DE10235878A1

DE10235878A1 - Lecksuchverfahren und -einrichtungen

Info

Publication number: DE10235878A1
Application number: DE10235878A
Authority: DE
Inventors: Markus Nothhelfer; Andreas Seiler
Original assignee: Inficon GmbH Deutschland
Priority date: 2002-01-18
Filing date: 2002-08-06
Publication date: 2003-07-31
Also published as: JP2005515426A; US20050115305A1; EP1466152A1; WO2003060455A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Untersuchung von im Wesentlichen gleichartigen Prüflingen (13) auf Lecks, bei welchem die Prüflinge über eine Fördereinrichtung (14) einem Lecksuchgerät (19) zugeführt, auf Lecks untersucht und über eine Fördereinrichtung (21, 22) abgeführt werden; um eine "inline"-Leckuntersuchung der Prüflinge (13) zu ermöglichen, wird vorgeschlagen, dass jeder Prüfling (13) in eine von mehreren Testkammern (1) eingesetzt wird, die sich auf einen kreisförmigen Träger (16) befinden, dass während der Rotation des Trägers (16) die Lecksuche zunächst vorbereitet und dann durchgeführt wird und dass abschließend die Prüflinge (13) ihrer jeweiligen Testkammer (19) entnommen und abgeführt werden.

Description

Die Erfindung betrifft Verfahren und Vorrichtungen zur Untersuchung von Prüflingen auf Lecks.

Bei einer Vielzahl serienmäßig hergestellter Produkte mit Verpackungen, Kapseln, Gehäusen o. dgl. besteht häufig das Bedürfnis, ihre Dichtheit sicherzustellen. Produkte bzw. Prüflinge dieser Art sind z. B. verpackte Produkte (Lebensmittel, Pharmazeutika, sterile, nur einmal verwendbare Gegenstände usw.), sei es, daß die Verpackung aus einer Folie besteht oder ein Fläschchen bzw. eine Ampulle mit Verschluß ist. In diesem Fall interessiert die Dichtheit der Verpackung. Serienmäßig hergestellte Produkte, bei denen die Dichtheit eine wesentliche Rolle spielt, können auch gekapselte Bauteile (Elektronik-Bauteile, Schalter o. dgl.) oder andere Gegenstände mit einem mehr oder weniger großen Hohlraum (gekapselte Maschinenelemente, Gaspatronen, Gasgeneratoren . . .) sein.

Aus der DE 196 42 099 A1 ist es bekannt, die Verpackung eines verpackten Gegenstandes auf Dichtheit zu prüfen. Diese Prüfung erfolgt nach dem Prinzip der Vakuumlecksuche in einem Testraum, der von zwei dehnbaren Folien gebildet wird. Das Einbringen und Entnehmen des Prüflings in die bzw. aus der Einrichtung erfolgt von Hand. Werden Lecksucheinrichtungen dieser Art bei Herstellprozessen mit kurzen Taktzeiten eingesetzt, kann die Lecksuche nur stichprobenartig erfolgen, um Systemfehler möglichst frühzeitig erkennen zu können. Nachteilig ist daran, dass Maßnahmen zur Beseitigung solcher Fehler mit einem erheblichen Zeitverzug verbunden sind. Die Untersuchung möglichst vieler oder gar aller mit kurzen Taktzeiten hergestellten Prüflinge ist nicht möglich.

Aus der US 5 373 729 ist eine Vorrichtung bekannt, mit der die Verpackung von jeweils mit einer Folie verschlossenen Behältern auf Dichtheit geprüft wird. Die Prüfung erfolgt "inline", d. h. jeder der Behälter wird auf ein eventuell vorhandenes Leck untersucht. Um diese Art der Prüfung zu ermöglichen, werden die Behälter der Lecksucheinrichtung über ein Band zugeführt. Die Lecksucheinrichtung selbst besteht aus einem Unterteil und einem auf- und abwärts bewegbaren Oberteil. Zwischen diesen beiden Bauteilen befindet sich das Band, das für die Zeit, innerhalb der die Lecksuche stattfindet, angehalten wird. Die Lecksuche mit Taktfrequenzen im Sekundenbereich ist nicht möglich.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Verfahren und Vorrichtungen der eingangs erwähnten Art zu schaffen, die eine Lecksuche an Prüflingen mit hohen Taktfrequenzen ermöglicht, so dass auch bei mit etwa im Sekundenbereich liegenden Taktfrequenzen hergestellten Produkten eine "inline"-Leckuntersuchung möglich ist.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die Maßnahmen gemäß den Patentansprüchen gelöst.

Durch die Anwendung des Rhönradprinzips ist es möglich, nacheinander mit relativ hoher Taktfrequenz und für eine ausreichende Zeit Testkammern zu bilden, in denen die Lecksuche vorbereitet und ausgeführt wird. Unter Rhönradprinzip soll verstanden werden, dass sich neben dem Transportband der auf Lecks zu untersuchenden Gegenstände eine im wesentlichen kreisförmige, rotierende, bei anderen Applikationen an sich bekannte Einrichtung befindet, die mit den Testkammern ausgerüstet ist. In diese werden die Gegenstände eingebracht. Während einer Umdrehung des Systems findet der Lecksuchprozess statt. Überschreitet die Anzahl der pro Zeiteinheit gebildeten Testkammern nicht die Anzahl der pro Zeiteinheit hergestellten Prüflinge, kann eine "inline"-Lecksuche stattfinden, und zwar unter der Voraussetzung, dass die Testkammern ausreichend lange geschlossen gehalten werden könnten. Relevant für die Anzahl der benötigten Testkammern ist dabei der zeitliche Abstand, mit dem die Prüflinge hergestellt werden, und die Zeit, innerhalb der eine Lecksuche durchgeführt werden kann. Fallen Prüflinge mit hohen Taktfrequenzen an, beispielsweise pro Sekunde ein Prüfling, und dauert die Durchführung der Lecksuche beispielsweise zehn Sekunden, werden zwölf Testkammern benötigt, wenn die Prüflinge jeweils innerhalb einer Sekunde in eine Testkammer eingebracht und daraus entnommen werden können.

Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung sollen anhand eines in der Figur schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen erläutert werden. Die Figur zeigt eine Lösung, bei der sich eine Mehrzahl von Testkammern auf einem kreisförmigen, um eine vertikale Achse drehbaren Träger befindet.
Bei der Lösung nach Fig. 1 werden die Prüflinge 13 mit Hilfe eines Transportbandes 14 der Lecksucheinrichtung 15 zugeführt. Diese besteht aus einem kreisscheiben- oder kreisringscheibenförmigen Träger 16, der in nicht näher dargestellter Weise um die vertikale Achse 17 drehbar (Pfeil 18) gelagert ist. Auf dem Träger 16 befinden sich zwölf kreisförmig angeordnete Lecksuchkammern 19. Mit 1 bis 12 sind Stationen bezeichnet, die jede der Lecksuchkammern 19 durchläuft. Die Lecksuchkammern 19 der Stationen 3 bis 11 sind in geschlossenem, die Kammern der Stationen 2 und 12 im halboffenen und die Kammer der Station 1 in offenem Zustand dargestellt. Jeder der Lecksuchkammern 19 ist eine Vakuumpumpe 20 zugeordnet, die über nicht dargestellte Leitungen mit Ventilen jeweils an die zugehörige Lecksuchkammer angeschlossen sind. Der Abführung der auf Lecks untersuchten Prüflinge 1 dienen zwei Transporteinrichtungen 21 und 22. Band 21 dient dem Abtransport dichter Prüflinge 1. Auf das Band 22 werden Prüflinge abgelegt, die ein Leck aufweisen.
Die Lecksuchkammern 19 sind zweckmäßig derart ausgebildet, wie es in der DE-A-196 42 099 beschrieben ist. Der Testraum wird von zwei dehnbaren Folien gebildet, die in jeweils einen Rahmen eingespannt sind. Der auf Lecks zu prüfende Gegenstand wird zwischen die Folien eingebracht. Danach wird der Zwischenraum evakuiert, so das eine den Gegenstand unmittelbar umschließende Lecksuchkammer entsteht. Die Folien sind mit Mitteln (Noppen, poröse Beschichtung oder ähnl.) ausgerüstet, die einen zusammenhängenden Zwischenraum zwischen den Folien und dem zu prüfenden Bereich des Gegenstandes bilden. Dieser Zwischenraum ist mit einem testgasempfindlichen Detektor verbunden. Es ist nicht unbedingt erforderlich, dass zwei Folien die Testkammer bilden; eine in einem Rahmen eingespannte Folie und ein fester Boden (oder Deckel) können ebenfalls zur Bildung einer Testkammer mit kleinem Restvolumen eingesetzt werden.
Der Ablauf der Lecksuchprüfung erfolgt in der Weise, dass ein Umsetzer 23 die zugeführten Prüflinge 13 ergreift - z. B. mit einem Vakuumsauger - und in die offene Lecksuchkammer 19 der Station 1 einbringt. Die Kammer 19 verweilt bei dieser Station 1 etwa eine Sekunde. Im Sekundentakt erfolgt der Weitertransport der Kammern 19 zu ihrer jeweils nächsten Station. In Höhe der Station 2 schließt die Kammer. Unmittelbar nach der Schließung beginnt die Evakuierung.
Es ist zweckmäßig, relativ bald nach dem Beginn der Abpumpphase bereits mit einer Groblecksuche zu beginnen. Dadurch können massive Lecks, verursacht z. B. durch einen Lufteinbruch bei einem geplatzten Prüfling, festgestellt werden. Bei der Feinlecksuche (Station 11) könnten solche Lecks nicht mehr festgestellt werden, da zu diesem Zeitpunkt auch die im Prüfling enthaltenen Testgase abgepumpt sind. Die Groblecksuche erfolgt
z. B. dadurch, dass in Höhe der Station 5 ein testgasempfindlicher Sensor abgefragt wird, der an die Verbindungsleitungen zwischen den Kammern und ihren Vakuumpumpen angeschlossen ist.
Der Abpumpprozess wird bis zur Station 10 fortgesetzt und erreicht dort einen Druck von etwa 1 mbar. In Höhe der Station 11 erfolgt die Ankopplung eines empfindlichen Lecksuchgerätes 24 an die Kammer 19. Es ist mit einem als Massenspektrometer ausgebildeten Testgasdetektor ausgerüstet. Lecks bis zu 10^-9 mbar l/s können damit festgestellt werden. Über die Station 12, in der das Öffnen der Kammer stattfindet, erreicht die Kammer die Station 1. Der Umsetzer 23 entnimmt der Kammer 19 den Prüfling 1 und legt ihn auf eine der beiden Transporteinrichtungen 21, 22, je nach dem ob er dicht ist oder nicht.
Als Block 26 ist in Fig. 1 noch die Steuerung der Lecksucheinrichtung dargestellt. Wegen der Vielzahl der bewegten Teile erfolgt die Kommunikation zwischen der Steuerung 26 und den zu steuernden Bauteilen (Transporteinrichtungen, Ventile, Träger 16, Umsetzer 23 usw.) einerseits und den Signalgebern (Groblecksuche, Lecksucher 24) und der Steuerung 26 andererseits zweckmäßig über ein Infrarot-Datenerfassungssystem.

Claims

1. Anwendung des Rhönradprinzips bei der kontinuierlichen Untersuchung von Prüflingen (13) auf Lecks.

2. Verfahren zur Untersuchung von im wesentlichen gleichartigen Prüflingen (13) auf Lecks, bei welchem die Prüflinge über eine Fördereinrichtung (14) einem Lecksuchgerät (19) zugeführt, auf Lecks untersucht und über eine Fördereinrichtung (21, 22) abgeführt werden, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Prüfling (13) in eine von mehreren Testkammern (19) eingesetzt wird, die sich auf einen kreisförmigen Träger (16) befinden, dass während der Rotation des Trägers (16) die Lecksuche zunächst vorbereitet und dann durchgeführt wird und dass abschließend die Prüflinge (13) ihrer jeweiligen Testkammer (19) entnommen und abgeführt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass sich das Rhönrad bzw. der Träger (16) um eine im wesentlichen vertikale Achse (17) dreht (horizontales Rhönrad).

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine Testgaslecksuche stattfindet, bei dem die Prüflinge (13) Testgas enthalten, und dass die Lecksuche dadurch erfolgt, dass das innerhalb einer Testkammer (19) befindliche Gas mit Hilfe eines Testgasdetektors auf das Vorhandensein von Testgas untersucht wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Kammern (19) im Zeittakt mehrere Stationen (1 bis 12) durchlaufen und dass nach dem Einbringen des Gegenstandes (13) in eine der Kammern (19) zunächst eine Evakuierung der Kammer stattfindet.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass während der Evakuierung der Kammern (19) eine Groblecksuche durchgeführt wird, indem ein testgasempfindlicher Sensor abgefragt wird, der sich in der Verbindungsleitung zwischen der Kammer und einer Vakuumpumpe (20) befindet.

7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass in Höhe einer der letzten Stationen (11) ein testgasempfindlicher Detektor (24) an die Kammer (19) angekoppelt wird.

8. Einrichtung zur Durchführung der Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass sie einen kreisförmigen Träger (16) mit einer Mehrzahl von auf dem Umfange des Trägers (16) verteilten Testkammern (19) sowie Zuführungs- und Abführungsmittel (23) für die zu untersuchenden Gegenstände (13) umfasst.

9. Einrichtung zur Durchführung der Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass jeder der Lecksuchkammern (19) eine Vakuumpumpe (20) zugeordnet ist.

10. Einrichtung zur Durchführung der Verfahren nach den Ansprüchen 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass jede der Lecksuchkammern zwei relativ zueinander bewegbare Wandungsabschnitte aufweist, die im zusammengefügten Zustand die den zu prüfenden Gegenstand aufnehmende Kammer bilden, und dass mindestens einer der Wandungsabschnitte eine dehnbare Folie ist.

11. Einrichtung zur Durchführung der Verfahren nach den Ansprüchen 8, 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass sie mit einer Steuerung (26) ausgerüstet ist und dass für die Kommunikation der Steuerung (26) mit den zu steuernden Bauteilen ein Infrarot- Datenerfassungssystem vorgesehen ist.