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Die Erfindung betrifft eine Reinigungsvorrichtung zum Reinigen einer Oberfläche eines Batteriebauteils. Des Weiteren betrifft die Erfindung auch ein Verfahren zum Reinigen einer Oberfläche eines Batteriebauteils, sowie ein Verfahren zum Herstellen einer Batterie für ein Kraftfahrzeug.
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Zur automatischen Herstellung von Hochvolt-Batteriesystemen für Elektrofahrzeuge sind Prozesse von Bedeutung, die es erlauben, Batteriemodule thermisch an ein Kühlsystem anzubinden. Die thermische Anbindung erfolgt dabei mithilfe sogenannter Thermal-Interface-Materialien (TIM), auch Gapfiller oder Wärmeleitpaste genannt, welche neben der eigentlichen Hauptaufgabe der Wärmeabfuhr aus den Batteriemodulen auch die Aufgabe eines Toleranzausgleichs übernehmen können. Aktuelle und künftige Produktkonzepte verfolgen dabei das Ziel einer möglichst dünnen Gapfillerschicht und greifen hierfür teils auf Toleranzausgleichselemente zur Batteriemodulanbindung innerhalb der Batteriewanne, das heißt des Batteriegehäuses, zurück. Dünne Gapfillerschichten, beispielsweise mit einer Dicke kleiner oder gleich einem Millimeter reduzieren einerseits den thermischen Widerstand, was eine verbesserte Kühlleistung bedeutet, und andererseits reduzieren sich die Produktkosten, da weniger Gapfiller zur thermischen Anbindung benötigt wird.
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Zur maximalen Potentialausnutzung entfallen konstruktive Vorhaltungen zur Sicherstellung einer Mindestschichtdicke im Produkt. Die Batteriemodule werden prozessbedingt daher bis auf eine sich ergebende minimale Gapfillerschichtdicke abgesenkt. Diese liegt in Abhängigkeit der Materialeigenschaften des Gapfillers, der gewählten Prozessparameter wie Kraft und Zeit und lokaler Fügepartnerdeformationen lokal meist im Bereich von zirka 0,1 Millimeter bis 0,3 Millimeter. Aufgrund vorgelagerter Fügeprozesse, Logistikprozesse und örtlichen Gegebenheiten sind jedoch Verunreinigungen, in Form von Partikeln, Spänen, insbesondere Metallspänen, und so weiter, in der Batteriewanne vor dem Batteriemoduleinbau nie vollständig auszuschließen. Diese Partikel werden auch als Restschmutz bezeichnet. Diese Verunreinigungen bewegen sich meist im Größenbereich von 0,05 Millimetern bis 0,5 Millimetern. Auch größere Partikel sind denkbar. Befindet sich solch ein Partikel im Bereich der thermisch anzubindenden Flächen, ist eine Beschädigung des Batteriemoduls, insbesondere der Zellen und/oder der Zellisolationsfolie, nicht auszuschließen. Bei nachgelagerten Isolationsmessungen kann die Beschädigung meist erkannt und das Batteriemodul in einem aufwendigen Nacharbeitsprozess wieder aus der Batteriewanne entfernt werden. Eventuell stellt sich die Beschädigung jedoch nicht unmittelbar ein, sondern tritt erst nach längerem Einsatz der Batterie auf, was zwingend einen Werkstattaufenthalt und eine aufwendige Reparatur zur Folge hat. Eine besondere Herausforderung stellt dabei die kostengünstige und prozesssichere Entfernung von Partikeln dar. Herkömmliche Saugprozesse sind beispielsweise sehr investitions- und betriebskostenintensiv und stellen keine hundertprozentige Lösung dar. Mechanische Systeme bringen die Gefahr mit sich, die Partikel nicht zu entfernen, sondern nur an andere Stellen zu verteilen.
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Die
DE 10 2019 207 862 A1 beschreibt eine Servicestation zur Identifikation einer Verschmutzung einer Fahrzeugkomponente, wobei durch die Servicestation auch eine Reinigung durchgeführt werden kann, insbesondere mit einem Reinigungswerkzeug der Servicestation. So wird zum Beispiel eine Staubsaugerdüse zum Beispiel zum Absaugen einer Fahrzeugkomponente genutzt und ein Mittel zum Auftragen eines Reinigungsmittels für eine Displayreinigung genutzt.
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Diese Reinigungsmöglichkeiten bringen jedoch die oben bereits beschriebenen Nachteile mit sich.
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Weiterhin beschreibt die
DE 102 15 312 A1 ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Betreibung eines rotierenden optischen Elements, insbesondere eines Spiegels oder Prismas, bevorzugt zur Umlenkung eines Lichtstrahls. Dabei wird die Oberfläche des optischen Elements von störenden Partikelablagerungen auf arbeitszeitsparende Weise befreit, während das optische Element rotiert. Dies erfolgt durch die Bereitstellung einer Reinigungseinheit mit einem Reinigungselement, mit der wenigstens zeitweise wenigstens eine Oberfläche des optischen Elements während der Rotation gereinigt werden kann. Mittels eines Bewegungsorgans kann das Reinigungselement so bewegt werden, dass es die zu reinigende Oberfläche des optischen Elements überstreicht und dabei reinigt. Die Frequenz und Dauer, mit der das Bewegungsorgan das Reinigungselement an das optische Element bewegt, kann mit der Drehfrequenz und den Ausmaßen des Spiegels synchronisiert werden. Das Reinigungselement kann dabei an ein Andrückmittel mit einer Stempelform angebracht sein.
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Die Ausbildung einer solchen Reinigungseinrichtung ist jedoch relativ aufwendig und kostenintensiv.
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Des Weiteren beschreibt die
DE 10 2017 211 070 A1 ein Mikroskop mit einem Mikroskopobjektiv und mit einer Pinzettenvorrichtung zum Entfernen von Partikeln auf einer zu reinigenden Oberfläche. Die Pinzettenvorrichtung umfasst dabei zwei Nadeln, zwischen denen eine Hochspannung angelegt wird, um durch den resultierenden Spannungsdurchschlag eine Lockerung oder ein Lösen der auf dem Untergrund beziehungsweise der Oberfläche befindlichen Partikel zu bewirken. Diese Vorgehensweise ist jedoch lediglich für nicht-leitende Untergründe, zum Beispiel Glasoberflächen, anwendbar.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Reinigungsvorrichtung und ein Verfahren bereitzustellen, die eine möglichst einfache und effiziente Entfernung von Partikeln auf einer Oberfläche eines Batteriebauteils ermöglichen.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Reinigungsvorrichtung und ein Verfahren mit den Merkmalen gemäß den jeweiligen unabhängigen Patentansprüchen. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche, der Beschreibung sowie der Figuren.
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Eine erfindungsgemäße Reinigungsvorrichtung zum Reinigen einer Oberfläche eines Batteriebauteils weist dabei eine Reinigungseinheit auf, die ein Aufnahmeelement aus einem elastischen Material aufweist, das eine klebstofffreie, adhäsive Aufnahmefläche bereitstellt, wobei die Reinigungsvorrichtung dazu ausgelegt ist, zur Reinigung zumindest eines bestimmten Oberflächenbereichs der Oberfläche die adhäsive Aufnahmefläche der Reinigungseinheit mit einer Anpresskraft an den bestimmten Oberflächenbereich anzudrücken, um im Oberflächenbereich befindliche Partikel durch Haftung an der Aufnahmefläche aufzunehmen, und nach dem Andrücken an dem bestimmten Oberflächenbereich die Reinigungseinheit vom bestimmten Oberflächenbereich zu entfernen, um die an der Aufnahmefläche anhaftenden Partikel aus dem bestimmten Oberflächenbereich zu entfernen.
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Partikel lassen sich von einer Oberfläche des Batteriebauteils also vorteilhafterweise dadurch entfernen, indem eine durch ein elastisches Material bereitgestellte klebstofffreie adhäsive Aufnahmefläche gegen diese Oberfläche gedrückt wird und wieder entfernt wird. Durch die adhäsiven Eigenschaften der Aufnahmefläche haften die Partikel, die sich auf dem Oberflächenbereich befunden haben, an welchem die Aufnahmefläche angedrückt wurde, nunmehr an dieser Aufnahmefläche an und können dadurch besonders schonend vom Oberflächenbereich entfernt werden. Die Adhäsionseigenschaften der Aufnahmefläche sind dabei nicht durch einen auf diese Aufnahmefläche aufgebrachten Klebstoff bereitgestellt, sondern stattdessen durch die Materialeigenschaften des Aufnahmeelements selbst.
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Dadurch, dass dieses aus einem elastischen Material ist, kann sich dieses besonders gut an kleine Oberflächenunebenheiten der Oberfläche des Batteriebauteils anpassen. Durch die Verwendung eines solchen Materials als Aufnahmeelement lässt es sich vorteilhafterweise bewerkstelligen, dass keine Klebstoffrückstände an der Oberfläche des Batteriebauteils zurückbleiben können, da die Aufnahmefläche als klebstofffreie Aufnahmefläche bereitgestellt ist, und zudem lässt sich durch die elastischen Eigenschaften des Materials die Oberfläche besonders gründlich reinigen, da sich somit die Aufnahmefläche an die Geometrie der zu reinigenden Oberfläche geometrisch anpassen kann. Außerdem kann es durch die elastischen Eigenschaften vermieden werden, dass durch das Anpressen der Reinigungseinheit an die Oberfläche eine lokal zu hohe Anpresskraft entsteht, die das Batteriebauteil beschädigen könnte. Dies ermöglicht eine besonders homogene Druckverteilung beim Anpressen der Aufnahmefläche gegen den bestimmten Oberflächenbereich. Durch diese Reinigungsvorrichtung lässt sich damit eine besonders effiziente Trockenreinigung von mit Partikeln und eventuell anderen Substanzen lokal verunreinigten Oberflächen erzielen. Nach Entfernung der Partikel können die an der Aufnahmefläche anhaftenden Partikel durch Reinigung der Reinigungseinheit entfernt werden, wie dies später näher beschrieben wird. Dadurch ist auch eine Mehrfachverwendung der Reinigungseinheit und insbesondere des Aufnahmeelements der Reinigungseinheit möglich, insbesondere sogar über mehrere Monate hinweg. Damit ist eine besonders kostengünstige, energie- und ressourcenschonende Reinigungsmöglichkeit zur Entfernung von Restschmutz bereitgestellt. Zudem ist auch eine Automatisierung im Montageumfeld, insbesondere im Rahmen einer Batteriemontage, mit geringem Aufwand darstellbar, zum Beispiel ein Handling mittels eines Sechsachsroboters.
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Bevorzugt ist es also, dass die Reinigungsvorrichtung dazu ausgelegt ist, die Reinigungseinheit automatisiert zu verfahren und zu bewegen und insbesondere gegen den bestimmten Oberflächenbereich zu drücken und wieder von diesem zu entfernen. Der bestimmte Oberflächenbereich kann dabei einen Teilbereich der Oberfläche des Batteriebauteils darstellen oder auch die gesamte Oberfläche. Bevorzugt ist es, dass die adhäsive Aufnahmefläche um Größenordnungen kleiner ist, als die Oberfläche des Batteriebauteils. Dies erlaubt eine gezielte Reinigung nur bestimmter Oberflächenbereiche dieser Gesamtoberfläche des Batteriebauteils, zum Beispiel nur solcher Oberflächenbereiche, für die eine Verunreinigung, zum Beispiel mit Partikeln, erkannt wurde, wie dies später näher erläutert wird. Weist die Oberfläche des Batteriebauteils beispielsweise mehrere zu reinigende Oberflächenbereiche auf, so können die verschiedenen Oberflächenbereiche zum Beispiel zeitlich nacheinander mit der Reinigungseinheit angefahren werden und die auf diesen Oberflächenbereichen befindlichen Partikel wie beschrieben entfernt werden. Auch kann die Reinigungsvorrichtung zum Beispiel auch mehrere gleichartig ausgebildete Reinigungseinheiten aufweisen, die unabhängig voneinander bewegbar sind. In diesem Fall kann eine Reinigung verschiedener bestimmter Oberflächenbereiche mittels der jeweiligen Reinigungseinheiten auch separat und zeitlich überschneidend beziehungsweise parallel erfolgen.
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Bei dem Batteriebauteil, dessen Oberfläche zu reinigen ist, handelt es sich vorzugsweise um ein Teil eines Batteriegehäuses, insbesondere einer Hochvoltbatterie für ein Kraftfahrzeug. Beispielsweise kann das Batteriebauteil einen Gehäuseboden eines solchen Batteriegehäuses darstellen, auf welchem eines oder mehrere Batteriemodule mit jeweils mindestens einer Batteriezelle angeordnet werden sollen. Ein solches Batteriemodul kann zum Beispiel wie eingangs beschrieben thermisch über einen Gapfiller an den Gehäuseboden angebunden werden. Insbesondere kann das erfindungsgemäße Reinigungsverfahren oder eines seiner Ausgestaltungen auch Teil einer automatischen Herstellung von Hochvolt-Batteriesystemen sein, wie diese eingangs beschrieben wurde, insbesondere inklusive einer sich anschließenden Isolationsprüfung. Durch die erfindungsgemäße Reinigungsvorrichtung ist es dann vorteilhafterweise möglich, besonders geringe Spaltbreiten zwischen einer Unterseite eines solchen Batteriemoduls, welche dem Gehäuseboden zugewandt ist, und dem Gehäuseboden selbst zu erzielen, ohne Gefahr zu laufen, dass der Modulboden beziehungsweise die Batteriezellen oder deren Isolierung durch im Spalt befindliche Verunreinigungen und Partikel beschädigt wird. Der Gehäuseboden kann dabei gleichzeitig auch als Kühleinrichtung ausgebildet sein, und beispielsweise von einem Kühlmittel durchströmbare Kühlkanäle aufweisen. Bei dem Batteriebauteil kann es sich zum Beispiel auch um einen Gehäusedeckel eines solchen Batteriegehäuses handeln. Auch über einen solchen Gehäusedeckel lässt sich beispielsweise eine Batteriekühlung bereitstellen. Mit anderen Worten kann auch der Gehäusedeckel als von einem Kühlmittel durchströmbar ausgebildet sein oder an eine Kühleinrichtung thermisch angebunden sein. Auf der dem Gehäuseinnenraum zugewandten Seite eines solchen Gehäusedeckels kann entsprechend ebenfalls ein Batteriemodul oder eine Batteriezelle über einen Gapfiller angebunden sein. Auch in diesem Fall ist es also sehr vorteilhaft, wenn sich zuvor die Oberfläche eines solchen Gehäusedeckels von Partikeln auf einfache und zuverlässige Weise befreien lässt. Denkbar ist es zudem auch, wenngleich auch weniger bevorzugt, dass das Batteriebauteil ein Batteriemodul oder eine Batteriezelle selbst darstellt, insbesondere eine Außenseite eines solchen Batteriemoduls oder einer Batteriezelle, die über einen Gapfiller thermisch an eine Kühleinrichtung angebunden werden soll. Auch diese Außenseite kann entsprechend vorteilhafterweise mittels der Reinigungsvorrichtung vor dem Anbinden an die Kühleinrichtung von eventuell vorhandenen Partikeln befreit werden. Zudem ist es auch denkbar, dass sowohl die Zellen als auch die Kühleinrichtung bzw. deren thermisch zu Koppelnden Außenflächen zuvor mittels der Reinigungsvorrichtung gereinigt werden. Da aber durch das Batteriemontageverfahren bedingt die thermischen Kopplungsflächen der Batteriezellen typischerweise weniger anfällig für die Anhaftung von Partikeln sind, ist es bevorzugt, dass das Batteriebauteil einen Teil eines Batteriegehäuses darstellt.
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Das Aufnahmeelement kann so ausgebildet sein, dass durch Anhaftung an der Aufnahmefläche Partikel z.B. in einer Größenordnung von 0,05 Millimeter bis mindestens 0,5 Millimeter, vorzugsweise bis mindestens 1 Millimeter oder auch mehr, zum Beispiel bis 1,5 Millimeter oder mehr aufgenommen werden können.
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Bei einer sehr vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Reinigungseinheit als ein Reinigungsstempel ausgebildet, wobei die adhäsive Aufnahmefläche eben ausgebildet ist. Wie später näher erläutert, kann die Aufnahmefläche auch mit einer Oberflächenstruktur ausgebildet sein. Eine solche Oberflächenstruktur kann dabei Strukturelemente in einer Größenordnung im einstelligen Millimeterbereich oder weniger aufweisen. Eine ebene Ausbildung der Aufnahmefläche soll dagegen eine solche Oberflächenstruktur nicht ausschließen. Vielmehr soll sich die ebene Ausbildung einer solchen Aufnahmefläche auf eine größere Längenskala beziehen, zum Beispiel auf eine Längenskala im Zentimeterbereich. Mit anderen Worten kann die Ausbildung einer ebenen Aufnahmefläche so verstanden werden, dass diese betrachtet über einen Längenbereich im Zentimeterbereich im Mittel keine Krümmung aufweist. Weiterhin ist es bevorzugt, dass die Reinigungsvorrichtung dazu ausgelegt ist, zur Reinigung des bestimmten Oberflächenbereichs die parallel zum Oberflächenbereich ausgerichtete adhäsive Aufnahmefläche durch eine nicht parallel zur Oberfläche ausgerichtete Bewegung in den Oberflächenbereich zu bewegen und nach dem Andrücken durch eine nicht parallel zur Oberfläche ausgerichtete Bewegung aus dem Oberflächenbereich zu entfernen. Mit anderen Worten kann also die Reinigungseinheit als Reinigungsstempel ausgebildet sein, der zum Entfernen von Partikeln auf den Oberflächenbereich gedrückt wird und dann wieder in entgegengesetzte Richtung entfernt wird. Die Bewegungsrichtung kann dabei senkrecht zur Oberfläche beziehungsweise senkrecht zum Oberflächenbereich ausgerichtet sein. Das Aufnahmeelement kann zum Beispiel würfelförmig oder quaderförmig ausgebildet sein, um die oben beschriebene ebene Aufnahmefläche bereitzustellen. Die Ausbildung als Reinigungsstempel ist besonders vorteilhaft, da durch einen solchen Reinigungsstempel gezielt gewünschte, zu reinigende Oberflächenbereiche einfach angefahren und abgestempelt werden können. Die Aufnahmefläche kann dabei rund oder eckig, zum Beispiel rechteckig oder bevorzugt quadratisch, sein. Die Kantenlänge der Aufnahmefläche liegt vorzugsweise im einstelligen Zentimeterbereich und misst zum Beispiel 5 Zentimeter mal 5 Zentimeter. Dadurch ist die Aufnahmefläche relativ klein im Vergleich zu den typischen Abmessungen der Oberfläche eines Gehäusebodens oder Gehäusedeckels eines Batteriegehäuses als Beispiel für ein Batteriebauteil. Auch kleinere Unebenheiten der Oberfläche können so einfacher ausgeglichen werden.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Reinigungseinheit als ein Reinigungsroller ausgebildet, wobei die adhäsive Aufnahmefläche ringförmig und um eine Rotationsachse rotierbar ausgebildet ist, und wobei die Reinigungsvorrichtung dazu ausgebildet ist, zur Reinigung des bestimmten Oberflächenbereichs die adhäsive Aufnahmefläche durch eine parallel zur Oberfläche ausgerichtete Rollbewegung über den Oberflächenbereich unter Druckausübung auf den Oberflächenbeweg hinwegzurollen. Die Reinigungseinheit kann also ähnlich einem Fusselroller ausgebildet sein und entsprechend durch eine Rollbewegung über den zu reinigenden, bestimmten Oberflächenbereich hinweg bewegt beziehungsweise gerollt werden. Dabei führt die ringförmige Aufnahmefläche eine Abrollbewegung auf. In diesem Fall ist es bevorzugt, dass die Aufnahmefläche pro Reinigungszyklus eine Umdrehung von maximal 360 Grad um die Rotationsachse ausführt. Dadurch kann sichergestellt werden, dass durch Anhaften an der Aufnahmefläche aufgenommene Partikel nicht bei einer erneuten Umdrehung des Reinigungsrollers auf einen anderen Oberflächenbereich der Oberfläche übertragen werden. Der Reinigungsroller kann also über die zu reinigenden Oberflächenbereiche gerollt werden und nach der Ausführung einer bestimmten vorgegebenen Anzahl maximaler Umdrehungen, zum Beispiel einer, gereinigt werden, und dann erneut über weitere zu reinigende Oberflächenbereiche gerollt werden, sofern noch weiterer Reinigungsbedarf besteht.
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Durch einen Reinigungsroller lassen sich sehr schnell größere Oberflächenbereiche reinigen. Die Ausbildung der Reinigungseinheit als Reinigungsstempel ist jedoch bevorzugt, da hierdurch einfacher eine Reinigung in Eckbereichen bereitgestellt werden kann.
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Darüber hinaus sind auch zahlreiche weitere geometrische Ausbildungsmöglichkeiten in Bezug auf das Aufnahmeelement denkbar. Dieses kann beispielsweise auch ringsegmentförmig ausgebildet sein und ähnlich einer Wiegebewegung über den bestimmten zu reinigenden Oberflächenbereich abgerollt werden. In diesem Fall kann die Aufnahmefläche auch eine Krümmung mit einem sehr großen Krümmungsradius aufweisen, ohne dass das Aufnahmeelement selbst und damit die Reinigungseinheit sehr groß ausgebildet werden müssen, wie dies beispielsweise im Falle einer ringförmigen Ausbildung der Aufnahmefläche der Fall wäre.
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Bei einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist das Aufnahmeelement aus einem Elastomer gebildet. Mit anderen Worten stellt das oben genannte elastische Material ein Elastomer dar, wie beispielsweise Kautschuk. Hierdurch lässt es sich erreichen, dass durch die Aufnahmefläche eine gegenüber den aufzunehmenden, insbesondere losen, Partikeln eine besonders hohe Adhäsionskraft aufweist. Zudem sind Elastomere auch elastisch, sodass sich das Aufnahmeelement der zu reinigenden Oberfläche geometrisch sehr gut anpassen kann. Partikel, wie beispielsweise Metallspäne oder ähnliches, haften dabei sehr gut an einem durch ein Elastomer bereitgestelltes Aufnahmeelement und können so besonders effizient von der Oberfläche entfernt werden, ohne die Bauteiloberfläche zu beschädigen.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist die Aufnahmefläche glatt. Mit anderen Worten kann es vorgesehen sein, dass die Aufnahmefläche keine oben erwähnte Oberflächenstruktur aufweist. Dies ermöglicht eine besonders einfache Ausbildung der Aufnahmefläche. Zudem ermöglicht dies ein besonders effizientes Entfernen sehr kleiner Partikel von einer Oberfläche.
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Bei einer weiteren sehr vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist die Aufnahmefläche eine Oberflächenstruktur auf, die insbesondere Noppen und/oder Rillen umfasst. Wie oben bereits erwähnt, ist es bevorzugt, dass die Oberflächenstruktur dabei eine Strukturlänge im Bereich weniger Millimeter oder noch weniger aufweist. Mit anderen Worten können zueinander benachbart angeordnete Noppen und/oder Rillen einer solchen Oberflächenstruktur einen Abstand zueinander aufweisen, zum Beispiel gemessen von Maximum zu Maximum oder Minimum zu Minimum, die eine solche Strukturlänge definiert. Die Oberflächenstruktur kann zudem gemäß einem periodischen Muster bereitgestellt sein. Eine solche Oberflächenstruktur hat den großen Vorteil, dass sich hierdurch auch größere Partikel, zum Beispiel mit einer Größe im Bereich von 0,5 Millimetern bis 1,5 Millimetern, effizient entfernen lassen. Durch eine Oberflächenstruktur lässt sich die effektive, adhäsive Oberfläche des Aufnahmeelements vergrößern, was wiederum insgesamt die auf die Teilchen oder Partikel wirkenden Adhäsionskräfte vergrößert. Zudem können sich Teilchen zwischen den einzelnen Strukturelementen, zum Beispiel in Rillen oder Noppen, dieser Oberflächenstruktur einklemmen. Auch hierdurch lassen sich vor allem größere Teilchen einfacher entfernen, insbesondere Teilchen in einer Größenordnung, die zur Strukturlänge der Oberflächenstruktur korrespondiert.
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Dabei ist es auch denkbar, dass die Reinigungsvorrichtung mehrere unterschiedlich ausgebildete Reinigungseinheiten aufweisen, zum Beispiel solche, die ein Aufnahmeelement mit einer glatten Aufnahmefläche aufweisen und andererseits auch Reinigungselemente mit Aufnahmeelementen, die eine Aufnahmefläche mit einer Oberflächenstruktur aufweisen. Die zur Reinigung des bestimmten Oberflächenbereichs verwendete Reinigungseinheit kann dann zum Beispiel in Abhängigkeit von der Partikelgröße der auf diesem Oberflächenbereich befindlichen und zu entfernenden Partikel gewählt werden. Auch ist es denkbar, dass der bestimmte Oberflächenbereich zunächst mit einer Aufnahmeeinheit gereinigt wird, die eine Aufnahmefläche mit Oberflächenstruktur aufweist, und anschließend mit einer weiteren Aufnahmeeinheit, die eine Aufnahmefläche aufweist, die glatt ist. Dadurch können zum Beispiel zunächst größere Partikel von der Oberfläche entfernt werden, und anschließend noch kleinere.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist die Reinigungsvorrichtung eine Detektionsvorrichtung auf, die dazu ausgelegt ist, auf der Oberfläche befindliche Partikel zu detektieren und eine Position mindestens eines Oberflächenbereichs der Oberfläche als den bestimmten Oberflächenbereich zu bestimmen, in welchem die Partikel detektiert wurden. Dabei kann die Reinigungsvorrichtung bevorzugt weiterhin dazu ausgelegt sein, die Reinigungseinheit in Abhängigkeit von der bestimmten Position zum mindestens einen bestimmten Oberflächenbereich zu bewegen und mittels der Reinigungseinheit zu reinigen. Dies hat den großen Vorteil, dass sich so gezielt nur solche Oberflächenbereiche der Oberfläche reinigen lassen, in welchen auch Partikel detektiert wurden. Mit anderen Worten muss nicht notwendigerweise die gesamte Oberfläche großflächig gereinigt werden, zum Beispiel durch sukzessives Abstempeln mittels des Reinigungsstempels, sondern es können gezielt nur einige Teilbereiche dieser Oberfläche gezielt gereinigt werden. Dies spart enorm Zeit. Die Detektionsvorrichtung kann eine optische Erfassungseinrichtung aufweisen, zum Beispiel eine Kamera. Zudem kann die Detektionsvorrichtung auch eine Lichtquelle aufweisen, mittels welcher die Oberfläche zur Detektion der Partikel beleuchtet wird. Dabei kann die Oberfläche aus unterschiedlichen Richtungen, zum Beispiel zeitlich sequentiell, beleuchtet werden. Die Partikel können dann zum Beispiel anhand ihres Schattenwurfs detektiert werden. Die mittels der Kamera währenddessen aufgenommenen Kamerabilder können automatisiert ausgewertet werden. Auf Basis der Kamerabilder lassen sich dann nicht nur die Partikel detektieren, sondern auch ihre Positionen bestimmen. Die ermittelten Partikelpositionen kann die Reinigungsvorrichtung wiederum dazu verwenden, um die Reinigungseinheit gezielt an diese Positionen zu bewegen, um wie beschrieben die Partikel von den entsprechenden bestimmten Oberflächenbereichen zu entfernen. Die Detektion und Lokalisierung von Partikeln auf einer Oberfläche auf Basis ihres Schattenwurfs wird auch als Shape-from-Shading-Verfahren genannt. Bei diesem Verfahren wird mittels waagrechter Belichtung von verschiedenen Positionen und sequentieller Aufnahme von 2D-Bildern, insbesondere aus einer Aufnahmerichtung senkrecht zum Batteriewannenboden, das heißt senkrecht zur Oberfläche, die Position und Größe solcher Partikel prozesssicher erkannt.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist die Reinigungsvorrichtung ein Reinigungselement zum Reinigen der Aufnahmefläche auf, wobei das Reinigungselement eine adhäsive Reinigungsfläche aufweist, die derart ausgebildet ist, dass an der Aufnahmefläche anhaftende Partikel auf die Reinigungsfläche übertragbar sind, wenn die Aufnahmefläche an die Reinigungsfläche angedrückt wird und von der Reinigungsfläche wegbewegt wird. Ein solches Reinigungselement kann beispielsweise als eine Art Reinigungspapier oder Reinigungsband, ähnlich einem Klebeband, bereitgestellt sein. Die adhäsive Reinigungsfläche ist dabei so ausgebildet, dass diese gegenüber der Aufnahmefläche des Adhäsionsstempels beziehungsweise im Allgemeinen der Reinigungseinheit größere Adhäsionskraft bezüglich der Partikel aufweist. Das Reinigungselement kann zum Beispiel auch in Form eines Transferbandes bereitgestellt sein. Die Reinigungsfläche des Reinigungselements, welche im Folgenden auch einfach als Klebefläche bezeichnet wird, wird vorzugsweise erst kurz, bevor die Aufnahmefläche angedrückt wird, freigelegt. Beispielsweise kann auf der Klebefläche eine Schutzfolie angeordnet sein. Diese Schutzfolie kann gleichzeitig auch die Rückseite eines Klebebands sein, das das Reinigungselement darstellt. Mit anderen Worten kann das Reinigungselement als Reinigungsband beziehungsweise Klebeband bereitgestellt sein, welches aufgerollt ist und wobei durch partielles Abrollen dieses Klebebands entsprechend die Klebefläche, das heißt die Reinigungsfläche, freigelegt wird. Das Klebeband kann also kurz bevor die Aufnahmefläche des Aufnahmeelements gereinigt werden soll, ein Stück abgerollt werden, dann die Aufnahmefläche gegen die Reinigungsfläche gedrückt werden und so gereinigt werden. Im nächsten Reinigungszyklus nimmt die Aufnahmefläche wiederum Partikel auf. Anschließend wird ein weiterer Teilbereich der Reinigungsfläche durch Abrollen des Reinigungsbands freigelegt und die Aufnahmefläche gegen diesen neu freigelegten Teilbereich der Reinigungsfläche gedrückt. In gleicher Weise kann auch vorgegangen werden, wenn die Reinigungsfläche beispielsweise durch eine separate Schutzfolie geschützt ist. Diese kann zeitlich nach und nach, insbesondere nach jedem Reinigungszyklus, partiell abgezogen werden. Dadurch wird die Reinigungsfläche nicht zwischendurch durch Partikel aus der Umgebungsluft verunreinigt.
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Durch das Vorsehen eines solchen Reinigungselements ist die Reinigungseinheit, insbesondere die Aufnahmeeinheit, deutlich länger nutzbar, insbesondere sogar Monate. Des Weiteren ist auch eine Wechselvorrichtung zum automatisierten Wechsel der Reinigungseinheit beziehungsweise der Aufnahmeeinheit vorstellbar und soll als Teil der Reinigungsvorrichtung angesehen werden können.
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Die oben beschriebene Detektionseinrichtung kann nicht nur verwendet werden, um mögliche Partikel vor dem Reinigungsvorgang zu detektieren, sondern sie kann in gleicher Weise auch eingesetzt werden, um nach einem abgeschlossenen Reinigungsdurchgang, bei dem nunmehr alle von der Detektionseinrichtung initial detektierten, mit Partikeln verunreinigten Oberflächenbereiche gereinigt wurden, nochmal zu kontrollieren, ob tatsächlich alle Partikel entfernt sind. Dabei kann vorgegangen werden, wie zur Detektion der Partikel bereits beschrieben. Werden beispielsweise dann erneut Partikel in Oberflächenbereichen der Oberfläche detektiert, so können diese erneut mit der Reinigungseinheit gereinigt werden. Diese Vorgehensweise kann so oft wiederholt werden, bis keine Partikel mehr mittels der Detektionseinrichtung auf der Oberfläche erkannt werden.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Reinigungsvorrichtung dazu ausgelegt, die Aufnahmefläche derart an den bestimmten Oberflächenbereich anzudrücken, dass die Anpresskraft einen vorgebbaren Grenzwert nicht überschreitet, insbesondere wobei die Reinigungsvorrichtung eine Messeinrichtung aufweist, die dazu ausgelegt ist, die Anpresskraft während des Andrückens der Aufnahmefläche an einem bestimmten Oberflächenbereich zu messen und zu überwachen. Zur Messung der Anpresskraft kann als Messeinrichtung beispielsweise auch ein Roboter mit einer Kraftmesseinrichtung, insbesondere einer Kraftmessdose, oder auch ein externer Aktor mit Sensorik am Roboterflansch eingesetzt werden. Dadurch lässt sich vorteilhafterweise eine reproduzierbare Anpresskraft bereitstellen. Außerdem kann so gewährleistet werden, dass das Batteriebauteil, welches bevorzugt als dünner Wannenboden ausgebildet ist, durch eine zu hohe Anpresskraft nicht beschädigt wird. Auch plastische Deformationen des Batteriebauteils können so vorteilhafterweise vermieden werden.
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Des Weiteren betrifft die Erfindung auch ein Verfahren zum Reinigen einer Oberfläche eines Batteriebauteils mittels einer Reinigungsvorrichtung, wobei die Reinigungsvorrichtung zur Reinigung zumindest eines bestimmten Oberflächenbereichs der Oberfläche eine klebstofffreie, adhäsive Aufnahmefläche eines aus einem elastischen Material gebildeten Aufnahmeelements einer Reinigungseinheit der Reinigungsvorrichtung mit einer Anpresskraft an einem bestimmten Oberflächenbereich andrückt. Weiterhin entfernt die Reinigungsvorrichtung nach dem Andrücken die Reinigungseinheit vom bestimmten Oberflächenbereich, um die an der Aufnahmefläche anhaftenden Partikel aus dem bestimmten Oberflächenbereich zu entfernen.
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Die für die erfindungsgemäße Reinigungsvorrichtung und ihre Ausgestaltungen beschriebenen Vorteile gelten in gleicher Weise für das erfindungsgemäße Verfahren.
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Des Weiteren betrifft die Erfindung auch ein Verfahren zum Herstellen einer Batterie, insbesondere einer Hochvoltbatterie, für ein Kraftfahrzeug, das ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Reinigen einer Oberfläche oder eines seiner Ausgestaltungen umfasst. Dabei wird als das Batteriebauteil ein Teil eines Batteriegehäuses bereitgestellt und nach dem Reinigen der Oberfläche des Batteriebauteils wird eine Batterieeinheit, die zumindest eine Batteriezelle umfasst, an der Oberfläche angeordnet.
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Bevor die Batterieeinheit dabei an der Oberfläche angeordnet wird, kann zum Beispiel zunächst eine Wärmeleitpaste oder Wärmeleitmasse, insbesondere das eingangs beschriebene Thermal-Interface-Material, auf die Oberfläche aufgebracht werden, und anschließend die Batterieeinheit auf dieses Thermal-Interface-Material aufgesetzt und in Richtung der Oberfläche gepresst werden. Durch den zuvor durchgeführten Reinigungsprozess können hierdurch sehr kleine Spaltbreiten zwischen der Unterseite der Batterieeinheit, die in Richtung der Oberfläche gerichtet ist, und der Oberfläche selbst bereitgestellt werden, ohne Gefahr zu laufen, dass die Batterieeinheit durch im Spalt zwischen der Batterieeinheit und der Oberfläche befindliche Partikel beschädigt wird. Darüber hinaus kann die Batterieeinheit zum Beispiel ein Batteriemodul darstellen, welches mehrere Batteriezellen umfasst, oder auch nur eine einzelne Batteriezelle. Zudem kann eine solche Batteriezelle als Lithium-Ionen-Zelle ausgebildet sein. Weiterhin kann die Batteriezelle zum Beispiel eine prismatische Batteriezelle, eine Rundzelle oder eine Pouchzelle darstellen.
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Zudem können auch mehrere solcher Batterieeinheiten auf die gleiche Oberfläche aufgebracht werden. Letztendlich kann so eine Batterie bereitgestellt werden, die vielzählige in einem Batteriegehäuse aufgenommene Batteriezellen umfasst. Diese Batterie ist bevorzugt als eine Hochvoltbatterie ausgebildet.
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Zu der Erfindung gehören auch Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Verfahren, die Merkmale aufweisen, wie sie bereits im Zusammenhang mit den Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Reinigungsvorrichtung beschrieben worden sind. Aus diesem Grund sind die entsprechenden Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Verfahrens hier nicht noch einmal beschrieben.
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Die Erfindung umfasst auch die Kombinationen der Merkmale der beschriebenen Ausführungsformen. Die Erfindung umfasst also auch Realisierungen, die jeweils eine Kombination der Merkmale mehrerer der beschriebenen Ausführungsformen aufweisen, sofern die Ausführungsformen nicht als sich gegenseitig ausschließend beschrieben wurden.
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Im Folgenden sind Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben. Hierzu zeigt:
- 1 eine schematische Darstellung einer Reinigungsvorrichtung und eines zu reinigenden Batteriebauteils gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;
- 2 eine schematische Darstellung der Detektion von Partikeln auf einer Oberfläche des zu reinigenden Bauteils gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;
- 3 eine schematische Darstellung der Positionierung einer Reinigungseinheit über den detektierten zu entfernenden Partikeln gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;
- 4 eine schematische Darstellung des Andrückens der Reinigungseinheit mit der adhäsiven Aufnahmefläche an den Oberflächenbereich, auf welchem sich die Partikel befinden, gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;
- 5 eine schematische Darstellung des Entfernens der Reinigungseinheit von der Oberfläche mit den an der Aufnahmefläche anhaftenden Partikeln, gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;
- 6 eine schematische Darstellung der Reinigung der Reinigungseinheit mittels eines Transferbands gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;
- 7 eine schematische Darstellung des gereinigten Aufnahmebereichs der Reinigungseinheit und der Bewegung des Transferbands zum Bereitstellen einer neuen Reinigungsfläche, gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung; und
- 8 eine schematische Darstellung einer erneuten Überprüfung der gereinigten Fläche auf eventuell noch vorhandene Fremdpartikel an der gereinigten Position, gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
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Bei den im Folgenden erläuterten Ausführungsbeispielen handelt es sich um bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung. Bei den Ausführungsbeispielen stellen die beschriebenen Komponenten der Ausführungsformen jeweils einzelne, unabhängig voneinander zu betrachtende Merkmale der Erfindung dar, welche die Erfindung jeweils auch unabhängig voneinander weiterbilden. Daher soll die Offenbarung auch andere als die dargestellten Kombinationen der Merkmale der Ausführungsformen umfassen. Des Weiteren sind die beschriebenen Ausführungsformen auch durch weitere der bereits beschriebenen Merkmale der Erfindung ergänzbar.
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In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen jeweils funktionsgleiche Elemente.
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1 zeigt eine schematische Darstellung einer Reinigungsvorrichtung 10 in Form einer Reinigungsanlage 10 in ihrer Ausgangsposition und eines Batteriebauteils 12, welches in diesem Beispiel als ein Batteriegehäuse 14 ausgebildet ist. Das Batteriegehäuse 14 weist einen Gehäuseboden 16 auf, der eine Oberfläche 16a aufweist, auf welcher sich vorliegend exemplarisch einige Partikel 18 befinden. Die Oberfläche 16a des Gehäuses 16 befindet sich dabei auf einer dem Innenraum des Batteriegehäuses 14 zugewandten Seite des Gehäusebodens 16, auf den im Laufe der Fertigung einer Batterie Batteriemodule oder Batteriezellen gesetzt werden sollen. Die Reinigungsvorrichtung 10 ist nun dazu ausgelegt, diese Partikel 18 zu entfernen. Zu diesem Zweck weist die Reinigungsvorrichtung 10 eine Reinigungseinheit 20 auf, die in diesem Beispiel als Reinigungsstempel 22 ausgeführt ist. Dieser Reinigungsstempel weist wiederum ein Aufnahmeelement 24 auf, welches aus einem elastischen Material 26 gebildet ist, wie beispielsweise ein Elastomer, zum Beispiel Kautschuk. Damit kann durch das Aufnahmeelement eine klebstofffreie, adhäsive Aufnahmefläche 24a bereitgestellt werden. Dies erlaubt es, die Partikel 18 von der Oberfläche 16a dadurch zu entfernen, indem der Stempel 22 mit der Aufnahmefläche 24a auf die Oberfläche 16a im Bereich der Teilchen 18 gepresst wird, sodass die Teilchen 18 durch Anhaften an der Aufnahmefläche 24a von der Oberfläche 16a entfernt werden können, wie dies im Detail später näher beschrieben wird. Weiterhin umfasst die Reinigungsvorrichtung 10 eine Detektionsvorrichtung 28. Diese weist wiederum eine optische Erfassungseinrichtung, wie beispielsweise eine Kamera 30, auf sowie eine oder mehrere Lichtquellen 32. Mittels dieser Detektionsvorrichtung können die Teilchen 18 auf der Oberfläche 16a detektiert werden und deren Position bestimmt werden.
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Zudem umfasst die Reinigungsvorrichtung 10 ein Reinigungselement 34 zum Reinigen der Aufnahmefläche 24a, wobei dieses Reinigungselement 33 in diesem Beispiel als Reinigungsband 34 ausgeführt ist, das eine adhäsive Reinigungsfläche 36 aufweist. Das Reinigungsband 34 ist mittels eines Fördermechanismus 38 aufgerollt und kann gezielt abgerollt werden, um die adhäsive Reinigungsfläche 36 sukzessive freizulegen. Die Reinigung der Oberfläche 16a mittels dieser Reinigungsvorrichtung 10 wird im Folgenden Schritt für Schritt mit Bezug auf 2 bis 8 näher erläutert.
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2 bis 8 zeigen dabei ebenfalls die Reinigungsvorrichtung 10, die, wie zu 1 beschrieben, ausgebildet sein kann, sowie auch das zu reinigende Batteriebauteil 12, welches ebenfalls wie zu 1 beschrieben ausgebildet sein kann. 2 bis 8 veranschaulichen dabei insbesondere die einzelnen mittels der Reinigungsvorrichtung 10 nacheinander ausgeführten Prozessschritte, sowie die Reinigungsvorrichtung 10 und ihre Komponenten in unterschiedlichen Zuständen, die zu den einzelnen Prozessschritten korrespondieren. 2 veranschaulicht dabei die Bauteilprüfung auf Fremdpartikel 18 und die Positionserfassung dieser Partikel 18. 3 veranschaulicht die Stempelpositionierung an der zu reinigenden Stelle, 4 die Partikelaufnahme, 5 die aufgenommenen und entfernten Partikel 18, 6 die Stempelreinigung an einem Reinigungsband bzw. Transferband 34, 7 den gereinigten Stempel 22 und die Bewegung des Transferbands 34, sowie 8 die erneute Prüfung auf Fremdpartikel an der gereinigten Position.
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2 zeigt dabei, wie mittels der Detektionsvorrichtung 28 die Partikel 18 auf der Oberfläche 16a detektiert werden. Die Detektionsvorrichtung 28 ist für eine Partikelerkennung und Positionsermittlung durch eine vollständige Prüfung der relevanten Oberfläche 16a des Batteriebauteils 12 ausgelegt. Beispielsweise kann die Detektionsvorrichtung 28 zur Ausführung eines Shape-from-Shading-Verfahrens ausgelegt sein. Im Zuge dieses Verfahrens wird die Oberfläche 16a und eventuell darauf befindliche Partikel 18 waagrecht mittels der Lichtquellen 32 belichtet beziehungsweise beleuchtet, beispielsweise auch aus unterschiedlichen Richtungen, zeitgleich oder zeitlich sequentiell. Währenddessen nimmt die Kamera 30 2D-Bilder von der Oberfläche 16a auf. Bevorzugt ist die Kamera 30 dabei so ausgerichtet, dass diese von oberhalb der Oberfläche 16a senkrecht nach unten auf die Oberfläche 16a blickt. Dies vereinfacht die anschließende Bildauswertung. Auf Basis der aufgenommenen 2D-Bilder können Partikel 18 detektiert werden und deren Positionen relativ zur Oberfläche 16a bestimmt werden. Insbesondere wird hierzu der Schattenwurf der Partikel 18 verwendet, der durch die seitliche Beleuchtung mittels der Lichtquellen 32 entsteht. Dabei können einzelne Teilbereiche 16b, 16c, 16d, 16e, 16f der Oberfläche 16a zeitlich nacheinander mittels der Detektionsvorrichtung 28 auf das Vorhandensein von Teilchen 18 hin überprüft werden. Exemplarisch sind in 2 fünf solcher Teilbereiche 16b, 16c, 16d, 16e, 16f veranschaulicht, die im Folgenden auch als Oberflächenbereiche 16b, 16c, 16d, 16e, 16f bezeichnet werden. Im vorliegenden Beispiel befinden sich Partikel 18 beziehungsweise Verunreinigungen im Oberflächenbereich 16b. Diese können also mittels der Detektionsvorrichtung 28 detektiert werden und die Lage beziehungsweise Position dieses Oberflächenbereichs 16b mittels der Detektionsvorrichtung 28 bestimmt werden. Dies kann zum Beispiel mittels einer vorliegend nicht dargestellten Auswerteeinrichtung der Detektionsvorrichtung 28 erfolgen, die die aufgenommenen Bilder auswertet. Die ermittelte Position des Oberflächenbereichs 16b, oder eventuell auch der mehreren Oberflächenbereiche, in denen Partikel 18 detektiert wurden, wird nun verwendet, um die Reinigungseinheit 20 entsprechend anzusteuern, um diese an die korrespondierende Position zu bewegen, wie dies in 3 veranschaulicht ist.
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In 3 befindet sich nunmehr also die Reinigungseinheit 20 in Form des Adhäsionsstempels 22 bezüglich der dargestellten z-Richtung direkt oberhalb des Oberflächenbereichs 16b, in welchem die Partikel 18 detektiert wurden. Anschließend wird der Adhäsionsstempel 22 in Richtung der Oberfläche 16a bewegt, bis er diese kontaktiert, wie dies in 4 veranschaulicht ist. Weiterhin wird der Adhäsionsstempel 22 mit einer Anpresskraft F auf den Oberflächenbereich 16b gedrückt.
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3 veranschaulicht also die Anfahrt der Positionen mit dem Adhäsionsstempel 22, und 4 die Partikelaufnahme mittels Stempeln, das heißt Aufdrücken des Stempels 22 auf die zu reinigende Oberfläche 16a beziehungsweise den Oberflächenbereich 16b, mit einer definierten und gegebenenfalls überwachten Anpresskraft F. Eine Überwachung kann zum Beispiel dadurch bereitgestellt werden, indem eine Messeinrichtung 40, die ebenfalls Teil der Reinigungsvorrichtung 10 sein kann, diese Kraft F während des Anpressens erfasst und überwacht. Der Anpressvorgang kann damit kraftgeregelt erfolgen. Hierdurch kann auch gewährleistet werden, dass die Anpresskraft immer kleiner ist, als ein vorgebbarer Grenzwert G. Eine Deformation oder Beschädigung des Gehäusebodens 16 kann somit ausgeschlossen werden. Die Messeinrichtung 40 kann als Kraftmessdose ausgestaltet sein oder es kann auch ein externer Aktor mit Sensorik am Roboterflansch eingesetzt werden.
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5 veranschaulicht, wie nach dem Anpressen des Adhäsionsstempels 22 an die Oberfläche 16a dieser wieder von der Oberfläche 16a, insbesondere vom Oberflächenbereich 16b, entfernt wird. Die Oberfläche 16a, insbesondere der Oberflächenbereich 16b, ist nun durch die Anhaftung der Partikel 18 an der Stempeloberfläche, das heißt an der Aufnahmefläche 24a, gereinigt. Die Partikel 18 sind also durch die Aufnahmeeinheit 24 aufgenommen und von der Oberfläche beziehungsweise dem Oberflächenbereich 16b entfernt.
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6 veranschaulicht nun schematisch die Reinigung der Adhäsionsstempeloberfläche 24a durch Stempeln des Reinigungspapiers 34. Dazu wird der Stempel 22 ebenfalls mit einer Anpresskraft F2 auf die adhäsive Reinigungsfläche 36 des Reinigungsbandes 34 gedrückt. Dieses Reinigungspapier 34 beziehungsweise Reinigungsband 34, insbesondere dessen Reinigungsfläche 36, weist dabei eine gegenüber dem Adhäsionsstempel 22 größere Adhäsionskraft bezüglich der Partikel 18 auf. Die Reinigungsfläche 36 ist dabei vergleichbar mit der Klebeseite eines Klebebands.
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7 illustriert schematisch, wie nunmehr die Partikel 18 an der Reinigungsfläche 36 des Reinigungsbands 34 anhaften. Die Aufnahmefläche 24a des Stempels 22 ist damit gereinigt. Mittels des Fördermechanismus 38 können für den nächsten Reinigungszyklus die vom Reinigungsband 34 aufgenommenen Partikel weitertransportiert werden und dadurch ein neuer noch unbenutzter Bereich der Reinigungsfläche 36 freigelegt werden. Bevorzugt ist es dabei, dass ein solcher weiterer Bereich der Reinigungsfläche 36 erst dann freigelegt wird, kurz bevor der Stempel 22 gereinigt werden soll. Dadurch kann es ausgeschlossen werden, dass die freigelegte Reinigungsfläche 36 von Umgebungspartikeln in der Luft verunreinigt wird. Dabei kann optional eine separate Schutzfolie vorgesehen sein, die die Reinigungsfläche 36 abdeckt, und die erste dann entfernt wird, kurz bevor der Stempel 22 gereinigt werden soll. Alternativ kann das Aufrollen des Bandes 34 selbst eine solche Schutzwirkung übernehmen. Weiterhin ist es bevorzugt, dass eine Breite des Bandes 34 auf eine Breite der Aufnahmefläche 24a des Stempels 22 abgestimmt ist. Beispielsweise kann das Band 34 genauso breit sein oder etwas breiter, vorzugsweise jedoch weniger als doppelt so breit wie die Aufnahmefläche 24a. Durch diese Abstimmung kann die bereitgestellte Reinigungsfläche 36 besonders effizient genutzt werden.
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Ein weiterer optionaler Prozessschritt ist weiterhin in 8 veranschaulicht. Gemäß diesem weiteren Prozessschritt kann nochmal überprüft werden, insbesondere wiederum mittels der Detektionsvorrichtung 28, ob sich eventuell noch weitere Partikel oder Verunreinigungen auf dem gerade gereinigten Oberflächenbereich 16b befinden. Werden dabei beispielsweise weitere Partikel detektiert, so kann die Reinigung dieses Oberflächenbereichs 16b wie beschrieben wiederholt werden. Werden keine weiteren Partikel in diesem Oberflächenbereich 16b detektiert, so kann die Detektionsvorrichtung 28 den nächsten noch nicht begutachteten Oberflächenbereich der Oberfläche 16a inspizieren und überprüfen, ob sich dort Verunreinigungen oder Partikel befinden. Ist dies der Fall, so kann das beschriebene Verfahren für den weiteren Oberflächenbereich wiederholt werden. Alternativ kann es auch vorgesehen sein, dass die Detektionsvorrichtung 28 bereits initial, das heißt vor dem Reinigungsprozess, die komplette Oberfläche 16a bereichsweise inspiziert und die Positionen der detektierten Partikel 18 bestimmt. Dann kann der Reinigungsstempel 22 die einzelnen Bereiche der Oberfläche 16a nacheinander reinigen. Nach jedem Stempelschritt kann die Aufnahmefläche 24a gereinigt werden. Nach jedem Reinigungsschritt kann nochmal eine Überprüfung wie in 8 veranschaulicht erfolgen. Alternativ können auch zunächst alle Oberflächenbereiche gereinigt werden, für die Partikel oder Verunreinigungen detektiert wurden und erst als letzter Schritt kann nochmal eine Inspektion gemäß 8 für alle Oberflächenbereiche der Oberfläche 16a durchgeführt werden. Werden dann noch Partikel oder Verunreinigungen detektiert, kann das Procedere entsprechend wiederholt werden.
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Insgesamt zeigen die Beispiele, wie durch die Erfindung eine Partikelentfernung mittels Adhäsionsstempel bereitgestellt werden kann. Dies erlaubt es, auf besonders effiziente und kostengünstige und vor allem für das Bauteil sehr schonende Weise Partikel zu entfernen. Das beschriebene Verfahren eignet sich zur effizienten Trockenreinigung mit Partikeln und andere Substanzen lokal verunreinigter Oberflächen. Eine Mehrfachanwendung des Stempels, zum Beispiel über mehrere Monate, ist möglich, lediglich das Reinigungspapier ist regelmäßig zu erneuern. Insofern stellt das beschriebene Verfahren und die Vorrichtung eine kostengünstige, energie- und ressourcenschonende Möglichkeit zur Entfernung von Restschmutz dar. Eine Automatisierung im Montageumfeld, zum Beispiel ein Handling mittels Sechs-Achs-Roboter, ist mit geringem Aufwand darstellbar. Mittels erneuter Prüfung des verunreinigten Bereichs kann des Weiteren im Anschluss der Operation unmittelbar die vollständige Entfernung der Partikel abgesichert werden. Bei Bedarf kann die Reinigungsoperation wiederholt werden. Eine nachfolgende Beschädigung von Batteriezellen oder Batteriemodulen, die in das Gehäuse eingesetzt werden, bedingt durch vorhandene Partikel kann dadurch sicher vermieden werden. Aufwendige nachgelagerte Prozessschritte zur Behebung von Isolationsfehlern sowie Werkstattaufenthalte und aufwendige Reparaturen, die durch nachträgliche Isolationsfehler im laufenden Betrieb bedingt sind, können dadurch vorteilhafterweise vermieden werden oder zumindest in ihrer Häufigkeit deutlich reduziert werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102019207862 A1 [0004]
- DE 10215312 A1 [0006]
- DE 102017211070 A1 [0008]
