WO2024052180A1 - System and method for testing the tightness of thin-layer elements - Google Patents

System and method for testing the tightness of thin-layer elements Download PDF

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WO2024052180A1
WO2024052180A1 PCT/EP2023/073730 EP2023073730W WO2024052180A1 WO 2024052180 A1 WO2024052180 A1 WO 2024052180A1 EP 2023073730 W EP2023073730 W EP 2023073730W WO 2024052180 A1 WO2024052180 A1 WO 2024052180A1
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WO
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Prior art keywords
thin
carrier
test
receiving area
unit
Prior art date
Application number
PCT/EP2023/073730
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Thomas Kuschel
Eckhard Wellbrock
Original Assignee
thyssenkrupp Automation Engineering GmbH
Thyssenkrupp Ag
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by thyssenkrupp Automation Engineering GmbH, Thyssenkrupp Ag filed Critical thyssenkrupp Automation Engineering GmbH
Publication of WO2024052180A1 publication Critical patent/WO2024052180A1/en

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Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M3/00—Investigating fluid-tightness of structures
    • G01M3/02—Investigating fluid-tightness of structures by using fluid or vacuum
    • G01M3/04—Investigating fluid-tightness of structures by using fluid or vacuum by detecting the presence of fluid at the leakage point
    • G01M3/20—Investigating fluid-tightness of structures by using fluid or vacuum by detecting the presence of fluid at the leakage point using special tracer materials, e.g. dye, fluorescent material, radioactive material

Definitions

  • the invention relates to a system and a method for leak testing of thin-film elements.
  • thin-film elements are, for example, membrane-electrode assemblies of fuel cells or bipolar plates.
  • Short cycle times are essential for the series production of such thin-film elements, although cycle times of several seconds for leak testing can only be achieved with the currently available testing devices.
  • several testing devices are therefore operated in parallel in order to test a correspondingly high number of thin-film elements. Purchasing and operating multiple testing devices in parallel results in high costs.
  • the invention is therefore based on the object of specifying a system for leak testing of thin-film elements which, thanks to an improved structural design, is compact and cost-effective and enables reduced cycle times. Furthermore, the invention is based on the object of specifying a method for leak testing of thin-film elements.
  • a system for leak testing of thin-film elements comprising the following:
  • the first carrier unit having at least one first Receiving area and the second carrier unit have at least one second receiving area for the thin-film element;
  • At least one feed device which, in a measuring position of the test stack, can be fluidly connected or is fluidly connected to the first receiving region of the first carrier unit in order to apply a test medium, in particular a gas and/or a liquid, to the thin-film element;
  • At least one measuring device which in the measuring position of the test stack is fluidly connected or fluidly connectable at least to the second receiving area of the second carrier unit and is adapted to detect a leakage portion of the test medium.
  • the invention has the advantage that in the measuring position, on the one hand, the feed device can be fluidly connected to the first receiving area of the first carrier unit and, on the other hand, the measuring device can be fluidly connected to the second receiving area of the second carrier unit.
  • the connection process can be carried out in parallel, which saves time.
  • the feed device and/or the measuring device can be fluidly connected or are fluidly connected directly or indirectly to the respectively assigned receiving area in the measuring position.
  • the test stack advantageously forms a compact design for transporting and for leak testing of the at least one thin-film element.
  • the thin-film element can therefore be positioned easily and quickly at the measuring position or removed from it using the test stack.
  • stacking more than two carrier units makes it possible to accommodate a large number of thin-film elements.
  • the carrier units can in particular each have at least the first receiving area and the second receiving area, which are arranged on opposite sides of the carrier units.
  • the carrier units are particularly preferably identical.
  • the system according to the invention preferably has at least one feed device per carrier unit for applying a test medium to a thin-film element.
  • the feed device is preferably fluidly connectable or fluidly connected to the first receiving area of the first carrier unit in the measuring position.
  • the system according to the invention preferably has at least one measuring device per carrier unit for detecting a leakage component.
  • the measuring device is preferably with the second Receiving area of the second carrier unit can be fluidly connected or fluidly connected in the measuring position.
  • test stack therefore has the advantage that, depending on the number of carrier units stacked, a large number of thin-film elements can be transported and checked for leaks.
  • This has the particular advantage that the cycle times for leak testing of the thin-film elements are significantly reduced. In particular, cycle times of less than one second can be achieved.
  • the system according to the invention thus makes it possible to eliminate the need for several test devices that have to be operated in parallel in order to carry out a correspondingly high number of leak tests in a short time. This reduces space requirements and costs.
  • the two carrier units each have a receiving area in which a thin-film element is inserted during use.
  • the two receiving areas of the carrier units preferably include a recess into which the thin-film element can be inserted. Only when the two carrier units are stacked on top of each other is the thin-film element accommodated in the two receiving areas of the two opposite carrier units. If the test stack is in the measuring position of the system, the thin-film element is tested for leaks.
  • a method for leak testing of thin-film elements in which at least two of the carrier units are stacked on top of each other to accommodate at least one thin-film element to form a test stack.
  • the first carrier unit has at least the first receiving area and the second carrier unit has at least the second receiving area for the thin-film element.
  • the feed device is then fluidly connected to the first receiving area of the first carrier unit in the measuring position of the test stack.
  • the feed device then applies the test medium, in particular a gas and/or a liquid, to the thin-film element.
  • the measuring device is fluidly connected to the second receiving area of the second carrier unit and detects a leakage portion of the test medium. Connecting the feeder and the The measuring device is preferably carried out simultaneously.
  • the method is particularly preferably carried out using the system according to the invention.
  • Air or a tracer gas is preferably used to record the leakage proportion of the test medium.
  • the tracer gas, air or a gas mixture with tracer gas is preferably introduced under pressure into the first receiving area of the first carrier unit, so that the thin-film element is/is exposed to the test medium on a first side. Due to a resulting pressure gradient between the two receiving areas, the test medium penetrates through the smallest openings in the thin-film element and exits on the other, i.e. opposite side into the second receiving space of the second carrier unit. This creates an increase in the pressure or the tracer gas concentration (leakage proportion), which is recorded by the measuring device.
  • the resulting pressure drop from the first receiving space of the first carrier unit to the second receiving space of the second carrier unit is essential for detecting the leakage proportion of the test medium. It is possible that the pressure gradient between the two recording areas can alternatively be generated by an applied vacuum.
  • the first receiving area preferably comprises at least a first pressure chamber with which the feed device is/is fluidly connected in the measuring position.
  • the second receiving area preferably has at least one second pressure chamber with which the measuring device is/is fluidly connected in the measuring position.
  • the carrier units each have at least one integrated channel which is connected to the receiving area in order to supply the test medium to the thin-film element and/or to remove the leakage portion of the test medium from the thin-film element.
  • the carrier units preferably each comprise at least one receiving block, in particular a carrier plate, in which the channel is integrated.
  • the carrier units each have two integrated channels, a first channel with the first receiving area and a second channel with the second receiving area of the respective carrier unit connected is.
  • the carrier units each have at least one connection for connecting the feed device and/or measuring device, which is fluidly connected to the receiving area of the carrier unit.
  • a connection enables the feeding and/or measuring device to be connected quickly and easily to the assigned receiving area.
  • the carrier units each comprise at least one first connection for the feed device and/or at least one second connection for the measuring device.
  • the feed device or the measuring device is preferably fluidly connected or fluidly connected to the receiving area in the measuring position via the integrated channel.
  • connection on the carrier unit can be arranged laterally, i.e. on a side wall of the carrier unit.
  • the connection can be arranged at the top or bottom of the carrier unit in the vertical direction of the test stack.
  • test stack is standing, i.e. aligned vertically, with the support units forming the individual layers of the stack.
  • the terms “top”, “bottom”, “top” and “bottom” refer to the vertical direction, in particular of the test stack.
  • the carrier units preferably each have at least one sealing area which, when stacked, seals the carrier units against one another in a fluid-tight manner. This is necessary to prevent unwanted leakage of the test medium during the leak test.
  • the sealing area preferably extends around the respective receiving area of the carrier unit.
  • the carrier units In order to connect the two carrier units to one another in a form-fitting manner for stacking, the carrier units have at least one form-fitting element, in particular an extension, and/or at least one with the Positive locking element corresponding recording. Particularly preferably, the form-fitting elements enable a detachable connection of the two carrier units.
  • the carrier units are stacked on top of each other to form the test stack. The advantage here is that the carrier units can be stacked and unstacked in a simple manner and are therefore held securely on one another. This also contributes to reducing cycle times.
  • the measuring device has at least one sensor, in particular a helium, hydrogen or nitrogen sensor, which is adapted to detect a volume flow and/or a pressure value and/or a gas concentration of the test medium.
  • a sensor in particular a helium, hydrogen or nitrogen sensor
  • the measuring devices in practice have often included a mass spectrometer, which is very expensive.
  • sensors that detect helium, hydrogen or nitrogen, for example are suitable for measuring the proportion of leakage. These are inexpensive, so that one such sensor is preferably provided for each recording area.
  • the measuring device In order to connect the measuring device to the second carrier unit in the measuring position, the measuring device preferably has at least one adapter and at least one actuator.
  • the actuator releasably connects the adapter for leakage measurement to the second receiving area of the second carrier unit.
  • the adapter is guided to the carrier unit in the measuring position by the actuator and connected to it in such a way that the second receiving area and the measuring device are fluidly connected.
  • the adapter enables a tight connection between the carrier unit and the measuring device.
  • a contact pressure of the adapter can be adjusted by the actuator.
  • the adapter is preferably pressed onto the carrier unit and connected to the integrated channel. This embodiment provides an automatable coupling of the measuring device to the carrier unit, which enables the cycle time to be reduced.
  • the system has at least one pressing device which presses the test stack together in the measuring position in such a way that the carrier units are sealed against one another in a fluid-tight manner.
  • the pressing device preferably presses the sealing areas of the carrier units together in such a way that there is a fluid-tight connection between the carrier units in the receiving areas.
  • the pressing device can have at least one drive with adjustable force and at least one Include linear axis with adjustable stroke to press a stamp onto the test stack from above.
  • the stamp is preferably part of the pressing device and can have at least one seal and/or a die that seals the stack in the pressed state in a contact area of the stamp with the adjacent carrier unit.
  • the pressing device is an easy-to-implement measure for sealing the test stack for leak testing.
  • the system has at least one removal device which, in the measuring position of the test stack, can be fluidly connected or is fluidly connected to the second receiving region of the second carrier unit in order to remove the leakage portion of the test medium from the thin-film element.
  • the removal device is preferably coupled to the measuring device for connecting to the second receiving area of the second carrier unit.
  • the removal device together with the measuring device can be brought up to or away from the second carrier unit. It is advantageous here that the leakage component is removed from the second receiving area of the second carrier unit. This enables the leakage portion of the test medium to be combined, for example for reuse.
  • the measurement of the leakage proportion can take place outside the carrier unit if the measuring device and the discharge device are adapted and coupled to this.
  • the system comprises at least one first stacking device with at least one linear axis and at least one gripping unit arranged on the linear axis, which stacks the carrier units on top of one another at a stacking position to form the test stack.
  • the linear axis preferably comprises at least one drive with an adjustable lifting force.
  • the stacking position is in a transport direction of the carrier units or the test stack in front of the measuring position.
  • the gripping unit When stacking the carrier units, the gripping unit lifts one of the carrier units and places it on another carrier unit. The two stacked carrier units are then lifted by the gripping unit and placed on another carrier unit. The stacking process is repeated until a maximum number of stacked carrier units is reached to form a test stack.
  • the carrier units pick up the thin-film elements before the stacking process.
  • the system comprises at least one second stacking device with at least one linear axis and at least one gripping unit arranged on the linear axis, which stacks the carrier units at a stacking position for separating the test stack.
  • the linear axis preferably comprises at least one drive with an adjustable lifting force.
  • the stacking position is in a transport direction of the carrier units or the test stack after the measuring position.
  • the gripping unit When stacking the carrier units, the gripping unit lifts the test stack up to the carrier unit that forms a bottom end of the test stack. This carrier unit is then transported out of the stacking position.
  • the gripping unit then places the raised test stack down and lifts the test stack again except for the carrier unit, which now forms the lower end. This carrier unit is also transported from the stacking position. The stacking process is repeated until only the carrier unit is present that forms the top end of the test stack.
  • the stacking and destacking devices have a structurally simple structure, so that they can be integrated efficiently and cost-effectively into fully automatic operation.
  • the stacking and destacking devices are preferably designed according to the principle of a portal stacking device.
  • the stacking position and/or the unstacking position are preferably in a line with the measuring position for leak testing of the thin-film elements.
  • the system has at least one transport device.
  • the transport device is preferably a linear transport unit.
  • the transport device comprises at least one drive with adjustable force, which can move one or more carrier units and/or the test stack.
  • the transport device preferably moves the carrier units with the received thin-film elements into the stacking position, then the test stack for leak testing of the thin-film elements into the measuring position, then the test stack into the stacking position and then the stacked carrier units with thin-film elements further.
  • the transport device preferably has at least one linear axis with an adjustable feed speed.
  • the linear axis can be in Their height can be adjustable in order to vary the distance between support units.
  • the transport device is particularly preferably designed according to the operating principle of friction, so that the carrier units or the test stack are transported by means of friction.
  • the transport device can be, for example, a friction conveyor. The advantage here is that the carrier units or the test stack can be quickly transported between the different positions without much effort.
  • the system can have at least one translator unit with at least one lifting and rotating mechanism for picking up and translating individual thin-film elements, the lifting and rotating mechanism interacting with the transport device.
  • the thin-film elements can be quickly and easily transferred from a delivery unit to the transport device or from the transport device to a delivery unit.
  • the system preferably comprises two of the translator units, with a first translator unit being arranged in the transport direction before the stacking position and a second translator unit after the destacking position.
  • the lifting and rotating mechanism of the first translator unit can simultaneously translate one or more thin-film elements from one or more delivery units to one or more carrier units.
  • the lifting and rotating mechanism of the second translator unit can simultaneously translate one or more thin-film elements from one or more carrier units to one or more delivery units.
  • the translator unit can have at least one gripping unit which is adapted to lift one or more thin-film elements from a delivery unit, in particular a transport carrier unit, and transfer them to one or more carrier units of the testing system.
  • the translator unit can have at least one linear axis and at least one actuator for lifting the gripping unit.
  • the actuator must be equipped with an adjustable lifting force for the gripping unit.
  • the linear axis can have an adjustable stroke, so that the distances between the thin-film elements to be lifted or raised can be varied.
  • the linear axis can additionally be adapted to transfer the raised ones into the one carrier unit or the multiple carrier units.
  • a further translator unit which removes the tested thin-film elements from the carrier units and feeds them to a delivery unit, in particular transport carrier units, by means of at least one linear axis, an actuator and a gripping unit, can be provided in the system. This serves to stack the individual thin-film elements on top of each other for further transport.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a system for leak testing of thin-film elements according to a preferred exemplary embodiment of the invention
  • Fig. 2 is a perspective view of the system according to Fig. 1;
  • FIG. 3 shows a schematic sectional view of the system according to FIG. 1, with a test stack in the measuring position;
  • FIG. 4 shows a perspective sectional view of a carrier unit of the system according to FIG. 1 with the thin-film element included;
  • FIG. 5 is a perspective top view of the carrier unit according to FIG. 4, without a thin-film element;
  • FIG. 6 is a perspective bottom view of the carrier unit according to FIG. 4, without a thin-film element.
  • Fig. 7 is a perspective view of a carrier unit of the system according to Fig. 1, with connections at the top and bottom.
  • the same reference numbers are used for identical and equivalent parts.
  • thin-film elements 100 can be, for example, membrane-electrode assemblies, so-called “MEAs” in fuel cells, or bipolar plates “BPPs”. Other thin film elements are possible.
  • MEAs membrane-electrode assemblies
  • BPPs bipolar plates
  • Fig. 1 shows a schematic representation of the system 10, with the system 10 being shown in a perspective view in Fig. 2.
  • the system 10 includes various devices 15, 16, 25, 26, 27, 31, 33, which are arranged so that a test line for leak testing of thin-film elements 100 is formed.
  • the system 10 comprises a pressing device 25, two stacking devices 27, 31, two translation units 33 as well as a feed device 15, discharge device 26, a measuring device 16 and a transport device 32.
  • the transport device 32 is, as can be seen in FIGS. 1 and 2, a Linear conveyor, for conveying carrier units 11a, 11b for receiving the thin-film elements 100, which will be discussed in more detail later.
  • the devices 15, 16, 25, 26, 27, 31, 33 are arranged along the transport device 32.
  • a first of the translator units 33a is arranged at a first longitudinal end 35 of the transport device 32.
  • the first translator unit 33a cooperates with a delivery unit 36, which provides a large number of thin-film elements 100 for receiving.
  • the delivery unit 36 may be a linear conveyor. It is possible that several supply units 36 are provided in order to supply a higher number of thin film elements 100 to the first translator unit 33a.
  • the first translator unit 33a picks up the thin-film elements 100 provided and places each thin-film element 100 in a carrier unit 11.
  • the system 10 comprises a plurality of carrier units 11 for receiving the thin-film elements 100.
  • the first stacking device 27 is provided for stacking the carrier units 11 one on top of the other.
  • the first stacking device 27 is designed so that it holds the supplied carrier units 11 with the received thin-film elements 100 stacked on top of each other to form a test stack 12.
  • the first stacking device 27 is located at a stacking position OFF the test line.
  • the pressing device 25, the feed and discharge device 15, 26 and the measuring device 16 are provided. These are located at a measuring position MS on the test line.
  • the second stacking device 31 is then provided, which separates the test stack 12 again, with the second translator unit 33b being connected downstream and removing the tested thin-film elements 100 from the carrier units 11 and making them available for further transport or further processing.
  • the carrier units 11 and the devices 15, 16, 25, 26 are described in more detail below.
  • the carrier units 11 are plate-shaped.
  • the carrier units 11 each include a carrier plate.
  • the carrier units 11 are generally referred to as carrier plates 11.
  • the carrier plates 11 are identical.
  • the carrier plates 11 can be stacked on top of each other.
  • the carrier plates 11 have a first receiving area 13 and a second receiving area 14, which are arranged opposite one another.
  • the first receiving area 13 is arranged on an upper side 37 of the carrier plate 11 and the second receiving area 14 is arranged on an underside 38 of the carrier plate 11.
  • the two receiving areas 13, 14 each have a recess 39 which forms a pressure chamber.
  • the recess 39 of the first receiving area 13 is open to the outside, i.e. upwards.
  • the recess 39 of the second receiving area 14 is also open to the outside, i.e. open downwards.
  • the recess 39 is designed in such a way that a thin-film element 100 can be at least partially accommodated.
  • two adjacent carrier plates 11 with their recesses 39 form a common receptacle for one of the thin-film elements 100.
  • the recess 39 of the first receiving region 13 of a first carrier plate 11a is the recess 39 of the second receiving region 14 of a second carrier plate 11b opposite.
  • the recesses 39 are designed in such a way that when a thin-film element 100 is inserted, a pressure space is formed behind the thin-film element 100.
  • This pressure chamber 41 extends approximately over the entire surface of the recess 39, so that the thin-film element 100 can be completely pressurized with a test medium during a leak test.
  • the carrier plates 11 each have two integrated channels 17.
  • One of the channels 17 is assigned to one of the recesses 39.
  • the channels 17 lead from the recesses 39 through a side wall 42a, 42b of the carrier plates 11 to the outside.
  • a first of the channels 17 leads from the recess 39 of the first receiving area 13 of the carrier plate 11 to the outside through a first side wall 42a.
  • a second of the channels 17 leads from the recess 39 of the second receiving area 14 of the carrier plate 11 to the outside through a second side wall 42b.
  • the side walls 42a, 42b are arranged opposite one another.
  • the channels 17 thus run outwards from the recesses in opposite directions, in particular longitudinal directions.
  • the integrated channels 17 serve to connect the feed and discharge device 15, 26 and the measuring device 16 in the measuring position MS with the pressure chambers 41.
  • 5 shows a top view of one of the carrier plates 11 and
  • FIG. 6 shows a bottom view of the carrier plate 11 without the thin-film element 100 inserted.
  • Fig. 7 shows one of the carrier plates 11 with an inserted thin-film element 100, the carrier plate 11 having connections at the top and bottom.
  • the carrier plates 11 are stacked on top of each other to form a test stack 12 for leak testing in the measuring position MS.
  • the carrier plates 11 are releasably connected to one another in a form-fitting manner.
  • the carrier plates 11 each have several form-fitting elements 21 and several receptacles 23 corresponding to the form-fitting elements 21.
  • the form-fitting elements 21 are extensions 22 which are designed to protrude from the top 37 of the carrier plates 11.
  • the receptacles 23 are arranged on the underside 38 of the carrier plates 11 and form corresponding indentations with the extensions 22 of an adjacent carrier plate 11. This allows the carrier plates 11 to be quickly and easily stuck together to form a test stack 12.
  • a thin-film element 100 is arranged in the recesses 39 between the adjacent carrier plates 11.
  • the support plates 11 lie against each other with their top and bottom sides 37, 38.
  • Each of the carrier plates 11 has a sealing area 19 on the top and bottom 37, 38, which is provided around the recess 39.
  • the top and bottom sides 37, 38 of the adjacent carrier plates 11 lie flat, so that there is a fluid-tight connection between adjacent carrier plates 11 during the leak measurement.
  • the test stack 12 which is shown in FIG. 3, is in the measuring position MS, in which the leak test of the thin-film elements 100 is carried out.
  • the pressing device 25 for pressing the test stack 12 together is arranged at this position on the test line.
  • the pressing device 25 is constructed like a portal.
  • the pressing device 25 comprises a stamp 43 which is vertically movable by means of a linear axis 44. Furthermore, the pressing device 25 includes an invisible die.
  • the stamp 43 is arranged above the test stack 12 and the die below the test stack 12.
  • the stamp 43 and the die each have seals in order to seal the adjacent carrier plate 11 when the test stack 12 is pressed together.
  • the pressing device 25 has a drive with adjustable force with which the stamp 43 presses the test stack 12 together.
  • the linear axis 44 is configured with an adjustable stroke.
  • measuring devices 16 are provided in FIG. 3, which are arranged laterally one above the other in the measuring position MS. Furthermore, several feed devices 15 and several discharge devices 26 are also provided arranged laterally one above the other. The measuring devices 16 as well as feed and discharge devices 15, 26 are arranged vertically distributed in such a way that they correspond to connections 18 of the integrated channels 17 of the carrier plates 11 of the test stack 12.
  • At least one measuring device 16 is provided for each carrier plate 11. This means that one of the measuring devices 16 can be fluidly connected to one of the pressure chambers 41 of one of the carrier plates 11 in order to detect a leakage portion of a test medium during a leak measurement process.
  • the Measuring device 16 includes at least one sensor that is adapted to detect a leakage portion of a gas or gas mixture.
  • the gas or gas mixture can comprise hydrogen “H2”, as shown in FIG. 1.
  • the measuring device 16 can have a hydrogen-detecting sensor, in particular a hydrogen sensor.
  • the measuring device 16 can have a nitrogen-detecting sensor, in particular a nitrogen sensor.
  • the measuring device 16 alternatively or additionally has a helium-detecting sensor, in particular a helium sensor.
  • the measuring device can have a sensor that detects a change in pressure.
  • the sensor can be a pressure sensor.
  • the measuring device 16 can additionally or alternatively have a sensor for detecting a volume flow.
  • the measuring device 16 can be adapted to moisten the thin-film elements 100.
  • the measuring device 16 is each coupled to a discharge device 26, which can be fluidly connected to the pressure chamber 41 of the second receiving area 14 of the carrier plate 11.
  • the discharge device 26 comprises a discharge line 45, in or on which the sensor of the measuring device 16 is arranged.
  • the discharge line 45 serves to discharge the leakage portion of the test medium through the integrated channel 17 from the pressure chamber 41 of the second receiving area 14 of the carrier plate 11.
  • the sensor and the discharge line 45 are coupled in such a way that they can be moved together in the direction of the test stack.
  • the measuring device 16 has an actuator, not shown, through which at least the discharge line 45 can be brought to the connection 18 for connection to the integrated channel 17.
  • the actuator is designed so that a contact force for pressing an adapter 24 of the discharge line 45 onto the connection 18 can be adjusted.
  • the discharge device 26 thus has an adapter 24 which can be connected in a fluid-tight manner to the connection 18 of the integrated channel 17.
  • the adapter 24 is arranged at an end of the discharge line 45 facing the test stack 12 in the measuring position MS.
  • a feed device 15 is provided for each carrier plate 11, which is connected to the pressure chamber 41 of the first receiving area 13 of the carrier plate 11 is fluidly connectable.
  • the feed device 15 comprises a feed line 46.
  • the feed line 46 serves to feed a test medium, for example a gas, gas mixture or a liquid, through the integrated channel 17 into the pressure chamber 41 of the first receiving area 13 of the carrier plate 11.
  • This pressure chamber 41 is located directly behind the inserted thin-film element 100.
  • the feed line 46 can be moved in the direction of the test stack. This can be done by means of an actuator, not shown, through which at least the supply line 46 can be brought to a connection 18 for connection to the integrated channel 17.
  • the actuator is designed in such a way that a contact force for pressing an adapter 24 of the supply line 46 onto the connection 18 can be adjusted.
  • the feed device 15 thus has an adapter 24, which can be connected in a fluid-tight manner to the connection 18 of the integrated channel 17 and thus to the pressure chamber 41 of the first receiving area 13.
  • the adapter 24 is arranged at an end of the feed line 46 facing the test stack 12 in the measuring position MS.
  • measuring devices 16 are also provided on the side of the feed devices 15, which are coupled to the feed devices 15.
  • the measuring devices 16 preferably correspond to those described above.
  • the sensor of the measuring device 16 can be arranged in or on the supply line 46. In this variant, a further measuring device 16 is therefore provided for each carrier plate 11.
  • the feed devices 16 with the feed lines 46 are arranged on a first longitudinal side 47 of the transport device 32 in the measuring position MS and are arranged on a second longitudinal side 48 of the transport device 32 opposite the first.
  • the supply lines 46 and the discharge lines 47 can be fluidly connected at the same time to the respective connection 18 of the integrated channels 17 and thus to the corresponding pressure chambers 41 of the receiving areas 13, 14.
  • the transport device 32 extends over approximately the entire test line.
  • the transport device 32 represents an essential link in order to realize a series test of thin-film elements 100 with the shortest possible cycle time.
  • the transport device 32 is a linear transport unit.
  • the transport device 32 has a drive (not shown) with adjustable force, which can move a plurality of carrier plates 11 and the test stack 12 in a linear transport direction v.
  • the transport device 32 moves the carrier plates 11 with the received thin-film elements into the stacking position OFF, then the test stack 12 for leak testing of the thin-film elements 100 into the measuring position MS, then the test stack 12 into the stacking position ABS and then the stacked carrier plates 11 with the thin-film elements 100 further.
  • the transport device 32 preferably comprises a linear axis with an adjustable feed speed. In addition, the height of the linear axis can be adjusted in order to vary the distance between carrier plates 11.
  • the system 10 has a first stacking device 27 with two linear axes 28 and two gripping units 29 arranged on the linear axes 28, which stack the carrier plates 11 on one another at the stacking position OFF to form the test stack 12.
  • the linear axes 28 each include a drive with an adjustable lifting force. 3, in the stacking position OFF, a first linear axis 28 and a gripping unit 29 movable along the linear axis 28 are arranged on the first longitudinal side 47 of the transport device 32 and a second linear axis 28 and a gripping unit 29 movable along the linear axis 28 are arranged on the second longitudinal side 48 the transport device 32 arranged.
  • the carrier plates 11 or the partially finished test stack 12 are lifted on both sides and placed safely.
  • the gripping units 29 When stacking the carrier plates 11, the gripping units 29 initially lift one of the carrier plates 11 and place it on another carrier plate 11. The two stacked carrier plates 11 are then lifted by the gripping units 29 and placed on another carrier plate 11. The stacking process is repeated until a maximum number of stacked carrier plates 11 is reached to form a test stack 12.
  • the system 10 has a second stacking device 31, which is identical to the first stacking device 27 and is only provided at the destacking position ABS instead of at the stacking position OFF.
  • the gripping units 29 When stacking the carrier plates 11, the gripping units 29 lift the test stack 12 up to the carrier plate 11, which has a bottom end of the Test stack 12 forms. This carrier plate 11 is then transported away from the stacking position ABS by the transport device 32. The gripping units 29 then place the raised test stack 12 down and lift the test stack 12 again except for the carrier plate 11, which now forms the lower end. This carrier plate 11 is also transported away from the ABS stacking position. The stacking process is repeated until there is only one carrier plate 11 left.
  • the system 10 further has two translator units 33a, 33b, each with a lifting and rotating mechanism 34 for picking up and translating thin-film elements 100, the lifting and rotating mechanism 34 interacting with the transport device 32.
  • the first translator unit 33a is arranged in the transport direction v before the stacking position OFF and the second translator unit 33b after the destacking position ABS.
  • the lifting and rotating mechanism 34 of the first translator unit 33a is adapted to simultaneously translate one or more thin-film elements 100 from one or more delivery units to one or more carrier plates 11.
  • the lifting and rotating mechanism 34 of the second translator unit 33b is adapted to simultaneously translate one or more thin-film elements 100 from one or more carrier plates 11 to one or more delivery units.
  • the method is described below with a focus on the leak testing of the thin-film elements 100 in the measuring position MS of the test stack 12.
  • a test stack 12 consisting of several carrier plates 11 stacked on top of one another with received thin-film elements 100, is provided by the first stacking device 27 and then moved into the measuring position MS by the transport device 32.
  • the supply lines 46 are then connected in the measuring position MS via the adapters 24 to the connections 18 in such a way that a fluid-tight connection is formed between the supply lines 46 and the pressure chambers 41 of the first receiving areas 13.
  • the feed devices 15 then apply the test medium, which can be a gas, a gas mixture or a liquid, to the thin-film elements 100 via the feed lines 46 and the pressure chambers 41.
  • the discharge lines 45 are connected in the measuring position MS via the adapter 24 Connections 18 connected in such a way that a fluid-tight connection between the discharge lines 45 and the pressure chambers 41 of the second receiving areas 14 is formed.
  • the test medium passing through the finest openings in the thin-film elements 100 is detected by the sensors of the measuring devices. This passing part of the test medium is referred to as the leakage portion. It is possible to apply an excess pressure or a negative pressure to the external environment to the thin-film elements 100. What is essential is the pressure drop that occurs between the pressure chamber 41 of the first and second receiving areas 13, 14 of the carrier plates 11.

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Abstract

The invention relates to a system (10) for testing the tightness of thin-layer elements (100), comprising - at least two support units (11) for receiving at least one thin-layer element (100), which can be stacked on top of one another and which form a test stack (12) when stacked, wherein the first support unit (11a) has at least one first receiving region (13) and the second support unit (11b) has at least one second receiving region (14) for the thin-layer element (100); - at least one supply device (15), which is fluidically connectable or fluidically connected to the first receiving region (13) of the first support unit (11a) in a measuring position (MS) of the test stack (12), in order to apply a test medium, in particular a gas and/or a liquid, to the thin-layer element (100); and - at least one measuring device (16), which, in the measuring position (MS) of the test stack (12), is fluidically connectable or fluidically connected to the second receiving region (14) of the second support unit (11b) and is designed to detect a leakage portion of the test medium.

Description

System und Verfahren zur Dichtheitsprüfung von Dünnschichtelementen System and method for leak testing of thin-film elements
BESCHREIBUNG DESCRIPTION
Die Erfindung betrifft ein System und ein Verfahren zur Dichtheitsprüfung von Dünnschichtelementen. The invention relates to a system and a method for leak testing of thin-film elements.
Im Rahmen der Fertigung von Dünnschichtelementen ist es erforderlich, die Dünnschichtelemente auf ihre Dichtheit zu überprüfen. Derartige Dünnschichtelemente sind beispielsweise Membran-Elektroden-Baugruppen von Brennstoffzellen oder Bipolarplatten. Wesentlich für die Serienfertigung von solchen Dünnschichtelementen sind geringe Taktzeiten, wobei mit den aktuell zur Verfügung stehenden Prüfvorrichtungen lediglich Taktzeiten von mehreren Sekunden für die Dichtheitsprüfung realisierbar sind. In der Praxis werden daher mehrere Prüfvorrichtung parallel betrieben, um eine entsprechend hohe Anzahl von Dünnschichtelementen zu prüfen. Durch Anschaffung und den parallelen Betrieb mehrere Prüfvorrichtungen entstehen somit hohe Kosten. Zusätzlich besteht ein hoher Platzbedarf durch das Bereitstellen von mehreren Prüfplätzen in der Produktion. As part of the production of thin-film elements, it is necessary to check the thin-film elements for leaks. Such thin-film elements are, for example, membrane-electrode assemblies of fuel cells or bipolar plates. Short cycle times are essential for the series production of such thin-film elements, although cycle times of several seconds for leak testing can only be achieved with the currently available testing devices. In practice, several testing devices are therefore operated in parallel in order to test a correspondingly high number of thin-film elements. Purchasing and operating multiple testing devices in parallel results in high costs. In addition, there is a high space requirement due to the provision of several test stations in production.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, ein System zur Dichtheitsprüfung von Dünnschichtelementen anzugeben, das durch einen verbesserten konstruktiven Aufbau kompakt und kostengünstig ist sowie verringerte Taktzeiten ermöglicht. Ferner liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren zur Dichtheitsprüfung von Dünnschichtelementen anzugeben. The invention is therefore based on the object of specifying a system for leak testing of thin-film elements which, thanks to an improved structural design, is compact and cost-effective and enables reduced cycle times. Furthermore, the invention is based on the object of specifying a method for leak testing of thin-film elements.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe im Hinblick auf das System durch den Gegenstand des Anspruchs 1 gelöst. Hinsichtlich des Verfahrens wird die vorstehend genannte Aufgabe durch den Gegenstand des Anspruchs 16 gelöst. According to the invention, this object is achieved with regard to the system by the subject matter of claim 1. With regard to the method, the above-mentioned task is solved by the subject matter of claim 16.
Konkret wird die Aufgabe durch ein System zur Dichtheitsprüfung von Dünnschichtelementen gelöst, wobei das System folgendes umfasst: Specifically, the task is solved by a system for leak testing of thin-film elements, the system comprising the following:
- wenigstens zwei aufeinander stapelbare Trägereinheiten zur Aufnahme wenigstens eines Dünnschichtelements, die im gestapelten Zustand einen Prüfstapel bilden, wobei die erste Trägereinheit wenigstens einen ersten Aufnahmebereich und die zweite Trägereinheit wenigstens einen zweiten Aufnahmebereich für das Dünnschichtelement aufweisen; - at least two carrier units that can be stacked on top of each other for holding at least one thin-film element, which form a test stack when stacked, the first carrier unit having at least one first Receiving area and the second carrier unit have at least one second receiving area for the thin-film element;
- wenigstens eine Zuführeinrichtung, die in einer Messstellung des Prüfstapels mit dem ersten Aufnahmebereich der ersten Trägereinheit fluidverbindbar oder fluidverbunden ist, um das Dünnschichtelement mit einem Prüfmedium, insbesondere einem Gas und/oder einer Flüssigkeit, zu beaufschlagen; und - at least one feed device which, in a measuring position of the test stack, can be fluidly connected or is fluidly connected to the first receiving region of the first carrier unit in order to apply a test medium, in particular a gas and/or a liquid, to the thin-film element; and
- wenigstens eine Messeinrichtung, die in der Messstellung des Prüfstapels zumindest mit dem zweiten Aufnahmebereich der zweiten Trägereinheit fluidverbunden oder fluidverbindbar ist und dazu angepasst ist, einen Leckageanteil des Prüfmediums zu erfassen. - at least one measuring device, which in the measuring position of the test stack is fluidly connected or fluidly connectable at least to the second receiving area of the second carrier unit and is adapted to detect a leakage portion of the test medium.
Die Erfindung hat den Vorteil, dass in der Messstellung einerseits die Zuführeinrichtung mit dem ersten Aufnahmebereich der ersten Trägereinheit und andererseits die Messeinrichtung mit dem zweiten Aufnahmebereich der zweiten Trägereinheit fluidverbindbar ist. Der Verbindungsvorgang ist zeitlich parallel durchführbar, wodurch Zeit eingespart wird. Die Zuführeinrichtung und/oder die Messeinrichtung sind direkt oder indirekt mit dem jeweils zugeordneten Aufnahmebereich in der Messstellung fluidverbindbar bzw. fluidverbunden. The invention has the advantage that in the measuring position, on the one hand, the feed device can be fluidly connected to the first receiving area of the first carrier unit and, on the other hand, the measuring device can be fluidly connected to the second receiving area of the second carrier unit. The connection process can be carried out in parallel, which saves time. The feed device and/or the measuring device can be fluidly connected or are fluidly connected directly or indirectly to the respectively assigned receiving area in the measuring position.
Des Weiteren bildet der Prüfstapel vorteilhaft eine kompakte Bauform zum Transportieren sowie zum Dichtheitsprüfen des wenigstens einen Dünnschichtelements. Das Dünnschichtelement ist daher durch den Prüfstapel einfach und schnell an der Messstellung positionierbar bzw. aus dieser abtransportierbar. Hinzukommend ermöglicht das Aufstapeln von mehr als zwei Trägereinheiten die Aufnahme einer Vielzahl von Dünnschichtelementen. Die Trägereinheiten können insbesondere jeweils wenigstens den ersten Aufnahmebereich und den zweiten Aufnahmebereich aufweisen, die auf gegenüberliegenden Seiten der Trägereinheiten angeordnet sind. Besonders bevorzugt sind die Trägereinheiten identisch. Furthermore, the test stack advantageously forms a compact design for transporting and for leak testing of the at least one thin-film element. The thin-film element can therefore be positioned easily and quickly at the measuring position or removed from it using the test stack. In addition, stacking more than two carrier units makes it possible to accommodate a large number of thin-film elements. The carrier units can in particular each have at least the first receiving area and the second receiving area, which are arranged on opposite sides of the carrier units. The carrier units are particularly preferably identical.
Bevorzugt weist das erfindungsgemäße System je Trägereinheit wenigstens eine Zuführeinrichtung zum Beaufschlagen eines Dünnschichtelements mit einem Prüfmedium auf. Die Zuführeinrichtung ist vorzugsweise mit dem ersten Aufnahmebereich der ersten Trägereinheit in der Messstellung fluidverbindbar bzw. fluidverbunden. Zusätzlich weist das erfindungsgemäße System vorzugsweise wenigstens eine Messeinrichtung je Trägereinheit zum Erfassen eines Leckageanteils auf. Die Messreinrichtung ist vorzugsweise mit dem zweiten Aufnahmebereich der zweiten Trägereinheit in der Messstellung fluidverbindbar bzw. fluidverbunden. The system according to the invention preferably has at least one feed device per carrier unit for applying a test medium to a thin-film element. The feed device is preferably fluidly connectable or fluidly connected to the first receiving area of the first carrier unit in the measuring position. In addition, the system according to the invention preferably has at least one measuring device per carrier unit for detecting a leakage component. The measuring device is preferably with the second Receiving area of the second carrier unit can be fluidly connected or fluidly connected in the measuring position.
Die Bildung eines Prüfstapels hat somit den Vorteil, dass je nach Anzahl der aufgestapelten Trägereinheiten eine Vielzahl von Dünnschichtelementen transportierbar und auf ihre Dichtheit überprüfbar sind. Daraus ergibt sich der besondere Vorteil, dass die Taktzeiten zur Dichtheitsprüfung der Dünnschichtelemente erheblich reduziert sind. Insbesondere sind dadurch Taktzeiten unter einer Sekunde realisierbar. The formation of a test stack therefore has the advantage that, depending on the number of carrier units stacked, a large number of thin-film elements can be transported and checked for leaks. This has the particular advantage that the cycle times for leak testing of the thin-film elements are significantly reduced. In particular, cycle times of less than one second can be achieved.
Das erfindungsgemäße System ermöglicht somit den Entfall von mehreren Prüfvorrichtungen, die parallel betrieben werden müssen, um eine entsprechend hohe Anzahl von Dichtheitsprüfungen in kurzer Zeit durchzuführen. Dadurch sind Platzbedarf und Kosten reduziert. The system according to the invention thus makes it possible to eliminate the need for several test devices that have to be operated in parallel in order to carry out a correspondingly high number of leak tests in a short time. This reduces space requirements and costs.
Die beiden Trägereinheiten weisen jeweils einen Aufnahmebereich auf, in denen im Gebrauch ein Dünnschichtelement eingelegt ist. Vorzugsweise umfassen die beiden Aufnahmebereiche der Trägereinheiten eine Ausnehmung, in die das Dünnschichtelement einlegbar ist. Erst im aufeinander gestapelten Zustand der beiden Trägereinheiten ist das Dünnschichtelement in den beiden Aufnahmebereichen der zwei gegenüberliegenden Trägereinheiten aufgenommen. Befindet sich der Prüfstapel in der Messstellung des Systems erfolgt die Dichtheitsprüfung des Dünnschichtelements. The two carrier units each have a receiving area in which a thin-film element is inserted during use. The two receiving areas of the carrier units preferably include a recess into which the thin-film element can be inserted. Only when the two carrier units are stacked on top of each other is the thin-film element accommodated in the two receiving areas of the two opposite carrier units. If the test stack is in the measuring position of the system, the thin-film element is tested for leaks.
Im Rahmen der Anmeldung wird ein Verfahren zur Dichtheitsprüfung von Dünnschichtelementen offenbart und beansprucht, bei dem wenigstens zwei der Trägereinheiten zur Aufnahme wenigstens eines Dünnschichtelements zur Bildung eines Prüfstapels aufeinandergestapelt werden. Die erste Trägereinheit weist dabei wenigstens den ersten Aufnahmebereich und die zweite Trägereinheit wenigstens den zweiten Aufnahmebereich für das Dünnschichtelement auf. Anschließend wird die Zuführeinrichtung in der Messstellung des Prüfstapels mit dem ersten Aufnahmebereich der ersten Trägereinheit fluidverbunden. Die Zuführeinrichtung beaufschlagt dann das Dünnschichtelement mit dem Prüfmedium, insbesondere einem Gas und/oder einer Flüssigkeit. Des Weiteren wird die Messeinrichtung in der Messstellung des Prüfstapels mit dem zweiten Aufnahmebereich der zweiten Trägereinheit fluidverbunden und erfasst einen Leckageanteil des Prüfmediums. Das Verbinden der Zuführeinrichtung und der Messeinrichtung erfolgt vorzugsweise simultan. Besonders bevorzugt erfolgt die Durchführung des Verfahrens mittels dem erfindungsgemäßen System. As part of the application, a method for leak testing of thin-film elements is disclosed and claimed, in which at least two of the carrier units are stacked on top of each other to accommodate at least one thin-film element to form a test stack. The first carrier unit has at least the first receiving area and the second carrier unit has at least the second receiving area for the thin-film element. The feed device is then fluidly connected to the first receiving area of the first carrier unit in the measuring position of the test stack. The feed device then applies the test medium, in particular a gas and/or a liquid, to the thin-film element. Furthermore, in the measuring position of the test stack, the measuring device is fluidly connected to the second receiving area of the second carrier unit and detects a leakage portion of the test medium. Connecting the feeder and the The measuring device is preferably carried out simultaneously. The method is particularly preferably carried out using the system according to the invention.
Für die Erfassung des Leckageanteils des Prüfmedium, wird vorzugsweise Luft oder ein Tracergas eingesetzt. Das Tracergas, Luft oder ein Gasgemisch mit Tracergas wird vorzugsweise unter Druck in den ersten Aufnahmebereich der ersten Trägereinheit eingebracht, sodass das Dünnschichtelement auf einer ersten Seite mit dem Prüfmedium beaufschlagt ist/wird. Durch ein entstehendes Druckgefälle zwischen den beiden Aufnahmebereichen dringt das Prüfmedium durch kleinste Öffnungen des Dünnschichtelements und tritt auf der anderen, d.h. gegenüberliegenden Seite in den zweiten Aufnahmeraum der zweiten Trägereinheit aus. Hier entsteht ein Anstieg des Drucks bzw. der Tracergas- Konzentration (Leckageanteil), der/die durch die Messeinrichtung erfasst wird. Wesentlich für die Erfassung des Leckageanteils des Prüfmediums ist das entstehende Druckgefälle von dem ersten Aufnahmeraum der ersten Trägereinheit zu dem zweiten Aufnahmeraum der zweiten Trägereinheit. Es ist möglich, dass das Druckgefälle zwischen den beiden Aufnahmebereichen alternativ durch ein angelegtes Vakuum erzeugt wird. Air or a tracer gas is preferably used to record the leakage proportion of the test medium. The tracer gas, air or a gas mixture with tracer gas is preferably introduced under pressure into the first receiving area of the first carrier unit, so that the thin-film element is/is exposed to the test medium on a first side. Due to a resulting pressure gradient between the two receiving areas, the test medium penetrates through the smallest openings in the thin-film element and exits on the other, i.e. opposite side into the second receiving space of the second carrier unit. This creates an increase in the pressure or the tracer gas concentration (leakage proportion), which is recorded by the measuring device. The resulting pressure drop from the first receiving space of the first carrier unit to the second receiving space of the second carrier unit is essential for detecting the leakage proportion of the test medium. It is possible that the pressure gradient between the two recording areas can alternatively be generated by an applied vacuum.
Der erste Aufnahmebereich umfasst vorzugsweise wenigstens einen ersten Druckraum, mit dem die Zuführeinrichtung in der Messstellung fluidverbunden ist/wird. Der zweite Aufnahmebereich weist bevorzugt wenigstens einen zweiten Druckraum auf, mit dem die Messeinrichtung in der Messstellung fluidverbunden ist/wird. The first receiving area preferably comprises at least a first pressure chamber with which the feed device is/is fluidly connected in the measuring position. The second receiving area preferably has at least one second pressure chamber with which the measuring device is/is fluidly connected in the measuring position.
Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Unteransprüchen genannt. Advantageous embodiments of the invention are mentioned in the subclaims.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform weisen die Trägereinheiten jeweils wenigstens einen integrierten Kanal auf, der mit dem Aufnahmebereich verbunden ist, um das Prüfmedium dem Dünnschichtelement zuzuführen und/oder den Leckageanteil des Prüfmediums von dem Dünnschichtelement abzuführen. Die Trägereinheiten umfassen vorzugsweise jeweils wenigstens einen Aufnahmeblock, insbesondere eine Trägerplatte, in dem/der der Kanal integriert ist. Besonders bevorzugt weisen die Trägereinheiten jeweils zwei integrierte Kanäle auf, wobei ein erster Kanal mit dem ersten Aufnahmebereich und ein zweiter Kanal mit dem zweiten Aufnahmebereich der jeweiligen Trägereinheit verbunden ist. Bei dieser Ausführungsform ist von Vorteil, dass die Trägereinheiten kompakt aufgebaut sind. In a preferred embodiment, the carrier units each have at least one integrated channel which is connected to the receiving area in order to supply the test medium to the thin-film element and/or to remove the leakage portion of the test medium from the thin-film element. The carrier units preferably each comprise at least one receiving block, in particular a carrier plate, in which the channel is integrated. Particularly preferably, the carrier units each have two integrated channels, a first channel with the first receiving area and a second channel with the second receiving area of the respective carrier unit connected is. The advantage of this embodiment is that the carrier units have a compact design.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weisen die Trägereinheiten jeweils wenigstens einen Anschluss zum Verbinden der Zuführeinrichtung und/oder Messeinrichtung auf, der mit dem Aufnahmebereich der Trägereinheit fluidverbunden ist. Ein solcher Anschluss ermöglicht die schnelle und einfache Verbindung der Zuführ- und/oder Messeinrichtung mit dem zugeordneten Aufnahmebereich. In a further preferred embodiment, the carrier units each have at least one connection for connecting the feed device and/or measuring device, which is fluidly connected to the receiving area of the carrier unit. Such a connection enables the feeding and/or measuring device to be connected quickly and easily to the assigned receiving area.
Vorzugsweise umfassen die Trägereinheiten jeweils wenigstens einen ersten Anschluss für die Zuführeinrichtung und/oder wenigstens einen zweiten Anschluss für die Messeinrichtung. Durch den Anschluss ist bevorzugt die Zuführeinrichtung bzw. die Messeinrichtung über den integrierten Kanal mit dem Aufnahmebereich in der Messstellung fluidverbindbar oder fluidverbunden. Preferably, the carrier units each comprise at least one first connection for the feed device and/or at least one second connection for the measuring device. Through the connection, the feed device or the measuring device is preferably fluidly connected or fluidly connected to the receiving area in the measuring position via the integrated channel.
Der wenigstens eine Anschluss ist vorzugsweise in Querrichtung oder in Vertikalrichtung der gestapelten Trägereinheiten ausgerichtet. Mit anderen Worten kann der Anschluss an der Trägereinheit seitlich, d.h. an einer Seitenwand der Trägereinheit angeordnet sein. Alternativ kann der Anschluss in der Vertikalrichtung des Prüfstapels oben oder unten an der Trägereinheit angeordnet sein. Diese Ausführungsformen ermöglichen ein schnelles Heran- und Wegführen der Zuführ- und Messeinrichtung. The at least one connection is preferably aligned in the transverse direction or in the vertical direction of the stacked carrier units. In other words, the connection on the carrier unit can be arranged laterally, i.e. on a side wall of the carrier unit. Alternatively, the connection can be arranged at the top or bottom of the carrier unit in the vertical direction of the test stack. These embodiments enable the feeding and measuring device to be brought in and away quickly.
Der Prüfstapel ist während dem Prüfprozess stehend, d.h. vertikal ausgerichtet, wobei die Trägereinheiten die einzelnen Schichten des Stapels bilden. Im Rahmen der Anmeldung beziehen sich die Begriffe „oben", „unten", „Oberseite" und „Unterseite" auf die Vertikalrichtung, insbesondere des Prüfstapels. During the testing process, the test stack is standing, i.e. aligned vertically, with the support units forming the individual layers of the stack. In the context of the application, the terms “top”, “bottom”, “top” and “bottom” refer to the vertical direction, in particular of the test stack.
Bevorzugt weisen die Trägereinheiten jeweils wenigstens einen Dichtungsbereich auf, der im gestapelten Zustand die Trägereinheiten gegeneinander fluiddicht abdichtet. Dies ist erforderlich, um während der Dichtheitsprüfung ein unerwünschtes Austreten des Prüfmediums zu verhindern. Der Dichtungsbereich erstreckt sich bevorzugt um den jeweiligen Aufnahmebereich der Trägereinheit. The carrier units preferably each have at least one sealing area which, when stacked, seals the carrier units against one another in a fluid-tight manner. This is necessary to prevent unwanted leakage of the test medium during the leak test. The sealing area preferably extends around the respective receiving area of the carrier unit.
Um die beiden Trägereinheiten zum Stapeln formschlüssig miteinander zu verbinden, weisen die Trägereinheiten wenigstens ein Formschlusselement, insbesondere einen Fortsatz, und/oder wenigstens eine mit dem Formschlusselement korrespondierende Aufnahme auf. Besonders bevorzugt ermöglichen die Formschlusselemente eine lösbare Verbindung der beiden Trägereinheiten. Vorzugsweise werden die Trägereinheiten zur Bildung des Prüfstapels aufeinander gesteckt. Hier ist von Vorteil, dass die Trägereinheiten in einfacher Weise auf- und abstapelbar sind und somit sicher aufeinander gehalten werden. Dies trägt ebenfalls zur Verringerung der Taktzeiten bei. In order to connect the two carrier units to one another in a form-fitting manner for stacking, the carrier units have at least one form-fitting element, in particular an extension, and/or at least one with the Positive locking element corresponding recording. Particularly preferably, the form-fitting elements enable a detachable connection of the two carrier units. Preferably, the carrier units are stacked on top of each other to form the test stack. The advantage here is that the carrier units can be stacked and unstacked in a simple manner and are therefore held securely on one another. This also contributes to reducing cycle times.
Besonders bevorzugt weist die Messeinrichtung wenigstens einen Sensor, insbesondere einen Helium-, Wasserstoff- oder Stickstoffsensor, auf, der dazu angepasst ist, einen Volumenstrom und/oder einen Druckwert und/oder eine Gaskonzentration des Prüfmediums zu erfassen. Bislang umfassen die Messeinrichtungen in der Praxis oftmals ein Massenspektrometer, das sehr teuer ist. Versuche haben allerdings ergeben, dass neben einem Massenspektrometer Sensoren, die bspw. Helium-, Wasserstoff oder Stickstoff detektieren, für die Messung des Leckageanteils geeignet sind. Diese sind kostengünstig, sodass bevorzugt je Aufnahmebereich ein solcher Sensor vorgesehen ist. Particularly preferably, the measuring device has at least one sensor, in particular a helium, hydrogen or nitrogen sensor, which is adapted to detect a volume flow and/or a pressure value and/or a gas concentration of the test medium. To date, the measuring devices in practice have often included a mass spectrometer, which is very expensive. However, tests have shown that, in addition to a mass spectrometer, sensors that detect helium, hydrogen or nitrogen, for example, are suitable for measuring the proportion of leakage. These are inexpensive, so that one such sensor is preferably provided for each recording area.
Um die Messeinrichtung in der Messstellung mit der zweiten Trägereinheit zu verbinden, weist die Messeinrichtung vorzugsweise wenigstens einen Adapter und wenigstens einen Stellantrieb auf. Der Stellantrieb verbindet den Adapter zur Leckagemessung mit dem zweiten Aufnahmebereich der zweiten Trägereinheit lösbar. Durch den Stellantrieb wird der Adapter in der Messstellung an die Trägereinheit geführt und mit dieser derart verbunden, dass der zweite Aufnahmebereich und die Messeinrichtung fluidverbunden sind. Der Adapter ermöglicht eine dichte Verbindung zwischen der Trägereinheit und der Messeinrichtung. Vorzugsweise ist durch den Stellantrieb ist eine Anpresskraft des Adapters einstellbar. Bevorzugt wird der Adapter an die Trägereinheit gepresst und mit dem integrierten Kanal verbunden. Mit dieser Ausführungsform wird eine automatisierbare Ankopplung der Messeinrichtung an die Trägereinheit bereitgestellt, die ein Verringerung der Taktzeit ermöglicht. In order to connect the measuring device to the second carrier unit in the measuring position, the measuring device preferably has at least one adapter and at least one actuator. The actuator releasably connects the adapter for leakage measurement to the second receiving area of the second carrier unit. The adapter is guided to the carrier unit in the measuring position by the actuator and connected to it in such a way that the second receiving area and the measuring device are fluidly connected. The adapter enables a tight connection between the carrier unit and the measuring device. Preferably, a contact pressure of the adapter can be adjusted by the actuator. The adapter is preferably pressed onto the carrier unit and connected to the integrated channel. This embodiment provides an automatable coupling of the measuring device to the carrier unit, which enables the cycle time to be reduced.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform weist das System wenigstens eine Presseinrichtung auf, die den Prüfstapel in der Messstellung derart zusammenpresst, dass die Trägereinheiten gegeneinander fluiddicht abgedichtet sind. Bevorzugt presst die Presseinrichtung in der Messstellung die Dichtbereiche der Trägereinheiten so aneinander, dass eine fluiddichte Verbindung zwischen den Trägereinheiten in den Aufnahmebereichen besteht. Die Presseinrichtung kann dazu wenigstens einen Antrieb mit einstellbarer Kraft und wenigstens eine Linearachse mit einstellbarem Hub umfassen, um einen Stempel von oben auf den Prüfstapel zu pressen. Der Stempel ist vorzugsweise Teil der Presseinrichtung und kann wenigstens eine Dichtung und/oder eine Matrize aufweisen, die den Stapel im Presszustand in einem Kontaktbereich des Stempelt mit der angrenzenden Trägereinheit abdichtet. Die Presseinrichtung stellt eine einfach zu realisierende Maßnahme dar, um den Prüfstapel zum Dichtheitsprüfen abzudichten. In a preferred embodiment, the system has at least one pressing device which presses the test stack together in the measuring position in such a way that the carrier units are sealed against one another in a fluid-tight manner. In the measuring position, the pressing device preferably presses the sealing areas of the carrier units together in such a way that there is a fluid-tight connection between the carrier units in the receiving areas. For this purpose, the pressing device can have at least one drive with adjustable force and at least one Include linear axis with adjustable stroke to press a stamp onto the test stack from above. The stamp is preferably part of the pressing device and can have at least one seal and/or a die that seals the stack in the pressed state in a contact area of the stamp with the adjacent carrier unit. The pressing device is an easy-to-implement measure for sealing the test stack for leak testing.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist das System wenigstens eine Abführeinrichtung auf, die in der Messstellung des Prüfstapels mit dem zweiten Aufnahmebereich der zweiten Trägereinheit fluidverbindbar oder fluidverbunden ist, um den Leckageanteil des Prüfmediums von dem Dünnschichtelement abzuführen. Bevorzugt ist die Abführeinrichtung mit der Messeinrichtung zum Verbinden mit dem zweiten Aufnahmebereich der zweiten Trägereinheit gekoppelt. Mit anderen Worten kann die Abführeinrichtung mit der Messeinrichtung zusammen an die zweite Trägereinheit herangeführt bzw. von dieser weggeführt werden. Hierbei ist vorteilhaft, dass der Leckageanteil von dem zweiten Aufnahmebereich der zweiten Trägereinheit abgeführt wird. Dies ermöglicht die Zusammenführung des Leckageanteils des Prüfmediums bspw. zur Wiederverwendung. Des Weiteren kann dadurch die Messung des Leckageanteils außerhalb der Trägereinheit erfolgen, wenn die Messeinrichtung und die Abführeinrichtung dazu angepasst und gekoppelt sind. In a further preferred embodiment, the system has at least one removal device which, in the measuring position of the test stack, can be fluidly connected or is fluidly connected to the second receiving region of the second carrier unit in order to remove the leakage portion of the test medium from the thin-film element. The removal device is preferably coupled to the measuring device for connecting to the second receiving area of the second carrier unit. In other words, the removal device together with the measuring device can be brought up to or away from the second carrier unit. It is advantageous here that the leakage component is removed from the second receiving area of the second carrier unit. This enables the leakage portion of the test medium to be combined, for example for reuse. Furthermore, the measurement of the leakage proportion can take place outside the carrier unit if the measuring device and the discharge device are adapted and coupled to this.
Vorzugsweise umfasst das System wenigstens eine erste Stapeleinrichtung mit wenigstens einer Linearachse und wenigstens einer an der Linearachse angeordneten Greifeinheit, die die Trägereinheiten an einer Aufstapelstellung zur Bildung des Prüfstapels aufeinanderstapelt. Die Linearachse umfasst vorzugsweise wenigstens einen Antrieb mit einer einstellbaren Hubkraft. Die Aufstapelstellung befindet sich in einer Transportrichtung der Trägereinheiten bzw. des Prüfstapels vor der Messstellung. Preferably, the system comprises at least one first stacking device with at least one linear axis and at least one gripping unit arranged on the linear axis, which stacks the carrier units on top of one another at a stacking position to form the test stack. The linear axis preferably comprises at least one drive with an adjustable lifting force. The stacking position is in a transport direction of the carrier units or the test stack in front of the measuring position.
Beim Aufstapeln der Trägereinheiten hebt die Greifeinheit eines der Trägereinheiten an und setzt diese auf eine weitere Trägereinheit. Anschließend werden die beiden gestapelten Trägereinheiten durch die Greifeinheit angehoben und auf eine weitere Trägereinheit gesetzt. Der Aufstapelvorgang wiederholt sich bis eine maximale Anzahl von gestapelten Trägereinheiten zur Bildung eines Prüfstapels erreicht ist. Die Trägereinheiten nehmen bereits vor dem Stapelvorgang die Dünnschichtelemente auf. Weiter vorzugsweise umfasst das System wenigstens eine zweite Stapeleinrichtung mit wenigstens einer Linearachse und wenigstens einer an der Linearachse angeordneten Greifeinheit, die die Trägereinheiten an einer Abstapelstellung zur Vereinzelung des Prüfstapels abstapelt. Die Linearachse umfasst vorzugsweise wenigstens einen Antrieb mit einer einstellbaren Hubkraft. Die Abstapelstellung befindet sich in einer Transportrichtung der Trägereinheiten bzw. des Prüfstapels nach der Messstellung. When stacking the carrier units, the gripping unit lifts one of the carrier units and places it on another carrier unit. The two stacked carrier units are then lifted by the gripping unit and placed on another carrier unit. The stacking process is repeated until a maximum number of stacked carrier units is reached to form a test stack. The carrier units pick up the thin-film elements before the stacking process. Further preferably, the system comprises at least one second stacking device with at least one linear axis and at least one gripping unit arranged on the linear axis, which stacks the carrier units at a stacking position for separating the test stack. The linear axis preferably comprises at least one drive with an adjustable lifting force. The stacking position is in a transport direction of the carrier units or the test stack after the measuring position.
Beim Abstapeln der Trägereinheiten hebt die Greifeinheit den Prüfstapel bis auf jene Trägereinheit an, die einen untenliegenden Abschluss des Prüfstapels bildet. Diese Trägereinheit wird dann aus der Abstapelstellung transportiert. When stacking the carrier units, the gripping unit lifts the test stack up to the carrier unit that forms a bottom end of the test stack. This carrier unit is then transported out of the stacking position.
Anschließend stellt die Greifeinheit den angehobenen Prüfstapel ab und hebt bis auf die nun den unteren Abschluss bildende Trägereinheit den Prüfstapel wieder an. Diese Trägereinheit wird ebenfalls aus der Abstapelstellung transportiert. Der Abstapelvorgang wiederholt sich bis nur mehr jene Trägereinheit vorliegt, die einen obenliegenden Abschluss des Prüfstapels bildet. The gripping unit then places the raised test stack down and lifts the test stack again except for the carrier unit, which now forms the lower end. This carrier unit is also transported from the stacking position. The stacking process is repeated until only the carrier unit is present that forms the top end of the test stack.
Die Aufstapel- und Abstapeleinrichtung weisen einen konstruktiv einfachen Aufbau auf, sodass diese effizient und kostengünstig in einen vollautomatischen Betrieb integrierbar sind. Vorzugsweise sind die Aufstapel- und Abstapeleinrichtung nach dem Prinzip einer Portalstapeleinrichtung ausgestaltet. Bevorzugt liegen die Aufstapelstellung und/oder die Abstapelstellung in einer Linie mit der Messstellung zur Dichtheitsprüfung der Dünnschichtelemente. The stacking and destacking devices have a structurally simple structure, so that they can be integrated efficiently and cost-effectively into fully automatic operation. The stacking and destacking devices are preferably designed according to the principle of a portal stacking device. The stacking position and/or the unstacking position are preferably in a line with the measuring position for leak testing of the thin-film elements.
Um den Prüfstapel in die Messstellung zu fördern und den Prüfstapel von der Messstellung weiter zu fördern, weist das System wenigstens eine Transporteinrichtung auf. Die Transporteinrichtung ist bevorzugt eine Lineartransporteinheit. Vorzugsweise umfasst die Transporteinrichtung wenigstens einen Antrieb mit einstellbarer Kraft, der einen oder mehrere Trägereinheiten und/oder den Prüfstapel bewegen kann. Bevorzugt bewegt die Transporteinrichtung die Trägereinheiten mit den aufgenommenen Dünnschichtelementen in die Aufstapelstellung, dann den Prüfstapel zur Dichtheitsprüfung der Dünnschichtelemente in die Messstellung, anschließend den Prüfstapel in die Abstapelstellung und dann die abgestapelten Trägereinheiten mit Dünnschichtelementen weiter. In order to convey the test stack into the measuring position and to further convey the test stack from the measuring position, the system has at least one transport device. The transport device is preferably a linear transport unit. Preferably, the transport device comprises at least one drive with adjustable force, which can move one or more carrier units and/or the test stack. The transport device preferably moves the carrier units with the received thin-film elements into the stacking position, then the test stack for leak testing of the thin-film elements into the measuring position, then the test stack into the stacking position and then the stacked carrier units with thin-film elements further.
Bevorzugt weist die Transporteinrichtung wenigstens eine Linearachse mit einstellbarem Vorschubgeschwindigkeit auf. Zusätzlich kann die Linearachse in ihrer Höhe verstellbar sein, um den Abstand zwischen Trägereinheiten zu variieren. Besonders bevorzugt ist die Transporteinrichtung nach dem Wirkprinzip der Reibung ausgestaltet, sodass die Trägereinheiten bzw. der Prüfstapel durch mittels Reibung transportiert wird. Die Transporteinrichtung kann bspw. Friktionsförderer sein. Hier ist von Vorteil, dass die Trägereinheiten bzw. der Prüfstapel ohne großen Aufwand schnell zwischen den verschiedenen Stellungen transportierbar sind. The transport device preferably has at least one linear axis with an adjustable feed speed. In addition, the linear axis can be in Their height can be adjustable in order to vary the distance between support units. The transport device is particularly preferably designed according to the operating principle of friction, so that the carrier units or the test stack are transported by means of friction. The transport device can be, for example, a friction conveyor. The advantage here is that the carrier units or the test stack can be quickly transported between the different positions without much effort.
Das System kann wenigstens eine Übersetzereinheit mit wenigstens einem Hub- und Drehmechanismus zum Aufnehmen und Übersetzen von einzelnen Dünnschichtelementen aufweisen, wobei der Hub- und Drehmechanismus mit der Transporteinrichtung zusammenwirkt. Dadurch sind die Dünnschichtelemente schnell und einfach von einer Zuliefereinheit auf die Transporteinrichtung bzw. von der Transporteinrichtung auf eine Abliefereinheit übersetzbar. Bevorzugt umfasst das System zwei der Übersetzereinheiten, wobei eine erste Übersetzereinheit in Transportrichtung vor der Aufstapelstellung und eine zweite Übersetzereinheit nach der Abstapelstellung angeordnet ist. The system can have at least one translator unit with at least one lifting and rotating mechanism for picking up and translating individual thin-film elements, the lifting and rotating mechanism interacting with the transport device. As a result, the thin-film elements can be quickly and easily transferred from a delivery unit to the transport device or from the transport device to a delivery unit. The system preferably comprises two of the translator units, with a first translator unit being arranged in the transport direction before the stacking position and a second translator unit after the destacking position.
Der Hub- und Drehmechanismus der ersten Übersetzereinheit kann eine oder mehrere Dünnschichtelemente zeitgleich von einer oder mehrerer Zuliefereinheiten auf ein oder mehrere Trägereinheiten übersetzen. Der Hub- und Drehmechanismus der zweiten Übersetzereinheit kann ein oder mehrere Dünnschichtelemente zeitgleich von einem oder mehreren Trägereinheiten auf ein oder mehrere Abliefereinheiten übersetzen. The lifting and rotating mechanism of the first translator unit can simultaneously translate one or more thin-film elements from one or more delivery units to one or more carrier units. The lifting and rotating mechanism of the second translator unit can simultaneously translate one or more thin-film elements from one or more carrier units to one or more delivery units.
Bei einer Ausführungsform kann die Übersetzereinheit wenigstens eine Greifeinheit aufweisen, die dazu angepasst ist, ein oder mehrere Dünnschichtelemente aus einer Zuliefereinheit, insbesondere einer Transport- Trägereinheit, zu heben und in einen oder mehrere Trägereinheiten des Prüfsystems zu überführen. Dazu kann die Übersetzereinheit wenigstens eine Linearachse und wenigstens einem Stellantrieb zum Anheben der Greifeinheit. Der Stellantrieb mit einer einstellbaren Hubkraft für die Greifeinheit ausgestattet sein. Zusätzlich oder alternativ kann die Linearachse einen einstellbaren Hub aufweisen, sodass die Abstände zwischen den anzuhebenden bzw. angehobenen Dünnschichtelementen variierbar ist. Die Linearachse kann zusätzlich dazu angepasst sein, die angehobenen in die eine Trägereinheit bzw. die mehreren Trägereinheiten zu überführen. Bei dieser Ausführungsform ist von Vorteil, dass Dünnschichtelemente, die gestapelt angeliefert werden, einfach und schnell separiert werden können. In one embodiment, the translator unit can have at least one gripping unit which is adapted to lift one or more thin-film elements from a delivery unit, in particular a transport carrier unit, and transfer them to one or more carrier units of the testing system. For this purpose, the translator unit can have at least one linear axis and at least one actuator for lifting the gripping unit. The actuator must be equipped with an adjustable lifting force for the gripping unit. Additionally or alternatively, the linear axis can have an adjustable stroke, so that the distances between the thin-film elements to be lifted or raised can be varied. The linear axis can additionally be adapted to transfer the raised ones into the one carrier unit or the multiple carrier units. The advantage of this embodiment is that: Thin-film elements that are delivered stacked and can be separated quickly and easily.
Eine weitere Übersetzereinheit, die mittels wenigstens einer Linearachse, eines Stellantriebs und einer Greifeinheit die geprüften Dünnschichtelemente aus den Trägereinheiten entnimmt und einer Abliefereinheit, insbesondere Transport- Trägereinheiten, zuführt, kann bei dem System vorgesehen sein. Diese dient dazu, die einzelnen Dünnschichtelement zum Weitertransport aufeinander zu stapeln. A further translator unit, which removes the tested thin-film elements from the carrier units and feeds them to a delivery unit, in particular transport carrier units, by means of at least one linear axis, an actuator and a gripping unit, can be provided in the system. This serves to stack the individual thin-film elements on top of each other for further transport.
Die Erfindung wird nachstehend mit weiteren Einzelheiten unter Bezug auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Die dargestellten Ausführungsformen stellen Beispiele dar, wie das erfindungsgemäße System ausgestaltet sein kann. The invention is explained in more detail below with further details with reference to the accompanying drawings. The embodiments shown represent examples of how the system according to the invention can be designed.
In diesen zeigen, In these show
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Systems zur Dichtheitsprüfung von Dünnschichtelementen nach einem bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel; 1 shows a schematic representation of a system for leak testing of thin-film elements according to a preferred exemplary embodiment of the invention;
Fig. 2 eine perspektivische Ansicht des Systems nach Fig. 1; Fig. 2 is a perspective view of the system according to Fig. 1;
Fig. 3 eine schematische Schnittdarstellung des Systems nach Fig. 1, wobei sich ein Prüfstapel in der Messstellung befindet; 3 shows a schematic sectional view of the system according to FIG. 1, with a test stack in the measuring position;
Fig. 4 eine perspektivische Schnittdarstellung einer Trägereinheit des Systems nach Fig. 1 mit aufgenommenem Dünnschichtelement; 4 shows a perspective sectional view of a carrier unit of the system according to FIG. 1 with the thin-film element included;
Fig. 5 eine perspektivische Draufsicht der Trägereinheit nach Fig. 4, ohne Dünnschichtelement; 5 is a perspective top view of the carrier unit according to FIG. 4, without a thin-film element;
Fig. 6 eine perspektivische Unteransicht der Trägereinheit nach Fig. 4, ohne Dünnschichtelement; und 6 is a perspective bottom view of the carrier unit according to FIG. 4, without a thin-film element; and
Fig. 7 eine perspektivische Darstellung einer Trägereinheit des Systems nach Fig. 1, mit Anschlüssen oben und unten. In der folgenden Beschreibung werden für gleiche und gleichwirkende Teile dieselben Bezugsziffern verwendet. Fig. 7 is a perspective view of a carrier unit of the system according to Fig. 1, with connections at the top and bottom. In the following description, the same reference numbers are used for identical and equivalent parts.
Fig. 1 und 2 zeigen ein System 10 zur Dichtheitsprüfung von Dünnschichtelementen 100. Solche Dünnschichtelemente 100 können bspw. Membran-Elektroden-Baugruppen, sogenannte „MEAs" bei Brennstoffzellen, oder Bipolarplatten „BPPs" sein. Andere Dünnschichtelemente sind möglich. 1 and 2 show a system 10 for leak testing of thin-film elements 100. Such thin-film elements 100 can be, for example, membrane-electrode assemblies, so-called “MEAs” in fuel cells, or bipolar plates “BPPs”. Other thin film elements are possible.
Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung des Systems 10, wobei in Fig. 2 das System 10 in einer perspektivischen Ansicht dargestellt ist. Das System 10 umfasst verschiedene Einrichtungen 15, 16, 25, 26, 27, 31, 33, die so angeordnet sind, dass eine Prüflinie zur Dichtheitsprüfung von Dünnschichtelementen 100 gebildet ist. Fig. 1 shows a schematic representation of the system 10, with the system 10 being shown in a perspective view in Fig. 2. The system 10 includes various devices 15, 16, 25, 26, 27, 31, 33, which are arranged so that a test line for leak testing of thin-film elements 100 is formed.
Konkret umfasst das System 10 eine Presseinrichtung 25, zwei Stapeleinrichtungen 27, 31, zwei Übersetzereinheiten 33 sowie eine Zuführeinrichtung 15, Abführeinrichtung 26, eine Messeinrichtung 16 und eine Transporteinrichtung 32. Die Transporteinrichtung 32 ist, wie in Fig. 1 und 2 zu erkennen, ein Linearförder, zum Fördern von Trägereinheiten 11a, 11b zur Aufnahme der Dünnschichtelemente 100, auf die später näher eingegangen wird. Specifically, the system 10 comprises a pressing device 25, two stacking devices 27, 31, two translation units 33 as well as a feed device 15, discharge device 26, a measuring device 16 and a transport device 32. The transport device 32 is, as can be seen in FIGS. 1 and 2, a Linear conveyor, for conveying carrier units 11a, 11b for receiving the thin-film elements 100, which will be discussed in more detail later.
Die Einrichtungen 15, 16 25, 26, 27, 31, 33 sind entlang der Transporteinrichtung 32 angeordnet. Ein erster der Übersetzereinheiten 33a ist an einem ersten Längsende 35 der Transporteinrichtung 32 angeordnet. Die erste Übersetzereinheit 33a wirkt mit einer Zuliefereinheit 36 zusammen, die eine Vielzahl von Dünnschichtelementen 100 zur Aufnahme bereitstellt. Wie in Fig. 1 gezeigt, kann die Zuliefereinheit 36 ein Linearförder sein. Es ist möglich, dass mehrere Zuliefereinheiten 36 vorgesehen sind, um eine höhere Anzahl von Dünnschichtelementen 100 der ersten Übersetzereinheit 33a zuzuführen. Die erste Übersetzereinheit 33a nimmt die bereitgestellten Dünnschichtelemente 100 auf und legt jeweils ein Dünnschichtelement 100 in eine Trägereinheit 11. The devices 15, 16, 25, 26, 27, 31, 33 are arranged along the transport device 32. A first of the translator units 33a is arranged at a first longitudinal end 35 of the transport device 32. The first translator unit 33a cooperates with a delivery unit 36, which provides a large number of thin-film elements 100 for receiving. As shown in Fig. 1, the delivery unit 36 may be a linear conveyor. It is possible that several supply units 36 are provided in order to supply a higher number of thin film elements 100 to the first translator unit 33a. The first translator unit 33a picks up the thin-film elements 100 provided and places each thin-film element 100 in a carrier unit 11.
Generell umfasst das System 10 eine Vielzahl von Trägereinheiten 11 zur Aufnahme der Dünnschichtelemente 100. Nach der ersten Übersetzereinheit 33a, ist die erste Stapeleinrichtung 27 zum Aufeinanderstapeln der Trägereinheiten 11 vorgesehen. Die erste Stapeleinrichtung 27 ist so ausgestaltet, dass sie die zugeführten Trägereinheiten 11 mit den aufgenommenen Dünnschichtelementen 100 aufeinanderstapelt und so einen Prüfstapel 12 bildet. Die erste Stapeleinrichtung 27 befindet sich an einer Aufstapelstellung AUS der Prüflinie. In general, the system 10 comprises a plurality of carrier units 11 for receiving the thin-film elements 100. After the first translator unit 33a, the first stacking device 27 is provided for stacking the carrier units 11 one on top of the other. The first stacking device 27 is designed so that it holds the supplied carrier units 11 with the received thin-film elements 100 stacked on top of each other to form a test stack 12. The first stacking device 27 is located at a stacking position OFF the test line.
Nach der ersten Stapelstellung 27 sind die Presseinrichtung 25, die Zuführ- und Abführeinrichtung 15, 26 sowie die Messeinrichtung 16 vorgesehen. Diese befinden sich an einer Messstellung MS der Prüflinie. Anschließend ist die zweite Stapeleinrichtung 31 vorgesehen, die den Prüfstapel 12 wieder vereinzelt, wobei die zweite Übersetzereinheit 33b nachgeschaltet ist und die geprüften Dünnschichtelemente 100 wieder aus den Trägereinheiten 11 entnimmt und zum Weitertransport bzw. zur weiteren Verarbeitung bereitstellt. After the first stacking position 27, the pressing device 25, the feed and discharge device 15, 26 and the measuring device 16 are provided. These are located at a measuring position MS on the test line. The second stacking device 31 is then provided, which separates the test stack 12 again, with the second translator unit 33b being connected downstream and removing the tested thin-film elements 100 from the carrier units 11 and making them available for further transport or further processing.
Auf die genaue Ausgestaltung der Übersetzereinheiten 33a, 33b, der Stapeleinrichtungen 27, 31 sowie der Transporteinrichtung 32 wird später näher eingegangen. The exact design of the translator units 33a, 33b, the stacking devices 27, 31 and the transport device 32 will be discussed in more detail later.
Im Folgenden werden die Trägereinheiten 11 sowie die Einrichtungen 15, 16, 25, 26 genauer beschrieben. Wie in den Fig. 4 bis 7 ersichtlich, sind die Trägereinheiten 11 plattenförmig ausgebildet. Mit anderen Worten umfassen die Trägereinheiten 11 jeweils eine Trägerplatte. In der folgenden Beschreibung werden die Trägereinheiten 11 generell als Trägerplatten 11 bezeichnet. Die Trägerplatten 11 sind identisch ausgebildet. Die Trägerplatten 11 sind aufeinander stapelbar. Wie in Fig. 5 und 6 gut zu erkennen, weisen die Trägerplatten 11 einen ersten Aufnahmebereich 13 und einen zweiten Aufnahmebereich 14 auf, die einander gegenüber angeordnet sind. Konkret ist der erste Aufnahmebereich 13 an einer Oberseite 37 der Trägerplatte 11 und der zweite Aufnahmebereiche 14 an einer Unterseite 38 der Trägerplatte 11 angeordnet. Die beiden Aufnahmebereiche 13, 14 weisen jeweils eine Ausnehmung 39 auf, die einen Druckraum bildet. Die Ausnehmung 39 des ersten Aufnahmebereichs 13 ist nach außen, d.h. nach oben offen. Die Ausnehmung 39 des zweiten Aufnahmebereichs 14 ist ebenfalls nach außen, d.h. nach unten offen. Die Ausnehmung 39 ist jeweils derart ausgebildet, dass ein Dünnschichtelement 100 zumindest teilweise aufnehmbar ist. The carrier units 11 and the devices 15, 16, 25, 26 are described in more detail below. As can be seen in FIGS. 4 to 7, the carrier units 11 are plate-shaped. In other words, the carrier units 11 each include a carrier plate. In the following description, the carrier units 11 are generally referred to as carrier plates 11. The carrier plates 11 are identical. The carrier plates 11 can be stacked on top of each other. As can be clearly seen in FIGS. 5 and 6, the carrier plates 11 have a first receiving area 13 and a second receiving area 14, which are arranged opposite one another. Specifically, the first receiving area 13 is arranged on an upper side 37 of the carrier plate 11 and the second receiving area 14 is arranged on an underside 38 of the carrier plate 11. The two receiving areas 13, 14 each have a recess 39 which forms a pressure chamber. The recess 39 of the first receiving area 13 is open to the outside, i.e. upwards. The recess 39 of the second receiving area 14 is also open to the outside, i.e. open downwards. The recess 39 is designed in such a way that a thin-film element 100 can be at least partially accommodated.
Konkret bilden jeweils zwei angrenzende Trägerplatten 11 mit deren Ausnehmungen 39 eine gemeinsame Aufnahme für eines der Dünnschichtelemente 100. Im gestapelten Zustand ist die Ausnehmung 39 des ersten Aufnahmebereichs 13 einer ersten Trägerplatte 11a der Ausnehmung 39 des zweiten Aufnahmebereichs 14 einer zweiten Trägerplatte 11b gegenüberliegend. Die Ausnehmungen 39 sind derart ausgebildet, dass im eingelegten Zustand eines Dünnschichtelements 100 ein Druckraum hinter dem Dünnschichtelement 100 gebildet ist. Dieser Druckraum 41 erstreckt sich annähernd über die gesamte Fläche der Ausnehmung 39, sodass das Dünnschichtelement 100 bei einer Dichtheitsprüfung vollständig mit einem Prüfmedium druckbeaufschlagbar ist. Specifically, two adjacent carrier plates 11 with their recesses 39 form a common receptacle for one of the thin-film elements 100. In the stacked state, the recess 39 of the first receiving region 13 of a first carrier plate 11a is the recess 39 of the second receiving region 14 of a second carrier plate 11b opposite. The recesses 39 are designed in such a way that when a thin-film element 100 is inserted, a pressure space is formed behind the thin-film element 100. This pressure chamber 41 extends approximately over the entire surface of the recess 39, so that the thin-film element 100 can be completely pressurized with a test medium during a leak test.
Wie in Fig. 3 und 4 gezeigt ist, weisen die Trägerplatten 11 jeweils zwei integrierte Kanäle 17 auf. Jeweils einer der Kanäle 17 ist einer der Ausnehmungen 39 zugeordnet. Die Kanäle 17 führen von den Ausnehmungen 39 ausgehend durch eine Seitenwand 42a, 42b der Trägerplatten 11 nach außen. Konkret führt ein erster der Kanäle 17 von der Ausnehmung 39 des ersten Aufnahmebereichs 13 der Trägerplatte 11 durch eine erste Seitenwand 42a nach außen. Ein zweiter der Kanäle 17 führt von der Ausnehmung 39 des zweiten Aufnahmebereichs 14der Trägerplatte 11 durch eine zweite Seitenwand 42b nach außen. Die Seitenwände 42a, 42b sind einander gegenüber angeordnet. Die Kanäle 17 verlaufen somit ausgehend von den Ausnehmungen in entgegengesetzte Richtungen, insbesondere Längsrichtungen, nach außen. As shown in FIGS. 3 and 4, the carrier plates 11 each have two integrated channels 17. One of the channels 17 is assigned to one of the recesses 39. The channels 17 lead from the recesses 39 through a side wall 42a, 42b of the carrier plates 11 to the outside. Specifically, a first of the channels 17 leads from the recess 39 of the first receiving area 13 of the carrier plate 11 to the outside through a first side wall 42a. A second of the channels 17 leads from the recess 39 of the second receiving area 14 of the carrier plate 11 to the outside through a second side wall 42b. The side walls 42a, 42b are arranged opposite one another. The channels 17 thus run outwards from the recesses in opposite directions, in particular longitudinal directions.
Generell dienen die integrierten Kanäle 17 dazu, die Zuführ- und Abführeinrichtung 15, 26 sowie die Messeinrichtung 16 in der Messstellung MS mit den Druckräumen 41 zu verbinden. In Fig. 5 ist eine Draufsicht auf eine der Trägerplatten 11 und in Fig. 6 eine Unteransicht der Trägerplatte 11 ohne eingelegtes Dünnschichtelement 100 gezeigt. Fig. 7 zeigt eine der Trägerplatten 11 mit einem eingelegten Dünnschichtelement 100, wobei die Trägerplatte 11 Anschlüsse oben und unten aufweist. In general, the integrated channels 17 serve to connect the feed and discharge device 15, 26 and the measuring device 16 in the measuring position MS with the pressure chambers 41. 5 shows a top view of one of the carrier plates 11 and FIG. 6 shows a bottom view of the carrier plate 11 without the thin-film element 100 inserted. Fig. 7 shows one of the carrier plates 11 with an inserted thin-film element 100, the carrier plate 11 having connections at the top and bottom.
Gemäß den Fig. 1 bis 3 ist gezeigt, dass die Trägerplatten 11 zur Dichtheitsprüfung in der Messstellung MS zu einem Prüfstapel 12 aufeinandergestapelt sind. Um die die Trägerplatten 11 im gestapelten Zustand in ihrer Lage zu sichern, sind diese formschlüssig miteinander lösbar verbunden. Konkret weisen die Trägerplatten 11 jeweils mehrere Formschlusselemente 21 und mehrere mit den Formschlusselementen 21 korrespondierende Aufnahmen 23 auf. Die Formschlusselemente 21 sind Fortsätze 22, die der Oberseite 37 der Trägerplatten 11 abstehend ausgebildet sind. Die Aufnahmen 23 sind an der Unterseite 38 der Trägerplatten 11 angeordnet und bilden mit den Fortsätzen 22 einer benachbarten Trägerplatte 11 korrespondierende Einbuchtungen. Dies ermöglicht es die Trägerplatten 11 schnell und einfach aufeinander zu stecken, um ein Prüfstapel 12 zu bilden. According to FIGS. 1 to 3 it is shown that the carrier plates 11 are stacked on top of each other to form a test stack 12 for leak testing in the measuring position MS. In order to secure the carrier plates 11 in their position when stacked, they are releasably connected to one another in a form-fitting manner. Specifically, the carrier plates 11 each have several form-fitting elements 21 and several receptacles 23 corresponding to the form-fitting elements 21. The form-fitting elements 21 are extensions 22 which are designed to protrude from the top 37 of the carrier plates 11. The receptacles 23 are arranged on the underside 38 of the carrier plates 11 and form corresponding indentations with the extensions 22 of an adjacent carrier plate 11. This allows the carrier plates 11 to be quickly and easily stuck together to form a test stack 12.
Wie in Fig. 3 zu erkennen ist, ist zwischen den angrenzenden Trägerplatten 11 jeweils ein Dünnschichtelement 100 in den Ausnehmungen 39 angeordnet. Die Trägerplatten 11 liegen mit deren Ober- und Unterseiten 37, 38 aneinander an. Jede der Trägerplatten 11 weist an der Oberseite- und an der Unterseite 37, 38 einen Dichtungsbereich 19 auf, der jeweils um die Ausnehmung 39 vorgesehen ist. Im konkreten Fall liegen die Ober- und Unterseiten 37, 38 der angrenzenden Trägerplatten 11 flächig an, sodass bei der Dichtheitsmessung eine fluiddichte Verbindung zwischen angrenzenden Trägerplatten 11 besteht. As can be seen in FIG. 3, a thin-film element 100 is arranged in the recesses 39 between the adjacent carrier plates 11. The support plates 11 lie against each other with their top and bottom sides 37, 38. Each of the carrier plates 11 has a sealing area 19 on the top and bottom 37, 38, which is provided around the recess 39. In the specific case, the top and bottom sides 37, 38 of the adjacent carrier plates 11 lie flat, so that there is a fluid-tight connection between adjacent carrier plates 11 during the leak measurement.
Der Prüfstapel 12, der in Fig. 3 dargestellt ist, befindet sich in der Messstellung MS, in der die Dichtheitsprüfung der Dünnschichtelemente 100 durchgeführt wird. An dieser Position der Prüflinie ist die Presseinrichtung 25 zum Zusammenpressen des Prüfstapels 12 angeordnet. Die Presseinrichtung 25 ist portalartig aufgebaut, Die Presseinrichtung 25 umfasst einen Stempel 43, der mittels einer Linearachse 44 vertikal beweglich ist. Ferner umfasst die Presseinrichtung 25 eine nicht ersichtliche Matrize. In der Messstellung MS ist der Stempel 43 oberhalb des Prüfstapels 12 angeordnet und die Matrize unterhalb des Prüfstapels 12. Der Stempel 43 und die Matrize weisen jeweils Dichtungen auf, um beim Zusammenpressen des Prüfstapels 12 die jeweils angrenzende Trägerplatte 11 dicht abzuschließen. Die Presseinrichtung 25 weist einen Antrieb mit einstellbarer Kraft auf, mit der der Stempel 43 den Prüfstapel 12 zusammenpresst. Die Linearachse 44 ist mit einem einstellbaren Hub konfiguriert. The test stack 12, which is shown in FIG. 3, is in the measuring position MS, in which the leak test of the thin-film elements 100 is carried out. The pressing device 25 for pressing the test stack 12 together is arranged at this position on the test line. The pressing device 25 is constructed like a portal. The pressing device 25 comprises a stamp 43 which is vertically movable by means of a linear axis 44. Furthermore, the pressing device 25 includes an invisible die. In the measuring position MS, the stamp 43 is arranged above the test stack 12 and the die below the test stack 12. The stamp 43 and the die each have seals in order to seal the adjacent carrier plate 11 when the test stack 12 is pressed together. The pressing device 25 has a drive with adjustable force with which the stamp 43 presses the test stack 12 together. The linear axis 44 is configured with an adjustable stroke.
Des Weiteren sind in Fig. 3 mehrere Messeinrichtung 16 vorgesehen, die in der Messstellung MS seitlich übereinander angeordnet sind. Des Weiteren sind mehrere Zuführeinrichtungen 15 und mehrere Abführeinrichtungen 26 ebenfalls seitlich übereinander angeordnet vorgesehen. Die Messeinrichtungen 16 sowie Zuführ- und Abführeinrichtungen 15, 26 sind vertikal derart verteilt angeordnet, dass sie mit Anschlüssen 18 der integrierten Kanäle 17 der Trägerplatten 11 des Prüfstapels 12 korrespondieren. Furthermore, several measuring devices 16 are provided in FIG. 3, which are arranged laterally one above the other in the measuring position MS. Furthermore, several feed devices 15 and several discharge devices 26 are also provided arranged laterally one above the other. The measuring devices 16 as well as feed and discharge devices 15, 26 are arranged vertically distributed in such a way that they correspond to connections 18 of the integrated channels 17 of the carrier plates 11 of the test stack 12.
Bei dem System 10 ist je Trägerplatte 11 zumindest eine Messeinrichtung 16 vorgesehen. Das bedeutet, dass jeweils eine der Messeinrichtungen 16 mit einem der Druckräume 41 einer der Trägerplatten 11 fluidverbindbar ist, um bei einem Dichtheitsmessvorgang einen Leckageanteil eines Prüfmediums zu erfassen. Die Messeinrichtung 16 umfasst zumindest einen Sensor, der dazu angepasst ist, einen Leckageanteil eines Gases oder Gasgemisches zu erfassen. Beispielsweise kann das Gas bzw. Gasgemisch, wie in Fig. 1 gezeigt, Wasserstoff „H2" umfassen. Mit andere Worten kann die Messeinrichtung 16 einen Wasserstoff detektierenden Sensor, insbesondere einen Wasserstoffsensor, aufweisen. In the system 10, at least one measuring device 16 is provided for each carrier plate 11. This means that one of the measuring devices 16 can be fluidly connected to one of the pressure chambers 41 of one of the carrier plates 11 in order to detect a leakage portion of a test medium during a leak measurement process. The Measuring device 16 includes at least one sensor that is adapted to detect a leakage portion of a gas or gas mixture. For example, the gas or gas mixture can comprise hydrogen “H2”, as shown in FIG. 1. In other words, the measuring device 16 can have a hydrogen-detecting sensor, in particular a hydrogen sensor.
Alternativ oder zusätzlich kann die Messeinrichtung 16 einen Stickstoff detektierenden Sensor, insbesondere einen Stickstoffsensor, aufweisen. Besonders bevorzugt weist die Messeinrichtung 16 alternativ oder zusätzlich einen Helium detektierenden Sensor, insbesondere einen Heliumsensor, auf. Zusätzlich oder alternativ kann die Messeinrichtung einen Sensor aufweisen, der eine Druckänderung erfasst. Mit anderen Worten kann der Sensor ein Drucksensor sein. Des Weiteren kann die Messeinrichtung 16 zusätzlich oder alternativ einen Sensor zum Erfassen eines Volumenstromes aufweisen. Zusätzlich kann die Messeinrichtung 16 dazu angepasst sein, eine Befeuchtung der Dünnschichtelemente 100 durchzuführen. Alternatively or additionally, the measuring device 16 can have a nitrogen-detecting sensor, in particular a nitrogen sensor. Particularly preferably, the measuring device 16 alternatively or additionally has a helium-detecting sensor, in particular a helium sensor. Additionally or alternatively, the measuring device can have a sensor that detects a change in pressure. In other words, the sensor can be a pressure sensor. Furthermore, the measuring device 16 can additionally or alternatively have a sensor for detecting a volume flow. In addition, the measuring device 16 can be adapted to moisten the thin-film elements 100.
Gemäß Fig. 3 ist die Messeinrichtung 16 jeweils mit einer Abführeinrichtung 26 gekoppelt, die mit dem Druckraum 41 des zweiten Aufnahmebereichs 14 der Trägerplatte 11 fluidverbindbar. Die Abführeinrichtung 26 umfasst eine Abführleitung 45, in oder an welcher der Sensor der Messeinrichtung 16 angeordnet ist. Generell dient die Abführleitung 45 zum Abführen des Leckageanteils des Prüfmediums durch den integrierten Kanal 17 aus dem Druckraum 41 des zweiten Aufnahmebereichs 14 der Trägerplatte 11. 3, the measuring device 16 is each coupled to a discharge device 26, which can be fluidly connected to the pressure chamber 41 of the second receiving area 14 of the carrier plate 11. The discharge device 26 comprises a discharge line 45, in or on which the sensor of the measuring device 16 is arranged. In general, the discharge line 45 serves to discharge the leakage portion of the test medium through the integrated channel 17 from the pressure chamber 41 of the second receiving area 14 of the carrier plate 11.
Der Sensor und die Abführleitung 45 sind derart gekoppelt, dass diese gemeinsam in Richtung des Prüfstapels verfahrbar sind. Die Messeinrichtung 16 weist dazu einen nicht dargestellten Stellantrieb auf, durch den zumindest die Abführleitung 45 an den Anschluss 18 zur Verbindung mit dem integrierten Kanal 17 heranführbar ist. Der Stellantrieb ist dabei so ausgelegt, dass eine Anpresskraft zum Anpressen eines Adapters 24 der Abführleitung 45 an den Anschluss 18 einstellbar ist. Die Abführeinrichtung 26 weist somit einen Adapter 24 auf, der mit dem Anschluss 18 des integrierten Kanals 17 fluiddicht verbindbar ist. Der Adapter 24 ist an einem dem Prüfstapel 12 in der Messstellung MS zugewandten Ende der Abführleitung 45 angeordnet. The sensor and the discharge line 45 are coupled in such a way that they can be moved together in the direction of the test stack. For this purpose, the measuring device 16 has an actuator, not shown, through which at least the discharge line 45 can be brought to the connection 18 for connection to the integrated channel 17. The actuator is designed so that a contact force for pressing an adapter 24 of the discharge line 45 onto the connection 18 can be adjusted. The discharge device 26 thus has an adapter 24 which can be connected in a fluid-tight manner to the connection 18 of the integrated channel 17. The adapter 24 is arranged at an end of the discharge line 45 facing the test stack 12 in the measuring position MS.
Gemäß Fig. 3 ist die je Trägerplatte 11 eine Zuführeinrichtung 15 vorgesehen, die mit dem Druckraum 41 des ersten Aufnahmebereichs 13 der Trägerplatte 11 fluidverbindbar ist. Die Zuführeinrichtung 15 umfasst eine Zuführleitung 46. Generell dient die Zuführleitung 46 zum Zuführen eines Prüfmediums, bspw. eines Gases, Gasgemisches oder einer Flüssigkeit, durch den integrierten Kanal 17 in den Druckraum 41 des ersten Aufnahmebereichs 13 der Trägerplatte 11. Dieser Druckraum 41 befindet sich direkt hinter dem eingelegten Dünnschichtelement 100. Die Zuführleitung 46 ist in Richtung des Prüfstapels verfahrbar. Dies kann mittels eines nicht dargestellten Stellantrieb erfolgen, durch den zumindest die Zuführleitung 46 an einen Anschluss 18 zur Verbindung mit dem integrierten Kanal 17 heranführbar ist. Der Stellantrieb ist dabei so ausgelegt, dass eine Anpresskraft zum Anpressen eines Adapters 24 der Zuführleitung 46 an den Anschluss 18 einstellbar ist. 3, a feed device 15 is provided for each carrier plate 11, which is connected to the pressure chamber 41 of the first receiving area 13 of the carrier plate 11 is fluidly connectable. The feed device 15 comprises a feed line 46. In general, the feed line 46 serves to feed a test medium, for example a gas, gas mixture or a liquid, through the integrated channel 17 into the pressure chamber 41 of the first receiving area 13 of the carrier plate 11. This pressure chamber 41 is located directly behind the inserted thin-film element 100. The feed line 46 can be moved in the direction of the test stack. This can be done by means of an actuator, not shown, through which at least the supply line 46 can be brought to a connection 18 for connection to the integrated channel 17. The actuator is designed in such a way that a contact force for pressing an adapter 24 of the supply line 46 onto the connection 18 can be adjusted.
Die Zuführeinrichtung 15 weist somit einen Adapter 24 auf, der mit dem Anschluss 18 des integrierten Kanals 17 und somit dem Druckraum 41 des ersten Aufnahmebereichs 13 fluiddicht verbindbar ist. Der Adapter 24 ist an einem dem Prüfstapel 12 in der Messstellung MS zugewandten Ende der Zuführleitung 46 angeordnet. The feed device 15 thus has an adapter 24, which can be connected in a fluid-tight manner to the connection 18 of the integrated channel 17 and thus to the pressure chamber 41 of the first receiving area 13. The adapter 24 is arranged at an end of the feed line 46 facing the test stack 12 in the measuring position MS.
Es ist möglich, dass ebenfalls auf der Seite der Zuführeinrichtungen 15 mehrere Messeinrichtungen 16 vorgesehen sind, die mit den Zuführeinrichtungen 15 gekoppelt sind. Die Messeinrichtungen 16 entsprechen dabei vorzugsweise den vorstehend beschriebenen. Der Sensor der Messeinrichtung 16 kann in oder an der Zuführleitung 46 angeordnet sein. Bei dieser Variante ist somit für jede Trägerplatte 11 eine weitere Messeinrichtung 16 vorgesehen. It is possible that several measuring devices 16 are also provided on the side of the feed devices 15, which are coupled to the feed devices 15. The measuring devices 16 preferably correspond to those described above. The sensor of the measuring device 16 can be arranged in or on the supply line 46. In this variant, a further measuring device 16 is therefore provided for each carrier plate 11.
Gemäß Fig. 3 sind auf einer ersten Längsseite 47 der Transporteinrichtung 32 in der Messstellung MS die Zuführeinrichtungen 16 mit den Zuführleitungen 46 angeordnet und auf einer zweiten der ersten gegenüberliegenden Längsseite 48 der Transporteinrichtung 32 angeordnet. Die Zuführleitungen 46 und die Abführleitungen 47 sind zeitgleich mit dem jeweiligen Anschluss 18 der integrierten Kanäle 17 und somit den entsprechenden Druckräumen 41 der Aufnahmebereiche 13, 14 fluidverbindbar. 3, the feed devices 16 with the feed lines 46 are arranged on a first longitudinal side 47 of the transport device 32 in the measuring position MS and are arranged on a second longitudinal side 48 of the transport device 32 opposite the first. The supply lines 46 and the discharge lines 47 can be fluidly connected at the same time to the respective connection 18 of the integrated channels 17 and thus to the corresponding pressure chambers 41 of the receiving areas 13, 14.
Wie in Fig. 1 und 2 zu erkennen ist, erstreckt sich die Transporteinrichtung 32 über annähernd die gesamte Prüflinie. Die Transporteinrichtung 32 stellt dabei ein wesentliches Glied dar, um eine Serienprüfung von Dünnschichtelementen 100 mit möglichst kurzer Taktzeit zu realisieren. Die Transporteinrichtung 32 ist eine Lineartransporteinheit. Die Transporteinrichtung 32 weist einen nicht dargestellten einen Antrieb mit einstellbarer Kraft auf, der mehrere Trägerplatten 11 sowie den Prüfstapel 12 in einer linearen Transportrichtung v bewegen kann. Die Transporteinrichtung 32 bewegt die Trägerplatten 11 mit den aufgenommenen Dünnschichtelementen in die Aufstapelstellung AUS, dann den Prüfstapel 12 zur Dichtheitsprüfung der Dünnschichtelemente 100 in die Messstellung MS, anschließend den Prüfstapel 12 in die Abstapelstellung ABS und dann die abgestapelten Trägerplatten 11 mit den Dünnschichtelementen 100 weiter. Die Transporteinrichtung 32 umfasst vorzugsweise eine Linearachse mit einstellbarem Vorschubgeschwindigkeit. Zusätzlich kann die Linearachse in ihrer Höhe verstellbar sein, um den Abstand zwischen Trägerplatten 11 zu variieren. As can be seen in FIGS. 1 and 2, the transport device 32 extends over approximately the entire test line. The transport device 32 represents an essential link in order to realize a series test of thin-film elements 100 with the shortest possible cycle time. The transport device 32 is a linear transport unit. The transport device 32 has a drive (not shown) with adjustable force, which can move a plurality of carrier plates 11 and the test stack 12 in a linear transport direction v. The transport device 32 moves the carrier plates 11 with the received thin-film elements into the stacking position OFF, then the test stack 12 for leak testing of the thin-film elements 100 into the measuring position MS, then the test stack 12 into the stacking position ABS and then the stacked carrier plates 11 with the thin-film elements 100 further. The transport device 32 preferably comprises a linear axis with an adjustable feed speed. In addition, the height of the linear axis can be adjusted in order to vary the distance between carrier plates 11.
Des Weiteren weist das System 10 eine erste Stapeleinrichtung 27 mit zwei Linearachsen 28 und zwei an den Linearachsen 28 angeordneten Greifeinheiten 29, die die Trägerplatten 11 an der Aufstapelstellung AUS zur Bildung des Prüfstapels 12 aufeinanderstapeln. Die Linearachsen 28 umfassen jeweils einen Antrieb mit einer einstellbaren Hubkraft. Gemäß Fig. 3 sind in der Aufstapelstellung AUS auf der ersten Längsseite 47 der Transporteinrichtung 32 eine ersten Linearachse 28 und eine entlang der Linearachse 28 bewegbare Greifeinheit 29 angeordnet und eine zweite Linearachse 28 und eine entlang der Linearachse 28 bewegbare Greifeinheit 29 auf der zweiten Längsseite 48 der Transporteinrichtung 32 angeordnet. Dadurch werden die Trägerplatten 11 bzw. der teilweise fertige Prüfstapel 12 beidseitig angehoben und sicher abgestellt. Furthermore, the system 10 has a first stacking device 27 with two linear axes 28 and two gripping units 29 arranged on the linear axes 28, which stack the carrier plates 11 on one another at the stacking position OFF to form the test stack 12. The linear axes 28 each include a drive with an adjustable lifting force. 3, in the stacking position OFF, a first linear axis 28 and a gripping unit 29 movable along the linear axis 28 are arranged on the first longitudinal side 47 of the transport device 32 and a second linear axis 28 and a gripping unit 29 movable along the linear axis 28 are arranged on the second longitudinal side 48 the transport device 32 arranged. As a result, the carrier plates 11 or the partially finished test stack 12 are lifted on both sides and placed safely.
Beim Aufstapeln der Trägerplatten 11 heben die Greifeinheiten 29 anfangs eine der Trägerplatten 11 an und setzen diese auf eine weitere Trägerplatte 11. Anschließend werden die beiden gestapelten Trägerplatten 11 durch die Greifeinheiten 29 angehoben und auf eine weitere Trägerplatte 11 gesetzt. Der Aufstapelvorgang wiederholt sich bis eine maximale Anzahl von gestapelten Trägerplatten 11 zur Bildung eines Prüfstapels 12 erreicht ist. When stacking the carrier plates 11, the gripping units 29 initially lift one of the carrier plates 11 and place it on another carrier plate 11. The two stacked carrier plates 11 are then lifted by the gripping units 29 and placed on another carrier plate 11. The stacking process is repeated until a maximum number of stacked carrier plates 11 is reached to form a test stack 12.
Des Weiteren weist das System 10 eine zweite Stapeleinrichtung 31 auf, die mit der ersten Stapeleinrichtung 27 identisch ist und lediglich anstatt an der Aufstapelstellung AUS, an der Abstapelstellung ABS vorgesehen ist. Furthermore, the system 10 has a second stacking device 31, which is identical to the first stacking device 27 and is only provided at the destacking position ABS instead of at the stacking position OFF.
Beim Abstapeln der Trägerplatten 11 heben die Greifeinheiten 29 den Prüfstapel 12 bis auf jene Trägerplatte 11 an, die einen untenliegenden Abschluss des Prüfstapels 12 bildet. Diese Trägerplatte 11 wird dann durch die Transporteinrichtung 32 von der Abstapelstellung ABS abtransportiert. Anschließend stellen die Greifeinheiten 29 den angehobenen Prüfstapel 12 ab und heben bis auf die nun den unteren Abschluss bildende Trägerplatte 11 den Prüfstapel 12 wieder an. Diese Trägerplatte 11 wird ebenfalls aus der Abstapelstellung ABS abtransportiert. Der Abstapelvorgang wiederholt sich bis nur mehr ein Trägerplatte 11 vorliegt. When stacking the carrier plates 11, the gripping units 29 lift the test stack 12 up to the carrier plate 11, which has a bottom end of the Test stack 12 forms. This carrier plate 11 is then transported away from the stacking position ABS by the transport device 32. The gripping units 29 then place the raised test stack 12 down and lift the test stack 12 again except for the carrier plate 11, which now forms the lower end. This carrier plate 11 is also transported away from the ABS stacking position. The stacking process is repeated until there is only one carrier plate 11 left.
Das System 10 weist des Weiteren zwei Übersetzereinheiten 33a, 33b mit jeweils einem Hub- und Drehmechanismus 34 zum Aufnehmen und Übersetzen von Dünnschichtelementen 100 auf, wobei der Hub- und Drehmechanismus 34 mit der Transporteinrichtung 32 zusammenwirkt. Die erste Übersetzereinheit 33a ist in Transportrichtung v vor der Aufstapelstellung AUS und die zweite Übersetzereinheit 33b nach der Abstapelstellung ABS angeordnet. The system 10 further has two translator units 33a, 33b, each with a lifting and rotating mechanism 34 for picking up and translating thin-film elements 100, the lifting and rotating mechanism 34 interacting with the transport device 32. The first translator unit 33a is arranged in the transport direction v before the stacking position OFF and the second translator unit 33b after the destacking position ABS.
Der Hub- und Drehmechanismus 34 der ersten Übersetzereinheit 33a ist dazu angepasst, eine oder mehrere Dünnschichtelemente 100 zeitgleich von einer oder mehrerer Zuliefereinheiten auf ein oder mehrere Trägerplatten 11 zu übersetzen. Der Hub- und Drehmechanismus 34 der zweiten Übersetzereinheit 33b ist dazu angepasst, ein oder mehrere Dünnschichtelemente 100 zeitgleich von einem oder mehreren Trägerplatten 11 auf ein oder mehrere Abliefereinheiten zu übersetzen. The lifting and rotating mechanism 34 of the first translator unit 33a is adapted to simultaneously translate one or more thin-film elements 100 from one or more delivery units to one or more carrier plates 11. The lifting and rotating mechanism 34 of the second translator unit 33b is adapted to simultaneously translate one or more thin-film elements 100 from one or more carrier plates 11 to one or more delivery units.
Im Folgenden wird das Verfahren mit Fokus auf die Dichtheitsprüfung der Dünnschichtelemente 100 in der Messstellung MS des Prüfstapels 12 beschrieben. The method is described below with a focus on the leak testing of the thin-film elements 100 in the measuring position MS of the test stack 12.
Zuerst wird durch die erste Stapeleinrichtung 27 ein Prüfstapel 12, bestehend aus mehreren aufeinander gestapelten Trägerplatten 11 mit aufgenommenen Dünnschichtelementen 100 bereitgestellt und anschließend durch die Transporteinrichtung 32 in die Messstellung MS bewegt. Anschließend werden die Zuführleitungen 46 in der Messstellung MS über die Adapter 24 mit den Anschlüssen 18 derart verbunden, dass eine fluiddichte Verbindung zwischen den Zuführleitungen 46 und den Druckräumen 41 der ersten Aufnahmebereiche 13 gebildet wird. First, a test stack 12, consisting of several carrier plates 11 stacked on top of one another with received thin-film elements 100, is provided by the first stacking device 27 and then moved into the measuring position MS by the transport device 32. The supply lines 46 are then connected in the measuring position MS via the adapters 24 to the connections 18 in such a way that a fluid-tight connection is formed between the supply lines 46 and the pressure chambers 41 of the first receiving areas 13.
Danach beaufschlagen die Zuführeinrichtungen 15 über die Zuführleitungen 46 und die Druckräume 41 die Dünnschichtelemente 100 mit dem Prüfmedium, das ein Gas, Gasgemisch oder eine Flüssigkeit sein kann. Zusätzlich werden die Abführleitungen 45 in der Messstellung MS über die Adapter 24 mit den Anschlüssen 18 derart verbunden, dass eine fluiddichte Verbindung zwischen den Abführleitungen 45 und den Druckräumen 41 der zweiten Aufnahmebereiche 14 gebildet wird. Das durch feinste Öffnungen in den Dünnschichtelementen 100 passierende Prüfmedium wird von den Sensoren der Messeinrichtungen erfasst. Dieser passierende Teil des Prüfmediums wird als Leckageanteil bezeichnet. Es ist möglich, die Beaufschlagung der Dünnschichtelemente 100 mit einem Überdruck oder einem Unterdrück gegenüber der Außenumgebung zu realisieren. Wesentlich ist das sich einstellende Druckgefälle zwischen dem Druckraum 41 des ersten und zweiten Aufnahmebereichs 13, 14 der Trägerplatten 11. The feed devices 15 then apply the test medium, which can be a gas, a gas mixture or a liquid, to the thin-film elements 100 via the feed lines 46 and the pressure chambers 41. In addition, the discharge lines 45 are connected in the measuring position MS via the adapter 24 Connections 18 connected in such a way that a fluid-tight connection between the discharge lines 45 and the pressure chambers 41 of the second receiving areas 14 is formed. The test medium passing through the finest openings in the thin-film elements 100 is detected by the sensors of the measuring devices. This passing part of the test medium is referred to as the leakage portion. It is possible to apply an excess pressure or a negative pressure to the external environment to the thin-film elements 100. What is essential is the pressure drop that occurs between the pressure chamber 41 of the first and second receiving areas 13, 14 of the carrier plates 11.
Bezuqszeichenliste Reference character list
10 System 10 system
11, 11a erste Trägereinheit 11, 11a first carrier unit
11, 11b zweite Trägereinheit 11, 11b second carrier unit
12 Prüfstapel 12 test stacks
13 erster Aufnahmebereich 13 first recording area
14 zweiter Aufnahmebereich 14 second recording area
15 Zuführeinrichtung 15 feed device
16 Messeinrichtung 16 measuring device
17 integrierter Kanal 17 integrated channel
18 Anschluss 18 connection
19 Dichtungsbereich der Trägereinheiten 19 Sealing area of the carrier units
21 Formschlusselement 21 positive locking element
22 Fortsatz 22 appendix
23 Aufnahme 23 recording
24 Adapter 24 adapters
25 Presseinrichtung 25 pressing device
26 Abführeinrichtung 26 discharge device
27 erste Stapeleinrichtung 27 first stacking device
28 Linearachse 28 linear axis
29 Greifeinheit 29 gripping unit
31 zweite Stapeleinrichtung 31 second stacking device
32 Transporteinrichtung 32 transport facility
33a erste Übersetzereinheit 33a first translator unit
33b zweite Übersetzereinheit 33b second translator unit
34 Hub- und Drehmechanismus 34 lifting and rotating mechanism
35 erstes Längsende 36 Zuliefereinheit 37 Oberseite 38 Unterseite 39 Ausnehmung 41 Druckraum 42a erste Seitenwand 42b zweite Seitenwand 43 Stempel 44 Linearachse der Presseinrichtung 45 Abführleitung 46 Zuführleitung 47 erste Längsseite der Transporteinrichtung 48 zweite Längsseite der Transporteinrichtung35 first longitudinal end 36 delivery unit 37 top side 38 bottom side 39 recess 41 pressure chamber 42a first side wall 42b second side wall 43 stamp 44 linear axis of the pressing device 45 discharge line 46 feed line 47 first long side of the transport device 48 second long side of the transport device
100 Dünnschichtelement AUS Aufstapelstellung ABS Abstapelstellung MS Messstellung v Transportrichtung 100 Thin film element OFF Stacking position ABS Destacking position MS Measuring position v Transport direction

Claims

ANSPRÜCHE System (10) zur Dichtheitsprüfung von Dünnschichtelementen (100), mitREQUIREMENTS System (10) for leak testing of thin-film elements (100), with
- wenigstens zwei aufeinander stapelbare Trägereinheiten (11) zur Aufnahme wenigstens eines Dünnschichtelements (100), die im gestapelten Zustand einen Prüfstapel (12) bilden, wobei die erste Trägereinheit (11a) wenigstens einen ersten Aufnahmebereich (13) und die zweite Trägereinheit (11b) wenigstens einen zweiten Aufnahmebereich (14) für das Dünnschichtelement (100) aufweisen;- at least two stackable carrier units (11) for holding at least one thin-film element (100), which form a test stack (12) when stacked, the first carrier unit (11a) having at least a first receiving area (13) and the second carrier unit (11b) have at least one second receiving area (14) for the thin-film element (100);
- wenigstens einer Zuführeinrichtung (15), die in einer Messstellung (MS) des Prüfstapels (12) mit dem ersten Aufnahmebereich (13) der ersten Trägereinheit (11a) fluidverbindbar oder fluidverbunden ist, um das Dünnschichtelement (100) mit einem Prüfmedium, insbesondere einem Gas und/oder einer Flüssigkeit, zu beaufschlagen; und - at least one feed device (15), which in a measuring position (MS) of the test stack (12) can be fluidly connected or is fluidly connected to the first receiving area (13) of the first carrier unit (11a) in order to supply the thin-film element (100) with a test medium, in particular a gas and/or a liquid; and
- wenigstens einer Messeinrichtung (16), die in der Messstellung (MS) des Prüfstapels (12) zumindest mit dem zweiten Aufnahmebereich (14) der zweiten Trägereinheit (11b) fluidverbunden oder fluidverbindbar ist und dazu angepasst ist, einen Leckageanteil des Prüfmediums zu erfassen. System (10) nach Anspruch 1 dad u rch geken nzei ch net, dass die Trägereinheiten (11a, 11b) jeweils wenigstens einen integrierten Kanal (17) aufweisen, der mit dem Aufnahmebereich (13, 14) verbunden ist, um das Prüfmedium dem Dünnschichtelement (100) zuzuführen und/oder den Leckageanteil des Prüfmediums von dem Dünnschichtelement (100) abzuführen. System (10) nach Anspruch 1 oder 2 dad u rch geken nzei ch net, dass die Trägereinheiten (11a, 11b) jeweils wenigstens einen Anschluss (18) zum Verbinden der Zuführeinrichtung (15) und/oder der Messeinrichtung (16) aufweisen, der mit dem Aufnahmebereich (13, 14) der Trägereinheit (11a, 11b) fluidverbunden ist. System (10) nach Anspruch 3 dad u rch geken nzei ch net, dass der wenigstens eine Anschluss (18) in Querrichtung oder in Vertikalrichtung der gestapelten Trägereinheiten (11a, 11b) ausgerichtet ist. System (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche dad u rch geken nzei ch net, dass die Trägereinheiten (11a, 11b) jeweils wenigstens einen Dichtungsbereich (19) aufweisen, der im gestapelten Zustand die Trägereinheiten (11a, 11b) gegeneinander fluiddicht abdichtet. System (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche dad u rch geken nzei ch net, dass die Trägereinheiten (11a, 11b) wenigstens ein Formschlusselement (21), insbesondere einen Fortsatz (22), und/oder wenigstens eine mit dem Formschlusselement (21) korrespondierende Aufnahme (23), um die beiden Trägereinheiten (11a, 11b) formschlüssig miteinander zu verbinden. System (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche dad u rch geken nzei ch net, dass die Messeinrichtung (16) wenigstens einen Sensor, insbesondere einen Helium-, Wasserstoff- oder Stickstoffsensor, aufweist, der dazu angepasst ist, einen Volumenstrom und/oder einen Druckwert und/oder eine Gaskonzentration des Prüfmediums zu erfassen. System (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche dad u rch geken nzei ch net, dass die Messeinrichtung (16) wenigstens einen Adapter (24) und wenigstens einen Stellantrieb aufweist, der den Adapter (24) zur Leckagemessung mit dem zweiten Aufnahmebereich (14) der zweiten Trägereinheit (11b) lösbar verbindet. System (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche geken nzei ch net d u rch, wenigstens eine Presseinrichtung (25), die den Prüfstapel (izj in der Messstellung (MS) derart zusammenpresst, dass die Trägereinheiten (11a, 11b) gegeneinander fluiddicht abgedichtet sind. System (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche geken nzei ch net d u rch, wenigstens eine Abführeinrichtung (26), die in der Messstellung (MS) des Prüfstapels (12) mit dem zweiten Aufnahmebereich (14) der zweiten Trägereinheit (11b) fluidverbindbar oder fluidverbunden ist, um den Leckageanteil des Prüfmediums von dem Dünnschichtelement (100) abzuführen. System (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche dad u rch geken nzei ch net, dass die Abführeinrichtung (26) mit der Messeinrichtung (16) zum Verbinden mit dem zweiten Aufnahmebereich (14) der zweiten Trägereinheit (11b) gekoppelt ist. System (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche geken nzeich net d u rch, wenigstens eine erste Stapeleinrichtung (27) mit wenigstens einer Linearachse (28) und wenigstens einer an der Linearachse (28) angeordneten Greifeinheit (29), die die Trägereinheiten (11a, 11b) an einer Aufstapelstellung (AUS) zur Bildung des Prüfstapels (12) aufeinanderstapelt. System (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche geken nzei ch net d u rch, wenigstens eine zweite Stapeleinrichtung (31) mit wenigstens einer Linearachse (28) und wenigstens einer an der Linearachse (28) angeordneten Greifeinheit (29), die die Trägereinheiten (11a, 11b) an einer Abstapelstellung (ABS) zur Vereinzelung des Prüfstapels (12) abstapelt. System (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche geken nzei ch net d u rch, wenigstens eine Transporteinrichtung (32), die dazu angepasst ist, den Prüfstapel (12) an die Messstellung (MS) zu bewegen und den Prüfstapel (12) von der Messstellung (MS) weg zu bewegen. System (10) nach Anspruch 14 g e k e n n z e i c h n e t d u r c h, wenigstens eine Übersetzereinheit (33a, 33b) mit wenigstens einem Hub- und Drehmechanismus (34) zum Aufnehmen und Übersetzen von einzelnen Dünnschichtelementen (100), wobei der Hub- und Drehmechanismus (34) mit der Transporteinrichtung (32) zusammenwirkt. Verfahren zur Dichtheitsprüfung von Dünnschichtelementen (100), bei dem - at least one measuring device (16), which in the measuring position (MS) of the test stack (12) is fluidly connected or fluidly connectable at least to the second receiving area (14) of the second carrier unit (11b) and is adapted to detect a leakage portion of the test medium. System (10) according to claim 1 characterized in that the carrier units (11a, 11b) each have at least one integrated channel (17) which is connected to the receiving area (13, 14) in order to supply the test medium to the thin-film element (100) and/or to remove the leakage portion of the test medium from the thin-film element (100). System (10) according to claim 1 or 2 characterized in that the carrier units (11a, 11b) each have at least one connection (18) for connecting the feed device (15) and / or the measuring device (16), which is fluidly connected to the receiving area (13, 14) of the carrier unit (11a, 11b). System (10) according to claim 3 characterized in that the at least one connection (18) is aligned in the transverse direction or in the vertical direction of the stacked carrier units (11a, 11b). System (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the carrier units (11a, 11b) each have at least one sealing area (19) which, when stacked, seals the carrier units (11a, 11b) against one another in a fluid-tight manner. System (10) according to one of the preceding claims characterized in that the carrier units (11a, 11b) have at least one form-fitting element (21), in particular an extension (22), and/or at least one with the form-fitting element (21). corresponding receptacle (23) in order to connect the two carrier units (11a, 11b) to one another in a form-fitting manner. System (10) according to one of the preceding claims characterized in that the measuring device (16) has at least one sensor, in particular a helium, hydrogen or nitrogen sensor, which is adapted to measure a volume flow and / or a To record the pressure value and/or a gas concentration of the test medium. System (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the measuring device (16) has at least one adapter (24) and at least one actuator, which connects the adapter (24) for leakage measurement to the second receiving area (14). the second carrier unit (11b) detachably connects. System (10) according to one of the preceding claims marked nzei ch net du rch, at least one pressing device (25) which presses the test stack (izj in the measuring position (MS) together in such a way that the carrier units (11a, 11b) are sealed against one another in a fluid-tight manner. System (10) according to one of the preceding claims marked nzei ch net du rch, at least one discharge device (26), which in the measuring position (MS) of the test stack (12) can be fluidly connected or is fluidly connected to the second receiving region (14) of the second carrier unit (11b) in order to remove the leakage portion of the test medium from the thin-film element (100). System (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the removal device (26) is coupled to the measuring device (16) for connecting to the second receiving area (14) of the second carrier unit (11b). System (10 ) according to one of the preceding claims, at least one first stacking device (27) with at least one linear axis (28) and at least one gripping unit (29) arranged on the linear axis (28), which holds the carrier units (11a, 11b). stacked on top of each other in a stacking position (OFF) to form the test stack (12). System (10) according to one of the preceding claims, at least one second stacking device (31) with at least one linear axis (28) and at least one gripping unit (29) arranged on the linear axis (28), which the carrier units (11a , 11b) is stacked at a stacking position (ABS) for separating the test stack (12). System (10) according to one of the preceding claims marked nzei ch net du rch, at least one transport device (32) which is adapted to move the test stack (12) to the measuring position (MS) and to move the test stack (12) away from the measuring position (MS). System (10) according to claim 14, characterized by at least one translator unit (33a, 33b) with at least one lifting and rotating mechanism (34) for picking up and translating individual thin-film elements (100), the lifting and rotating mechanism (34) being connected to the transport device (32) interacts. Method for leak testing of thin-film elements (100), in which
- wenigstens zwei Trägereinheiten (11) zur Aufnahme wenigstens eines Dünnschichtelements (100) zur Bildung eines Prüfstapels (12) aufeinandergestapelt werden, wobei die erste Trägereinheit (11a) wenigstens einen ersten Aufnahmebereich (13) und die zweite Trägereinheit (11b) wenigstens einen zweiten Aufnahmebereich (14) für das Dünnschichtelement (100) aufweisen; - at least two carrier units (11) for receiving at least one thin-film element (100) are stacked on top of each other to form a test stack (12), the first carrier unit (11a) having at least one first receiving area (13) and the second carrier unit (11b) having at least one second receiving area (14) for the thin film element (100);
- wenigstens eine Zuführeinrichtung (15) in einer Messstellung (MS) des Prüfstapels (12) mit dem ersten Aufnahmebereich (13) der ersten Trägereinheit (11a) fluidverbunden wird und die Zuführeinrichtung (15) das Dünnschichtelement (100) mit einem Prüfmedium, insbesondere einem Gas und/oder einer Flüssigkeit, beaufschlagt; und- at least one feed device (15) is fluidly connected to the first receiving area (13) of the first carrier unit (11a) in a measuring position (MS) of the test stack (12), and the feed device (15) supplies the thin-film element (100) with a test medium, in particular a Gas and/or a liquid; and
- wenigstens eine Messeinrichtung (16) in der Messstellung (MS) des Prüfstapels (12) mit dem zweiten Aufnahmebereich (14) der zweiten Trägereinheit (11b) fluidverbunden wird und einen Leckageanteil des Prüfmediums erfasst. - at least one measuring device (16) in the measuring position (MS) of the test stack (12) is fluidly connected to the second receiving area (14) of the second carrier unit (11b) and detects a leakage portion of the test medium.
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003322583A (en) * 2002-02-26 2003-11-14 Nippon Api Corp Leak inspection method, object to be inspected, gas permeability measuring method, and object to be measured
CN207570732U (en) * 2017-12-27 2018-07-03 深圳市南科燃料电池有限公司 A kind of MEA detects fixture

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN201926543U (en) 2010-09-03 2011-08-10 苏州氢洁电源科技有限公司 Leakage detection device for membrane electrode of proton exchange membrane fuel cell
CN104006933A (en) 2014-05-16 2014-08-27 江苏绿遥燃料电池系统制造有限公司 Quick leak detecting device of fuel battery bipolar plates
CN109781360B (en) 2019-03-13 2024-03-01 国家电投集团氢能科技发展有限公司 Device and method for detecting tightness of fuel cell membrane electrode

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003322583A (en) * 2002-02-26 2003-11-14 Nippon Api Corp Leak inspection method, object to be inspected, gas permeability measuring method, and object to be measured
CN207570732U (en) * 2017-12-27 2018-07-03 深圳市南科燃料电池有限公司 A kind of MEA detects fixture

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