Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Druckprüfung, Evakuierung und/oder Befüllung einer vorzugsweise nicht vakuumfesten oder nicht druckfesten Baugruppe mittels einer Vakuum- Druck-Befüllung oder einer Vakuum-Volumen-Befüllung, wobei die Vorrichtung eine Kammer zur Aufnahme der zu befüllenden Baugruppe und einen Adapter zur Druckprüfung, Evakuierung und/oder Befüllung der Baugruppe aufweist.

Für verschiedenartige technische Anwendungen müssen Flüssigkeiten oder Gase als Betriebsstoffe einer Baugruppe, einem Werkstück oder einem gerätetechnischen System zugeführt werden. Im Rahmen der vorliegenden Erfindungsbeschreibung wird für derartige technische Objekte nachfolgend lediglich der Terminus „Baugruppe“ verwendet. Eine Baugruppe kann mehrere Werkstücke und/oder Subsysteme umfassen. Um eine luftfreie Befüllung von Baugruppen zu ermöglichen, werden vorzugsweise Druckbefüllungen realisiert, die oftmals zusätzlich mittels Vakuum bzw. Unterdrück unterstützt werden.

In Sinne der vorliegenden Erfindung wird unter Überdruck ein Druckniveau verstanden, welches höher liegt als der Umgebungsdruck. Unter Vakuum wird vorliegend ein Druckniveau verstanden, das unterhalb des Umgebungsdrucks liegt.

Dabei wird die Befüllung üblicherweise in mehrere Verfahrensschritte unterteilt, die zur Prüfung (z.B. Drucklecktest) und Vorbereitung (z.B. Evakuierung) der Befüllung sowie zur eigentlichen Befüllung notwendig sind. Sofern die zu befüllende Baugruppe zunächst evakuiert wird, können die in der Baugruppe enthaltenen Gase abgesaugt werden, so dass in der Baugruppe ein Vakuum vor der Befüllung mit dem jeweiligen Befüllmedium erreicht wird.

Ein typisches Einsatzgebiet der Vakuum-Druck-Befüllung ist die Automobilindustrie. Dabei werden die Fahrzeuge an Montagelinien der Hersteller mit den notwendigen Betriebsstoffen befüllt. Die Betriebsstoffe werden aus Befüllanlagen über Leitungen und Befülladapter in die zu befüllenden Baugruppen (Kreisläufe, Behälter usw.) der Fahrzeuge eingespeist. Derartige Anwendungen sind beispielsweise aus DE 197 00 436 C2, aus DE 10 2007 029 020 A1 und aus DE 10 2014 011 611 B4 bekannt und ergeben keine prinzipbedingten Probleme, weil die zu befüllenden Baugruppen der Fahrzeuge druckfest und vakuumfest ausgeführt sind.

Sofern eine Vakuum-Druck-Befüllung hingegen für nicht druckfeste oder nicht vakuumfeste Baugruppen genutzt werden soll, kann die Baugruppe unter der Beaufschlagung mit Druck bzw. Vakuum kollabieren. Deshalb müssen für solche Anwendungen zusätzliche Verfahrens- und/oder gerätetechnische Aspekte beachtet werden, um eine Befüllung der jeweiligen Baugruppe durchführen zu können.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zur Druckprüfung, Evakuierung und/oder Befüllung einer nicht vakuumfesten oder nicht druckfesten Baugruppe zu schaffen, die eine kompakte Bauweise mit kleinen Volumina aufweist, um kurze Evakuierungs- und Belüftungszeiten zu ermöglichen. Gleichzeitig soll ein lediglich geringer Verbrauch an Hilfsgas verursacht und ein gutes Handling für eine Automatisierung erreicht werden.

Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche.

Eine Idee ist es, eine Vorrichtung zur Druckprüfung, Evakuierung und/oder Befüllung einer Baugruppe nach Anspruch 1 bereitzustellen. Die Vorrichtung umfasst ein erstes Gehäusebauteil und ein zweites Gehäusebauteil. Das zweite Gehäusebauteil ist derart mit dem ersten Gehäusebauteil gekoppelt, dass eine Kammer zur Aufnahme zu behandelnden Baugruppe gebildet ist. Die Vorrichtung weist einen Adapter zur Druckprüfung, Evakuierung und/oder Befüllung der Baugruppe auf.

Die Kammer kann in einer Variante als Vakuumkammer ausgeführt sein. Unter einer Vakuumkammer wird eine Kammer verstanden, in der ein Unterdrück relativ zum Umgebungsdruck realisiert werden kann.

In einer alternativen Variante kann die Kammer als Druckkammer ausgeführt sein. Unter einer Druckkammer wird eine Kammer verstanden, in der ein Überdruck relativ zum Umgebungsdruck realisiert werden kann.

Das erste Gehäusebauteil kann in einer Variante als Vakuum-Druck-Wanne ausgeführt sein. Unter einer Vakuum-Druck-Wanne wird ein wannenförmiges Gehäusebauteil verstanden, mittels welchem ein Teil einer Über- als auch einer Unterdruckkammer ausgebildet werden kann.

Das zweite Gehäusebauteil kann in einer Variante als Grundplatte ausgebildet sein.

Hiermit ist es möglich eine Vorrichtung bereitzustellen, in welche auf einfache Weise eine zu behandelnde Baugruppe eingebracht werden kann.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Vorrichtung weist der Adapter ein Auslassstück auf. Das Auslassstück ist derart ausgerichtet und ausgebildet, dass bei einem Druckprüfungs-, Evakuierungs- und/oder Befüllvorgang das Auslassstück mit einer Öffnung einer zu behandelnden Baugruppe fluiddicht koppelbar ist. In einer alternativen Ausgestaltung kann das Auslassstück eine separate Dichtung aufweisen. Hiermit können in der Kammer und in der Baugruppe unterschiedliche Drücke eingestellt und gehalten werden.

In einer weiteren alternativen Ausgestaltung kann der Adapter einen beweglichen Kolben aufweisen. Der bewegliche Kolben ist mit dem Auslassstück gekoppelt. Der bewegliche Kolben kann derart verschieblich und (z.B. hydraulisch oder pneumatisch) ansteuerbar im Adapter angeordnet sein, dass das Auslassstück mit Hilfe des Kolbens in die Öffnung der Baugruppe eingeschoben werden kann.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist die Vorrichtung ein erstes Formstück auf, mit dessen Hilfe eine zu behandelnde Baugruppe relativ zum Adapter ausgerichtet werden kann. Die Vorrichtung weist ferner eine Formstückaufnahme auf. Das erste Formstück ist derart an die Maße und/oder die Form der Baugruppe angepasst, dass bei einem Druckprüfungs-, Evakuierungs- und/oder Befüllvorgang das Auslassstück mit der Öffnung fluiddicht koppelbar ist.

Das erste Formstück kann aus Kunststoff, Metall oder einer Keramik hergestellt sein. In einer alternativen Ausgestaltung kann das Formstück integral mit dem ersten Gehäusebauteil hergestellt sein.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist die Vorrichtung eine Fixiervorrichtung mit einem Spannantrieb für eine Lagefixierung der Baugruppe auf, wobei der Spannantrieb mit austauschbaren zweiten und dritten Formstücken zur Lagefixierung der Baugruppe ausgestattet ist.

Hierdurch kann ein sicherer Halt einer zu behandelnden Baugruppen gewährleistet werden. Zudem ist durch die Fixiervorrichtung eine Lagefixierung und ein Ausgleich von Größenunterschieden zwischen den Baugruppen möglich.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist die Vorrichtung einen Leitungsanschluss und/oder einen ersten Sensoranschluss auf. Der Leitungsanschluss kann vorzugsweise einen Vakuumanschluss und einen Hilfsgasanschluss umfassen. Bevorzugt können die Anschlüsse in einer Baueinheit integriert sein. Der Adapter weist einen Befüllanschluss, einen Gasversorgungsanschluss und/oder einen zweiten Sensoranschluss auf.

Unter einem Vakuumanschluss wird vorliegend ein Anschluss verstanden, mittels welchem ein Druck unterhalb des Umgebungsdrucks in der Kammer der Vorrichtung erzeugt werden kann. Der Vakuumanschluss kann ein Ventil zum Öffnen und/oder Schließen des Anschluss umfassen. Unter einem Hilfsgasanschluss wird vorliegend ein Anschluss verstanden, mittels welchem ein Fluid in die Kammer der Vorrichtung eingebracht werden kann. Das Fluid kann ein Gas oder eine Flüssigkeit sein. Hiermit kann ein Überdruck relativ zum Umgebungsdruck in der Kammer erzeugt werden. Der Hilfsgasanschluss kann ein Ventil zum Öffnen und Schließen des Anschluss umfassen.

Unter einem Befüllanschluss wird vorliegend ein Anschluss verstanden, über den ein Fluid in die Baugruppe einleitbar ist. Der Befüllanschluss kann ein Ventil zum Öffnen und Schließen des Anschlusses umfassen. Als Fluid können ein Gas oder eine Flüssigkeit vorgesehen sein. Unter einem Gasversorgungsanschluss wird vorliegend ein Anschluss verstanden, über den einen Unterdrück relativ zum Umgebungsdruck in der Baugruppe erzeugt werden kann oder ein Hilfsgas in die Baugruppe einleitbar ist.

Unter einem ersten und einem zweiten Sensoranschluss wird jeweils ein Anschluss für einen Sensor verstanden. Als Sensor kann vorzugsweise ein Drucksensor vorgesehen sein. Mit Hilfe eines Drucksensors kann über den Sensoranschluss eine Messung des jeweils vorliegenden Drucks erfolgen. Mit dem ersten Sensoranschluss ist eine Druckmessung in der Kammer der Vorrichtung möglich. Mit dem zweiten Sensoranschluss wird eine Druckmessung in der Baugruppe bereitgestellt.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind die Anschlüsse der Vorrichtung und die Anschlüsse des Adapters auf der gleichen Seite der Vorrichtung angeordnet. Vorzugsweise sind die Anschlüsse auf der Seite des zweiten Gehäusebauteils angeordnet. Hiermit kann eine vereinfachte Leitungsführung ermöglicht werden. Zudem kann die Zugänglichkeit zur Vorrichtung verbessert werden.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist die Vorrichtung einen Volumenballast auf. Der Volumenballast ist austauschbar und in Abhängigkeit von der zu behandelnden Baugruppe ausgebildet und/oder ausgewählt. Der Volumenballast ist derart innerhalb der Kammer angeordnet, dass ein freies Restvolumen reduziert ist.

Unter einem Volumenballast wird ein Verdrängungskörper verstanden. Vorzugsweise kann die Vorrichtung auch eine Mehrzahl von Volumenballasten aufweisen. Hiermit ist es möglich, den zu evakuierenden oder füllenden Raum der Kammer zu minimieren. Hierdurch muss weniger Fluid der Kammer abgeführt oder zugeführt werden, um den gewünschten Druck innerhalb der Kammer einzustellen.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist das zweite Gehäusebauteil zum ersten Gehäusebauteil mittels einer Positioniereinrichtung derart ausgerichtet, dass das Auslassstück des Adapters für eine Druckprüfung, Evakuierung und/oder Befüllung dichtend mit der Öffnung der zu behandelnden Baugruppe verbindbar ist.

In einer Variante ist die Positioniereinrichtung als Zentrierung ausgeführt. Vorzugsweise kann die Zentrierung anhand eines Zentrierstifts, eines innen- oder außenliegenden Anschlags oder mit Hilfe einer Nut-Feder-Verbindung realisiert werden. Die Nut-Feder-Verbindung kann in einer bevorzugten Variante als ein umlaufender Bund realisiert sein.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist dem ersten Gehäusebauteil und dem zweiten Gehäusebauteil ein Verschlusselement zugeordnet. Das Verschlusselement verbindet lösbar das erste Gehäusebauteil mit dem zweiten Gehäusebauteil. Im Kopplungsbereich der Gehäusebauteile ist am ersten Gehäusebauteil und/oder am zweiten Gehäusebauteil eine Dichtung vorgesehen.

In einer Variante ist eine Dichtung am ersten Gehäusebauteil und eine weitere Dichtung am zweiten Gehäusebauteil angeordnet. Hiermit kann eine besonders gute Abdichtung der Kammer zur Umgebung realisiert werden.

Unter einem Verschlusselement wird ein separates Bauteil verstanden, welches die beiden Gehäusebauteile lösbar in Verbindung bringt. In einer Variante kann das Verschlusselement an einem der beiden Gehäusebauteile befestigt sein. In einer alternativen Variante kann das Verschlusselement als ein separates Bauteil ausgebildet sein, welches eine Kraft auf das erste und das zweite Gehäusebauteil ausübt, um die beiden Gehäusebauteile zu verbinden. In einer weiteren Variante sind mehrere gleichartige Verschlusselemente vorgesehen.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist das erste Gehäusebauteil als Vakuum-Druck-Wanne ausgebildet. Das zweite Gehäusebauteil ist als Grundplatte ausgebildet. Die Kammer ist als Vakuumkammer ausgebildet und der Sensor ist als Vakuum- Druck-Sensor ausgebildet. Die Grundplatte weist auf ihrer Oberseite eine Baueinheit auf, die mit der Vakuumkammer in Wirkverbindung bringbar ist und hierfür Anschlüsse zur Evakuierung der Vakuumkammer und zur Zuführung von Hilfsgas in die Vakuumkammer sowie einen Vakuum-Drucksensor aufweist. In der Grundplatte ist eine Öffnung ausgestaltet, in der ein Befülladapter abgestützt ist. Die Grundplatte weist an den stirnseitigen Endabschnitten mindestens zwei, zueinander gegenüberliegend angeordnete Verschlusselemente für eine Wirkverbindung mit der Vakuum-Druck-Wanne auf. Weiterhin weist die Grundplatte an ihrer Unterseite mindestens eine Dichtung und eine Zentrierung für eine Wirkverbindung mit der Vakuum-Druck-Wanne sowie eine Fixiervorrichtung mit einem Spannantrieb für eine Lagefixierung der zu befüllenden Baugruppe auf. Eine Ausgestaltung schlägt vor, dass die Verschlusselemente an der Grundplatte als Sperrklinken ausgestaltet sind und eine Kontur aufweisen, die kongruent ist zur Kontur am zugeordneten Abschnitt der Vakuum-Druck-Wanne.

Eine weitere Ausgestaltung schlägt vor, dass die Dichtung an der Grundplatte mit zwei parallel zueinander verlaufenden Runddichtungen ausgestaltet ist, die in jeweils einer Nut an der Unterseite der Grundplatte angeordnet sind.

Eine weitere Ausgestaltung schlägt vor, dass die Zentrierungen an der Grundplatte als Arretierzapfen ausgestaltet sind und eine Kontur aufweisen, die kongruent ist zur Kontur einer Öffnung am zugeordneten Abschnitt der Vakuum-Druck-Wanne.

Die Vakuum-Druck-Wanne weist einen U-förmigen Querschnitt auf. Am oberen Endabschnitt der Seitenwände ist ein flanschartig umlaufender Vorsprung ausgestaltet, der einen nach außen und einen nach innen führenden Abschnitt aufweist. Der nach außen führende Abschnitt weist eine Kontur auf, die kongruent ist zur Kontur der Sperrklinken an den Verschlusselementen am zugeordneten Abschnitt der Grundplatte. Der nach innen führende Abschnitt weist Öffnungen auf, die kongruent sind zur Kontur der Arretierzapfen am zugeordneten Abschnitt der Grundplatte.

Eine Ausgestaltung schlägt vor, dass die Vakuum-Druck-Wanne auf der Oberseite ihrer Bodenfläche mit austauschbaren Formstücken zur Lagefixierung der zu befüllenden Baugruppe ausgestattet ist.

Eine weitere Ausgestaltung schlägt vor, dass auf der Oberseite der Bodenfläche der Vakuum- Druck-Wanne ein Batch-spezifischer Volumenballast anordenbar ist. Dieser ist vorzugsweise so ausgestaltet, dass das freie Restvolumen innerhalb der Vakuum-Druck-Wanne weitestgehend reduziert ist. In einem modifizierten Ausführungsbeispiel ist der Batchspezifische Volumenballast auch an anderer Stelle innerhalb der Vakuumkammer vorsehbar.

Die erfindungsgemäße technische Lösung ist für zahlreiche Anwendungen zur Druckprüfung, Evakuierung und Befüllung von nicht vakuum- oder druckfesten Baugruppen mittels einer Vakuum-Druck-Befüllung oder Vakuum-Volumen-Befüllung geeignet. Unabhängig vom konkreten Einsatzgebiet ergeben sich gegenüber den vorab bekannten Lösungsvorschlägen insbesondere folgende Vorteile: Es wird eine zweiteilige Vakuumkammer ausgestaltet, die sich um eine fixierte Baugruppe schließt. Dadurch ist die Vakuumkammer in einfacher Weise zu beschicken, so dass sie auch für eine automatische Betätigung geeignet ist und gut in automatisierte Fertigungslinien integriert werden kann.

Die Vakuumkammer weist ein lediglich kleines Volumen auf, das durch ein Ballastvolumen noch weiter reduziert bzw. optimiert werden kann. Durch das kleine Volumen ergibt sich ein geringer Verbrauch an Hilfsgas. Weiterhin sind durch das kleine Volumen schnelle Druckänderungen in der Vakuumkammer möglich, die ein insgesamt schnelles Evakuier- und Druckregelverhalten bewirken.

Die Vakuum- bzw. Druckmessung erfolgt unmittelbar an der Baugruppe. Die Abdichtung an der Befüllöffnung der Baugruppe muss keine großen Druckunterschiede abdichten können, weil zwischen dem Außen- und Innendruck der Baugruppe kein großer Druckunterschied entsteht. Durch die Abdichtung ist es möglich, verschiedene Medien zur Druckerreichung innerhalb und außerhalb der Baugruppe zu verwenden.

Während der Befüllung kann der Druck in der Baugruppe signifikant erhöht werden, ohne dass ein Druckunterschied an der Außenwand der Baugruppe entsteht. Somit kann eine Durchtränkung poröser Oberflächen in der Baugruppe signifikant schneller erreicht werden. Idealerweise kann dadurch die vorab definierte Gesamtfüllmenge in einem Schritt eingefüllt werden. Dies beschleunigt wiederum nachfolgende Verfahrensschritte und vermeidet ein späteres Nachfüllen bzw. Auffüllen auf das Sollvolumen.

Schließlich ist ein kontrollierter Druckausgleich nach der Befüllung möglich, gegebenenfalls auch verbunden mit einer Einstellung des Füllniveaus durch Rücksaugen überschüssiger Flüssigkeit. Dadurch werden ein eventuelles Abtropfen am Befülladapter und folglich eine Kontaminierung der Oberfläche der Baugruppe um die Befüllöffnung herum nach dem Lösen des Befülladapters aus seiner an der Baugruppe adaptierten Position vermieden.

Eine weitere Idee der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Druckprüfung, Evakuierung und/oder Befüllung einer Baugruppe bereitzustellen. Das Verfahren weist folgende Schritte auf: Bereitstellen einer Vorrichtung mit einem Adapter zur Aufnahme einer zu behandelnden Baugruppe. Einsetzen der zu behandelnden Baugruppe in die Vorrichtung. Verschließen der Vorrichtung derart, dass die Vorrichtung eine zur Umwelt hin fluiddichte Kammer bildet, in welcher die Baugruppe angeordnet ist. Befüllen der Baugruppe mit einem Fluid mit einem definierten Überdruck oder einem definierten Volumen über eine vordefinierte Zeit, bis zu einem vordefinierten Volumen und/oder einem vordefinierten Druck.

Hiermit kann eine ordnungsgemäße Befüllung einer Baugruppe sichergestellt werden.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens weist das Verfahren folgende weitere Schritte auf:

Fluiddichtes Koppeln des Adapters mit einer Öffnung der Baugruppe, bevor die Baugruppe mit einem definierten Überdruck befüllt wird. Beaufschlagen der Kammer mit einem definierten ersten Unterdrück und der Baugruppe mit einem definierten zweiten Unterdrück, derart, dass sich ein nahezu gleichbleibendes Druckverhältnis zwischen dem Druck in der Kammer und dem Druck innerhalb der Baugruppe einstellt. Das Beaufschlagen erfolgt, bevor die Baugruppe mit einem definierten Überdruck befüllt wird. Anschließend wird die Kammer mit einem Hilfsgas mit einem definierten Überdruck in Abhängigkeit des in der Baugruppe vorgegebenen oder gemessenen Drucks derart befüllt, dass ein vordefinierter Überdruck in der Baugruppe relativ zum Druck in der Kammer vorliegt. Nach Abschluss der vorgegebenen Befüllung der Baugruppe wird das Hilfsgas der Kammer entleert, vorzugsweise mit Hilfe einer Pumpe abgesaugt, und der Druck in der Kammer auf Umgebungsdruck eingestellt.

In einer Variante können in der Kammer und in der Baugruppe die vorliegenden Drücke gemessen werden, bevor die Baugruppe mit einem definierten Überdruck befüllt wird. Hiermit kann überprüft werden, ob sich die definierten Unterdrücke in der Kammer und in der Baugruppe eingestellt haben.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens weist das Verfahren nach dem Messen der Drücke in der Kammer und in der Baugruppe folgende weitere Schritte auf:

Ändern des eingestellten Druckes in der Kammer und/oder der Baugruppe. Erneutes Messen der eingestellten Drücke in der Kammer und/oder der Baugruppe. Abgleichen der gemessenen Drücke der Kammer und/oder der Baugruppe vor und nach der Druckänderung.

Hiermit kann eine Überprüfung der Baugruppe auf mögliche Leckagen durchgeführt werden.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens weist das Verfahren folgende weitere Schritte auf:

Bereitstellen eines ersten Formstücks. Einsetzen des ersten Formstücks in die Vorrichtung, wobei das erste Formstück an einer Formstückaufnahme der Vorrichtung ausgerichtet wird. Greifen einer zu behandelnden Baugruppe mit einer Fixiervorrichtung der Vorrichtung von einem Lagerplatz. Einsetzen der gegriffenen Baugruppe in die Vorrichtung derart, dass die Baugruppe für ein fluiddichtes Koppeln mit dem Adapter mit Hilfe des ersten Formstücks ausgerichtet wird. Hierdurch ist keine separate Vorrichtung zum Greifen der zu behandelnden Baugruppe von einem Lagerplatz notwendig.

Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.

Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Komponenten beziehen.

Es zeigen:

Fig. 1 eine Prinzipskizze einer erfindungsgemäßen ersten Vorrichtung;

Fig. 2 eine Prinzipskizze einer erfindungsgemäßen zweiten Vorrichtung in einer ersten

Betriebsstellung;

Fig. 3 die zweite Vorrichtung in einer zweiten Betriebsstellung;

Fig. 4 die zweite Vorrichtung in einer dritten Betriebsstellung;

Fig. 5 die zweite Vorrichtung in einer vierten Betriebsstellung;

Fig. 6 eine Prinzipskizze einer erfindungsgemäßen dritten Vorrichtung;

Fig. 7 eine Prinzipskizze einer erfindungsgemäßen vierten Vorrichtung;

Fig. 8 in einer Draufsicht eine Prinzipskizze der Fixiervorrichtung der ersten Vorrichtung.

In den Figuren sind Vorrichtungen A, B, C und D dargestellt, die für eine Druckprüfung, Evakuierung und/oder Befüllung von nicht vakuumfesten oder nicht druckfesten Baugruppen 1 mittels einer Vakuum-Druck-Befüllung oder einer Vakuum-Volumen-Befüllung konzipiert sind.

Die erste Vorrichtung A (Fig. 1) umfasst ein erstes Gehäusebauteil 5 und ein zweites Gehäusebauteil 4. Dabei ist das zweite Gehäusebauteil 4 derart wannenförmig gestaltet, dass es ein inneres Arbeitsvolumen in Form einer Kammer 15 auf mehreren Seiten umgreift. Insbesondere umfasst das zweite Gehäusebauteil 4 in integraler Bauweise sowohl mehrere Seitenwände 4.1 als auch eine Deckenwandung 4.2. Das erste Gehäusebauteil 5 hingegen ist weitgehend eben als Bodenplatte 5.2 ausgebildet. In einer bevorzugten Ausgestaltung sind die Gehäusebauteile 4, 5 aus einem Kunststoff, einem Kunststoffderivat, einem Metall und/oder aus Keramiken hergestellt. Die Gehäusebauteile 4, 5 können in einer Variante aus den gleichen Materialen hergestellt sein. In einer alternativen Variante sind das erste Gehäusebauteil 5 und das zweite Gehäusebauteil 4 jeweils aus unterschiedlichen Werkstoffen gefertigt. In einer bevorzugten Ausgestaltung ist das erste Gehäusebauteil 5 vorliegend aus einem metallischen Werkstoff hergestellt, während das zweite Gehäusebauteil 4 aus einem Kunststoff hergestellt ist. Dabei sind im zweiten Gehäusebauteil 4 mehrere Öffnungen für die Anschlüsse 14.1 , 14.2, 14.3 sowie eine Öffnung für einen Adapter 2 vorgesehen. Die beiden Gehäusebauteile 4, 5 werden mit Hilfe einer nicht gezeigten Positioniereinrichtung gegeneinander ausgerichtet und wie in Fig.1 gezeigt miteinander gekoppelt. Die Kopplung der beiden Gehäusebauteile 4, 5 kann mit einer nicht gezeigten Bajonettverbindung, einer Schraubverbindung oder einer Klippverbindung realisiert sein.

Im Kopplungsbereich ist eine Dichtung 6 vorgesehen, um eine fluiddichte Verbindung bereitzustellen. Die Dichtung 6 kann aus einem typischen Dichtmaterial hergestellt sein. Vorzugsweise wird als Dichtmaterial ein Polyamid (PA), ein Nitril-Butadien-Rubber (NBR), ein Ethylen-Propylen-Dien-(Monomer)-Kautschuk (EPDM), eine Fluorkautschuk-Mischung (FKM) oder ein Silikon verwendet.

Die beiden Gehäusebauteile 4, 5 umschließen und begrenzen gemeinsam die Kammer 15. Die Kammer 15 kann in einer Variante als Druckkammer ausgebildet sein. Bei einer Druckkammer ist zumindest zeitweise ein Überdruck relativ zum Umgebungsdruck in der Kammer 15 vorgesehen. In einer alternativen Ausgestaltung kann die Kammer 15 auch als Vakuumkammer ausgebildet sein. Bei einer Vakuumkammer ist fallweise ein Unterdrück relativ zum Umgebungsdruck in der Kammer 15 angelegt. In einer weiteren alternativen Ausgestaltung kann die Kammer 15 als Vakuum-Druck-Kammer ausgebildet sein. Hierbei können in der Kammer 15 abwechselnd sowohl ein Unterdrück als auch ein Überdruck wie folgt vorgesehen sein: Zunächst kann in der Kammer 15 durch Evakuieren ein Unterdrück erzeugt werden. Anschließend kann der Druck durch Befüllen der Kammer mit einem fluidischen Medium derart erhöht werden, dass der Unterdrück zunächst auf Umgebungsdruck neutralisiert wird und nachfolgend durch weiteres Befüllen ein Überdruck in der Kammer 15 erzeugt wird.

Die Drücke der Kammer 15 können über einen Vakuumanschluss 14.1 und/oder einen Hilfsgasanschluss 14.2 eingestellt werden, indem über den Vakuumanschluss 14.1 evakuiert und über den Hilfsgasanschluss 14.2 mit einem fluidischen Medium in Form eines Hilfsgases befüllt wird. Der Vakuumanschluss 14.1 und der Hilfsgasanschluss 14.2 sind vorzugsweise in dem zweiten Gehäusebauteil 4 integriert bzw. mit dem zweiten Gehäusebauteil 4 fest verbunden.

Das zweite Gehäusebauteil 4 kann ferner einen ersten Sensoranschluss 14.3 umfassen, über den ein Druckmesswert in der Kammer 15 abgreifbar und einem Sensor zuführbar ist.

In einer bevorzugten Variante sind die Anschlüsse 14.1 , 14.2 und 14.3 in einer Baueinheit 14 zusammengefasst (vgl. Fig.1 ). Die Baueinheit 14 ist vorzugsweise am zweiten Gehäusebauteil 4 befestigt. Die Baueinheit 14 kann für jeden der Anschlüsse ein Steuerventil umfassen. Mit Hilfe der Steuerventile können an die Anschlüsse angeschlossene Leitungen für Fluide geöffnet oder gesperrt werden. In einer bevorzugten Variante sind die Steuerventile unmittelbar am zweiten Gehäusebauteil 4 angeordnet. Hierdurch können die Leitungswege der Anschlüsse gering gehalten werden.

Mit Hilfe des Vakuumanschlusses 14.1 kann in der Kammer 15 ein Unterdrück, insbesondere der Druck pvi, eingestellt werden. Hierfür wird über eine nicht gezeigte Pumpe das in der Kammer vorliegende Gas derart abgesaugt, dass ein definierter Unterdrück („Vakuum“) relativ zum Umgebungsdruck vorliegt.

Mit Hilfe des Hilfsgasanschlusses 14.2 kann in der Kammer 15 ein Hilfsgas, vorzugsweise Stickstoff, eingeleitet werden. Hierdurch kann ein definierter Überdruck, insbesondere der Druck PHI , in der Kammer 15 bereitgestellt werden. Das Hilfsgas kann mit Hilfe einer nicht gezeigten Pumpe oder aus einem nicht gezeigten Drucktank bereitgestellt werden.

Mit Hilfe des Sensoranschlusses 14.3 kann ein Drucksensor VP1 zur Messung des vorliegenden Drucks in der Kammer 15 bereitgestellt werden. Mittels des Drucksensors VP1 kann der einzustellenden Druck in der Kammer 15 überprüft und eingestellt werden.

Die Kammer 15 dient zur Aufnahme einer zu behandelnden Baugruppe 1. Die Baugruppe 1 kann aus einem oder mehreren Werkstücken, Systemen oder Subsystemen bestehen. Die Baugruppe 1 wird in einer Fixiervorrichtung 8 gehalten und zeichnet sich dadurch aus, dass sie fallweise empfindlich auf Druckbelastungen (Über- oder Unterdrück) reagiert.

Die Fixiervorrichtung 8 weist einen Schenkel auf, an welchem ein zweites und/oder drittes Formstück 10,11 angeordnet sind. Das Endstück des Schenkels ist mit einem Spannantrieb 9 verbunden. In einer Variante ist der Schenkel als L-förmiger Schenkel 17 ausgebildet, wie in Fig.8 dargestellt. Die Fixiervorrichtung 8 weist ferner einen zweiten gerade ausgebildeten Schenkel 16 auf. Der gerade Schenkel 16 ist mit dem Spannantrieb 9 verbunden. Der L- förmige Schenkel 17 und/oder der gerade ausgebildete Schenkel 16 können mit Hilfe des Spannantriebs 9 verstellt werden. In einer alternativen Variante kann anstelle eines L-förmigen Schenkels 17 ein U-förmiger Schenkel vorgesehen sein, wobei die beiden Endstücke des U- förmigen Schenkels mit dem Spannantrieb 9 verbunden sein können. Der Spannantrieb 9 ist in einer Variante elektrisch angetrieben. In einer alternativen Variante ist der Spannantrieb 9 pneumatisch oder hydraulisch betrieben. Mit Hilfe des Spannantriebs 9 können daher die zweiten und/oder dritten Formstücke 10, 11 aufeinander zu bewegt werden, um die Baugruppe 1 zu verklemmen. Hiermit kann ein sicherer Halt der Baugruppe 1 innerhalb der Kammer 15 gewährleistet werden. Durch den Einsatz der zweiten und/oder dritten Formstücke 10, 11 können verschiedene Formen und Größen von zu behandelnden Baugruppen 1 sicher in der Fixiervorrichtung 8 gehalten und positioniert werden. Hierfür ist das zweite und/oder dritte Formstück 10, 11 an die jeweilig einzusetzende Baugruppe geometrisch derart angepasst, dass die Öffnung 3 der Baugruppe 1 mit dem Anschlussstutzen 2.1 des Adapters 2 fluiddicht koppelbar ist. Um die Gefahr einer Beschädigung der Baugruppe 1 beim Verklemmen zu verringern oder zu vermeiden, sind die zweiten und/oder dritten Formstücke 10, 11 aus einem elastischen Kunststoff hergestellt. Die Fixiervorrichtung 8 ist am ersten Gehäusebauteil 5 angeordnet und ragt vom ersten Gehäusebauteil 5 in Richtung der zu bildenden Kammer 15. In einer bevorzugten Variante ist die Fixiervorrichtung 8 integral mit dem ersten Gehäusebauteil 5 ausgebildet.

Das erste Gehäusebauteil 5 weist ferner eine Formstückaufnahme 5.1 auf. Diese kann in einer Variante ein integraler Bestandteil des ersten Gehäusebauteils 5 hergestellt sein. Die Formstückaufnahme 5.1 dient zur Aufnahme eines ersten Formstücks 12. Das erste Formstück 12 wird in der Formstückaufnahme 5.1 durch Reibschluss und/oder Formschluss gehalten. Hierzu kann in einer Variante das erste Formstück 12 anhand einer Presspassung in die Formstückaufnahme 5.1 eingebracht werden. In einer alternativen Variante kann das erste Formstück 12 mit Hilfe eines Gewindes, eines Bajonetts oder einer Klippverbindung mit der Formstückaufnahme 5.1 gekoppelt werden. Um zu vermeiden, dass eine Baugruppe 1 durch das erste Formstück 12 beschädigt und/oder verformt wird, weist das erste Formstück 12 ein Material auf, welches elastischer ist als das Material der Baugruppe 1 . In einer Variante kann das erste Formstücks 12 aus einem Kunststoff ausgebildet sein. Das erste Formstück 12 dient zu Ausrichtung und Positionierung der Baugruppe 1 innerhalb der Kammer 15. In einer weiteren Variante kann das erste Formstück 12 derart ausgebildet sein, dass es die Baugruppe 1 innerhalb der Vorrichtung A ausrichtet, positioniert und hält. Hierfür kann das erste Formstück 12 einteilig oder mehrteilig ausgeführt sein. Bei einer mehrteiligen Ausführung des ersten Formstücks 12 können die einzelnen Formstückteile derart miteinander verbunden werden, dass diese die Baugruppe 1 zumindest teilweise umschließen. Mit Hilfe des ersten Formstücks 12 kann die Baugruppe 1 derart in der Kammer 15 positioniert werden, dass eine Öffnung 3 der Baugruppe 1 mit dem Adapter 2 fluiddicht verbindbar ist. In einer weiteren Variante kann das erste Formstück 12 derart gestaltet sein, dass es als Verdrängungskörper innerhalb der Kammer 15 fungiert. Hierdurch kann in der Kammer 15 schneller der definierte Druck eingestellt werden.

Mit Hilfe des Adapters 2 kann der Druck innerhalb der Baugruppe 1 eingestellt werden. Der Adapter 2 ist hierfür fluiddicht in das zweite Gehäusebauteil 4 eingesetzt. Beispielsweise kann der Adapter 2 mit dem zweiten Gehäusebauteil 4 verschraubt sein. Hierdurch kann der Adapter 2 für einen Wartungsfall auf eine einfache Weise demontiert werden. Der Adapter 2 weist ein Auslassstück 2.1 auf. Das Auslassstück 2.1 wird mit der Öffnung 3 der Baugruppe 1 fluiddicht gekoppelt. Hierfür kann das Auslassstück 2.1 in einer Variante eine nicht gezeigte Dichtung aufweisen. Durch eine separate Dichtung kann die Dichtwirkung verbessert werden. In einer alternativen Variante kann das Auslassstück 2.1 im Dichtbereich eine integral angeordnete konische Kammerdichtung aufweisen. Der Adapter 2 umfasst ferner einen Befüllanschluss 2.2, einen Gasversorgungsanschluss 2.3, einen zweiten Sensoranschluss 2.4 und/oder einen Steuerungsanschluss 2.5.

Mit Hilfe des Befüllanschlusses 2.2 kann über den Adapter 2 ein Fluid in die Baugruppe 1 eingeleitet werden. Hierzu kann vorzugsweise eine nicht gezeigte (Überdruck)Pumpe vorgesehen sein. In einer Variante kann die Baugruppe 1 als Batterie- oder Akkumulatorzelle und das Fluid als Elektrolyt ausgebildet sein. In einer alternativen Variante können die Baugruppe 1 als Sensoreinheit und das Fluid als Öl, insbesondere als dielektrisches Öl, ausgebildet sein. In einer weiteren Variante sind die Baugruppe 1 als Elektronikeinheit mit einem Gehäuse ausgebildet, wobei das Fluid als ein Inertgas, vorzugsweise Stickstoff oder Helium gewählt ist.

Mit Hilfe des Gasversorgungsanschlusses 2.3 kann über den Adapter 2 ein Unterdrück, insbesondere ein Unterdrück pv2, in der Baugruppe 1 eingestellt werden. Der Unterdrück kann mit Hilfe einer nicht gezeigten (Absaug)Pumpe erfolgen. In einer alternativen Ausführung kann über den Gasversorgungsanschluss 2.3 ein Überdruck, insbesondere den Druck PH2, in der Baugruppe 1 eingestellt werden. Hierfür kann über den Gasversorgungsanschluss ein weiteres Hilfsgas in die Baugruppe 1 eingeleitet werden.

Mit Hilfe des zweiten Sensoranschlusses 2.4 kann ein Drucksensor VP2 an den Adapter 2 angeschlossen werden. Hiermit ist es möglich den Druck innerhalb der Baugruppe 1 zu ermitteln. Mit Hilfe des Steuerungsanschlusses 2.5 kann die Dosieröffnung des Adapters 2 angesteuert werden.

Mehrere Anschlüsse 14.1 ,14.2, 14.3, 2.2, 2.3, 2.4, 2.5 sind in einer Variante auf der gleichen Seite der Vorrichtung A, insbesondere auf der Seite des zweiten Gehäusebauteils 4, angeordnet. Hierdurch kann die Leitungsführung an der Vorrichtung A vereinfacht gestaltet werden. Zudem wird hiermit die Zugänglichkeit zur Vorrichtung A erleichtert.

Der Adapter 2 kann vorzugsweise einen verstellbaren Kolben 2.6 aufweisen. Mit Hilfe des verstellbaren Kolbens 2.6 kann das Auslassstück 2.1 in Richtung der Baugruppe 1 bewegt werden. Für die Verstellung des Kolbens 2.6 wird in der Adapterkammer 2.8 ein definierter Überdruck oder Unterdrück erzeugt. Hierzu wird über einen Kammeranschluss 2.7 ein definierter Druck P _si eingestellt. Als Fluid kann ein Gas, vorzugsweise Stickstoff, oder eine Flüssigkeit, vorzugsweise ein Öl, vorgesehen sein. Durch den verstellbaren Kolben 2.6 kann bei einer schwer zugänglichen Öffnung 3 der Baugruppe 1 eine sichere und fluiddichte Kopplung bereitgestellt werden.

Des Weiteren kann die Vorrichtung A einen nicht gezeigte Volumenballast 13 aufweisen, welcher in der Kammer 15 angeordnet sein kann. Der Volumenballast dient als Verdrängungskörper, um in der Kammer 15 schneller den definierten Druck einstellen zu können. Der Volumenballast 13 ist austauschbar in der Kammer 15 befestigt. In einer Variante ist die Volumenballast 13 an einer Innenseite des ersten und/oder des zweiten Gehäusebauteils 4, 5 mit Hilfe einer Clipverbindung lösbar befestigt. In einer alternativen Variante kann die Befestigung des Volumenballasts 13 als Schraubverbindung ausgeführt sein. In einer besonderen Ausführung kann eine Mehrzahl verschiedener bzw. unterschiedlicher oder gleichartiger Volumenballasteinheiten vorgesehen sein. Hierdurch kann das Volumen der Kammer 15 bestmöglich angepasst verringert werden.

In einer weiteren Variante kann der Volumenballast 13 derart gestaltet sein, dass er zudem die Funktion des ersten Formstücks 12 übernimmt.

In einer weiteren Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung weist die Vorrichtung hierfür eine Vakuumkammer zur Aufnahme der zu befüllenden Baugruppe 1 (oder mehrerer zu befüllender Baugruppen 1) und einen Befülladapter 2a zur Befüllung der zu befüllenden Baugruppe 1 auf. Die Baugruppe 1 hat eine Füllöffnung 3, die während der Befüllung mit dem Befülladapter 2a in Wirkverbindung steht.

Die für den Betrieb des Befülladapters 2a notwendigen Elemente sind mit den Bezugszeichen p _V 2 (Vakuum), pH2 (Hilfsgas), p _si (Zustellung Adapter), ps2 (Steuerung Dosieröffnung) und PF2 (Befüllmedium) markiert.

Die Vakuumkammer 5a der Vorrichtung ist lösbar aus einer Grundplatte 4a und aus einer Vakuum-Druck-Wanne 5a zusammengefügt. Die Grundplatte 4a weist auf ihrer Oberseite eine Baueinheit auf, die mit der Vakuumkammer in Wirkverbindung bringbar ist. Hierfür hat diese Baueinheit Anschlüsse für eine Evakuierung der Vakuumkammer und für eine Zuführung von Hilfsgas in die Vakuumkammer. In der Zeichnung sind die Anschlüsse mit dem jeweils anliegendem Druck p _vi für das Vakuum und PHI für das Hilfsgas bezeichnet. Außerdem weist diese Baueinheit einen Vakuum-Druck- Sensor VP1 auf. Weiterhin ist in der Grundplatte 4a eine Öffnung ausgestaltet, in welcher der Befülladapter 2a abgestützt ist.

Die Grundplatte 4a weist an den stirnseitigen Endabschnitten mindestens zwei, zueinander gegenüberliegend angeordnete Verschlusselemente für eine Wirkverbindung mit der Vakuum- Druck-Wanne 5a auf. In der Zeichnung sind diese Verschlusselemente mit dem hier jeweils anliegendem Druck pcia bzw. pcib bezeichnet. Diese Verschlusselemente sind vorzugsweise als Sperrklinken ausgestaltet mit einer Kontur, die kongruent ist zur Kontur am zugeordneten Abschnitt der Vakuum-Druck-Wanne 5a.

Weiterhin weist die Grundplatte 4a an ihrer Unterseite mindestens eine Dichtung 6 und eine Zentrierung 7 für eine Wirkverbindung mit der Vakuum-Druck-Wanne 5a auf. Die Dichtung 6 ist vorzugsweise mit zwei parallel zueinander verlaufenden Runddichtungen ausgestaltet, die in jeweils einer Nut an der Unterseite der Grundplatte 4a angeordnet sind. Die Zentrierung 7a (vorzugsweise sind mehrere solcher Zentrierungen 7a vorgesehen) ist als ein Arretierzapfen ausgestaltet mit einer Kontur, die kongruent ist zur Kontur einer Öffnung am zugeordneten Abschnitt der Vakuum-Druck-Wanne 5a.

An der Unterseite der Grundplatte 4a ist eine Fixiervorrichtung 8 angeordnet, die mit einem Spannantrieb 9 für eine Lagefixierung der zu befüllenden Baugruppe 1 ausgestattet ist. Der Spannantrieb 9 ist mit austauschbaren Formstücken 10 und 11 zur Lagefixierung der zu befüllenden Baugruppe 1 ausgestattet. Die für die Steuerung des Spannantriebes 9 notwendigen Elemente sind mit Bezugszeichen psa und ps4 markiert.

Die Vakuum-Druck-Wanne 5a weist einen U-förmigen Querschnitt auf. Dabei ist am oberen Endabschnitt der Seitenwände ein flanschartig umlaufender Vorsprung ausgestaltet, der einen nach außen und einen nach innen führenden Abschnitt aufweist. Der nach außen führende Abschnitt weist eine Kontur auf, die kongruent ist zur Kontur der Sperrklinken an den Verschlusselementen am zugeordneten Abschnitt der Grundplatte 4a. Der nach innen führende Abschnitt weist Öffnungen auf, die kongruent sind zur Kontur der Arretierzapfen 7 am zugeordneten Abschnitt der Grundplatte 4a. Die Vakuum-Druck-Wanne 5a ist auf der Oberseite ihrer Bodenfläche mit austauschbaren Formstücken 12 zur Lagefixierung der zu befüllenden Baugruppe 1 ausgestattet. Weiterhin kann auf der Oberseite der Bodenfläche ein Batch-spezifischer Volumenballast 13 angeordnet werden. Dieser Volumenballast 13 ist so ausgestaltet, dass das freie Restvolumen innerhalb der Vakuum-Druck-Wanne 5a weitestgehend reduziert ist.

Fig. 2 zeigt eine Betriebsstellung, in der die Grundplatte 4a und die Vakuum-Druck-Wanne 5a als separate Bauteile voneinander getrennt sind.

Fig. 3 zeigt eine Betriebsstellung, in der die Grundplatte 4a und die Vakuum-Druck-Wanne 5a als separate Bauteile weiterhin voneinander getrennt sind. In dieser Stellung ist jedoch die zu befüllende Baugruppe 1 über den Spannantrieb 9 sowie die Formstücke 10 und 11 lagefixiert gespannt.

Fig. 4 zeigt eine Betriebsstellung, in der die Grundplatte 4a und die Vakuum-Druck-Wanne 5a über die Zentrierungen 7 zueinander lagefixiert ausgerichtet sind und aufeinander liegen. Die zu befüllende Baugruppe 1 liegt bereits auf der Oberseite der Bodenfläche der Vakuum-Druck- Wanne 5a auf.

Fig. 5 zeigt eine Betriebsstellung, in der die zueinander lagefixierte Grundplatte 4a und Vakuum-Druck-Wanne 5a über die Verschlusselemente nunmehr gespannt sind, so dass funktionell eine Vakuum-Druck-Kammer 5a ausgestaltet ist. Bei dieser Darstellung ist der dem Befülladapter 2a zugeordnete Vakuum-Druck-Sensor mit einem Bezugszeichen VP2 markiert.

Aus Fig. 5 ist somit die Betriebsstellung der Vorrichtung ersichtlich, in der eine Druckprüfung, Evakuierung und Befüllung von nicht vakuumfesten oder nicht druckfesten Baugruppen mittels einer Vakuum-Druck-Befüllung oder einer Vakuum-Volumen-Befüllung durchgeführt werden kann. Diesbezüglich typische Einsatzgebiete sind eine Prüfung und Befüllung von Sensoren mit Öl oder eine Prüfung und Befüllung von Batterien mit Elektrolyt.

Bei Anwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ergibt sich folgender Funktionsablauf:

In der Betriebsstellung gemäß Fig. 5 wird durch das Zusammenführen des Befüllwerkzeuges (bestehend aus Grundplatte 4a mit Befülladapter 2a und den weiteren an der Grundplatte 4a montierten Elementen) und der Vakuum-Druck-Wanne 5a eine zur Umgebung vakuum- und druckdicht abgeschlossene Kammer ausgebildet. In der Vakuum-Druck-Kammer wird die Baugruppe 1 zusätzlich an ihrer Füllöffnung 3a über den Befülladapter 2a abgedichtet, um über diesen eine Druckprüfung, Vakuumprüfung und Befüllung durchführen zu können, bei der gleichzeitig unterschiedliche Medien in der Baugruppe 1 und in der umgebenden Vakuum- Druck-Kammer verwendet werden, deren Drücke getrennt voneinander regelbar sind, so dass verschiedene Druckdifferenzen zwischen dem Innendruck der Baugruppe 1 und der umgebenden Kammer einstellbar sind.

Die Fixierung der Baugruppe 1 erfolgt in der Vakuum-Druck-Kammer. Die hierfür eingesetzte Fixiervorrichtung 8 kann - wie in der Zeichnung dargestellt - entweder an der Grundplatte 4a oder in der Vakuum-Druck-Wanne 5a angeordnet werden. Die konkrete Auslegung richtet sich nach Art der Bauteile, Form, Gewicht und Automatisierung der Beschickung.

Die Baugruppe 1 wird durch mechanische Bewegung des Spannantriebes 9 fixiert (Fig. 2). Dabei ermöglichen austauschbare Formstücken 10; 11 die Arretierung von verschieden großen Baugruppen 1 (Batchfertigung) und positionieren die Füllöffnung 3a der Baugruppe 1 exakt unter dem Befülladapter 2a.

In Abhängigkeit der konkreten Größe der Baugruppe 1 kann ein zusätzlicher Batchspezifischer Volumenballast 13 in der Vakuum-Druck-Wanne 5a austauschbar befestigt sein, um das Volumen der entstehenden Kammer und somit den Verbrauch des Hilfsgases P _Hi während des Verfahrens zu reduzieren und die Evakuier- und Druckregelgeschwindigkeit- und -genauigkeit zu optimieren.

Die Grundplatte 4a mit dem Befülladapter 2a und die Vakuum-Druck-Wanne 5a werden zentriert gegeneinander zusammengeführt und mit einem geeigneten Verschlussmechanismus verschlossen und abgedichtet. Die konkrete Art und Anzahl der Verschlüsse richtet sich nach dem Anwendungsfall. In der Zeichnung werden beispielhaft zwei pneumatisch angetriebene Verschlusselemente gezeigt, die durch Druckbeaufschlagung p _C ia und p _C ib bewegt werden. Alternativ ist auch ein Zusammenpressen durch den Bewegungsantrieb der Vakuum-Druck-Wanne 5a gegen die Grundplatte 4a mit dem Befülladapter 2a ausreichend. Während dieser Bewegung erfolgt eine Zentrierung der Baugruppe 1 auf dem Formstück 12. Die Füllöffnung 3a der Baugruppe 1 liegt nunmehr zentrisch unter dem Befülladapter 2a in definierter Höhe.

Der Befülladapter 2a wird durch den integrierten pneumatischen Antrieb mit einer über p _si regelbaren Anpresskraft auf die Baugruppe 1 gedrückt und mit einer Dichtung an der Füllöffnung des Befülladapters 2a abgedichtet. Durch Einstellen verschiedener Drücke innerhalb (pv2 / PH2) und außerhalb (pvi / PHI) der Baugruppe 1 kann diese Baugruppe 1 Druckdifferenzprüfungen unterzogen werden. Die tatsächlich eingestellten Drücke werden über die Vakuum-Druck-Sensoren VP1 und VP2 gemessen und bei Bedarf geregelt. Während der Evakuierung der Baugruppe 1 wird auch die Vakuum-Druck-Wanne 5a geregelt mit evakuiert, wobei das Vakuum pvi und pv2 von separaten Vakuumquellen aufgebracht werden kann. Nach dem Erreichen des gewünschten Endvakuums wird die Baugruppe 1 über eine separate Leitung im Befülladapter 2a mit dem zu befüllenden Medium befüllt und gleichzeitig wird der Druck in der Vakuum-Druck-Wanne 5a erhöht.

Sobald die Baugruppe 1 vollständig mit dem Medium befüllt ist, kann der Druck des Befüllmediums pF2 weiter erhöht werden und gleichzeitig kann der Druck vom Hilfsgas p _Hi so geregelt werden, dass die Druckdifferenz trotz eines hohen Befülldruckes, der z.B. zum Benetzen oder Durchtränken kleinster feinporiger Strukturen von in der Baugruppe 1 befindlichen Bauteilen (z.B. Sensoren) oder Materialien (z.B. Elektrodenmaterial einer Batteriezelle) notwendig ist, so gering bleibt, dass sich auch eine dünne Außenwand der Baugruppe 1 nicht verformt bzw. in diese eingearbeitete Überdruck-Sicherheitsvorrichtungen nicht ausgelöst werden.

Nach Fertigstellung der Befüllung kann über eine kontrollierte Druckeinstellung pvi/pm, P 2/PH2 und pF2 ein Druckausgleich so hergestellt werden, dass der Befülladapter 2a nach seiner De- Adaptierung möglichst tropffrei bleibt bzw. dass mittels eines Überdruckes p _Hi ein kontrolliertes und schnelles Reinigen der Befüllleitung im Befülladapter 2a möglich ist. Es erfolgt ein Druckausgleich in der Vakuum-Druck-Kammer zum Umgebungsdruck. Danach wird die Vakuum-Druck-Kammer geöffnet, indem Grundplatte 4a und Vakuum-Druck-Wanne 5avoneinander gelöst und die Baugruppe 1 manuell von einem Werker oder durch eine geeignete Automatisierungsvorrichtung entnommen wird.

Abschließend ist noch darauf hinzuweisen, dass in einer derartigen Vorrichtung die oben beschriebenen Bauelemente auch mehrfach vorhanden sein können, so dass eine gleichzeitige parallele Bearbeitung mehrerer Baugruppen 1 in einem gemeinsamen Verfahrensablauf möglich ist.

Eine weitere erfindungsgemäße Ausgestaltung einer Vorrichtung C ist in Figur 6 offenbart. Die Vorrichtung C weist ein erstes Gehäusebauteil 5 auf, welches einen U-förmigen Querschnitt aufweist. Das erste Gehäusebauteile 5 weist ferner am oberen Endabschnitt der Bodenseitenwände 5.3 ein flanschartig umlaufender Vorsprung 5.4 auf. Dieser umlaufende Vorsprung 5.4 weist nach außen und einen nach innen führenden Abschnitt auf. Das erste Gehäusebauteil 5 besteht aus mehreren miteinander gefügten Bauteilen. In einer Variante umfasst mindestens ein Bauteil ein unterschiedliches Material als die übrigen Bauteile. Hierdurch kann eine besonders kostengünstiges und/oder besonders formstabiles Gehäusebauteil bereitgestellt werden. Vorzugsweise bestehen die Bodenseitenwände 5.3 und der umlaufende Vorsprung 5.4 des ersten Gehäusebauteils 5 aus einem Gussmetall, vorzugsweise einem Graugussmetall. Dieses weist die notwendige Formstabilität auf und ist kostengünstig herstellbar.

Die nach außen und innen führenden Abschnitte des ersten Gehäusebauteils 5 dienen als Kopplungsbereich zum zweiten Gehäusebauteil 4. Das zweite Gehäusebauteil 4 weist einen plattenförmigen Querschnitt auf. Das zweite Gehäusebauteil 4 weist ferner einen Bauteilabschnitt auf. Dieser Bauteilabschnitt dient als Positioniereinrichtung 7. Die Positioniereinrichtung 7 weist einen kleineren Durchmesser als der umlaufende Vorsprung 5.4 derart auf, dass die Positioniereinrichtung 7 sich am umlaufenden Vorsprung 5.4 des ersten Gehäusebauteils 5 positionieren kann. Vorzugsweise weist der umlaufende Vorsprung 5.4 des erste Gehäusebauteil 5 eine Phase auf. Hiermit ist eine einfachere Positionierung des zweiten Gehäusebauteils 4 am ersten Gehäusebauteil 5 möglich. In einer alternativen nicht gezeigten Ausgestaltung weist die Positioniereinrichtung 7 des zweiten Gehäusebauteils 4 einen größeren Durchmesser derart auf, dass sich das erste Gehäusebauteil 4 am umlaufenden Vorsprung 5.4 des zweiten Gehäusebauteil 5 positionieren kann.

Im Kopplungsbereich sind Dichtungen 6 vorgesehen. Die Dichtungen 6 können in einer Variante als separate Dichtungen 6 ausgeführt sein und mit dem ersten und/oder dem zweiten Gehäusebauteil 4, 5 verbunden sein. Die Dichtungen 6 können als Ringdichtung, Flachdichtung oder als Formdichtung mit abstehenden Dichtlippen ausgestaltet sein. In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung sind eine Dichtung am ersten Gehäusebauteil 5 angeordnet und eine weitere Dichtung am zweiten Gehäusebauteil 4. Hiermit ist eine besonders gute Abdichtung der Kammer 15 gegenüber dem Umgebungsdruck möglich.

Die in Fig. 6 gezeigten beiden Gehäusebauteile 4, 5 werden mit Hilfe einer Haltekraft aneinander gedrückt und damit fluiddicht zur Umgebung gekoppelt. Hierfür kann in einer Variante das erste Gehäusebauteil 5 auf einer Auflage, beispielsweise einem Bearbeitungstisch, aufliegen oder fest mit dieser verbunden sein. Das zweite Gehäusebauteil 4 wird von einer Haltekraft auf das erste Gehäusebauteile 4 gedrückt. In einer alternativen Variante kann die Haltekraft auf beide Gehäusebauteile 4, 5 derart wirken, dass die Gehäusebauteile 4, 5 aneinander gedrückt werden. In einer weiteren Variante kann das zweite Gehäusebauteile 4 an einer Auflage aufliegen oder fest mit dieser verbunden sein, während das erste Gehäusebauteil 5 von einer Haltekraft auf das zweite Gehäusebauteil 4 gedrückt wird. Die Haltekraft kann vorzugsweise von einem separaten Niederhalter bereitgestellt werden. Die Haltekraft muss während der Druckprüfung, Evakuierung und/oder Befüllung durchgehend vorliegen, um die Vorrichtung C zur Umgebung abzudichten.

In Fig. 7 ist eine weitere Ausgestaltung der Erfindung in Form einer Vorrichtung D zur Druckprüfung, Evakuierung und/oder Befüllung offenbart, an welcher das erfindungsgemäße Verfahren mit den nachfolgenden Schritten beschrieben wird.

Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Vorrichtung D bereitgestellt. Die Vorrichtung D weist ein erstes Gehäusebauteil 5 und ein zweites Gehäusebauteil 4 auf. Das zweite Gehäusebauteil 4 weist einen Adapter 2 auf. In die Vorrichtung D wird eine zu behandelnde Baugruppe 1 eingesetzt. In einer Variante ist die Vorrichtung D zur Druckprüfung, Evakuierung und Befüllung von Batteriezellen und/oder Akkumulatorzellen ausgebildet. In dieser Variante ist die Baugruppe eine Batteriezelle und/oder eine Akkumulatorzelle. Vorzugsweise kann die Baugruppe 1 zusammen mit einem ersten Formstück 12 in die Vorrichtung D eingesetzt werden. Hierzu wird zuerst die Baugruppe 1 in das erste Formstück 12 eingesetzt. Die Baugruppe 1 und das erste Formstück 12 werden anschließend in die Formstückaufnahme 5.1 des ersten Gehäusebauteils 5 eingesetzt. In einer alternativen bevorzugten Ausgestaltung des Verfahrens kann zuerst das erste Formstück 12 in die Vorrichtung D eingesetzt werden. Anschließend wird die Baugruppe 1 in das nun in der Vorrichtung D befindende erste Formstück 12 eingesetzt. In einer alternativen Variante weist die Vorrichtung D eine Fixiervorrichtung 8 zum Greifen und Halten einer Baugruppe 1 auf. Hiermit kann eine zu behandelnde Baugruppe 1 mit Hilfe der Fixiervorrichtung 8 von einem Lagerplatz gegriffen werden und in die Vorrichtung D eingebracht werden. Vorzugsweise wird die Baugruppe 1 mit Hilfe der Fixiervorrichtung 8 derart in die Vorrichtung D eingebracht, dass die Baugruppe 1 am ersten Formstück 12 ausgerichtet wird. Das Einsetzen der Baugruppe 1 wird insbesondere bei großen und/oder sperrigen Baugruppen durch die Zweiteilung des Gehäuses deutlich erleichtert. Nach dem Einsetzen der zu behandelnden Baugruppe 1 wird die Vorrichtung D derart verschlossen, dass die Vorrichtung D eine zur Umwelt hin fluiddichte Kammer 15 bildet. In der Ausführungsform der Fig. 7 ist das zweite Gehäusebauteil 4 ortsfest, insbesondere seitlich gehalten. Das erste Gehäusebauteil 5 wird über eine Haltekraft gegen das zweite Gehäusebauteil 4 gedrückt und damit verschlossen.

In der Kammer 15 ist die Baugruppe 1 angeordnet. Die Baugruppe 1 wird in einer Variante mit einem Fluid befüllt, insbesondere mit einem Elektrolyt. Die Befüllung erfolgt mit einem definierten Überdruck oder nach einem definierten zu befüllenden Volumen. Die Befüllung erfolgt über eine vordefinierte Zeit, bis zu einem vordefinierten Volumen und/oder einem vordefinierten Druck innerhalb der Baugruppe 1.

In einer Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens werden die Vorrichtung D bereitgestellt und die Baugruppe 1 eingesetzt. Vorzugsweise wird dabei die Baugruppe 1 mit Hilfe des ersten Formstücks 12 derart in der Kammer 15 ausgerichtet, dass eine Öffnung 3 der Baugruppe 1 mit dem Adapter 2 fluchtet. Anschließend kann der Adapter 2 mit der Öffnung 3 der Baugruppe 1 fluiddicht gekoppelt werden. Bevorzugt weist der Adapter 2 hierfür einen Auslassstutzen 2.1 auf, welcher vorzugsweise eine Dichtung aufweist. Durch eine fluiddichte Kopplung der Baugruppe 1 mit dem Adapter 2 kann ein unterschiedlicher Druck in der Kammer 15 und der Baugruppe 1 eingestellt werden. In einem weiteren Verfahrensschritt wird die Kammer 15 mit einem definierten ersten Unterdrück beaufschlagt. Die Baugruppe 1 wird mit einem definierten zweiten Unterdrück beaufschlagt. Die Evakuierung der Kammer 15 und der Baugruppe 1 erfolgt derart, dass ein nahezu gleichbleibendes Druckverhältnis zwischen Kammer 15 und Baugruppe 1 eingestellt wird. Vorzugsweise werden nach dem Evakuieren der Kammer 15 und der Baugruppe 1 die Drücke in der Kammer 15 und in der Baugruppe 1 gemessen. Hiermit kann überprüft werden, ob der vordefinierte Unterdrück eingestellt ist. Hierfür kann vorzugsweise ein Drucksensor VP1 über einen ersten Sensoranschluss 14.3 mit der Kammer 15 verbunden sein. Der Sensoranschluss 14.3 weist bevorzugt ein Schaltventil auf. Ein weiterer Drucksensor VP2 kann vorzugsweise über einen zweiten Sensoranschluss 2.4 mit der Baugruppe 1 verbunden sein. Beide Sensoranschlüsse sind mit einer nicht gezeigten Steuereinheit verbunden. Hierdurch lässt sich eine einfache Ansteuerung der Sensoren und/oder der Ventile realisieren. Anschließend kann eine Druckprüfung der Baugruppe 1 erfolgen, indem einer der eingestellten Drücke in der Kammer 15 und/oder der Baugruppe 1 geändert wird. Bevorzugt wird der Druck der Kammer 15 geändert. Dabei wird der eingestellte Unterdrück der Baugruppe 1 beibehalten. Nach der Änderung des eingestellten Drucks in der Kammer 15 und/oder der Baugruppe 1 werden erneut die eingestellten Drücke in der Kammer 15 und/oder der Baugruppe 1 gemessen. Die gemessenen Drücke werden anschließend mit den gemessenen Drücken der evakuierten Kammer 15 und der evakuierten Baugruppe 1 abgeglichen. Anschließend wird ein Abgleich der gemessenen Drücke durch die Steuereinheit durchgeführt. Durch den Abgleich der gemessenen Drücke kann eine Leckage der Kammer 15 und/oder der Baugruppe 1 ermittelt werden.

Anschließend wird die Baugruppe 1 mit einem Fluid mit einem definierten Überdruck oder einem definierten Volumen befüllt. Die Befüllung erfolgt über eine vordefinierte Zeit, bis zu einem vordefinierten Volumen und/oder einem vordefinierten Druck. Zeitlich angepasst oder zeitgleich erfolgt die Befüllung der Kammer 15 mit einem Hilfsgas. Das Hilfsgas kann in einer Variante Stickstoff sein, da dieses für die meisten Materialien inert ist. Die Befüllung der Kammer 15 erfolgt mit einem definierten Überdruck in Abhängigkeit des in er Baugruppe 1 vorgegebenen oder gemessenen Drucks. Hierdurch kann ein vordefinierter Überdruck in der Baugruppe 1 zur Kammer 15 eingestellt werden. Hierdurch ist es möglich, dass die Belastung auf die Baugruppe 1 trotz des Überdrucks bei der Befüllung in der Baugruppe 1 gering gehalten wird. In einer bevorzugten Variante kann nach der vollständigen Befüllung der Baugruppe 1 mit dem Fluid der Druck in der Baugruppe 1 für eine definierte Zeit weiter erhöht werden. Hierdurch können insbesondere hoch poröse Stoffe schneller mit dem Fluid durchtränkt werden.

Nach Abschluss der vorgegebenen Befüllung der Baugruppe 1 wird in einer Variante der Druck innerhalb der Baugruppe 1 auf den Druck der Kammer 15 eingestellt. Anschließend wird der Auslassstutzen 2.1 des Adapters 2 von der Baugruppe 1 gelöst. Hierfür wird der Druck in der Adapterkammer 2.8 angepasst. Anschließend wird das Hilfsgas der Kammer 15 entleert, insbesondere mit Hilfe einer Pumpe abgesaugt. Hierdurch kann der Druck in der Kammer 15 auf Umgebungsdruck eingestellt werden. Die Vorrichtung D wird anschließend geöffnet, indem das erste Gehäusebauteil 5 vom zweiten Gehäusebauteil 4 entkoppelt wird. Anschließend kann die befüllte Baugruppe 1 aus der Vorrichtung D entnommen werden und eine weitere Baugruppe kann zu Behandlung in die Vorrichtung D eingebracht werden. Das Einsetzen und Entnehmen der Baugruppe 1 kann manuell über einen Werker oder automatisch mit Hilfe einer nicht gezeigten Robotervorrichtung erfolgen.

In einer alternativen Variante wird der Druck innerhalb der Baugruppe 1 und in der Kammer 15 annähernd zeitgleich auf Umgebungsdruck eingestellt. Anschließend wird der Auslassstutzen 2.1 des Adapters 2 von der Baugruppe 1 gelöst. Danach oder annähernd zeitlich werden die beiden Gehäusebauteile 4, 5 der Vorrichtung D voneinander gelöst, so dass die Baugruppe 1 aus der Vorrichtung D entnommen werden kann.

Bezugszeichenliste

A erste Vorrichtung

B zweite Vorrichtung

C dritte Vorrichtung

D vierte Vorrichtung

1 Baugruppe

2 Adapter

2a Befülladapter

2.1 Auslassstück

2.2 Befüllanschluss

2.3 Gasversorgungsanschluss

2.4 zweiten Sensoranschluss

2.5 Steuerungsanschluss

2.6 verstellbarer Kolben

2.7 Kammeranschluss

2.8 Adapterkammer

3 Öffnung

3a Füllöffnung

4 zweites Gehäusebauteil

4a Grundplatte

4.1 Seitenwände

4.2 Deckenwandung

5 erstes Gehäusebauteil

5a Vakuum-Druck-Wanne

5.1 Formstückaufnahme

5.2 Bodenplatte

5.3 Bodenseitenwände

5.4 Vorsprung

6 Dichtung

7 Positioniereinrichtung

7a Zentrierung / Arretierzapfen an Grundplatte

8 Fixiervorrichtung

9 Spannantrieb

10 zweites Formstück

11 drittes Formstück

12 erstes Formstück

13 Volumenballast 14 Baueinheit

14.1 Vakuumanschluss

14.2 Hilfsgasanschluss

14.3 ersten Sensoranschluss

15 Kammer

16 gerader Schenkel

17 L-förmiger Schenkel

VP1 Vakuum-Druck-Sensor

VP2 Vakuum-Druck-Sensor

Pda Druck am Verschlusselement

Pdb Druck am Verschlusselement

PF2 Druck Befüllmedium

PHI Druck Hilfsgas

PH2 Druck Hilfsgas Befülladapter psi Druck Zustellung Befülladapter

Ps2 Druck Steuerung Dosieröffnung

Ps3 Druck Steuerung Spannantrieb

Ps4 Druck Steuerung Spannantrieb

Pvi Druck Vakuum

Pv2 Druck Vakuum Befülladapter