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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Aufnahmevorrichtungen für eine Dichtigkeitsprüfung von Prüflingen mittels Differenzdruckprüfung, auf ein Prüfsystem für eine Dichtigkeitsprüfung von Prüflingen mittels Differenzdruckprüfung und auf Prüfverfahren zum Prüfen von Prüflingen auf Dichtigkeit mittels Differenzdruckprüfung.
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Zur Ermittlung einer Dichtigkeit bzw. einer Leckagerate eines Prüflings mit einem Hohlraum, beispielsweise eines geschlossenen Gehäuses, kann insbesondere eine Differenzdruckprüfung durchgeführt werden. Somit können Prüfgeräte für eine sogenannte Closed-Component-Prüfung basierend auf dem Differenzdruckprüfungsprinzip arbeiten.
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Vor diesem Hintergrund schafft die vorliegende Erfindung verbesserte Aufnahmevorrichtungen für eine Dichtigkeitsprüfung von Prüflingen mittels Differenzdruckprüfung, ein verbessertes Prüfsystem für eine Dichtigkeitsprüfung von Prüflingen mittels Differenzdruckprüfung und verbesserte Prüfverfahren zum Prüfen von Prüflingen auf Dichtigkeit mittels Differenzdruckprüfung gemäß den Hauptansprüchen. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung.
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Bei gängigen Konzepten zur Differenzdruckprüfung auf Dichtigkeit wird ein Prüfling in eine vorgesehene Vorrichtung zum Druckdifferenzmessen gesetzt. Dabei kann es sein, dass der Prüfling durch vorangehende Fertigungsschritte, wie z.B. Laser-Schweißen von Kunststoffteilen oder Vergussprozessen mit Aushärteofen oder dergleichen, eine andere Temperatur hat als die Vorrichtung zur Aufnahme des Prüflings. Die Differenzdruckprüfung auf Bauteil- oder Baugruppendichtigkeit unterliegt üblicherweise Temperatureinflüssen. Je genauer eine solche Druckmessung gewünscht ist, desto mehr können schon geringe Temperaturdifferenzen zwischen unterschiedlichen Vorrichtungsabschnitten und auch dem Prüfling und der Vorrichtung zu Abweichungen und verfälschten Ergebnissen führen. Woher Messabweichungen herrühren, d.h. von einem tatsächlich undichten Prüfling oder von einem solchen Temperatureinfluss, ist üblicherweise dann nicht mehr feststellbar. Wenn an ein Prüfgerät lediglich ein Aufnahmeabschnitt an einer ersten Seite eines Differenzdrucksensors angeschlossen ist, kann dieser Aufnahmeabschnitt sich thermisch anders verhalten, als eine zweite Seite des Differenzdrucksensors, an der kein Aufnahmeabschnitt angeschlossen ist.
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Um solche Temperatureinflüsse weitestgehend zu eliminieren, kann gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ein Temperaturausgleich zwischen Prüflingen und der Messvorrichtung, insbesondere der Aufnahmevorrichtung für die Prüflinge erfolgen bzw. ermöglicht werden, sodass beim eigentlichen Differenzdruckprüfschritt etwaige Temperaturdifferenzen zwischen Prüflingen und der Messvorrichtung bereits beseitigt sind. So ist gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung insbesondere eine Wärmekopplung zwischen Vorrichtungsabschnitten vorgesehen. Auch kann beispielsweise eine zyklische Bestückung und Prüfung einer Mehrzahl von Prüflingen mittels eines Prüfsystems mit einer Mehrzahl von Aufnahmevorrichtungen vorgesehen sein.
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Vorteilhafterweise können gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung temperaturdifferenzbedingte Probleme vermieden werden, die beispielsweise entstehen können, wenn ein Prüfling eine andere Temperatur als die Prüf- und/oder Aufnahmevorrichtung hat. Durch den vorteilhaften Temperaturausgleich zwischen Vorrichtung und Prüfling kann während der eigentlichen Prüfung eine vom Prüfling verursachte, temperaturdifferenzbedingte Änderung des in der Vorrichtung herrschenden Druckes verhindert werden, sodass das Messergebnis vor thermischer Beeinflussung geschützt ist. Messergebnisse verfälschende Temperatureinflüsse können demnach so weit wie möglich eliminiert werden. Somit kann vermieden werden, dass dichte Prüflinge fälschlicherweise als nicht dichte Prüflinge deklariert und aussortiert werden oder nicht dichte Prüflinge als dicht deklariert werden. Es werden Vorrichtungen und Verfahren geschaffen, die eine thermische Optimierung von Differenzdruckprüfungen ermöglichen, insbesondere auch eine Aufnahmevorrichtung für Prüflinge zur thermischen Optimierung von Differenzdruckprüfungen. Somit kann erreicht werden, dass unter Verwendung einer Vorrichtung bzw. eines Verfahrens gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung Temperatureinflüsse während der Prüfung eliminiert werden und daher die Messergebnisse thermisch möglichst unverfälscht sind. Daher sind genauere Druckmessungen und somit zuverlässigere Prüfungen ermöglicht, wobei falsch positive und falsch negative Prüfergebnisse minimiert werden können.
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Eine Aufnahmevorrichtung für eine Dichtigkeitsprüfung von Prüflingen mittels Differenzdruckprüfung weist eine luftdicht bzw. gasdicht bzw. fluiddicht verschließbare und über einen ersten Anschluss mit Druck beaufschlagbare Referenzkammer zur Aufnahme eines Referenzprüflings und eine luftdicht bzw. gasdicht bzw. fluiddicht verschließbare und über einen zweiten Anschluss mit Druck beaufschlagbare Prüfkammer zur Aufnahme eines Prüflings auf und ist dadurch gekennzeichnet, dass die Referenzkammer und die Prüfkammer thermisch miteinander gekoppelt sind.
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Bei dem Prüfling kann es sich um ein Gehäuse, beispielsweise ein Steuerungsgehäuse, Sensorgehäuse oder dergleichen handeln. Der Referenzprüfling soll die gleichen Abmessungen wie der Prüfling aufweisen. Der Referenzprüfling kann ohne innere Hohlräume ausgeformt sein. Die Aufnahmevorrichtung kann zur Verwendung mit oder als Teil von einem Prüfgerät bzw. Prüfsystem für eine sogenannte Closed-Component-Prüfung vorgesehen sein. Ein solches Prüfsystem kann ausgebildet sein, um Druckunterschiede zwischen zwei Seiten eines Differenzdrucksensors zu messen. Die Prüfkammer und die Referenzkammer sind dabei über ihren jeweiligen Anschluss mit dem Differenzdrucksensor mittels Schlauchleitungen bzw. Fluidleitungen verbindbar. Dabei kann die Prüfkammer, in der ein verschlossener bzw. abgeschlossener Prüfling anordenbar ist, unter Prüfdruck bzw. Prüfunterdruck gesetzt werden. Sofern alle Teile des Prüflings dicht sind, bleibt der Druck in der Prüfkammer im Wesentlichen konstant. Wenn der Prüfling undicht ist, erfolgt ein Druckausgleich zwischen dem Druck in einem Hohlraum des Prüflings und einem Druck in der Umgebung, in diesem Fall in der Prüfkammer. Wenn irgendein Teil des Prüflings undicht ist, wird sich der Druck in der Prüfkammer bzw. auf einer der Prüfkammer zugeordneten Seite des Differenzdrucksensors verändern, z.B. abfallen. Eine solche Druckänderung kann mittels des Differenzdrucksensors gemessen werden, wobei sich der Druck auf der Referenzseite nicht ändert. Anders ausgedrückt kann bei einer Differenzdruckmessung ein Prüfling in eine Aufnahmevorrichtung, welche dann dicht verschlossen wird, eingesetzt bzw. bestückt werden. Um Temperaturdifferenzeinflüsse innerhalb der Aufnahmevorrichtung auszuschließen, kann die Referenzkammer verwendet werden, in der ein Referenzprüfling bzw. Testprüfling, der keinen Hohlraum aufweist, fest verschlossen untergebracht sein kann. Es können zur Prüfung beide Kammern mit einem definierten Druck beaufschlagt werden. Mittels einer Differenzdruckmessvorrichtung, z.B. mittels eines Differenzdrucksensors, kann festgestellt werden, ob der Prüfling dicht ist oder nicht. Wenn der Prüfling nicht dicht ist, ändert sich der Druck in der Prüfkammer und die Differenzdruckmessvorrichtung kann eine solche Druckänderung erfassen. Wenn der Prüfling dicht ist, wird kein Differenzdruck erfasst. Die Referenzkammer und die Prüfkammer sollen hinsichtlich ihrer Abmessungen gleich sein. Die Referenzkammer und die Prüfkammer sollen hinsichtlich ihres Aufbaus gleich sein. Die Referenzkammer und die Prüfkammer sollen ein identisches Innenvolumen bzw. Prüfvolumen aufweisen, das im gasdicht verschlossenen Zustand derselben eingeschlossen ist. Die Referenzkammer kann mit dem Referenzprüfling darin insbesondere mittels einer kraftschlüssigen und/oder formschlüssigen Verbindung verschließbar sein. Die Prüfkammer kann ausgebildet sein, um ein unkompliziertes und zügiges Öffnen und Schließen der Prüfkammer zu ermöglichen. Auf diese Weise können nacheinander mehrere Prüflinge überprüft werden, wobei der Referenzprüfling jeweils als Referenz beibehalten werden kann. Die Referenzkammer und die Prüfkammer können als Wandabschnitte derselben Teilabschnitte der Aufnahmevorrichtung aufweisen. Die Referenzkammer und die Prüfkammer können benachbart zueinander anordenbar oder angeordnet sein.
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Gemäß einer Ausführungsform sind die Referenzkammer und die Prüfkammer hinsichtlich ihres Aufbaus gleich. Unter einem gleichen Aufbau ist hierbei ein identischer Aufbau oder ein Aufbau mit die Prüfung und Wärmekopplung nicht beeinflussenden konstruktiven Unterschieden zu verstehen. Die Referenzkammer und die Prüfkammer sind hinsichtlich ihrer Abmessungen gleich. Die Referenzkammer und die Prüfkammer weisen ein identisches Innenvolumen bzw. Prüfvolumen auf, das im gasdicht verschlossenen Zustand derselben eingeschlossen ist. Eine solche Ausführungsform bietet den Vorteil, dass durch den gleichen Aufbau eine besonders genaue Prüfung ermöglicht wird.
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Ferner kann eine Wärmeleitplatte vorgesehen sein, mittels derer die Referenzkammer und die Prüfkammer thermisch gekoppelt sind. Dabei kann die Wärmeleitplatte aus einem wärmeleitfähigen Metall hergestellt sein, beispielsweise Aluminium. Eine solche Ausführungsform bietet den Vorteil, dass die thermische Kopplung der Referenzkammer und der Prüfkammer miteinander einfach zu realisieren ist.
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Auch kann ein gemeinsames Bodenelement vorgesehen sein, das einen Wandabschnitt der Referenzkammer und einen Wandabschnitt der Prüfkammer darstellt. Hierbei können die Referenzkammer und die Prüfkammer mittels des Bodenelements thermisch gekoppelt sein. Auch können die Referenzkammer und die Prüfkammer in einem Blech gearbeitet sein, wobei die Aufnahmevorrichtung somit ein Unterteil und ein Oberteil mit jeweils zwei Aufnahmeabschnitten zum Ausbilden der Referenzkammer und der Prüfkammer aufweisen kann. Eine solche Ausführungsform bietet den Vorteil, dass die thermische Kopplung konstruktiv günstig zu realisieren ist.
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Günstig ist es auch, wenn zusätzlich oder alternativ die Aufnahmevorrichtung in einem Wärmeübertragungskanal einer Temperaturausgleichsvorrichtung angeordnet ist bzw. wird, wobei die Kammern der Aufnahmevorrichtung mittels eines Luftstroms in dem Wärmeübertragungskanal thermisch koppelbar oder gekoppelt sind.
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Eine weitere Aufnahmevorrichtung für eine Dichtigkeitsprüfung von Prüflingen mittels Differenzdruckprüfung weist eine gasdicht verschließbare und über einen ersten Anschluss mit Druck beaufschlagbare Referenzkammer zur Aufnahme eines Referenzprüflings auf und ist gekennzeichnet durch eine Mehrzahl von gasdicht verschließbaren Prüfkammern, wobei die Mehrzahl von Prüfkammern zur Aufnahme einer Mehrzahl von Prüflingen ausgebildet ist und über eine Mehrzahl von zweiten Anschlüssen mit Druck beaufschlagbar ist.
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Dabei kann die Aufnahmevorrichtung für eine zyklische Bestückung der Mehrzahl von Prüfkammern mit Prüflingen sowie eine zyklische Prüfung der Prüflinge ausgebildet sein. Es kann die Mehrzahl von Prüfkammern nacheinander mit Prüflingen bestückt werden. Die Mehrzahl von Prüflingen in den Prüfkammern kann nacheinander geprüft werden. Hierbei kann jede Prüfkammer einen Prüfling aufnehmen. Auch können die Referenzkammer und die Prüfkammer hinsichtlich ihres Aufbaus gleich sein. Unter einem gleichen Aufbau kann hierbei ein identischer Aufbau oder ein Aufbau mit die Prüfung und Wärmekopplung nicht beeinflussenden konstruktiven Unterschieden verstanden werden. Die Referenzkammer und die Prüfkammer können somit hinsichtlich ihrer Abmessungen gleich sein. Die Referenzkammer und die Prüfkammer können ein identisches Innenvolumen bzw. Prüfvolumen aufweisen, das im gasdicht verschlossenen Zustand derselben eingeschlossen ist.
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Ein Prüfsystem für eine Dichtigkeitsprüfung von Prüflingen mittels Differenzdruckprüfung weist eine Differenzdruck-Prüfvorrichtung und eine Mehrzahl von Schlauchleitungen auf und ist gekennzeichnet durch eine Variante einer vorstehend beschriebenen Aufnahmevorrichtung, deren Kammern mittels der Schlauchleitungen mit der Differenzdruck-Prüfvorrichtung verbunden sind.
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Die Differenzdruck-Prüfvorrichtung kann einen Differenzdrucksensor aufweisen. Die Differenzdruck-Prüfvorrichtung kann ausgebildet sein, um eine Differenz zwischen zwei Absolutdrücken zu messen bzw. erfassen. Bei einem ersten Absolutdruck kann es sich um einen Druck innerhalb der gasdicht verschlossenen und mit Druck beaufschlagten Referenzkammer handeln. Bei einem zweiten Absolutdruck kann es sich um einen Druck innerhalb der bzw. einer gasdicht verschlossenen und mit Druck beaufschlagten Prüfkammer handeln. Die Referenzkammer ist mittels einer Schlauchleitung mit der Differenzdruck-Prüfvorrichtung verbunden. Die bzw. jede Prüfkammer ist mittels einer weiteren Schlauchleitung mit der Differenzdruck-Prüfvorrichtung verbunden.
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Gemäß einer Ausführungsform können die Schlauchleitungen miteinander verdrillt sein und zusätzlich oder alternativ gemeinsam von einer Umgebung thermisch isoliert sein. Eine solche Ausführungsform bietet den Vorteil, dass Temperatureinflüsse von außen auf die Schlauchleitungen und somit auch auf unterschiedliche Vorrichtungsabschnitte gleich wirken. So können Temperaturdifferenzen zwischen unterschiedlichen Vorrichtungsabschnitten weiter reduziert werden.
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Auch kann eine Temperaturausgleichsvorrichtung mit einem Wärmeübertragungskanal vorgesehen sein, in dem die Differenzdruck-Prüfvorrichtung, die Schlauchleitungen und die Aufnahmevorrichtung angeordnet sind. Die Temperaturausgleichsvorrichtung und der Wärmeübertragungskanal können ausgebildet sein, um einen Temperierluftstrom zum Umströmen der Differenzdruck-Prüfvorrichtung, der Schlauchleitungen und der Aufnahmevorrichtung zu führen. Eine solche Ausführungsform bietet den Vorteil, dass die thermische Kopplung der Vorrichtungen und Leitungen miteinander und somit ein Temperaturausgleich zwischen denselben besonders wirksam ist.
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Dabei können zu prüfende Prüflinge vor einer Bestückung in die zumindest eine Prüfkammer der Aufnahmevorrichtung in dem Wärmeübertragungskanal der Temperaturausgleichsvorrichtung angeordnet sein. Hierbei können die zu prüfenden Prüflinge vor der Bestückung beispielsweise entgegen einer Strömungsrichtung des Temperierluftstroms in dem Wärmeübertragungskanal gefördert werden. Eine solche Ausführungsform bietet den Vorteil, dass die thermische Kopplung der Vorrichtungen und Leitungen miteinander bzw. der Temperaturausgleich zwischen denselben weiter verbessert werden kann.
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Ein Prüfverfahren zum Prüfen von Prüflingen auf Dichtigkeit mittels Differenzdruckprüfung ist dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren folgende Schritte umfasst:
Anordnen eines Prüflings in einer Aufnahmevorrichtung, die eine gasdicht verschließbare und über einen ersten Anschluss mit Druck beaufschlagbare Referenzkammer zur Aufnahme eines Referenzprüflings und eine gasdicht verschließbare und über einen zweiten Anschluss mit Druck beaufschlagbare Prüfkammer zur Aufnahme des Prüflings aufweist;
Durchführen eines Temperaturausgleichs zwischen der Referenzkammer und der Prüfkammer mittels thermischer Kopplung der Referenzkammer und der Prüfkammer miteinander in Vorbereitung auf ein Prüfen des Prüflings; und Prüfen des Prüflings auf Dichtigkeit mittels Differenzdruckprüfung.
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Das Verfahren kann unter Verwendung eines vorstehend beschriebenen Prüfsystems mit einer Variante der oben beschriebenen Aufnahmevorrichtung vorteilhaft ausgeführt werden, um Prüflinge mittels Differenzdruckprüfung auf Dichtigkeit zu prüfen. Der Schritt des Durchführens des Temperaturausgleichs kann hierbei ein Ableiten von Wärme mittels der thermisch gekoppelten Referenzkammer und Prüfkammer aufweisen.
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Zum Bestücken der Prüfkammer mit einem Prüfling im Schritt des Anordnens können sowohl die Prüfkammer als auch die Referenzkammer geöffnet werden. Hierbei kann eine Befüllung der Prüfkammer und der Referenzkammer mit einheitlich temperiertem Gas bzw. einheitlich temperierter Luft bewirkt werden. Die neu einströmende Außenluft kann sich somit auf die Prüfkammer und die Referenzkammer gleich auswirken und die Prüfung positiv beeinflussen.
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Die vorliegende Erfindung schafft ferner ein Prüfverfahren zum Prüfen von Prüflingen auf Dichtigkeit mittels Differenzdruckprüfung, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren einen Schritt des zeitlich versetzten Anordnens einer Mehrzahl von Prüflingen in einer Aufnahmevorrichtung, die eine gasdicht verschließbare und über einen ersten Anschluss mit Druck beaufschlagbare Referenzkammer zur Aufnahme eines Referenzprüflings und eine Mehrzahl von gasdicht verschließbaren Prüfkammern aufweist, wobei die Mehrzahl von Prüfkammern zur Aufnahme einer Mehrzahl von Prüflingen ausgebildet ist und über eine Mehrzahl von zweiten Anschlüssen mit Druck beaufschlagbar ist, und einen Schritt des Durchführens eines Temperaturausgleichs zwischen der Referenzkammer und der Mehrzahl von Prüfkammern durch bezüglich des Anordnens zeitlich versetztes Prüfen der Prüflinge auf Dichtigkeit.
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Das Verfahren kann unter Verwendung eines vorstehend beschriebenen Prüfsystems mit einer Variante der oben beschriebenen Aufnahmevorrichtung vorteilhaft ausgeführt werden, um Prüflinge mittels Differenzdruckprüfung vorteilhaft auf Dichtigkeit zu prüfen. Der Schritt des Durchführens des Temperaturausgleichs kann hierbei ein Erzeugen eines Zeitversatzes zwischen dem Schritt des Anordnens eines einzelnen Prüflings und einem Schritt des Prüfens des einzelnen Prüflings auf Dichtigkeit mittels Differenzdruckprüfung aufweisen. Somit kann ein zeitlich versetztes oder sich zeitlich nur teilweise überlappendes Durchführen des Temperaturausgleichs durchgeführt werden.
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Zum Bestücken der Prüfkammer mit einem Prüfling im Schritt des Anordnens können sowohl eine zu bestückende Prüfkammer als auch die Referenzkammer geöffnet werden. Hierbei kann eine Befüllung dieser Prüfkammer und der Referenzkammer mit einheitlich temperiertem Gas bzw. einheitlich temperierter Luft bewirkt werden. Die neu einströmende Außenluft kann sich somit auf diese Prüfkammer und die Referenzkammer gleich auswirken und die Prüfung positiv beeinflussen.
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Die Erfindung wird anhand der beigefügten Zeichnungen beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:
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1 eine Aufnahmevorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
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2 bis 4 Prüfsysteme gemäß Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung; und
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5 und 6 Ablaufdiagramme von Verfahren gemäß Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung.
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In der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden für die in den verschiedenen Figuren dargestellten und ähnlich wirkenden Elemente gleiche oder ähnliche Bezugszeichen verwendet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente verzichtet wird.
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1 zeigt eine Aufnahmevorrichtung 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Gezeigt sind die Aufnahmevorrichtung 100, eine Referenzkammer 110, ein Deckel bzw. Oberteil 112 der Referenzkammer 110, ein erster Anschluss 114 bzw. Druckanschluss, ein Boden bzw. Unterteil 120, eine Prüfkammer 130, ein Deckel bzw. Oberteil 132 der Prüfkammer 130, ein zweiter Anschluss 134 bzw. Druckanschluss, eine Dichtung 136, Führungsstangen 138 und ein Prüfling 140. Die Aufnahmevorrichtung 100 ist zur Aufnahme von Prüflingen wie dem Prüfling 140 für eine Dichtigkeitsprüfung mittels Differenzdruckprüfung ausgebildet. Die Aufnahmevorrichtung 100 weist die Referenzkammer 110 und die Prüfkammer 130 auf.
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Die Referenzkammer 110 weist den Deckel bzw. das Oberteil 112 und den ersten Anschluss 114 auf. Das Oberteil 112 und ein erster Abschnitt des Bodens bzw. Unterteils 120 stellen Wandabschnitte der Referenzkammer 110 dar. Die Referenzkammer 110 ist über den ersten Anschluss 114 mit Druck beaufschlagbar. In der Referenzkammer 110 ist ein Referenzprüfling angeordnet, der in Fig. darstellungsbedingt nicht gezeigt ist, da die Referenzkammer 110 gasdicht verschlossen dargestellt ist.
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Die Prüfkammer 130 weist den Deckel bzw. das Oberteil 132, den zweiten Anschluss 134, die Dichtung 136 und die Führungsstangen 138 auf. Das Oberteil 132 und ein von dem ersten Abschnitt unterschiedlicher, zweiter Abschnitt des Bodens bzw. Unterteils 120 stellen Wandabschnitte der Prüfkammer 130 dar. Die Prüfkammer 130 ist über den zweiten Anschluss 134 mit Druck beaufschlagbar. Die Dichtung 136 ist beispielhaft an dem zweiten Abschnitt des Unterteils 120 angeordnet und als Dichtungsring ausgeformt. Eine erste der Führungsstangen 138 ist in einer ersten Ecke des zweiten Abschnitts des Unterteils 120 angeordnet. Eine zweite der Führungsstangen 138 ist beispielhaft in einer der ersten Ecke diagonal gegenüberliegenden, zweiten Ecke des zweiten Abschnitts des Unterteils 120 angeordnet. Die Führungsstangen 138 erstrecken sich in eine Richtung von dem Unterteil 120 weg. Das Oberteil 132 der Prüfkammer 130 ist ausgebildet, um entlang den Führungsstangen 138 verschiebbar zu sein. Der Prüfling 140 ist in der Prüfkammer 130 angeordnet. In 1 ist die Prüfkammer 130 in einem geöffneten Zustand dargestellt. Genau gesagt ist das Oberteil 132 der Prüfkammer 130 in dem geöffneten Zustand entlang der Führungsstangen 138 von dem zweiten Abschnitt des Unterteils 120 beabstandet angeordnet. Der Prüfling 140 ist in einem von der Dichtung 136 der Prüfkammer 130 umschlossenen Bereich der Prüfkammer 130 angeordnet. In einem in 1 nicht gezeigten, geschlossenen Zustand der Prüfkammer 130 ist das Oberteil 132 entlang der Führungsstangen 138 an dem zweiten Abschnitt des Unterteils 120 angeordnet, wobei die Dichtung 136 zwischen dem Oberteil 132 und dem zweiten Abschnitt des Unterteils 120 angeordnet ist. Die Dichtung 136 ist ausgebildet, um im geschlossenen Zustand der Prüfkammer 130 einen Innenraum der Prüfkammer 130, in dem der Prüfling 140 angeordnet ist, bezüglich einer Umgebung abzudichten.
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Der Boden bzw. das Unterteil 120 ist als eine gemeinsame Bodenplatte für die Referenzkammer 110 und die Prüfkammer 130 ausgeformt. Das Unterteil 120 ist aus einem wärmeleitfähigen Material hergestellt und ist ausgebildet, um eine thermische Kopplung der Referenzkammer 110 und der Prüfkammer 130 zu ermöglichen. Das Unterteil 120 weist beispielhaft eine rechteckige Grundfläche auf, wobei der erste Abschnitt und der zweite Abschnitt des Unterteils 120 beispielhaft eine quadratische Grundfläche aufweisen und benachbart zueinander angeordnet sind.
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2 zeigt eine schematische Teilschnittansicht eines Prüfsystems gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Gezeigt sind eine Referenzkammer 110, ein Oberteil 112 der Referenzkammer 110, eine Prüfkammer 130, ein Oberteil 132 der Prüfkammer 130, eine Dichtung 136 der Prüfkammer 130, ein Prüfling 140, das Prüfsystem 200, eine Dichtung 216 der Referenzkammer 110, ein Referenzprüfling 218, ein Unterteil 221 der Referenzkammer 110, ein Verschluss 222 der Referenzkammer 110, ein Unterteil 223 der Prüfkammer 130, eine Differenzdruck-Prüfvorrichtung 250 bzw. ein Differenzdrucksensor, eine erste Schlauchleitung 262, eine zweite Schlauchleitung 264 und eine Druckkraft F zum Abdichten der Prüfkammer 130. Bei der Referenzkammer 110 und der Prüfkammer 130 handelt es sich beispielsweise um die Referenzkammer und die Prüfkammer der Aufnahmevorrichtung aus 1. Das Prüfsystem 200 ist für eine Dichtigkeitsprüfung von Prüflingen mittels Differenzdruckprüfung vorgesehen. Das Prüfsystem 200 weist die Referenzkammer 110, die Prüfkammer 130, die Schlauchleitungen 262 und 264 sowie die Differenzdruck-Prüfvorrichtung 250 bzw. Differenzdruck-Messvorrichtung auf.
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Die Referenzkammer 110 weist das Oberteil 112, die Dichtung 216, den Referenzprüfling 218, das Unterteil 221 und den Verschluss 222 bzw. die Verschlusselemente auf. Die Dichtung 216 ist zwischen dem Oberteil 112 und dem Unterteil 221 angeordnet. Das Oberteil 112 und das Unterteil 221 sind mittels des Verschlusses 222 verschlossen, wobei die Dichtung 216 zwischen denselben komprimiert ist. Bei dem Verschluss 222 handelt es sich beispielsweise um ein Paar Halteklammern oder dergleichen. Die Dichtung 216, das Oberteil 112 und das Unterteil 221 umschließen einen gasdicht abgedichteten Innenraum der Referenzkammer 110. Der Referenzprüfling 218 ist in dem Innenraum der Referenzkammer 110 angeordnet. An einem Anschluss in dem Oberteil 112 ist die erste Schlauchleitung 262 an der Referenzkammer 110 angeschlossen. Die Referenzkammer 110 ist mittels der ersten Schlauchleitung 262 mit der Differenzdruck-Prüfvorrichtung 250 verbunden.
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Die Prüfkammer 130 weist das Oberteil 132, die Dichtung 136 und das Unterteil 223 auf. Die Dichtung 136 ist zwischen dem Oberteil 132 und dem Unterteil 223 angeordnet. Das Oberteil 132 und das Unterteil 223 sind mittels der Druckkraft F temporär bzw. reversibel verschlossen, wobei die Dichtung 136 zwischen denselben komprimiert ist. Die Dichtung 136, das Oberteil 132 und das Unterteil 223 umschließen einen gasdicht abgedichteten Innenraum der Prüfkammer 130. Der Prüfling 140 ist in dem Innenraum der Prüfkammer 130 angeordnet. An einem Anschluss in dem Oberteil 132 ist die zweite Schlauchleitung 264 an der Prüfkammer 130 angeschlossen. Die Prüfkammer 130 ist mittels der zweiten Schlauchleitung 264 mit der Differenzdruck-Prüfvorrichtung 250 verbunden.
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Die Differenzdruck-Prüfvorrichtung 250 ist mittels der ersten Schlauchleitung 262 mit der Referenzkammer 110 verbunden und ist mittels der zweiten Schlauchleitung 264 mit der Prüfkammer 130 verbunden. Die Differenzdruck-Prüfvorrichtung 250 ist ausgebildet, um die Referenzkammer 110 und die Prüfkammer 130 mit einem definierten Druck zu beaufschlagen und einen etwaigen Differenzdruck zwischen der Referenzkammer 110 und der Prüfkammer 130 zu erfassen bzw. messen.
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Prüfgeräte wie die Differenzdruck-Prüfvorrichtung 250 bieten einen sogenannten Referenzanschluss an, an den die Referenzkammer 110 auf einer Referenzseite der Differenzdruck-Prüfvorrichtung 250 bzw. des Differenzdrucksensors anschließbar ist. Dabei ist auf der Referenzseite eine identisch zur Prüfkammer 130 aufgebaute Referenzkammer 110 angeschlossen, in der ein zum Prüfling 140 geometrisch identischer Referenzprüfling 218 eingelegt ist. Der Referenzprüfling 218 ist so aufgebaut sein, dass er keinen Hohlraum hat, der undicht sein könnte. Dadurch heben sich Temperaturunterschiede, die durch die Prüfung selbst oder von außen auf die Kammern 110 und 130 wirken, gegenseitig auf. Auch können die beiden Kammern 110 und 130 durch eine gemeinsame, thermisch leitende Grundplatte beispielsweise aus Aluminium miteinander verbunden sein oder ein gemeinsames Unterteil aufweisen, wie es in 1 gezeigt ist. Damit können sich die beiden Kammern 110 und 130 thermisch ausgleichen. Damit auch andere, von außen wirkende Temperatureinflüsse auf beide Kammern 110 und 130 gleich wirken, können die Schlauchleitungen 262 und 264 bzw. Druckschläuche von der Differenzdruck-Prüfvorrichtung 250 zu den Kammern 110 und 130 miteinander verdrillt und gemeinsam gegen die Umwelt thermisch isoliert ausgelegt bzw. verlegt sein. Sollte lokal eine leichte Erwärmung, z.B. Abwärme der Differenzdruck-Prüfvorrichtung 250 oder von im Prüfprozess benötigten Einrichtungen, stattfinden, so sind beide Schlauchleitungen 262 und 264 gleich davon betroffen.
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3 zeigt eine schematische Teilschnittansicht eines Prüfsystems 200 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Bei dem Prüfsystem 200 handelt es sich um das Prüfsystem aus 2 und die Darstellung in 3 entspricht der Darstellung aus 2 mit der Ausnahme, dass in 3 zusätzlich beispielhaft fünf zu prüfende Prüflinge 140 gezeigt sind und das Prüfsystem 200 zusätzlich eine Temperaturausgleichsvorrichtung 370 aufweist, die einen Wärmeübertragungskanal zum Führen eines mittels Pfeilen symbolisierten Temperierluftstroms 375 aufweist. Die Differenzdruck-Prüfvorrichtung, die Schlauchleitungen, die Referenzkammer, die Prüfkammer und die zu prüfende Prüflinge 140 sind in dem Wärmeübertragungskanal der Temperaturausgleichsvorrichtung 370 angeordnet. Der Temperierluftstrom 375 umströmt zunächst das eigentliche Prüfsystem 200 mit der Differenzdruck-Prüfvorrichtung, den Schlauchleitungen, der Referenzkammer sowie der Prüfkammer und umströmt daraufhin die zu prüfenden Prüflinge 140, mit denen die Prüfkammer zu bestücken ist.
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Es kann beispielsweise in einem Herstellungsprozess z.B. eines Sensorgehäuses nach einem Verschweißen des Gehäuses und vor dem Differenzdruckprüfung bzw. Differenzdruckmessen die Temperaturausgleichsvorrichtung 370 vorgesehen sein. Bei dieser Temperaturausgleichsvorrichtung 370 kann es sich z.B. um einen Temperaturausgleichskanal handeln. Kommen die Prüflinge 140 vom Verschweißen, werden sie in den Wärmeübertragungskanal geführt und durch diesen Kanal zu der Prüfkammer zum Prüfen gebracht. Innerhalb des Wärmeübertragungskanals wird z.B. ein Temperierluftstrom 375 eingesetzt, der durch den Wärmeübertragungskanal von den Kammern des Prüfsystems 200 her kommend den auf beispielsweise einem Transportband angeordneten Prüflingen 140 entgegenströmt und so eine Temperatur der Prüflinge 140 auf eine vorgegebene Temperatur abkühlen bzw. aufheizen kann. Durch die bewegte Luft des Temperierluftstroms 375 kann eine Wärmeübertragung relativ schnell erfolgen. Zusätzlich befindet sich in dem Wärmeübertragungskanal auch die Differenzdruck-Prüfvorrichtung. Dadurch wird auch die Differenzdruck-Prüfvorrichtung durch den Temperierluftstrom 375 auf eine definierte Temperatur abgekühlt bzw. aufgeheizt bzw. gehalten. Langsame Änderungen einer Temperatur des Temperierluftstroms 375 haben keinen wesentlichen Einfluss auf die Genauigkeit der Messung, weil die Temperaturen des Prüfsystems 200 und der Prüflinge 140 sich ebenfalls mit ändern. Beispielsweise mittels eines Roboterarms, der so angeordnet ist, dass sich zumindest ein Teil desselben innerhalb des Wärmeübertragungskanals befindet, um ebenfalls dem Temperierluftstrom 375 ausgesetzt zu sein, um die Prüflinge 140 thermisch nicht zu beeinflussen, werden die Prüflinge 140 dann in die Prüfkammer gesetzt. In einem nächsten Schritt erfolgt dann die Differenzdruckmessung mittels des Prüfsystems 200. Dadurch, dass die Prüflinge 140 und das Prüfsystem 200 annähernd die gleiche Temperatur aufweisen, kann eine Verfälschung des Messergebnisses vermieden werden. Damit wird sichergestellt, dass dichte Prüflinge 140 auch als solche erkannt werden bzw. umgekehrt keine dichten Prüflinge 140 aussortiert werden.
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4 zeigt eine schematische Teilschnittansicht eines Prüfsystems 200 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Bei dem Prüfsystem 200 handelt es sich um das Prüfsystem aus 2 und die Darstellung in 4 entspricht der Darstellung aus 2 mit der Ausnahme, dass in 4 das Prüfsystem 200 zusätzlich beispielhaft zwei weitere Prüfkammern 130 und eine dritte Schlauchleitung 466 sowie eine vierte Schlauchleitung 468 aufweist. Die weiteren Prüfkammern 130 entsprechen der bereits in 2 gezeigten und beschriebenen Prüfkammer 130. In den weiteren Prüfkammern 130 sind ebenfalls Prüflinge angeordnet. Ferner sind bezüglich 2 nicht alle Elemente des Prüfsystems 200 mit Bezugszeichen bezeichnet. Eine erste der weiteren Prüfkammern 130 ist mittels der dritten Schlauchleitung 466 mit der Differenzdruck-Prüfvorrichtung 250 verbunden. Eine zweite der weiteren Prüfkammern 130 ist mittels der vierten Schlauchleitung 468 mit der Differenzdruck-Prüfvorrichtung 250 verbunden. Somit sind gemäß dem in 4 gezeigten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung die Referenzkammer 110 und beispielhaft drei Prüfkammern 130 an der Differenzdruck-Prüfvorrichtung 250 mittels der beispielhaft vier Schlauchleitungen 262, 264, 266 und 268 angeschlossen.
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Somit sind die Prüfkammern 130 mehrfach vorgesehen. Hierbei werden die Prüflinge und die Prüfkammern 130 bzw. das Prüfsystem 200 nicht zusätzlich gekühlt bzw. beheizt, sondern es wird die Temperatur über eine gewisse Zeitdauer ausgeglichen, in der jeweils ein Prüfling in eine Prüfkammer 130 gesetzt wird und gewartet wird, bis beide dieselbe Temperatur angenommen haben. Erst dann wird geprüft. Um jedoch ein Verfahren zum Herstellen z.B. einer Steuerung, wobei die Prüfung mittels des Prüfsystems 200 im Verlauf des Verfahrens zum Herstellen erfolgt, nicht zu beeinflussen, indem durch die Wartezeit ein Stau in der Abfolge der Produktion erzeugt wird, sind die mehreren Prüfkammern 130 vorgesehen. Hierbei ist eine Anzahl der Prüfkammern 130 nicht auf das in 4 gezeigte Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung beschränkt. Über z.B. einen Multiplexer oder dergleichen werden die Prüfkammern 130 nacheinander mit den darin bereits temperaturausgeglichenen Prüflingen angesteuert, um den Differenzdruck zu ermitteln. Nach dem Prüfen einer ersten Prüfkammer 130 wird dann der Prüfling entfernt und ein neuer Prüfling bestückt. Nacheinander werden alle Prüfkammern 130 nacheinander geprüft und nach dem Prüfen wieder mit einem neuen Prüfling bestückt. In dieser Zeit kann sich die Temperatur des Prüflings mit jener der jeweiligen Prüfkammer 130 ausgleichen und eine Verfälschung der Messergebnisse bei der Dichtheitsprüfung durch Temperaturschwankungen kann vermieden werden.
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Unter Bezugnahme auf die 1 bis 4 ist anzumerken, dass die Referenzkammer 110 und die zumindest eine Prüfkammer 130 hinsichtlich ihres Aufbaus gleich sind. Unter einem gleichen Aufbau ist hierbei ein identischer Aufbau oder ein Aufbau mit die Prüfung und Wärmekopplung nicht beeinflussenden konstruktiven Unterschieden zu verstehen. Die Referenzkammer 110 und die zumindest eine Prüfkammer 130 sind hinsichtlich ihrer Abmessungen gleich. Die Referenzkammer 110 und die zumindest eine Prüfkammer 130 weisen ein identisches Innenvolumen bzw. Prüfvolumen auf, das im gasdicht verschlossenen Zustand derselben eingeschlossen ist.
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5 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Prüfverfahrens 500 zum Prüfen von Prüflingen auf Dichtigkeit mittels Differenzdruckprüfung, gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Das Verfahren 500 weist einen Schritt des Anordnens 510 eines Prüflings in einer Aufnahmevorrichtung auf. Die Aufnahmevorrichtung weist hierbei eine gasdicht verschließbare und über einen ersten Anschluss mit Druck beaufschlagbare Referenzkammer zur Aufnahme eines Referenzprüflings und eine gasdicht verschließbare und über einen zweiten Anschluss mit Druck beaufschlagbare Prüfkammer zur Aufnahme des Prüflings auf. Auch weist das Verfahren 500 einen Schritt des Durchführens 520 eines Temperaturausgleichs zwischen der Referenzkammer und der Prüfkammer auf. Der Temperaturausgleich wird über eine thermische Kopplung der Referenzkammer und der Prüfkammer realisiert. Durch den Schritt des Durchführens 520 des Temperaturausgleichs wird das Prüfen des Prüflings auf Dichtigkeit vorbereitet. In einem folgenden Schritt 530 wird der Prüfling, wie bereits beschrieben, mittels Differenzdruckprüfung geprüft. Das Verfahren 500 kann in Verbindung mit einer Aufnahmevorrichtung wie der Aufnahmevorrichtung aus 1 sowie in Verbindung mit einem Prüfsystem wie dem Prüfsystem aus 3 vorteilhaft ausgeführt werden.
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6 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Prüfverfahrens 600 zum Prüfen von Prüflingen auf Dichtigkeit mittels Differenzdruckprüfung, gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Das Verfahren 600 weist einen Schritt des zeitlich versetzten Anordnens 610 einer Mehrzahl von Prüflingen in einer Aufnahmevorrichtung auf. Hierbei weist die Aufnahmevorrichtung eine gasdicht verschließbare und über einen ersten Anschluss mit Druck beaufschlagbare Referenzkammer zur Aufnahme eines Referenzprüflings und eine Mehrzahl von gasdicht verschließbaren Prüfkammern auf. Die Mehrzahl von Prüfkammern ist zur Aufnahme einer Mehrzahl von Prüflingen ausgebildet und ist über eine Mehrzahl von zweiten Anschlüssen mit Druck beaufschlagbar. Auch weist das Verfahren 600 einen Schritt des Durchführens 620 eines Temperaturausgleichs zwischen der Referenzkammer und der Mehrzahl von Prüfkammern durch bezüglich des Anordnens zeitlich versetztes Prüfen der Prüflinge auf Dichtigkeit auf. Das Verfahren 600 kann in Verbindung mit einer Aufnahmevorrichtung wie der Aufnahmevorrichtung aus 1 sowie in Verbindung mit einem Prüfsystem wie dem Prüfsystem aus 4 vorteilhaft ausgeführt werden.
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Die beschriebenen und in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiele sind nur beispielhaft gewählt. Unterschiedliche Ausführungsbeispiele können vollständig oder in Bezug auf einzelne Merkmale miteinander kombiniert werden. Auch kann ein Ausführungsbeispiel durch Merkmale eines weiteren Ausführungsbeispiels ergänzt werden. Schritte der beschriebenen Verfahren können wiederholt ausgeführt werden.
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Bezugszeichenliste
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- 100
- Aufnahmevorrichtung
- 110
- Referenzkammer
- 112
- Deckel bzw. Oberteil der Referenzkammer
- 114
- erster Anschluss bzw. Druckanschluss
- 120
- Boden bzw. Unterteil
- 130
- Prüfkammer
- 132
- Deckel bzw. Oberteil der Prüfkammer
- 134
- zweiter Anschluss bzw. Druckanschluss
- 136
- Dichtung der Prüfkammer
- 138
- Führungsstangen
- 140
- Prüfling
- 200
- Prüfsystem
- 216
- Dichtung der Referenzkammer
- 218
- Referenzprüfling
- 221
- Boden bzw. Unterteil der Referenzkammer
- 222
- Verschluss der Referenzkammer
- 223
- Boden bzw. Unterteil der Prüfkammer
- 250
- Differenzdruck-Prüfvorrichtung bzw. Differenzdrucksensor
- 262
- erste Schlauchleitung
- 264
- zweite Schlauchleitung
- F
- Druckkraft zum Abdichten der Prüfkammer
- 370
- Temperaturausgleichsvorrichtung
- 375
- Temperierluftstrom
- 466
- dritte Schlauchleitung
- 468
- vierte Schlauchleitung
- 500
- Prüfverfahren
- 510
- Schritt des Anordnens
- 520
- Schritt des Durchführens eines Temperaturausgleichs
- 530
- Schritt des Prüfens
- 600
- Prüfverfahren
- 610
- Schritt des Anordnens
- 620
- Schritt des Durchführens eines Temperaturausgleichs
