Roboterschnüffeln: am besten mit 3000 sccm

Wenn Unternehmen einen Roboter für Dichtheitsprüfungen einsetzen, geschieht dies üblicherweise bei der automatisierten Schnüffellecksuche. Ein Roboterarm bewegt dabei die Schnüffel-Messsonde zum Prüfling, um austretendes Prüfgas und seine Leckrate zu erfassen. Zu unterscheiden ist dabei zwischen einer stationären Schnüffellecksuche und einer dynamischen. Im ersten Fall bewegt der Roboterarm sich zu einer definierten Stelle am Prüfteil und verharrt dort für eine definierte Zeit, um etwaige Leckagen und Leckraten an genau diesem Punkt zu ermitteln. Technisch nochmals deutlich anspruchsvoller ist die dynamische Schnüffellecksuche. Hier fährt der Roboterarm nicht zu einzelnen, zuvor definierten Stellen, stattdessen beschreibt die Messspitze einen kontinuierlichen Weg an der Oberfläche des Prüfteils entlang. Für die Verlässlichkeit der Ergebnisse des dynamischen Roboterschnüffelns, sind zwei Faktoren entscheidend: zum einen die Geschwindigkeit, mit der der Roboterarm das Prüfteil abfährt – und zum anderen, wie stark Luft und Prüfgas dabei angesaugt werden.

Dynamische Schnüffellecksuche braucht hohen Fluss

Die dynamische Schnüffellecksuche soll zweierlei leisten: Einerseits soll sie einen größeren Bereich des Prüfteils auf etwaige Leckstellen prüfen, andererseits soll sie dies mit einer möglichst hohen Geschwindigkeit tun. Das Problem: Je kleiner die Leckrate, desto langsamer verteilt sich an einer Leckstelle auch die Wolke mit austretendem Prüfgas – was den Nachweis bei einer automatisierten Schnüffellecksuche immens erschwert.

Es ist das Prinzip der Schnüffellecksuche – ob per Roboter oder manuell –, dass die Luft (und das Prüfgas) vor der Messspitze mit einem gewissen Fluss angesaugt wird. Die gebräuchliche Einheit für diesen Gasstrom ist sccm (standard cubic centimeter per minute – Standardkubikzentimeter pro Minute). Viele herkömmliche Schnüffellecksuchgeräte saugen Gas mit einem Teilchenstrom von lediglich 60 sccm an. Bei einer sorgfältigen manuellen Handhabung der Schnüffelspitze – an nur wenigen Prüfstellen und mit langsamer Bewegung in geringer Entfernung von der Oberfläche – kann dies mitunter ausreichend sein. Aber gerade die dynamische Roboterschnüffellecksuche stellt sehr viel höhere Anforderungen.

Öldichtheit erst mit 3000 sccm ermittelbar

Wenn eine Komponente öldicht sein soll, wird sie gegen Leckraten im Bereich von 10-3 mbar∙l/s geprüft. Versuchsreihen zeigen, welche Auswirkung die Scan- bzw. Bewegungsgeschwindigkeit des Messkopfes hat, wenn gegen solch eine Leckrate getestet werden muss. In unserem Beispiel fanden die Versuche mit einem Testleck von 1 x 10-3 mbar∙l/s statt. Der Abstand der Messspitze zum Prüfteil betrug dabei 6 mm – wollte man gerade bei einer dynamischen Messung noch näher an das Prüfteil herangehen, würden Probleme wie mangelnde Zugänglichkeit oder eine mögliche Varianz der Bauteilabmessungen auftreten. Letzteres könnte sogar zu einem Crash des Messkopfes am Prüfteil führen.

Das ernüchternde Ergebnis der ausführlichen Testreihen: Herkömmliche, marktübliche Schnüffellecksucher, die Gas mit einem Fluss von nur 60 sccm ansaugen, versagen in solch einem Einsatzszenario vollkommen. Die Wahrscheinlichkeit, dass ein Leck von 1 x 10-3 mbar∙l/s von solchen Geräten gefunden wird, ist gleich null. Selbst Geräte, die mit einem Gasfluss von 300 sccm arbeiten, sind für diesen Anwendungsfall ungeeignet.

Erst ein Gerät wie der Protec P3000XL von INFICON, der eigens mit einem Fluss von 3000 sccm ausgelegt ist, erfüllt die Anforderungen des dynamischen Roboterschnüffelns tatsächlich. Führt der Roboterarm die Messspitze des Protec P3000XL mit einer Geschwindigkeit von weniger als circa 14 cm/s über die Oberfläche des Prüflings, werden die für die Öldichtheit relevanten Lecks zu 100 Prozent erkannt und lokalisiert. Erst bei einer Prüfgeschwindigkeit von mehr als 14 cm/s nimmt die Nachweiswahrscheinlichkeit langsam ab.

Noch höhere Anforderungen für Kraftstoffdichtheit

Wenn eine Komponente im Automobilbau gegen den Austritt von flüssigem Kraftstoffen geprüft werden muss, sind die Leckraten meist noch um eine Zehnerpotenz kleiner: sie liegen bei circa 1 x 10-4 mbar∙l/s. Für die dynamische Roboterschnüffellecksuche hat das Konsequenzen. In unserem Beispiel, mit einem Abstand von 6 mm von der Oberfläche des Prüfteils, weisen nun weder Prüfgeräte mit 60 noch mit 300 sccm in irgendeinem Fall ein Leck dieser Größe korrekt nach, bei keiner Prüfgeschwindigkeit. Und auch bei der Messung mit dem Protec P3000XL, mit seinem sehr hohen Gasfluss von 3000 sccm, sollte man nun die Geschwindigkeit etwas reduzieren. Die dynamische Schnüffellecksuche mit dem Protec P3000XL erbringt bei Geschwindigkeiten unterhalb von circa 8 cm/s zuverlässige Ergebnisse: mit Leck-Erkennungsraten von nahezu 100 Prozent.

Den Roboter einhausen

Ob Sie nun auf Öl- oder Kraftstofflecks oder sogar auf noch kleinere Leckraten prüfen möchten – für eine gute Roboter-Dichtheitsprüfung ist es in jedem Fall wichtig, dass sich Ihre gesamte Prüfanlage in einem abgeschirmten Bereich befindet. Üblicherweise werden Roboterstationen schon aus Sicherheitsgründen in irgendeiner Art von Einhausung untergebracht. Wenn Sie wirklich zuverlässige Ergebnisse erzielen wollen, sollten Sie sicherstellen, dass diese Einhausung den Roboter auch vor Luftbewegungen im Produktionsbereich schützt – damit austretende Prüfgaswolken nicht sofort verweht werden.

Fazit

Die Erkenntnis: Eine automatisierte Schnüffellecksuche eliminiert zwar den Einfluss eines menschlichen Prüfers, aber auch hier ist es unerlässlich, das Lecksuchgerät sorgfältig auszuwählen – anhand der Leistungsdaten, die für den spezifischen Einsatzzweck erforderlich sind. In vielen Fällen wird dies bedeuten: Nur wenn das Gerät das Prüfgas mit einem sehr hohen Gasfluss von beispielsweise 3000 sccm ansaugt, kann die dynamische Roboterschnüffellecksuche das leisten, was sie soll – Lecks zuverlässig aufzuspüren und zu lokalisieren.

Unser Tipp: Sprechen Sie uns doch bitte an, wenn Sie erwägen, in Ihrer Fertigungslinie durch eine Roboterschnüffellecksuche etwaigen Dichtheitsproblemen vorzubeugen und die Qualität zu sichern. Wir beraten Sie gern, mit welchem unserer Lecksuchgeräte Sie in Ihrem konkreten Anwendungsszenario die optimale Balance zwischen Zuverlässigkeit, Geschwindigkeit und Kosten erzielen.

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