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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Gehäusekomponente mit einem Sichtfenster. Die Gehäusekomponente ist Teil eines Gehäuses, beispielsweise ein Gehäusekörper, ein Gehäusedeckel, oder auch eine Anschlusskappe, insbesondere für ein Steckelement einer Steckverbindung. Bei dem Gehäuse wiederum handelt es sich um das Gehäuse eines Feldgeräts.
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Feldgeräte dienen der Überwachung und/oder Bestimmung mindestens einer, beispielsweise chemischen oder physikalischen, Prozessgröße eines Mediums. Im Rahmen der vorliegenden Anmeldung werden im Prinzip alle Messgeräte als Feldgerät bezeichnet werden, die prozessnah eingesetzt werden und die prozessrelevante Informationen liefern oder verarbeiten, also auch Remote I/Os, Funkadapter bzw. allgemein elektronische Komponenten, die auf der Feldebene angeordnet sind. Eine Vielzahl solcher Feldgeräte wird von Firmen der Endress + Hauser-Gruppe hergestellt und vertrieben.
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Beispielsweise kann es sich bei dem Feldgerät um ein Füllstandsmessgerät, Durchflussmessgerät, Druck- und Temperaturmessgeräte, pH- und/oder pH-Redoxpotentialmessgerät, oder auch um ein Leitfähigkeitsmessgerät, handeln, welches der Erfassung der jeweiligen Prozessgröße, wie dem Füllstand, dem Durchfluss, dem Druck, der Temperatur, dem pH-Wert, einem Redoxpotential, oder der Leitfähigkeit des jeweiligen Mediums dient. Die den unterschiedlichen Gattungen von Feldgeräten jeweils zugrundeliegenden Messprinzipien sind aus dem Stand der Technik hinlänglich bekannt, und werden an dieser Stelle nicht einzeln angeführt. Bei Durchflussmessgeräten handelt es sich insbesondere um Coriolis-, Ultraschall-, Vortex-, thermische und/oder magnetisch induktiven Durchflussmessgeräte. Füllstandsmessgeräte wiederum sind insbesondere als Mikrowellen-Füllstandsmessgeräte, Ultraschall-Füllstandsmessgeräte, zeitbereichsreflektometrische Füllstandsmessgeräte (TDR), radiometrische Füllstandsmessgeräte, kapazitive Füllstandsmessgeräte, konduktive Füllstandsmessgeräte und/oder temperatursensitive Füllstandsmessgeräte ausgestaltet. Bei Druckmessgeräten handelt es sich bevorzugt um sogenannte Absolut-, Relativ- oder Differenzdruckgeräte, während ein Temperaturmessgerät wiederum häufig ein Thermoelement oder einen temperaturabhängigen Widerstand zur Ermittlung der Temperatur aufweist.
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Ein Feldgerät umfasst zumindest eine zumindest teilweise und zumindest zeitweise mit dem Prozess in Berührung kommende Sensoreinheit und eine Elektronikeinheit, welche beispielsweise der Signalerfassung, - auswertung und/oder -speisung dient. Zumindest die Elektronikeinheit des jeweiligen Feldgeräts ist typischerweise in einem Gehäuse angeordnet. Es sind sowohl Feldgeräte bekannt geworden, bei denen die Elektronikeinheit gemeinsam mit der Sensoreinheit angeordnet ist. Alternativ können die Elektronikeinheit und Sensoreinheit aber auch in Form separater Einheiten ausgestaltet sein.
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Häufig verfügen die Gehäuse über zumindest ein Sichtfenster, welches sowohl im Bereich des Gehäusekörpers, als auch im Bereich des Gehäusedeckels angeordnet sein kann.
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Um ein Sichtfenster in eine Gehäusekomponente einzubringen, muss üblicherweise zuerst eine Öffnung in einer Wandung der Gehäusekomponente realisiert werden. Anschließend wird das Sichtfenster in dieser Öffnung befestigt. Häufig werden die Sichtfenster in die Öffnungen eingeklebt, oder in der Öffnung vergossen. Derartige Herstellungsprozesse sind vergleichsweise aufwendig. Insbesondere muss stets eine dichte Fügung bzw. Verbindung zwischen der Gehäusekomponente und dem Sichtfenster gewährleistet werden. Dies betrifft insbesondere den Fall, dass die Gehäusekomponente in einer explosionsgefährdeten Atmosphäre verwendet werden soll.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Herstellungsprozess für Sichtfenster in Gehäusekomponenten zu vereinfachen.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung einer Gehäusekomponente eines Gehäuses eines Feldgeräts mit zumindest einem Sichtfenster, wobei in eine Wandung der Gehäusekomponente zumindest in einem vorgebbaren Teilbereich eine Öffnung eingebracht wird, derart dass die Öffnung einen Hohlraum in der Wandung bildet, und auf einer Seite der Wandung verschlossen ist, wobei der Hohlraum zumindest teilweise mit einem Füllmaterial gefüllt wird, welches als Sichtfenster dient, und wobei die Öffnung auf der Seite, welche verschlossen ist, geöffnet wird.
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Das erfindungsgemäße Verfahren erlaubt auf einfache Weise, eine Gehäusekomponente mit einem Sichtfenster zu versehen. Vorteilhaft ist es nicht notwendig, das Sichtfenster zu verkleben, zu vergießen oder ähnliches. Somit wird unter anderem die Anzahl notwendiger Verfahrensschritte reduziert. Auch bestehende Gehäusekomponenten können nachträglich mit einem Sichtfenster ausgestattet werden. Dies ist insbesondere von Vorteil, wenn die jeweiligen Gehäusekomponenten zumindest teilweise um ein lichtemittierendes Element herum angeordnet werden. Die Position des Sichtfensters lässt sich optimal an die jeweilige Einbausituation anpassen.
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Die Öffnung ist beispielsweise derart ausgestaltet, dass sie eine kreisrunde, ovale, oder eine viereckige Querschnittsfläche aufweist. Die Querschnittsfläche der Öffnung kann aber vorteilhaft jeweils an die Geometrie der jeweiligen Gehäusekomponente und an die Gegebenheiten der jeweiligen Komponenten, welche durch das Sichtfenster sichtbar gemacht werden sollen, individuell angepasst werden.
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In einer Ausgestaltung handelt es sich bei der Gehäusekomponente um einen Gehäusedeckel, um zumindest eine Komponente eines Gehäusekörpers, oder um eine Anschlusskappe.
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In einer bevorzugten Ausgestaltung wird die Öffnung durch eine Bohrung hergestellt. Aber auch andere materialabtragende Verfahren sind zur Herstellung der Öffnung denkbar und fallen unter die vorliegende Erfindung.
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In einer möglichen Ausgestaltung wird eine durchgängige Öffnung in die Wandung eingebracht. Es handelt sich bei der Öffnung also im Prinzip m ein Loch in der Wandung der jeweiligen Gehäusekomponente. Beispielsweise kann die Öffnung durch eine Durchgangsbohrung durch die Wandung hindurch gegeben sein.
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Dann ist es von Vorteil, wenn die Öffnung auf einer Seite der Wandung, insbesondere mit einem Pfropfen, einem Deckel, einer Folie, oder einem Formstück, verschlossen wird, bevor das Füllmaterial in die Öffnung eingebracht wird. Durch den Pfropfen, den Deckel, die Folie, oder das Formstück wird gewährleistet, dass die Öffnung auf einer Seite verschlossen ist, bevor der Hohlraum zumindest teilweise mit einem Füllmaterial gefüllt wird. Nach dem Einbringen des Füllmaterials kann der der Pfropfen, der Deckel, die Folie, oder das Formstück wieder entfernt werden.
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In einer alternativen Ausgestaltung ist die Öffnung durch einen Teil der Wandung der Gehäusekomponente verschlossen. Die Öffnung ist im Prinzip ein Sackloch, dessen Bodenfläche durch den verbleibenden Teil der Wandung der Gehäusekomponente gegeben ist.
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Bezüglich dieser Ausgestaltung ist es von Vorteil, wenn der Teil der Wandung, welcher die Öffnung verschließt, nach dem Einbringen des Füllstoffes zumindest teilweise entfernt wird. Nach dem Einbringen des Füllstoffes wird also der verbleibende Teil der Wandung im Bereich der Öffnung nachträglich entfernt.
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Weiterhin ist es von Vorteil, wenn der Teil der Wandung, welcher die Öffnung verschließt, mittels eines Dreh-, Fräs, Bohr-, Ätz-, oder Stanzverfahrens entfernt wird.
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In einer bevorzugten Ausgestaltung handelt es sich bei dem Füllmaterial, um ein lichtdurchlässiges, insbesondere transparentes, Material.
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In einer weiteren Ausgestaltung handelt es sich bei dem Füllmaterial um ein elastisches Material. Bevorzugt weist das Füllmaterial ferner einen geringen Ausdehnungskoeffizienten bzw. Wärmeausdehnungskoeffizient auf. Das Füllmaterial erfährt entsprechend bevorzugt keine oder nur eine geringere Änderung seines Volumens aufgrund einer Änderung der Temperatur. Ebenso ist es bevorzugt, wenn das Füllmaterial sich durch eine möglichst geringe Feuchtigkeitsaufnahme, oder eine möglichst geringe Wasseraufnahme auszeichnet.
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In einer Ausgestaltung des Verfahrens handelt es sich bei dem Füllmaterial um eine Vergussmasse. In einer alternativen Ausgestaltung handelt es sich bei dem Füllmaterial um einen Klebstoff. Beiden Ausgestaltungen ist es gemeinsam, dass durch das Füllmaterial eine direkte Verbindung zu der Wandung der Gehäusekomponente herstellbar ist. Das Füllmaterial dient gleichzeitig zur Herstellung einer Verbindung oder Fügung mit der Gehäusekomponente und als Sichtfenster.
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Eine Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens beinhaltet, dass eine nach außen gerichtete Seite der Wandung der Gehäusekomponente verschlossen wird, bevor der Hohlraum zumindest teilweise mit dem Füllmaterial gefüllt wird. Auf diese Weise kann in einem äußeren Bereich ein im Wesentlichen stufen- und/oder spaltfreier Übergang zwischen der Wandung der Gehäusekomponente und dem als Sichtfenster dienenden Füllstoff erreicht werden.
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Eine weitere Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens beinhaltet, dass eine Querschnittsfläche der Öffnung entlang einer Geraden senkrecht zu einer Ebene durch die Wandung variabel ist, insbesondere dass der Durchmesser der Öffnung in einem nach innen gerichteten Bereich der Wandung der Gehäusekomponente größer ist, als der Durchmesser in einem nach außen gerichteten Bereich der Wandung der Gehäusekomponente. Eine derartige Maßnahme erleichtert das Einbringen des Füllstoffs in den Hohlraum.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand der in Figuren 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigt:
- 1 eine erste Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens, bei welchem eine durchgängige Öffnung in die Wandung eines Gehäusekörpers eingebracht wird, und
- 2 eine zweite Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens, bei welchem eine nicht durchgängige Öffnung in eine Wandung einer Anschlusskappe eingebracht wird.
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In den Figuren sind gleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen.
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In 1 ist eine schematische Darstellung einer Gehäusekomponente 1 in Form eines Gehäusekörpers eines Gehäuses [nicht komplett gezeigt] eines Feldgeräts [nicht gezeigt] dargestellt. Wie in 1a zu sehen ist, wird in die Wandung W des Gehäusekörpers 1 eine durchgängige Öffnung 2 eingebracht, derart dass in der Wandung W ein Hohlraum H entsteht.
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Beispielsweise kann es sich dabei um eine Durchgangsbohrung handeln. Eine Geometrie der Querschnittsfläche der Öffnung 2 parallel zu der Wandung W kann dabei individuell an die jeweiligen Gegebenheiten und Anforderungen angepasst werden.
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Anschließend wird die Öffnung 2 mit einem Formstück 3 verschlossen, wie in 1 b ersichtlich. Anstelle eines Formstückes 3 kann auch ein Pfropfen, eine Folie oder eine ähnliche Vorrichtung zum insbesondere lösbaren Verschließen der Öffnung 2 verwendet werden. Im vorliegenden Fall wird mittels des Formstücks 3 die Öffnung 2 auf einer Seite der Wandung W, welche nach außen gerichtet ist, also zu einem äußeren Bereich der Gehäusekomponente 1 zeigt, verschlossen. Andere Ausgestaltungen können auch das Verschließen des nach innen gerichteten Bereichs der Öffnung 2 zum Gegenstand haben.
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Wie in 1c zu sehen ist, wird der Hohlraum H der Öffnung 2 mit dem Füllmaterial 3 gefüllt. Hierbei handelt es sich bevorzugt um ein lichtdurchlässiges, insbesondere auch elastisches, Material. Beispielsweise kann es sich bei dem Füllmaterial 4 um eine Vergussmasse oder um einen, insbesondere aushärtenden, Klebstoff handeln.
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In einem letzten Verfahrensschritt wird das Formstück 3 aus der Öffnung 2 entfernt. Das Ergebnis ist ein aus dem Füllstoff 4 gebildetes Sichtfenster 5 in der Gehäusekomponente 1, wie in 1d ersichtlich ist.
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Eine zweite Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist Gegenstand von 2. Bei 2 handelt es sich bei der Gehäusekomponente 1 um eine Anschlusskappe, beispielsweise um die Anschlusskappe für ein Element einer Steckverbindung, beispielsweise eine M12-Steckverbindung, wie sie beispielhaft in 2a abgebildet ist.
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In der zweiten möglichen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden in einem ersten Verfahrensschritt mehrere rotationssymmetrisch zueinander angeordnete nicht durchgängige Öffnungen 2 in eine Wandung W Gehäusekomponente 1 eingebracht, wie in 2b zu sehen ist. Die Bezugszeichen sind der Übersicht halber jeweils nur an einer der Öffnungen eingezeichnet. Bei den Öffnungen 2 handelt es sich beispielsweise um Sacklöcher. Wie besser anhand von 2c zu sehen ist, definieren die Öffnungen 2 jeweils einen Hohlraum H, wobei ein nach außen gerichteter Teil 6 der Wandung W der Gehäusekomponente 1 jeweils nicht entfernt wird. Dieser Teil 6 der Wandung W verschließt somit jeweils analog zu dem Formstück 3 aus 1 die Öffnung 2. Damit stellt der Teil 6 der Wandung W im Prinzip jeweils eine Bodenfläche des jeweiligen Sackloches, bzw. der jeweiligen Öffnung 2, dar. Wie im Falle der 1, bleibt auch im Ausführungsbeispiel gemäß 2 die nach außen gerichtete Seite der Wandung W der Gehäusekomponente 1 verschlossen. Der durch die Öffnungen 2 jeweils gebildete Hohlraum H wird jeweils mit dem Füllmaterial 4 verschlossen. Wie im Falle der 1 handelt es sich bei dem Füllmaterial bevorzugt um ein lichtdurchlässiges Material.
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In einem letzten Verfahrensschritt wird der Teil 6 der Wandung W entfernt, wie in 2d zu sehen ist. Grundsätzlich reicht die Entfernung des Teils 6 der Wandung W in einem Teilbereich der Querschnittsfläche der Öffnung 2 aus. Im vorliegenden Fall werde jedoch angenommen, dass der Teil 6 der Wandung entlang der gesamten Querschnittsfläche der Öffnung 2 entfernt wird. Durch die rotationssymmetrische Anordnung und Ausgestaltung der Öffnungen 2 bietet sich im hier beschriebenen Ausführungsbeispiel zum Entfernung der Teile 6 der Wandung ein Drehverfahren an. Aber auch andere abtragende Verfahren sind möglich und fallen gleichermaßen unter die vorliegende Erfindung. In 2e ist schließlich eine perspektivische Ansicht der fertiggestellten Gehäusekomponente 1 mit den aus dem Füllstoff 4 gebildeten Sichtfenstern 5 zu sehen.
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Die verschiedenen Verfahrensschritte der beiden beschriebenen Ausgestaltungen lassen sich mutatis mutandis auch auf die jeweils andere Ausführungsform anwenden. Gemäß beiden Ausgestaltungen wird Hohlraum H im Wesentlichen vollständig mit dem Füllstoff 4 gefüllt. Es sei darauf verwiesen, dass in anderen Ausgestaltungen auch eine teilweise Füllung des Hohlraums H mit dem Füllstoff 4 denkbar ist.
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In beiden dient das Füllmaterial 4 gleichermaßen als Sichtfenster und zur Herstellung einer Verbindung zu der Wandung W der Gehäusekomponente 1. Ein Einkleben oder Vergießen eines separaten Sichtfensters in eine Gehäusekomponente 1 entfällt also vorteilhaft durch das erfindungsgemäße Verfahren. Durch die Verwendung eines Formstücks 3 oder durch den verbleibenden Teil 6 der Wandung W kann jeweils gewährleistet werden, dass das aus dem Füllstoff 4 gebildete Sichtfenster 5 zumindest auf einer Seite, in den vorliegenden Fällen im Bereich der nach außen gerichteten Seite der Wandung W der Gehäusekomponente 1, im Wesentlichen eine planare Oberfläche aufweist.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Gehäusekomponente
- 2
- Öffnung
- 3
- Formteil
- 4
- Füllstoff
- 5
- Sichtfenster
- 6
- Verbleibender Teil der Wandung
- W
- Wandung
- H
- Hohlraum
