Warning: fopen(111data/log202005310442.log): failed to open stream: No space left on device in /home/pde321/public_html/header.php on line 107

Warning: flock() expects parameter 1 to be resource, boolean given in /home/pde321/public_html/header.php on line 108

Warning: fclose() expects parameter 1 to be resource, boolean given in /home/pde321/public_html/header.php on line 113
Vorrichtung zum bereichsweisen automatischen Abtasten von Filterdecken in Reinräumen - Dokument DE4041588A1
 
PatentDe  


Dokumentenidentifikation DE4041588A1 25.06.1992
Titel Vorrichtung zum bereichsweisen automatischen Abtasten von Filterdecken in Reinräumen
Anmelder Zander Klimatechnik GmbH, 8500 Nürnberg, DE
Erfinder Ziemer, Wolf, Dipl.-Ing., 1000 Berlin, DE
Vertreter Durm, K., Dr.-Ing.; Durm, F., Dipl.-Ing., Pat.-Anwälte, 7500 Karlsruhe
DE-Anmeldedatum 22.12.1990
DE-Aktenzeichen 4041588
Offenlegungstag 25.06.1992
Veröffentlichungstag im Patentblatt 25.06.1992
IPC-Hauptklasse B01D 35/14
IPC-Nebenklasse B01D 35/143   B01L 1/04   
Zusammenfassung Eine fahrbare Vorrichtung zum bereichsweisen automatischen Abtasten von Filterdecken in Reinräumen auf Fehlstellen, insbesondere auf Bereiche erhöhter Partikeldurchlässigkeit, hat eine auf einem verfahrbaren Meßschlitten 3 montierte Abtasteinheit 8, die eine Anzahl von in einer Reihe parallel nebeneinander angeordneten Ansaugrohren 9 umfaßt. Die Ansaugrohre 9 sind mit Unterdruck aus einer Vakuumpumpe 13 beaufschlagt und jeweils mit einem Partikelzähler 15 verbunden. Die Auswertung der während des Abtastvorgangs ermittelten Meßergebnisse erfolgt durch ein Rechnersystem 8.
Erfindungsgemäß weisen die Ansaugrohre 9 länglich rechteckigen Querschnitt auf und sind stets quer zur Abtastrichtung angeordnet. Die Abtasteinheit 8 läßt sich mittels eines Stellmotors 21 in horizontaler Richtung um einen Winkel von 90 Grad verschwenken. In zwei zeitlich aufeinanderfolgenden Meßabschnitten wird die Abtasteinheit 8 zunächst in Längsrichtung und anschließend, nach Verschwenkung um 90 Grad, in Querrichtung verfahren.
Die vorgeschlagene Meßvorrichtung zeichnet sich durch eine hohe Meßgenauigkeit bei der Angabe der Position einer detektierten Leckstelle aus, obwohl die Abtasteinheit 8 eine stark verringerte Anzahl von Ansaugrohren 9 aufweist und somit auch nur eine entsprechend geringere Anzahl von Partikelzählern 15 benötigt wird.

Beschreibung[de]

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum bereichsweisen, automatischen Abtasten von Filterdecken in Reinräumen nach dem Oberbegriff des ersten Patentanspruchs.

Ein Verfahren und eine entsprechende Vorrichtung zum Prüfen von Schwebstoffiltern auf Durchlässigkeit, insbesondere auf Leck- oder sonstige Stellen, die für in einem Luftstrom enthaltene, auszufilternde Partikel im Vergleich zu anderen Filterbereichen erhöht durchlässig sind, ist in der deutschen Offenlegungsschrift DE-A1-37 15 214, welche vom selben Erfinder stammt, ausführlich beschrieben. Dabei wird an eine Fläche des Filters Luft oder Gas mit solchen Partikeln herangeführt und die davon abgewandte Fläche des Filters mit einem den Durchtritt von Partikeln anzeigenden Indikatorsystem abgetastet. Die Abtasteinheit enthält eine Düsenleiste, an der nicht weniger als 18, unter sich gleiche Ansaugdüsen in einer Reihe nebeneinander befestigt sind. Mittels einer Vakuumpumpe wird die aus dem abzutastenden Filter strömende Luft isokinetisch in das Innere der Ansaugdüsen gesaugt. Jede Einzeldüse ist über einen Meßschlauch mit einem zugehörigen, hoch empfindlichen Partikelzähler verbunden, welcher entweder als Laserpartikelzähler oder als Kondensationskernzähler ausgebildet ist.

Die vorbekannte Vorrichtung gemäß DE-A1-37 15 214 dient zum Prüfen von Schwebstoffiltern auf Partikeldichtigkeit vor deren Einbau, beispielsweise in die Decke eines Reinraumes.

Die Prüfvorrichtung ist deshalb als ortsfeste Anlage ausgebildet. Die aus den Ansaugdüsen und den ihnen zugeordneten Partikelzählern gebildete Abtasteinheit ist als ganzes sowohl parallel als auch quer über dem in einer Abtaststation positionierten Filter zur Herbeiführung einer Abtastbewegung verfahrbar. Die unter sich gleichen Ansaugdüsen haben rechteckigen Querschnitt und liegen mit ihren Breitseiten flach aneinander. Bei einer Breite jeder Ansaugdüse von 30 mm weist das aus den 18 Einzeldüsen bestehende Düsenaggregat eine Gesamtbreite von 540 mm auf. Das Düsenaggregat insgesamt ist stets quer, die rechteckigen Einzeldüsen sind jedoch damit parallel zur Abtastrichtung angeordnet.

Das Spülsystem der Reinluft in Reinräumen ist gekennzeichnet durch eine vertikale, von der Filterdecke zum Lochboden gerichtete turbulenzarme Verdrängungsströmung mit einer mittleren Geschwindigkeit von ungefähr 0,5 m pro Sekunde. Üblicherweise wird die Reinraumdecke vollständig mit Schwebstoffiltern belegt, damit jeder Teil des Reinraumes mit der gleichen gewünschten Reinheit genutzt werden kann.

Obwohl jedes einzelne der eingebauten Schwebstoffilter bereits beim Filterhersteller - beispielsweise mit der zuvor beschriebenen Prüfeinrichtung - auf Partikeldichtigkeit getestet wurde, ist es erforderlich, daß alle Filter nach dem Einbau in die Reinraumdecke "in situ" nochmals auf Fehlstellen geprüft werden. Denn durch die mechanische Beanspruchung der Filter während des Transportes und beim Einbau können neue Leckstellen, sogenannte Pinholes, entstehen. Auch gewährleistet der individuelle Lecktest beim Hersteller nicht immer die vollständige Entdeckung aller Fehlstellen.

Der Vor-Ort-Lecktest von in Filterdecken bereits eingebauten Schwebstoffiltern wirft eine Reihe von technologischen wie auch ökonomischen Fragen auf. So können großflächige Filterdecken von Reinraumhallen nicht mehr mit einem Hand-Scanningverfahren durchgeführt werden, bei dem das Meßergebnis zu sehr von der Sorgfalt des Personals abhängen würde.

In seinem Aufsatz "Vor-Ort-Test von Schwebstoffiltern" in VDI-Bericht Nr. 654, 1987, Seite 115, hat der Erfinder bereits einen fahrbaren Scanning-Automaten vorgestellt, mit dem Leckstellen in Filterdecken vor Ort schnell und manipulationsfrei lokalisiert werden können. Dieser bekannte Abtastautomat weist die im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale auf. Die auf einem in x- und y-Richtung verfahrbaren Meßschlitten montierte Abtasteinheit besteht dort aus einer 600 mm breiten Düsenleiste, die während des Abtastvorgangs unmittelbar an der Filterdecke entlang bewegt wird. Die Düsenleiste ist unterteilt in 18 isokinetische Ansaugdüsen, welche jeweils ein mit einem Laserpartikelzähler verbundenes Meßrohr enthalten.

Eine Leckstelle in der Filterdecke, durch die Staubpartikel in den Reinraum eindringen, wird dadurch entdeckt, daß während des Abtastvorgangs bei einem oder mehreren der Partikelzähler ein Zählvorgang ausgelöst wird. Dabei wird der von der Abtasteinheit zurückgelegte Weg in Längsrichtung (x-Koordinate) über ein Längenmeßsystem festgehalten. Die Lage der Fehlstelle in Querrichtung (y-Koordinate) erhält man über die Zuordnung des jeweils ansprechenden Partikelzählers zu einem der Ansaugrohre. Durch rechnerische Interpolation unter Berücksichtigung der Strahlaufweitung des Luft- bzw. Aerosolstrahls und der Totzeit des Meßsystems kann die Lage der Fehlstelle geortet werden.

Die Genauigkeit, mit der ein festgestelltes Leck lokalisiert werden kann, hängt unmittelbar von der Geometrie der Abtasteinheit ab. Je kleiner der Querschnitt der Meßöffnungen der Ansaugrohre ist, desto genauer läßt sich die Position einer detektierten Fehlstelle innerhalb der Filterdecke ermitteln. Einer beliebigen Erhöhung der Anzahl von Ansaugrohren steht jedoch der hohe technische Aufwand und insbesondere der hohe Preis der für jedes Ansaugrohr getrennt vorzusehenden Partikelzähler entgegen. Andererseits kann - bei vorgegebener Meßgenauigkeit - der Querschnitt der Ansaugrohre nicht beliebig verkleinert werden, da die pro Zeiteinheit abtastbare Filterfläche aus ökonomischen Gründen auch nicht beliebig verkleinert werden kann.

Der in dem vorstehend erwähnten Aufsatz von W. Ziemer beschriebene Abtastautomat verwendet Ansaugrohre mit quadratischem Querschnitt. Der eigentliche Meßvorgang erfolgt ausschließlich bei einer Bewegung der Abtasteinheit in Längsrichtung.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer fahrbaren Vorrichtung zum bereichsweisen automatischen Abtasten von Reinraumdecken mit einer möglichst geringen Anzahl von Ansaugrohren und Partikelzählern auszukommen, ohne eine Verschlechterung der Meßgenauigkeit oder eine wesentliche Erhöhung der Meßzeit in Kauf nehmen zu müssen.

Bei der Lösung dieser Aufgabe wird ausgegangen von einer Vorrichtung mit den im Oberbegriff des ersten Patentanspruchs angegebenen Merkmalen. Gelöst wird die Aufgabe dadurch, daß die Ansaugrohre zumindest im Bereich ihrer Meßöffnungen länglich rechteckigen Querschnitt aufweisen und quer zur Abtastrichtung angeordnet sind, und dadurch, daß die Abtasteinheit in horizontaler Richtung um einen Winkel von 90 Grad verschwenkbar ist.

Bei dem erfindungsgemäßen Prüfautomaten erfolgt zunächst eine Abtastung in Längsrichtung. Die in stark verminderter Anzahl vorhandenen Ansaugrohre stehen dabei mit ihrem länglich rechteckigen Querschnitt quer zur Abtastrichtung. Wird nun eine Stelle erhöhter Partikeldurchlässigkeit von einem der Partikelzähler detektiert, so ergibt sich deren Lage in an sich bekannter Weise aus der zurückgelegten Abtaststrecke (x- Koordinate) und der Zuordnung des Partikelzählers zu einem der Ansaugrohre (y-Koordinate). Wegen der relativ großen Breite der Meßöffnungen der Ansaugrohre kann die y-Koordinate der Fehlstelle zunächst nur relativ ungenau angegeben werden. Dies wird jedoch ausgeglichen durch einen darauffolgenden zweiten Abtastvorgang in Querrichtung, also mit um 90 Grad gegenüber der ursprünglichen Abtastrichtung versetzter Bewegungsrichtung des Meßschlittens. Vor dem Beginn dieses zweiten Meßabschnitts wird die Abtasteinheit in horizontaler Richtung um 90 Grad verschwenkt, so daß die länglich rechteckigen Meßöffnungen der Ansaugrohre wiederum quer zur Abtastrichtung ausgerichtet sind. Der Bereich der Filterdecke, in dem zuvor bereits eine Fehlstelle lokalisiert worden ist, wird so ein zweites Mal abgetastet, wobei jetzt die genaue y- Koordinate des Lecks festgestellt werden kann.

Dabei ist es nicht erforderlich, daß die gesamte Filterdecke einmal in Längsrichtung und ein zweites Mal in Querrichtung abgetastet werden muß. Dies wäre auch nachteilig, da sich hierbei eine Verdoppelung der Abtastzeiten ergeben würde. Es genügt, nur diejenigen Filterbereiche ein zweites Mal mit um 90 Grad versetzter Abtastrichtung zu überstreichen, in denen beim ersten Abtasten in Längsrichtung eine Fehlstelle detektiert worden ist. Die entsprechende x-Koordinate kann dabei im Rechnersystem gespeichert werden. In der Praxis erhöht sich die zum Prüfen einer Filterdecke insgesamt benötigte Zeit deshalb nur geringfügig.

Die Anordnung von Ansaugrohren mit länglich rechteckigem Querschnitt quer zur Abtastrichtung in Verbindung mit der horizontalen Verschwenkbarkeit der gesamten Abtasteinheit um 90 Grad gestattet also eine erhebliche Verringerung der Anzahl der Ansaugrohre und insbesondere der zugehörigen Partikelzähler, ohne daß Einbußen bei der Meßgenauigkeit oder eine ins Gewicht fallende Verlängerung der Meßzeiten in Kauf genommen werden müßten.

Ist die Längsseite des rechteckigen Querschnitts der Ansaugrohre um ein Mehrfaches länger wie die Schmalseite, so läßt sich der Gesamtquerschnitt aus einer entsprechenden Anzahl nebeneinander angeordneter, gleich großer Quadrate zusammengesetzt vorstellen. Die Fläche eines dieser fiktiven Quadrate entspricht der maximal möglichen Meßgenauigkeit bei der Lokalisierung einer Fehlstelle nach Beendigung des zweiten Abtastvorgangs mit verschwenkter Abtasteinheit. Für bestimmte Anwendungsfälle kann beispielsweise eine Dimensionierung des Querschnittes der Ansaugrohre zweckmäßig sein, bei der die Längsseite bis zu zehnmal so lang ist wie die Schmalseite.

In bevorzugter Ausführung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist auf dem Meßschlitten ein vertikales Tragrohr montiert. Am oberen Ende dieses Tragrohres kann dann ein Meßtisch horizontal drehbar gelagert sein, welcher die Abtasteinheit aufnimmt. Die gewünschte Verschwenkung des Meßtisches in horizontaler Richtung erfolgt zweckmäßig mittels eines elektrischen Stellmotors, der beispielsweise direkt unterhalb des Meßtisches seitlich am Tragrohr angeflanscht ist. Ebensogut kann aber auch das Tragrohr insgesamt drehbar auf dem Meßschlitten gelagert sein.

Zur Durchführung von Messungen in beliebigen Reinräumen muß die Abtasteinheit höhenverstellbar sein. Bevorzugt wird deshalb eine Ausführung, bei der das Tragrohr als ausfahrbares Teleskoprohr ausgebildet ist.

Neben der Qualität der Partikelfreiheit interessiert bei einem Reinraum auch die Geschwindigkeit der durch die Schwebstoffilter einströmenden Luft bzw. deren Geschwindigkeitsverteilung über der Fläche. In vorteilhafter Weiterbildung des Erfindungsgegenstands sind deshalb im Bereich der Abtasteinheit zusätzlich ein oder auch mehrere Luftgeschwindigkeits-Messer (Anemometer) vorgesehen. Mittels derartiger Anemometer können gleichzeitig mit der Prüfung auf Partikeldurchlässigkeit auch andere Fehlstellen, beispielsweise zugeklebte Löcher in den Filtern, festgestellt und lokalisiert werden. Ferner kann das Geschwindigkeitsprofil im abgetasteten Reinraum aufgenommen werden.

Vor dem Beginn eines jeden Abtastzyklus muß die auf einem fahrbaren Gestell aufgebaute Meßapparatur im Reinraum positioniert werden. Insbesondere muß sichergestellt sein, daß die Abtastung genau parallel zu den Kanten der eingebauten Schwebstoffilter erfolgt und die Abtaststrecken mit dem Rastermaß der Filterdecke korrespondieren. Hierzu bedient man sich einer optischen Positioniereinrichtung. Zwei Laserstrahlen werden mit Abstand nach oben auf die abzutastende Filterdecke gelenkt, so daß sie dort gut sichtbare Lichtmarken erzeugen. Sobald beide Lichtmarken in der Mitte eines Längsträgers zwischen zwei benachbarten Reihen von Schwebstoffiltern erscheinen, ist sichergestellt, daß die Abtastrichtung (x-Achse) für die Abtasteinheit orthogonal zum Deckenraster verläuft.

Herkömmliche Meßapparaturen verfügen hierzu über zwei, im Abstand voneinander angeordnete Laserlichtquellen, die zwei Lichtmarken in fest vorgegebenem Abstand auf der Unterseite der Filterdecke erscheinen lassen. Eine so ausgebildete optische Positioniereinrichtung läßt zwar eine exakte Ausrichtung der fahrbaren Vorrichtung parallel zum Deckenraster zu; jedoch ist die Übereinstimmung des vorgegebenen Abstands der beiden Lichtmarken mit dem Rastermaß der Filterdecke zufällig.

In erfinderischer Weiterbildung der vorgeschlagenen Meßvorrichtung umfaßt die optische Positioniereinrichtung deshalb eine einzige Laserlichtquelle, die einen zur Abtastrichtung parallelen Laserstrahl ausstrahlt. Ein erster, halbdurchlässig ausgebildeter Spiegel im Strahlengang der Laserlichtquelle lenkt einen ersten Teilstrahl nach oben auf die abzutastende Filterdecke. Ein zweiter Teilstrahl wird von einem im Abstand hinter dem ersten, halbdurchlässigen Spiegel angeordneten zweiten Spiegel auf die Filterdecke reflektiert.

Bei einer bevorzugten Ausführung der optischen Positioniereinrichtung ist zumindest einer der Umlenkspiegel für den Laserstrahl um seine horizontale und/oder auch seine vertikale Achse kippbar. Durch diese Maßnahme wird erreicht, daß die Auftreffpunkte der beiden Laser-Teilstrahlen auf der Filterdecke nach dem Rastermaß der gerade abgetasteten Filterdecke justiert werden können. Somit wird es möglich, daß die Abtastung exakt an einer Ecke eines Schwebstoffilters beginnt.

Ein besonderes meßtechnisches Problem bei der Partikelmessung in Rein- und Reinsträumen besteht darin, daß die Meßapparatur selbst Schmutzpartikel emittiert, wodurch die eigentliche Messung verfälscht oder sogar unmöglich gemacht werden kann. Dieses Kontaminations-Problem ist besonders relevant bei einer fahrbaren Abtastvorrichtung der hier in Rede stehenden Art, die ja üblicherweise nicht in dem zu prüfenden Reinraum aufbewahrt, sondern erst zur Messung in diesen eingebracht wird.

Insbesondere die Komponenten des zur Auswertung der Meßergebnisse verwendeten Rechnersystems sind potentielle Partikelquellen. Das Rechnersystem kann aber nicht einfach staubdicht abgekapselt werden, da dessen elektronische Komponenten während des Betriebs mittels eingebauter elektrischer Ventilatoren laufend gekühlt werden müssen. Eine weitere unvermeidbare Partikelquelle ist die Vakuumpumpe für den Betrieb der Ansaugrohre der Abtasteinheit.

Ferner stellt der Meßwagen aufgrund seiner zwangsläufig relativ großen Abmessungen ein erhebliches Strömungshindernis innerhalb des zu prüfenden Reinraumes dar, in welchem idealerweise eine vollkommen laminare, von der Filterdecke zum Lochboden gerichtete Verdrängungsströmung herrschen soll. Bei einer Strömungsgeschwindigkeit von typischerweise 0,5 Metern pro Sekunde entstehen gerade im Meßbereich unerwünschte Turbulenzen. Diese Luftwirbel können das Meßergebnis erheblich dadurch verfälschen, daß Partikel aus anderen Bereichen des Raumes in den Meßbereich eingetragen und so Filterleckstellen vorgetäuscht werden.

Eine Lösung der vorstehenden Probleme bei einer Abtastvorrichtung der eingangs erwähnten Art enthält der kennzeichnende Teil des Patentanspruchs 8. Die eine exakte Partikelzählung störenden Partikelemittenten, also in erster Linie das Rechnersystem sowie die Vakuumpumpe für die Ansaugrohre, werden erfindungsgemäß in einem partikeldichten Gehäuse untergebracht, welches aerodynamisch "unsichtbar" ist. Dies gelingt dadurch, daß die auf der Oberseite des Gehäuses auftreffende Umgebungsluft, vorzugsweise isokinetisch, abgesaugt und, nach Durchströmung des Innenraums des Gehäuses, an der Unterseite wieder gefiltert in den Raum ausgeblasen wird. Der Luftstrom durch das Gehäuse wird dabei zur Abführung der in den Komponenten des Rechnersystems erzeugten Verlustwärme benutzt. Es können somit handelsübliche Rechnerkomponenten, welche eigene Kühlventilatoren besitzen, verwendet werden.

Besonders zweckmäßig ist eine quaderförmige Ausbildung des Gehäuses mit ebener Oberseite und Unterseite. Eine Anordnung der Meßschienen und der Meßführungsbahnen für den Meßschlitten auf der Oberseite des Gehäuses ergibt eine besonders kompakte Bauweise der fahrbaren Abtastvorrichtung.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine erfindungsgemäße Abtastvorrichtung, in stark vereinfachter, perspektivischer Darstellung;

Fig. 2 ein Schaubild zur Erläuterung der Abtastbewegung der Abtasteinheit.

Die in Fig. 1 dargestellte Vorrichtung zum bereichsweisen automatischen Abtasten von Filterdecken in Reinräumen auf Fehlstellen ist auf einem fahrbaren Gestell 1 angeordnet, an dessen Unterseite Lenkrollen 2 vorgesehen sind. Ein Meßschlitten 3 ist mittels Führungsschienen 4 in Längsrichtung und auf einer Führungsbahn 5 in Querrichtung verfahrbar. Auf dem Meßschlitten 3 ist ein als ausfahrbares Teleskoprohr ausgebildetes Tragrohr 6 montiert. Am oberen Ende des Tragrohres 6 ist ein Meßtisch 7 horizontal drehbar gelagert. Eine somit in Längs- und Querrichtung verfahrbare und überdies höheneinstellbare Abtasteinheit 8 besteht aus drei, in einer Reihe parallel nebeneinander angeordneten Ansaugrohren 9 mit nach oben weisenden Meßöffnungen 10.

Die unter sich gleichen Ansaugrohre 9 haben länglich rechteckigen Querschnitt, wobei die Längsseite 11 mehrmals so lang ist wie die Schmalseite 12. Die Ansaugrohre 9 liegen mit ihren Schmalseiten 12 aneinander.

Mittels einer Vakuumpumpe 13 werden die Ansaugrohre 9 mit Unterdruck beaufschlagt, so daß eine isokinetische Absaugung der vertikal nach unten strömenden Raumluft durch die Meßöffnungen 10 erfolgt. Jedes Ansaugrohr 9 ist über eine Meßleitung 14 an einen zugehörigen Partikelzähler 15 angeschlossen. Die Partikelzähler 15 stehen jeweils über einen Unterdruckanschluß 16 und einen daran angeschlossenen Vakuumschlauch 17 mit der Vakuumpumpe 13 in Druckverbindung.

Eventuell in der angesaugten Luft enthaltene Staubpartikel lösen in dem entsprechenden Partikelzähler 15 einen Zählvorgang aus. Ein mit den Partikelzählern 15 in Verbindung stehendes Rechnersystem 18 wertet die erhaltenen Meßergebnisse aus und bringt sie auf einem Monitor 19 zur Anzeige.

Auf dem Meßtisch 7 ist zusätzlich ein - gegebenenfalls auch mehrere - Anemometer 20 angeordnet, das die Luftgeschwindigkeit im Bereich der Abtasteinheit 8 mißt. Der elektrische Ausgang des Anemometers 20 ist ebenfalls mit dem Rechnersystem 18 verbunden.

Zur Verschwenkung der Abtasteinheit 8 in horizontaler Richtung um einen Winkel von 90 Grad ist unterhalb des Meßtisches 7 ein elektrischer Stellmotor 21 seitlich angeflanscht, dessen Ritzel 22 in ein Stirnrad 23 an der Unterseite des Meßtisches 7 eingreift. Das Rechnersystem 18 wertet nicht nur die Meßergebnisse der Partikelzähler 17 aus, sondern steuert darüber hinaus den gesamten Abtastvorgang, insbesondere auch die (nicht dargestellten) elektrischen Antriebe für die Verfahrung des Meßschlittens 3 in Längs- und Querrichtung sowie die Verschwenkung des Meßtisches 7 und der darauf montierten Abtasteinheit 8 mittels des Stellmotors 21.

Zur Positionierung und Ausrichtung der Abtastvorrichtung zu Beginn des Abtastvorgangs dient eine optische Positioniereinrichtung, die eine Laserlichtquelle 24, einen ersten, halbdurchlässigen Spiegel 25 und einen im Abstand dahinter angeordneten zweiten Spiegel 26 umfaßt. Die Laserlichtquelle 24 sendet einen zu den Führungsschienen 4 - und damit zur Abtastrichtung - parallelen Laserstrahl aus, welcher vom halbdurchlässigen Spiegel 25 in zwei Teilstrahlen zerlegt wird. Beide Teilstrahlen werden über die Spiegel 25 und 26 nach oben auf die abzutastende Filterdecke gelenkt. Der halbdurchlässige Spiegel 25 ist um seine horizontale Achse kippbar und darüber hinaus um seine vertikale Achse drehbar gelagert. Die auf die Filterdecke reflektierten Lichtmarken sind so in Längs- und Querrichtung auf das angetroffene Deckenraster ausrichtbar.

Ein Abtastzyklus läuft wie folgt ab:

Zunächst wird die Abtastvorrichtung von Hand innerhalb des zu überprüfenden Reinraumes in eine solche Position geschoben, daß die beiden nach oben reflektierten Teilstrahlen der Laserlichtquelle 24 mit dem Raster der abzutastenden Filterdecke korrespondiert. Es ergibt sich dadurch ein Nullpunkt für die Abtastung in x- und y-Richtung, der zweckmäßigerweise mit einem Eckpunkt eines eingebauten Schwebstoffilters zusammenfällt. Außerdem wird der obere Teil des Tragrohrs 6 so weit ausgefahren, daß die Meßöffnungen 10 der Ansaugrohre 9 knapp unterhalb der abzutastenden Filterdecke stehen.

Aus der in Fig. 1 dargestellten Ausgangslage wird der Meßschlitten 3 zunächst in x-Richtung verfahren, wobei die Ansaugrohre 9 der Abtasteinheit 8 quer zur Abtastrichtung angeordnet sind. Gelangt nun eines der Ansaugrohre 9 mit seiner Meßöffnung 10 in den Bereich eines Lecks, also einer Stelle erhöhter Partikeldurchlässigkeit, so wird dies von einem der Partikelzähler 15 detektiert. Die x-Koordinate der Fehlstelle in der Filterdecke entspricht der zurückgelegten Abtaststrecke in x-Richtung; die zugehörige y-Koordinate ergibt sich aus der Zuordnung des ansprechenden Partikelzähler 15 zu einem der drei Ansaugrohre 9.

Anhand des Schaubildes in Fig. 2 wird klar, daß die Genauigkeit bei der Lokalisation einer detektierten Fehlstelle in der Filterdecke unmittelbar von der Geometrie der Meßöffnungen 10 abhängt. Bei der Abtastung in x-Richtung kann die x-Koordinate der Fehlstelle bereits recht genau ermittelt werden; sie liegt zwischen x1 und x2. Wegen des länglich rechteckigen Querschnitts des betreffenden Ansaugrohres 9 bzw. dessen Meßöffnung 10 kann die zugehörige y-Koordinate zunächst nur relativ ungenau angegeben werden; sie liegt zwischen y1 und y2.

Je nach Abmessung der in die Filterdecke eingebauten Schwebstoffilter können zwei oder auch mehrere Abtastvorgänge in x- Richtung unmittelbar hintereinander durchgeführt werden, wobei der Meßschlitten 3 auf der Führungsbahn 5 seitlich um eine Filterbreite versetzt wird, wenn er am vorderen oder hinteren Ende der Führungsschienen 4 angelangt ist.

Nach der Beendigung des Abtastvorgangs in x-Richtung wird die Abtasteinheit 8 durch eine Verschwenkung des Meßtisches 7 gegenüber dem Tragrohr 6 um einen Winkel von genau 90 Grad horizontal verschwenkt. Die Ansaugrohre 9 stehen mit ihrem rechteckigen Querschnitt damit nicht mehr quer, sondern längs zur Richtung der Führungsschienen 4. Der Meßschlitten 3 wird nun auf den Führungsschienen 4 nochmals in den Bereich der zuvor detektieren Fehlstelle gefahren, deren x- und (ungefähre) y-Koordinaten vom Rechnersystem 18 abgespeichert wurden. Es folgt eine zweite Abtastung desselben Bereichs, diesmal jedoch in y-Richtung. Beim zweiten Abtasten derselben Fehlstelle kann nun deren Koordinate auf der y-Achse mit großer Genauigkeit angegeben werden; diese liegt zwischen y3 und y4 (vergleiche nochmals Fig. 2). Die Position der detektieren Fehlstelle kann also letztlich mit einer Genauigkeit angegeben werden, welche dem Quadrat mit den Eckpunkten x1/ y3, x2/y3, x2/y4 und x1/y4 entspricht. Diese Meßgenauigkeit entspricht derjenigen einer nicht horizontal verschwenkbaren Abtasteinheit mit der doppelten Anzahl von Ansaugrohren quadratischen Querschnitts.

Wie aus Fig. 1 ferner hervorgeht, ist ein partikeldichtes Gehäuse 27 vorgesehen, dessen Oberseite 28 eine Vielzahl von gleichmäßig verteilten, kleinen Einströmöffnungen 29 aufweist. Ein Strömungsraum 30 ist unter den Einströmöffnungen 29 im Innern des Gehäuses 27 ausgebildet. Die Vakuumpumpe 13 für die Ansaugrohre 9 sowie die Komponenten des Rechnersystems ist in diesem Strömungsraum 30 untergebracht. In der Unterseite 31 des Gehäuses 27 sind über die gesamte Fläche Partikelfilter 32 vorgesehen. Vor den Eingangsseiten dieser Partikelfilter 32 ist eine flache Druckkammer 33 ausgebildet. Ein elektrisch angetriebenes Gebläse 34 steht einlaßseitig mit dem Strömungsraum 30 und auslaßseitig mit der Druckkammer 33 in Verbindung.

In vertikaler Richtung von oben auf die Oberseite 28 des Gehäuses 27 zuströmende Umgebungsluft aus dem zu prüfenden Reinraum wird vom Gebläse 34 isokinetisch durch die Einströmöffnungen 29 in den Strömungsraum 30 angesaugt und in die Druckkammer 33 gedrückt. Nach Durchströmen der Partikelfilter 32 wird die eingesaugte Luft als gleichmäßige, laminare Strömung durch die Unterseite 31 wieder in den Reinraum abgegeben und sofort durch dessen (nicht dargestellten) Lochboden aus dem Reinraum abgesaugt. Hierzu wird die Leistung des Gebläses 34 so eingestellt, daß die Strömungsgeschwindigkeit der durch die Einströmöffnungen 29 einströmenden Umgebungsluft nicht erhöht wird, sondern lediglich die Strömungswiderstände des Strömungsraumes 30, der Druckkammer 33 und insbesondere der Partikelfilter 32 ausgeglichen werden.

Aufgrund der isokinetischen Absaugung der Oberseite 28 ist das Gehäuse 27 somit, aerodynamisch gesehen, nicht vorhanden, so daß die laminare Verdrängungsströmung im zu prüfenden Reinraum so gut wie nicht gestört wird.

Verzeichnis der Bezugsziffern

1 Gestell

2 Lenkrollen

3 Meßschlitten

4 Führungsschienen (für x-Richtung)

5 Führungsbahn (für y-Richtung)

6 Tragrohr

7 Meßtisch

8 Abtasteinheit

9 Ansaugrohre (von 8)

10 Meßöffnungen (von 9)

11 Längsseite (von 9)

12 Schmalseite (von 9)

13 Vakuumpumpe

14 Meßleitung (an 9)

15 Partikelzähler

16 Unterdruckanschluß (von 15)

17 Vakuumschlauch (zwischen 13 und 15)

18 Rechnersystem

19 Monitor

20 Anemometer

21 Stellmotor

22 Ritzel (von 21)

23 Stirnrad (an 7)

24 Laserlichtquelle

25 Halbdurchlässiger Spiegel

26 Spiegel

27 Gehäuse

28 Oberseite (von 27)

29 Einströmöffnungen (in 28)

30 Strömungsraum

31 Unterseite (von 27)

32 Partikelfilter (in 31)

33 Druckkammer

34 Gebläse


Anspruch[de]
  1. 1. Vorrichtung zum bereichsweisen automatischen Abtasten von Filterdecken in Reinräumen, in welche großflächige Schwebstoffilter eingebaut sind, auf Fehlstellen, insbesondere auf Bereiche erhöhter Partikeldurchlässigkeit, mit
    1. - einem fahrbaren Gestell (1);
    2. - einem in Längs- und Querrichtung verfahrbaren Meßschlitten (3);
    3. - einer auf dem Meßschlitten (3) höhenverstellbar montierten Abtasteinheit (8), die eine Anzahl von in einer Reihe parallel nebeneinander angeordneten Ansaugrohren (9) mit nach oben weisenden Meßöffnungen (10) umfaßt;
    4. - in gleicher Anzahl vorgesehenen Partikelzählern (15), die jeweils mit einem der Ansaugrohre (9) über eine Meßleitung (14) verbunden sind;
    5. - einer Vakuumpumpe (13) zur Beaufschlagung der Ansaugrohre (9) mit Unterdruck;
    6. - einem Rechnersystem (18) zur Auswertung der von den Partikelzählern (15) während des Abtastvorgangs ermittelten Meßergebnisse;
  2. dadurch gekennzeichnet, daß
    1. - die Ansaugrohre (9) zumindest im Bereich ihrer Meßöffnungen (10) länglich rechteckigen Querschnitt aufweisen und quer zur Abtastrichtung angeordnet sind;
    2. - die Abtasteinheit (8) in horizontaler Richtung um einen Winkel von 90 Grad verschwenkbar ist.
  3. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Längsseite (11) des rechteckigen Querschnitts der Ansaugrohre (9) um ein Mehrfaches länger ist als die Schmalseite (12).
  4. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß
    1. - auf dem Meßschlitten (3) ein vertikales Tragrohr (6) montiert ist;
    2. - am oberen Ende des Tragrohres (6) ein Meßtisch (7) horizontal drehbar gelagert ist, welcher die Abtasteinheit (8) aufnimmt;
    3. - ein elektrischer Stellmotor (21) zur Verschwenkung des Meßtisches (7) vorgesehen ist.
  5. 4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Tragrohr (6) als ausfahrbares Teleskoprohr ausgebildet ist.
  6. 5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich der Abtasteinheit (8) zusätzlich ein oder mehrere Anemometer (20) vorgesehen sind.
  7. 6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch eine optische Positioniereinrichtung, umfassend
    1. - eine Laserlichtquelle (24), die einen zur Abtastrichtung parallelen Laserstrahl ausstrahlt;
    2. - einen ersten, halbdurchlässigen Spiegel (25), der einen ersten Teilstrahl nach oben auf die abzutastende Filterdecke lenkt;
    3. - einen mit Abstand hinter dem ersten, halbdurchlässigen Spiegel (25) angeordneten zweiten Spiegel (26), der einen zweiten Teilstrahl auf die Filterdecke lenkt.
  8. 7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens einer der Spiegel (25, 26) um seine horizontale und/oder vertikale Achse kippbar ist.
  9. 8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß
    1. - in dem Gestell (1) ein partikeldichtes Gehäuse (27) vorgesehen ist;
    2. - die Oberseite (28) des Gehäuses (27) eine Vielzahl von gleichmäßig verteilten Einströmöffnungen (29) für Umgebungsluft aufweist;
    3. - unter den Einströmöffnungen (29) ein Strömungsraum (30) ausgebildet ist, in welchem die Vakuumpumpe (13) für die Ansaugrohre (9) sowie das Rechnersystem (18) untergebracht sind;
    4. - in der Unterseite (31) des Gehäuses (27) Partikelfilter (32) vorgesehen sind;
    5. - vor den Eingangsseiten der Partikelfilter (32) eine Druckkammer (33) ausgebildet ist;
    6. - ein Gebläse (34) einlaßseitig mit dem Strömungsraum (30) und auslaßseitig mit der Druckkammer (33) in Verbindung steht.
  10. 9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (27) im wesentlichen quaderförmig mit ebener Oberseite (28) und Unterseite (31) ausgebildet ist.
  11. 10. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Oberseite (28) des Gehäuses (27) Führungsschienen (4) und eine Führungsbahn (5) für das Verfahren des Meßschlittens (3) in Längs- und Querrichtung angeordnet sind.
  12. 11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Gebläse (34) die Umgebungsluft von der Oberseite (28) des Gehäuses (27) isokinetisch absaugt.






IPC
A Täglicher Lebensbedarf
B Arbeitsverfahren; Transportieren
C Chemie; Hüttenwesen
D Textilien; Papier
E Bauwesen; Erdbohren; Bergbau
F Maschinenbau; Beleuchtung; Heizung; Waffen; Sprengen
G Physik
H Elektrotechnik

Anmelder
Datum

Patentrecherche

  Patente PDF

Copyright © 2008 Patent-De Alle Rechte vorbehalten. eMail: info@patent-de.com