weiteren bestimmt die Messeinrichtung 42 die Position oder Positionen in der jeweiligen Ebene bzw. an dem jeweiligen Teil des Turboladers, wo genau der Materialabtrag erfolgen soll. Ist beispielsweise der Materialabtrag am Außenumfang 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.In 4 is now an embodiment of a balancing device according to the invention 38 shown schematically. The balancing device according to the invention 38 here has the jig 40 on, in which the turbocharger to be balanced is clamped. Furthermore, the balancing device 38 the measuring device 42 on. The measuring device 42 determines whether the turbocharger has an imbalance. Next determines the measuring device 42 For example, independently at which points of the turbocharger or in which planes material removal takes place for balancing the turbocharger. Alternatively, the measuring device 42 For example, be given by a user or stored information in which and how many levels a material removal should be done to balance the turbocharger. Furthermore, the measuring device determines 42 the position or positions in the respective plane or at the respective part of the turbocharger, where exactly the material removal should take place. If, for example, the removal of material is provided on the outer circumference of a compressor wheel screw element (plane), as described above, then the measuring device determines 42 the position or positions on the outer circumference where a predetermined amount of material is removed to balance the turbocharger. The measuring device 42 in this case also controls one or more laser devices 44 the balancing device 38 to ablate the predetermined amount of material.

Darüber hinaus kann die Auswuchteinrichtung 38 zusätzlich eine Betätigungseinrichtung 46 aufweisen, welche den auszuwuchtenden Turbolader antreibt. Die Betätigungseinrichtung 46 treibt den Turbolader beispielsweise mittels Druckluft an, beispielsweise von der Turbinenseite und/oder Verdichterseite, um eine vorbestimmte Drehzahl bei dem Turbolader einzustellen.In addition, the balancing device 38 additionally an actuating device 46 have, which drives the balancing turbocharger. The actuating device 46 drives the turbocharger, for example, by means of compressed air, for example from the turbine side and / or compressor side, to set a predetermined speed in the turbocharger.

In 5 ist ein Verdichtergehäuse 20 eines Turboladers 10 mit einem freigelegten Ausschnitt gezeigt. In dem Verdichtergehäuse 20 ist dabei ein Verdichterrad 22 mit einer Verdichterradschraubenmutter 30 auf einer Welle 18 befestigt. Die Welle 18 ist hierbei in einem Lagergehäuse 24 des Turboladers 10 gelagert. Des Weiteren ist in 6 ein Turbinengehäuse 14 eines Turboladers 10 mit einem freigelegten Ausschnitt gezeigt. Darin ist ein Turbinenrad 16 angeordnet und über eine Turbinenradschraubenmutter 30 an der Welle 18 des Turboladers 10 befestigt. In dem Ausschnitt in 6 ist auch eine Lagereinrichtung 48 der Welle 18 in dem Lagergehäuse 24 gezeigt. Weiter ist ein Wastegate 50 in dem Turbinengehäuse 14 gezeigt. Die Erfindung ist aber nicht auf diesen speziellen Aufbau eines Turboladers beschränkt, wie er in den 5 und 6 gezeigt ist, sondern kann auf jeden Turbolader oder Turboladerkombination angewendet werden.In 5 is a compressor housing 20 a turbocharger 10 shown with an exposed neckline. In the compressor housing 20 is a compressor wheel 22 with a compressor wheel nut 30 on a wave 18 attached. The wave 18 is here in a bearing housing 24 of the turbocharger 10 stored. Furthermore, in 6 a turbine housing 14 a turbocharger 10 shown with an exposed neckline. Therein is a turbine wheel 16 arranged and via a turbine wheel nut 30 on the shaft 18 of the turbocharger 10 attached. In the clipping in 6 is also a storage facility 48 the wave 18 in the bearing housing 24 shown. Next is a wastegate 50 in the turbine housing 14 shown. However, the invention is not limited to this specific structure of a turbocharger, as in the 5 and 6 but can be applied to any turbocharger or turbocharger combination.

Gemäß der Erfindung kann nun ein Materialabtrag zum Auswuchten des Turboladers beispielsweise an der Laufradmutter 30, Laufradströmungskontur, dem Laufrad 16, 22 und/oder dem Laufradrücken usw. erfolgen. Das Laufrad ist hierbei das Turbinenrad 16 und/oder das Verdichterrad 22. Des Weiteren wird der Materialabtrag beispielsweise Online im Betrieb der Auswuchteinrichtung unter der Drehzahl des Turboladers 10 bestimmt und mittels des Laserstrahles entfernt.According to the invention can now be a material removal for balancing the turbocharger, for example on the impeller nut 30 , Impeller flow contour, the impeller 16 . 22 and / or the impeller back, etc. The impeller is the turbine wheel 16 and / or the compressor wheel 22 , Furthermore, the material removal, for example, online in the operation of the balancing device below the speed of the turbocharger 10 determined and removed by means of the laser beam.

In 7 ist nun eine optische Einrichtung 52 zum Abtragen von Material über die Lasereinrichtung der erfindungsgemäßen Auswuchteinrichtung stark vereinfacht und rein schematisch dargestellt.In 7 is now an optical device 52 for the removal of material on the laser device of the balancing device according to the invention greatly simplified and shown purely schematically.

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 = 6,5 mm aufweisen. Bei dem Hochfahren des Turboladers, beispielsweise eines Turboladers bei welchem bereits neben dem Lagergehäuse auch das Turbinengehäuse und das Verdichtergehäuse montiert sind, wird zunächst die Unwucht bestimmt und die daraus re sultierende abzutragende Masse, die notwendig ist um die Unwucht im Wesentlichen zu beseitigen, sowie die Position oder Positionen an welcher die Masse bzw. das Material abgetragen werden soll.As previously described, the removal of material takes place at a predetermined position or a predetermined angle α, for example on the circumference of a compressor wheel nut. The compressor wheel nut can while, for example, an outer diameter d = 6.5 mm. When starting up the turbocharger, for example a turbocharger in which already next to the bearing housing also the turbine housing and the compressor housing are mounted, first determines the imbalance and the resulting mass to be removed, which is necessary to essentially eliminate the imbalance, as well as the position or positions at which the mass or Material should be removed.

Der Turbolader wird hierzu im vorliegenden Beispiel auf eine vorbestimmte Drehzahl n hochgefahren und dabei die Unwucht bestimmt. Dabei kann während des Hochfahrens auf die Drehzahl n, die z. B. gleich oder größer als eine beigekritische Drehzahl 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.Of the Turbocharger is this in the present example to a predetermined Speed n started up and determines the imbalance. It can during the Startup on the speed n, the z. B. equal to or greater than a critical speed is also the mass and the position, d. H. here z. B. the angle α am outer periphery the compressor wheel nut, to remove the mass for removal of imbalance and this mass at the predetermined Place at this speed n then also be removed.

In einer alternativen Ausführungsform kann die Masse auch später 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.In an alternative embodiment the mass can also be later at a lower speed or a higher speed than the speed n, to which the turbocharger first is raised, be removed. The turbocharger will do this down or up.

Im vorliegenden Beispiel wird der Turbolader beispielsweise auf die Drehzahl n von z. B. 230.000 U/min hochgefahren. Während des Hochfahrens wird die Unwucht des Turboladers erfasst, und außerdem die Materialmenge bestimmt, die abgetragen werden muss, sowie die Position wo der Materialabtrag erfolgen soll, um die festgestellte Unwucht zu beseitigen. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird dabei die relative Position der Stelle bestimmt, an welcher der Materialabtrag erfolgt, hier z. B. der Winkel α am Außenumfang der Verdichterradschraubenmutter.in the example, the turbocharger, for example, on the Speed n of z. B. 230,000 rev / min. During the Starting up, the imbalance of the turbocharger is detected, and also the Quantity of material that needs to be removed, as well as the position where the material removal should take place to the detected imbalance to eliminate. In this embodiment This determines the relative position of the point at which the material removal takes place here z. B. the angle α on the outer circumference the compressor wheel nut.

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° beträgt. Des Weiteren wird bestimmt, dass zum Beseitigen der Unwucht des Turboladers eine Gesamtmasse von 50 mg am Außenumfang der Verdichterradschraubenmutter entfernt werden muss und zwar, wie zuvor beschrieben, bei dem Winkel α = 90°.When Reference position for determining the angle α thereby becomes a position the Verdichterradschraubenmutter determines that as an angle of z. B. 0 ° defined is determined and from the angle α or is calculated. In the present case it is determined that the Angle α, for example 90 °. Of Further, it is determined that to eliminate the imbalance of the turbocharger a total mass of 50 mg on the outer circumference of the compressor wheel nut must be removed and, as described above, at the angle α = 90 °.

Die Masse von 50 mg entspricht dabei einem Volumen von ungefähr 6,4 mm³ das abgetragen werden muss. 6,4 mm³ kann dabei aufgeteilt werden in beispielsweise ca. 2,5 mm × 2,5 mm × 1 mm = 6,25 mm³, was einer abzutragenden Masse von 6,4 mm³ ziemlich nahe kommt. Es ist jedoch auch jede andere Aufteilung möglich, die Erfindung ist nicht auf dieses spezielle Beispiel beschränkt, es dient lediglich zur Erläuterung der Erfindung.The mass of 50 mg corresponds to a volume of approximately 6.4 mm ³ which must be removed. 6.4 mm ³ can be divided into, for example, approximately 2.5 mm × 2.5 mm × 1 mm = 6.25 mm ³ , which comes quite close to a mass of 6.4 mm ^{3 to be} removed. However, any other division is possible, the invention is not limited to this particular example, it is only to illustrate the invention.

Die Lasereinrichtung kann also beispielsweise bei dem Winkel α = 90° einen Bereich von 1 mm in der Breite, 2,5 mm in der Länge und 2,5 mm in der Tiefe am Außenumfang der Verdichterradschraubenmutter abtragen. In dem vorliegenden Fall ist ein Materialabtrag in nur einer Ebene an der Verdichterradschraubenmutter bestimmt.The Laser device can thus, for example, at the angle α = 90 ° an area of 1 mm in width, 2.5 mm in length and 2.5 mm in depth on the outer circumference Remove the compressor wheel nut. In the present case is a material removal in only one level on the compressor wheel nut certainly.

Der Materialabtrag erfolgt hierbei bei der Drehzahl n = 230.000 U/min, das entspricht ungefähr 3,8 kHz bzw. ca. 3.833 U/sec. Dabei wird die Lasereinrichtung so gepulst, dass die Lasereinrichtung bei der mit der Drehzahl n = 230.000 U/min drehenden Verdichterradschraubenmutter an der Position bzw. dem Winkel α = 90° Material abträgt, bis am Ende die gewünschte Materialmenge von 50 mg abgetragen ist. In einem nächsten Schritt S5 wird dann, wie zuvor beschrieben, geprüft, ob der Materialabtrag ausreichend ist zum Beseitigen der Unwucht des Turboladers oder nicht.Of the Material removal takes place here at the speed n = 230,000 rpm, this is about 3.8 kHz or approx. 3,833 rev / sec. In doing so, the laser device is pulsed that the laser device at the speed n = 230,000 rev / min rotating compressor wheel bolt nut at the position or Angle α = 90 ° material ablates, until the end of the desired Material amount of 50 mg is removed. In a next step S5 is then checked, as described above, if the material removal is sufficient is to eliminate the imbalance of the turbocharger or not.

Aus der Turboladerdrehzahl von 230.000 U/min bzw. 3,8 kHz und einem Außendurchmesser von 6,5 mm der Verdichterradschraubenmutter ergibt sich eine Bahngeschwindigkeit bzw. track speed von 78,27 m/s für die Lasereinrichtung der Auswuchteinrichtung.Out the turbocharger speed of 230,000 rev / min or 3.8 kHz and a Outside diameter of 6.5 mm of the compressor wheel nut results in a web speed or track speed of 78.27 m / s for the laser device of the balancing device.

In einer erfindungsgemäßen Ausführungsform (Alternative B – ”Synchronisation”) beträgt der Durchmesser des Focus des Lasers der Lasereinrichtung ca. 100 μm. Des Weiteren soll 50 mg Material abgetragen werden bei einem Winkel α = 90° (5 mm). Die maximale Laserpulsdauer die sich hieraus ergibt beträgt ca. 64 μs. Dabei kann die Lasereinrichtung einen μs-Laser mit 5 kHz, LASAG 25 W und 70

(Faserlaser) verwenden oder alternativ einen ns-Laser mit 100 kHz, IPG 100 W (kann auf 25 W reduziert werden), 35

(Faserlaser). Die Erfindung ist aber nicht auf diese speziellen Beispiele beschränkt es können auch jede andere Art von Lasern eingesetzt werden, mit denen ein zuvor beschriebener Materialabtrag möglich ist.In an embodiment according to the invention (Alternative B - "Synchronization"), the diameter of the focus of the laser of the laser device is approximately 100 μm. Furthermore, 50 mg of material should be removed at an angle α = 90 ° (5 mm). The maximum laser pulse duration resulting from this is about 64 μs. The laser device can be a μs laser with 5 kHz, LASAG 25 W and 70

(Fiber laser) or alternatively a 100kHz ns laser, IPG 100W (can be reduced to 25W), 35

(Fiber laser). However, the invention is not limited to these specific examples, it can also be used any other type of lasers, with which a previously described material removal is possible.

Die Laserpulswiederholungsfrequenz (Laser Pulse Repetition Rate) kann hierbei auf ca. 3,8 kHz beschränkt werden und/oder der Laserarbeitszyklus kann beschränkt werden beispielsweise in dem vorliegenden Beispiel auf 25%. In beiden Fällen kann die Lasereinrichtung einen μs-Laser mit 5 kHz, LASAG 25 W und 70

(Faserlaser).In this case, the laser pulse repetition rate can be limited to approximately 3.8 kHz and / or the laser duty cycle can be limited to, for example, 25% in the present example. In both cases, the laser device can be a μs laser with 5 kHz, LASAG 25 W and 70

(Fiber laser).

In einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform (Alternative A – ”on the fly”) zum Abtragen des Materials von 50 mg 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 Galvoscannen (Galvo Scanning). Es muss daher eine spezielle optische Einrichtung 52 bereitgestellt werden, hier beispielsweise wenigstens eine rotierende, keilförmige Linse 54, wie sie in 6 beispielhaft dargestellt ist. Bei der Verwendung einer solchen rotierenden, keilförmigen Linse besteht im Wesentlichen keine Begrenzung der Laserpulsdauer.In a further embodiment according to the invention (Alternative A - "on the fly") for removing the material of 50 mg at the outer circumference of the compressor wheel screw nut it now turns out that the speed or track speed of 78.27 m / s Fast is for galvoscanning (galvo scanning). It therefore needs a special optical device 52 be provided here, for example, at least one rotating, wedge-shaped lens 54 as they are in 6 is shown by way of example. When using such a rotating wedge-shaped lens, there is substantially no limitation on the laser pulse duration.

Obwohl die vorliegende Erfindung vorstehend anhand der bevorzugten Ausführungsbeispiele beschrieben wurde, ist sie darauf nicht beschränkt, sondern auf vielfältige Art und Weise modifizierbar. Die zuvor beschriebenen Ausführungsformen sind dabei miteinander kombinierbar, insbesondere einzelne Merkmale davon.Even though the present invention described above with reference to the preferred embodiments it is not limited to that, but in many ways and modifiable. The embodiments described above are combined with each other, in particular individual features from that.

Wie zuvor beschrieben erfolgt der Materialabtrag beispielsweise 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 Verdichter erfolgt, das abgetragene Material über den Verdichter nach außen automatisch heraus befördert werden kann. Dabei kann das Material beispielsweise an der Verdichterradschraubenmutter, dem Verdichterrad usw. abgetragen werden.As previously described, the removal of material occurs, for example, at a spinning turbocharger. In this case, the turbocharger, for example, via the Turbine side are driven, for. B. by means of compressed air or a other suitable medium. This has the advantage that if the removal of Material for balancing the turbocharger, for example, on the compressor takes place, the removed material over the compressor to the outside automatically promoted out can be. In this case, the material, for example, on the Verdichterradschraubenmutter, the compressor wheel, etc. are removed.

Claims

Balancing device ( 38 ) for balancing a turbocharger ( 10 ): where the balancing device ( 38 ) at least one laser device ( 12 ) for removing material by means of laser, to an imbalance of the turbocharger ( 10 ) at least reduce or substantially eliminate.

Balancing device according to claim 1, characterized in that the turbocharger ( 10 ) for balancing in a partially assembled state, wherein the turbocharger ( 10 ) For example, a wave ( 18 ) with a turbine wheel ( 16 ) and a compressor wheel ( 22 ) and wherein the shaft ( 18 ) in a bearing housing ( 24 ) is stored.

Balancing device according to claim 1, characterized in that the turbocharger ( 10 ) for balancing in a substantially fully assembled condition, wherein the turbocharger ( 10 ) For example, a wave ( 18 ) with a turbine wheel ( 16 ) and a compressor wheel ( 22 ), wherein the shaft ( 16 ) in a bearing housing ( 24 ) and wherein the turbine wheel ( 16 ) in a turbine housing ( 14 ) and / or the compressor wheel ( 22 ) in a compressor housing ( 20 ) is arranged.

Balancing device according to at least one of claims 1 to 3, characterized in that the balancing device ( 38 ) a clamping device ( 40 ) for mounting the turbocharger ( 10 ).

Balancing device according to one of claims 1 to 4, characterized in that the balancing device ( 38 ) a measuring device ( 42 ) which is designed such that it the imbalance of the turbocharger ( 10 ) determines the amount of material to be removed to reduce or substantially eliminate the imbalance, and one or more positions (α) determines where the amount of material on the turbocharger ( 10 ) is to be removed.

Balancing device according to claim 5, characterized in that the measuring device ( 42 ) a relative position or positions for material removal at the turbocharger ( 10 ), the measuring device ( 42 ) in each case determines a reference position and corresponding to the reference position, the relative position (α) at which the removal of material is to take place, wherein the position is for example a position angle (α) and the reference position is a reference angle.

Balancing device according to at least one of claims 1 to 6, characterized in that the balancing device ( 38 ) an actuating device ( 46 ) for driving or driving the turbocharger ( 10 ), the turbocharger ( 10 ) can be driven, for example, from the turbine side and / or the compressor side, for example by supplying a suitable medium, such as. B. compressed air.

Balancing device according to at least one of claims 1 to 7, characterized in that the turbocharger ( 10 ) during the removal of material at one or more positions (α) of the turbocharger ( 10 ) for balancing the turbocharger ( 10 ) is driven at a predetermined speed, wherein the speed is preferably a constant or substantially constant speed or alternatively a variable speed.

Balancing device according to at least one of claims 7 or 8, characterized in that the turbocharger ( 10 ) for detecting an imbalance to a predetermined speed by means of the actuating device ( 46 ) is hochfahrbar, wherein the speed, for example, equal to or greater than a critical bending speed.

Balancing device according to at least one of claims 7 to 9, characterized in that the turbocharger ( 10 ) following the complete removal of material to a lower speed, for example an idling speed or a speed of zero, by means of the actuating device ( 46 ) is retractable, wherein during the shutdown by means of the measuring device ( 42 ) is verifiable, whether the imbalance of the turbocharger ( 10 ) has been sufficiently reduced or substantially eliminated.

Balancing device according to at least one of claims 5 to 10, characterized in that the measuring device ( 10 ) the respective laser device ( 44 ) so that the laser device ( 44 ) ablates material at a predetermined position (.alpha.) just when the corresponding part ( 30 ) of the turbocharger ( 10 ) reaches this position, for example a predetermined position angle (α), wherein the laser device ( 44 ) is, for example, so pulsed or has a predetermined delay, so that when a reference position is detected, the delay is sufficiently long, so that the Laserein direction ( 44 ) Material dissipates when the predetermined position or the position angle (α) is reached.

Balancing device according to at least one of claims 5 to 11, characterized in that the measuring device ( 42 ) comprises at least one, two or more sensor devices, for example for determining an absolute position, a reference position and / or a relative position (α), wherein a respective sensor device comprises, for example, at least one or more induction sensors and / or laser sensors.

Balancing device according to at least one of claims 1 to 12, characterized in that the laser device ( 44 ) has at least one μs laser and / or ns laser.

Balancing device according to at least one of claims 1 to 13, characterized in that the laser device ( 44 ) at least one optical device ( 52 . 54 ) for removing material at a predetermined position, wherein the optical device ( 52 ), for example, a rotating, wedge-shaped lens device ( 54 ), by which a laser beam of the laser device ( 44 ) is conductive.

Method for balancing a turbocharger ( 10 ), the method comprising the step of: removing material from the turbocharger ( 10 ) by means of a laser of a laser device ( 44 ), an imbalance of the turbocharger ( 10 ) at least reduce or substantially eliminate (steps S1 to S4).

Method according to claim 15, characterized in that the turbocharger ( 10 ) is raised to a predetermined speed, wherein, for example, during startup to the predetermined speed means of the measuring device ( 42 ) determines whether the turbocharger ( 10 ) has an imbalance (step S2).

Method according to at least one of claims 15 to 16, characterized in that upon the detection of an imbalance of the turbocharger ( 10 ) in at least one, two, three, four or more planes a predetermined amount of material is removed, which is sufficient to an imbalance of the turbocharger ( 10 ) or to substantially eliminate, wherein a plane, for example, a wheel bolt fastener ( 30 ), an impeller back or an impeller flow contour (steps S2-S4).

Method according to at least one of claims 15 to 17, characterized in that upon detection of an imbalance of the turbocharger ( 10 ) determines the amount of material to be removed in order to reduce or substantially eliminate the imbalance, and one or more positions (α) where at the given plane or planes the amount of material at the turbocharger ( 10 ) is to be removed (step S2, S3).

Method according to at least one of claims 15 to 18, characterized in that the amount of material to be removed and the position or positions where the amount of material is to be removed, for example during startup of the turbocharger ( 10 ) are determined to a predetermined speed (step S2, S3).

Method according to at least one of claims 15 to 19, characterized in that the respective position at which the material is to be removed for balancing, as an absolute position is determinable or as a relative position (α) or position depending on a reference position is determinable (steps S2, S3).

A method according to claim 20, characterized that the relative position is, for example, a position angle (α) and the reference position is a reference angle in an associated plane or Place the turbocharger (steps S2, S3).

Method according to at least one of claims 15 to 21, characterized in that the laser of the laser device ( 44 ) is triggerable for removing the material, for example, the time delay between the amplitude of the imbalance at a certain location or position at a predetermined speed is determined, therefrom the delay or the delay for driving the laser pulses of the laser of the laser device ( 44 ) is determined or determined (step S3).

A method according to claim 22, characterized in that the predetermined speed is the speed at which the material removal by means of the laser device ( 44 ) (step S4).

Method according to at least one of claims 16 to 23, characterized in that the speed at which the removal of material takes place equal, greater or smaller than the speed is on which the turbocharger ( 10 ) is raised to detect an imbalance (step S4).

Method according to at least one of claims 16 to 24, characterized in that the rotational speed to that of the turbocharger ( 10 ) is raised to determine an imbalance of the turbocharger ( 10 ), for example, a speed that is equal to or greater than a critical bending speed (step S2).

Method according to at least one of claims 15 to 25, characterized in that the turbocharger ( 10 ) after the complete, predetermined material removal for balancing the turbocharger ( 10 ) is down to a lower speed mobile, wherein the lower speed, for example, a Leelaufdrehzahl or a speed of zero (step S5).

Method according to at least one of claims 15 to 26, characterized in that the turbocharger ( 10 ) is checked for the presence of an imbalance during the shutdown of the turbocharger to the predetermined speed, wherein the turbocharger ( 10 ) is subjected to re-balancing, for example, if the unbalance is outside a predetermined tolerance range (step S5).