DE102006036408B4

DE102006036408B4 - Verfahren zur Fertigung eines Messgerätes und entsprechendes Messgerät

Info

Publication number: DE102006036408B4
Application number: DE102006036408.2A
Authority: DE
Inventors: Markus Berger
Original assignee: Endress and Hauser SE and Co KG
Current assignee: Endress and Hauser SE and Co KG
Priority date: 2006-08-02
Filing date: 2006-08-02
Publication date: 2020-04-23
Anticipated expiration: 2026-08-03
Also published as: WO2008015058A1; DE102006036408A1

Abstract

Verfahren zur Fertigung eines Messgerätes,wobei das Messgerät zumindest ein erstes Element (11) und ein zweites Element (12) aufweist,wobei das erste Element (11) und das zweite Element (12) zumindest teilweise durch einen Walz-Prozess mechanisch miteinander verbunden werden,wobei der Walz-Prozess zumindest folgende Schritte umfasst:dass das erste Element (11) zumindest teilweise in das zweite Element (12) eingeführt wird,dass ein Walzwerkzeug (13) in das erste Element (11) eingebracht wird, unddass durch das Walzwerkzeug (13) zumindest ein Abschnitt des ersten Elements (11) nach außen in Richtung des zweiten Elements (12) gedrückt und/oder verformt wird,wobei das erste Element (11) und das zweite Element(12) zumindest in dem Abschnitt, in welchem sie mechanisch miteinander verbunden sind, jeweils als Hohlzylinder ausgestaltet sind.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Fertigung eines Messgerätes, wobei das Messgerät zumindest ein erstes Element und ein zweites Element aufweist. Weiterhin bezieht sich die Erfindung auf ein entsprechendes Messgerät zur Überwachung und/oder Bestimmung mindestens einer Prozessgröße, welches zumindest ein erstes Element und ein zweites Element aufweist.
In der Prozess- und Automatisierungstechnik wird eine ganze Reihe von Messgeräten zur Überwachung und Bestimmung von Prozessgrößen eingesetzt. Diese Messwerte dienen zur Überwachung oder Steuerung der entsprechenden Prozesse. Bei den Prozessgrößen handelt es sich beispielsweise um Füllstand, Druck, Dichte, Viskosität, Temperatur oder pH-Wert.
Ein solches Mess- oder Feldgerät wird in der Anmeldung WO 2005/008190 A1 beschrieben. Für die Messung wird dort ein sog. Einstab verwendet, dessen mechanische Schwingungen in Hinsicht auf die jeweilige Prozessgröße ausgewertet werden. Eine solche schwingfähige Einheit macht es insbesondere erforderlich, dass dessen Bestandteile mechanisch miteinander verbunden werden. Weitere Verfahren zur Fertigung eines Messgerätes werden in der DE 202 02 297 U1 und in der GB 2 068 117 A beschrieben.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren zur Fertigung eines Messgerätes vorzuschlagen, bei welchem eine gute mechanische Verbindung erzeugt wird.
Die Erfindung löst die Aufgabe durch ein Verfahren zur Fertigung eines Messgerätes, wobei das Messgerät zumindest ein erstes Element und ein zweites Element aufweist, wobei das erste Element und das zweite Element zumindest teilweise durch einen Walz-Prozess mechanisch miteinander verbunden werden. Beim Walzen wird mit einem entsprechenden Werkzeug ein mechanischer Druck gegen ein zu bearbeitendes Element aufgebracht. Dieser Vorgang wird dazu ausgenutzt, dass zwei Elemente vorzugsweise kraftschlüssig, ggf. kraft- und formschlüssig miteinander verbunden werden. Die beiden Elemente sind dabei vorzugsweise zumindest teilweise als Hohlzylinder ausgeführt. Das Verfahren ist sehr schnell und erfordert vor allem nur ein Werkzeug. Somit ist das Verfahren auch kostenarm.
Eine Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, dass der Walz-Prozess zumindest folgende Schritte umfasst: dass das erste Element zumindest teilweise in das zweite Element eingeführt wird, dass ein Walzwerkzeug in das erste Element eingebracht wird, und dass durch das Walzwerkzeug zumindest ein Abschnitt des ersten Elements nach außen in Richtung des zweiten Elements gedrückt und/oder verformt wird. In dieser Ausgestaltung werden also die beiden Elemente derartig miteinander verbunden, dass zunächst beide Elemente zumindest teilweise ineinander geschoben werden. Dann wird in das innere Element das entsprechende Walzwerkzeug eingebracht. Ein solches Walzwerkzeug besteht beispielsweise aus einem konischen Dorn, auf welchem sich zylindrische oder vorzugsweise auf den Dorn abgestimmte konische Rollen befinden. Die Rollen sind dabei üblicherweise in Käfigen lose drehbar geführt. Wird das Werkzeug - üblicherweise verbunden mit einem Drehen um seine Längsachse - in das innere Element eingebracht, so wird dieses nach außen und damit gegen das äußere, zweite Element gedrückt. Vorzugsweise bestehen beide Elemente aus einem Metall oder aus einer Metallverbindung. Durch das Walzen ergibt sich somit eine erst elastische, dann plastisch, also ständige Verformung des inneren ersten Elements (dieser Vorgang wird als Aufweitung bezeichnet). Diese Verformung drückt das innere Element gegen das äußere zweite Element und insbesondere über den Innendurchmesser des zweiten Elements hinaus, so dass eine kraftschlüssige Verbindung zwischen beiden Elementen erzeugt wird.
Die Erfindung bezieht sich auch auf ein Messgerät, bei welchem eine zuverlässige Verbindung zwischen mindestens zwei Elementen gegeben ist.
Das entsprechend gefertigte Messgerät zur Überwachung und/oder Bestimmung mindestens einer Prozessgröße, welches zumindest ein erstes Element und ein zweites Element aufweist, beinhaltet, dass das erste Element und das zweite Element zumindest teilweise durch einen Walz-Prozess mechanisch miteinander verbunden sind. Das Messgerät ist somit nach dem oben beschriebenen Verfahren hergestellt.
Eine Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Messgerätes sieht vor, dass das erste Element und das zweite Elemente zumindest in dem Abschnitt, in welchem sie mechanisch miteinander verbunden sind, zylindrisch ausgestaltet sind. Es handelt sich somit vorzugsweise zumindest in diesem Abschnitt jeweils um Hohlzylinder.
Eine Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Messgerätes beinhaltet, dass das erste Element und das zweite Elemente Bestandteile einer mechanisch schwingfähigen Einheit sind. Die mechanisch schwingfähige Einheit ist beispielsweise ein Bestandteil des in der Einleitung genannten Messgerätes der WO 2005/008190 A1 .
Die Erfindung wird anhand der nachfolgenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:

1: ein Messgerät, welches nach dem erfindungsgemäßen Verfahren gefertigt ist, und
2: einen Ausschnitt des Messgerätes während der Anwendung des Verfahrens.

In der 1 ist ein Schnitt durch einen sog. Einstab der WO 2005/008190 A1 gezeigt (der Einstab ist rotationssymmetrisch ausgestaltet). Der Prozessanschluss 1 wird an einem - hier nicht dargestellten - Behälter angebracht, in welchem sich ein Medium (z.B. eine Flüssigkeit oder ein Schüttgut) befindet, von dem eine Prozessgröße, z.B. Füllstand, Dichte oder Viskosität gemessen und/oder überwacht werden soll. Für die Bestimmung der Prozessgröße wird dabei als mechanisch schwingfähige Einheit 2 ein Einstab verwendet. Tritt der Einstab 2 mit dem Medium in Wechselwirkung, so ändern sich die Kenngrößen der mechanischen Schwingungen. Die Frequenz und/oder die Amplitude verringern sich beispielsweise, wenn die schwingfähige Einheit 2 in Kontakt mit dem Medium kommt. Eine solche Reduktion von Frequenz (bei Flüssigkeiten) oder Amplitude (bei Schüttgütern) lässt sich daher bei der Grenzstandüberwachung einsetzen. Ähnliche Auswirkungen auf die Schwingungen haben auch Änderungen der Viskosität oder der Dichte des Mediums.
Der Einstab besteht aus einem Langstab 3, welcher als einziges Element der schwingfähigen Einheit 2 in Kontakt mit dem Medium kommt. Dieser Langstab 3 ist gekoppelt mit einem vorderen 4 und einem hinteren Kurzstab 5. In dem vorderen Kurzstab 4 ist auch die Antriebs-/Empfangseinheit 6 integriert, welche den Einstab 2 zu Schwingungen anregt bzw. welche die Schwingungen des Einstabs 2 empfängt. Dabei handelt es sich beispielsweise um ein piezoelektrisches Element. Der Langstab 3 und die beiden Kurzstäbe 4, 5 sind dabei so aufeinander abgestimmt, dass im Wesentlichen keine Schwingungsenergie auf die Einspannung am Prozessanschluss 1 übertragen wird. Der hintere Kurzstab umgibt in der in der 1 dargestellten Ausgestaltung koaxial den Langstab 3 und ist an einem Bereich mit diesem mechanisch verbunden. Dabei sind der Verbindungsbereich und die Ausgestaltung der Verbindung derartig gewählt, dass der Kurzstab 5 gegenüber dem Langstab 3 Schwingungen ausführt.
Für das erfindungsgemäße Verfahren handelt es sich bei dem Langstab 3 um das erste Element 11 und bei dem hinteren Kurzstab 5 um das zweite Element 12. Die Art der mechanischen Verbindung ist detaillierter in 2 dargestellt.
Die 2 zeigt einen Ausschnitt eines Schnitts durch das erste 11 und das zweite Element 12 des entsprechenden Messgerätes. Analog zu 1 handelt es sich dabei um den Langstab 3 als erstes Element 11, welches koaxial den hinteren Kurzstab 5 als zweites Element 12 umfasst. In einer alternativen Ausgestaltung umfasst der Langstab den Kurzstab.
Im hier dargestellten Fall befindet sich das erste Element 11 innerhalb des zweiten Elements 12. Beide Elemente 11, 12 sind dabei hohlzylindrisch ausgeführt. In das erste bzw. innere Element 11 wird das Walzwerkzeug 13 eingebracht. Der sich konzentrisch öffnende Zylinder des Doms 14 wird rotierend in die durch den Pfeil angedeutete Richtung geschoben. Auf dem Zylinder 14 befinden sich in - hier nicht dargestellten - Käfigen einzelne Rollen 15, die ebenfalls drehbar sind und die sich entgegen dem Zylinder 14 ebenfalls kegelförmig öffnen. Das Walzwerkzeug 13 bewirkt, dass sich das innere Element 11 nach außen und somit gegen das zweite Element 12 drückt. Es findet somit eine Verformung statt, durch welche die beiden Elemente 11, 12 ineinander gepresst werden. Die Dimensionierung und die Lokalisierung des Verbindungsabschnitts der beiden Elemente 11, 12 hängen dabei davon ab, wie das Walzwerkzeug 13 ausgestaltet ist und wie tief es eingebracht wird.
Bezugszeichenliste

1: Prozessanschluss
2: Mechanisch schwingfähige Einheit
3: Langstab
4: Vorderer Kurzstab
5: Hinterer Kurzstab
6: Antriebs-/Empfangseinheit
11: Erstes Element
12: Zweites Element
13: Walzwerkzeug
14: Dorn des Walzwerkzeugs
15: Rolle des Walzwerkzeugs

Claims

Verfahren zur Fertigung eines Messgerätes, wobei das Messgerät zumindest ein erstes Element (11) und ein zweites Element (12) aufweist, wobei das erste Element (11) und das zweite Element (12) zumindest teilweise durch einen Walz-Prozess mechanisch miteinander verbunden werden, wobei der Walz-Prozess zumindest folgende Schritte umfasst: dass das erste Element (11) zumindest teilweise in das zweite Element (12) eingeführt wird, dass ein Walzwerkzeug (13) in das erste Element (11) eingebracht wird, und dass durch das Walzwerkzeug (13) zumindest ein Abschnitt des ersten Elements (11) nach außen in Richtung des zweiten Elements (12) gedrückt und/oder verformt wird, wobei das erste Element (11) und das zweite Element(12) zumindest in dem Abschnitt, in welchem sie mechanisch miteinander verbunden sind, jeweils als Hohlzylinder ausgestaltet sind.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Walzwerkzeug rotierend durch das erste Element geschoben wird, wobei das Walzwerkzeug aus einem konischen Dorn besteht, auf welchem sich zylindrische oder auf den Dorn abgestimmte konische Rollen befinden.
Messgerät zur Überwachung und/oder Bestimmung mindestens einer Prozessgröße, welches zumindest ein erstes Element (11) und ein zweites Element (12) aufweist, wobei das erste Element (11) und das zweite Element (12) zumindest teilweise durch einen Walz-Prozess mechanisch miteinander verbunden sind, wobei der Walz-Prozess zumindest folgende Schritte umfasst: dass das erste Element (11) zumindest teilweise in das zweite Element (12) eingeführt wird, dass ein Walzwerkzeug (13) in das erste Element (11) eingebracht wird, und dass durch das Walzwerkzeug (13) zumindest ein Abschnitt des ersten Elements (11) nach außen in Richtung des zweiten Elements (12) gedrückt und/oder verformt wird, wobei das erste Element (11) und das zweite Element (12) zumindest in dem Abschnitt, in welchem sie mechanisch miteinander verbunden sind, jeweils als Hohlzylinder ausgestaltet sind.
Messgerät nach Anspruch 3, wobei das erste Element (11) und das zweite Element (11) Bestandteile einer mechanisch schwingfähigen Einheit (2) sind.