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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Temperaturmessvorrichtung zur festinstallierten automatisierten Temperaturmessung in einer Produktionsanlage. Auch betrifft die Erfindung eine Produktionsanlage, welche eine solche Temperaturmessvorrichtung aufweist.
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Stand der Technik
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Zur Messung von Temperaturen werden zumeist Temperatursensoren verwendet, welche entweder fest mit einem Bauteil verbunden sind oder während der Messung in thermischen Kontakt mit einer Messstelle sind. Fest installierte Temperatursensoren sind vorteilhaft, wenn dauerhaft an der gleichen Stelle gemessen werden soll. Wenn die Messstelle öfter wechselt sind jedoch mobile Temperatursensoren notwendig, da eine feste Installation aufgrund der benötigten Zeit unwirtschaftlich sind. Um einen dauerhaften Einsatz und eine anwendungsfreundliche Bedienung solcher mobilen Temperatursensoren zu gewährleisten sind diese in der Regel fest in einer mobilen Temperaturmessvorrichtung verbaut.
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Aus der
EP 2 739 907 B1 ist ein Vorrichtung zum Messen von einer Temperatur bekannt. Dieses Vorrichtung ist stabförmig ausgebildet und weist eine Spitze auf, an dessen Ende das Thermoelement zur Messung einer Temperatur angeordnet ist.
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Der Hintergrund der Erfindung ist, dass eine manuelle Messung meist aufgrund der höheren Temperatur für einen Bediener gefährlich sein kann. Darüber hinaus ist eine manuelle Messung in der Regel zeitaufwändig und dadurch unwirtschaftlich. Zudem kann es durch die manuelle Temperaturmessung zu Messfehlern kommen, so dass die Reproduzierbarkeit gegenüber einer fest an dem Messobjekt installierten Temperaturmessung wesentlich schlechter ist.
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Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Temperaturmessvorrichtung anzugeben, mit welcher automatisiert eine höhere Reproduzierbarkeit der Messergebnisse erzielbar ist.
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Offenbarung der Erfindung
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Die Aufgabe wird durch eine Temperaturmessvorrichtung mit den Merkmalen nach Anspruch 1 gelöst. Die jeweils rückbezogenen abhängigen Ansprüche geben vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung wieder.
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Die Erfindung gibt eine Temperaturmessvorrichtung zur festinstallierten automatisierten Temperaturmessung in einer Produktionsanlage an. Die Temperaturmessvorrichtung umfasst dabei einen Temperatursensor zum Messen einer Temperatur, und einen Kontaktkörper, welcher zum Messen der Temperatur an einer Messstelle eines Messobjektes anliegt, wobei der Temperatursensor direkt mit dem Kontaktkörper thermisch verbunden ist. Der Kontaktkörper ist in wenigstens einem an der Messstelle anliegenden Bereich konvex ausgebildet, um einen von der Oberflächenform der Messstelle unabhängigen definierten Kontaktbereich zwischen Messobjekt und Kontaktkörper zu bilden, auf den ein Anpresselement zum Aufbringen einer für die Temperaturmessung ausreichenden Anpresskraft an die Messstelle wirkt.
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Unter festinstalliert im Sinne der Erfindung wird verstanden, dass die Temperaturmessvorrichtung in der Produktionsanlage fest verbaut und somit nicht mobil ist. Dies hat den Vorteil, dass die Temperaturmessvorrichtung dauerhaft an einem definierten Ort in der Produktionsanlage angeordnet ist. Dadurch ist die Temperaturmessvorrichtung durch Einrichtungen in der Produktionsanlage exakt anfahrbar, so dass die Reproduzierbarkeit aufgrund der Messung an einer selber Position erhöht ist. Aufgrund eines automatisierten Anfahrens der Temperaturmessung wird eine Temperaturmessung zudem wirtschaftlicher, da kein zusätzlicher Anwender die Temperaturmessung übernehmen muss.
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Der Kontaktkörper ist dabei ein Körper, welcher in direktem Kontakt mit der Messstelle ist, jedoch selber die Temperatur nicht messen kann. Er dient somit dazu einen guten und robusten Kontakt zur Messstelle zu bilden. Der Kontaktkörper ist konvex ausgebildet, so dass ein Kontaktbereich zu dem Messobjekt minimiert ist. Der Kontaktkörper liegt annähernd punktförmig an dem Messobjekt an.
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Die Oberflächenform, welche sich durch beispielsweise konvexe, konkave und/oder ebene Bereiche auszeichnet, ist dadurch, so lange diese an der Messstelle kontinuierlich ist und damit keine Absätze aufweist, für eine Messung nicht wichtig. Die Temperaturmessung ist somit an einer Vielzahl an Messstellen einsatzfähig. Zudem wird durch den punktförmigen Kontaktbereich für jede Oberflächenform ein annähernd gleicher Kontaktbereich gebildet, so dass die Messung für verschiedene Oberflächenformen reproduzierbar ist. Dadurch ist eine Wärmeleitpaste, um einen Temperatursensor besser eine unebene Oberfläche anzubinden nicht notwendig.
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Ein Temperatursensor ist dabei jeder Sensor, mit welchem eine Temperatur feststellbar ist. Vorzugsweise ist der Sensor ein Kontakt gebundener Sensor, welcher direkt an dem Kontaktkörper anliegt. Besonders bevorzugt ist der Temperatursensor ein Thermoelement. Durch diesen Temperatursensor ist die Temperatur des Kontaktkörpers, welcher nach einer gewissen Zeit die Temperatur der Messstelle annimmt, und damit die Temperatur der Messstelle messbar.
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Unter einem Anpresselement wird dabei jedes Element verstanden, welches eine Anpresskraft auf den Kontaktbereich aufbringt. Es ist durch ein solches Anpresselement möglich die für eine Messung ausreichende Anpresskraft aufzubringen, so dass der thermische Kontakt zwischen Kontaktkörper und Messstelle hergestellt ist. Dadurch werden Messfehler aufgrund eines unzureichenden Kontaktes vermieden. Entsprechend wird dadurch die Reproduzierbarkeit der Messergebnisse erhöht.
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In einer bevorzugten Ausführung der Erfindung ist der Kontaktkörper in axialer Richtung zum Messobjekt verschiebbar. Dadurch können verschiedene Abstände ausgeglichen werden. Ebenso wird dadurch eine Toleranz zwischen einer relativen Position des Messobjektes zu der Temperaturmessvorrichtung gewährleistet, so dass eine Positionierung beider Elemente zueinander vereinfacht ist. Die Toleranz zwischen beiden Elementen wird durch die Verschiebbarkeit des Kontaktkörpers ausgeglichen. Vorzugsweise ist der Kontaktkörper in lediglich einer einzigen Richtung verschiebbar.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführung der Erfindung ist ein Führungsbereich vorgesehen, über den der Kontaktkörper in der axialen Richtung geführt ist. Der Führungsbereich gibt dadurch einen exakten axialen Weg zum Kontaktkörper vor. Dadurch kann sichergestellt werden, dass die gleiche Messstelle an einem zu messenden Bauteil gemessen wird, so dass die Reproduzierbarkeit erhöht ist.
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Vorzugsweise ist ein den Kontaktkörper haltendes Halterungselement an einem Basiskörper axial Richtung zum Messobjekt verschiebbar angeordnet, wobei der Basiskörper einen Führungsbereich für das Halterungselement aufweist. Ein Führungsbereich ist ein Bereich, über welchen das Halterungselement während der axialen Bewegung geführt ist, so dass eine vorgegebene Messposition anfahrbar ist. Dadurch ist die Reproduzierbarkeit verbessert. Die Verwendung eines Halterungselementes hat den Vorteil, dass der Kontaktkörper individuell auf die Funktion der Temperaturmessung entworfen werden kann. Ebenfalls kann ein kleiner Kontaktkörper verwendet werden, so dass dieser die Temperatur der Messstelle schneller messen kann. Die Temperaturmessvorrichtung wird dadurch verbessert.
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In einer vorteilhaften Weiterbildung ist das Anpresselement eine zwischen dem Halterungselement und dem Basiskörper angeordnete Feder. Eine Feder ist dabei ein einfaches und wirtschaftliches Mittel um eine Anpresskraft zu erzeugen.
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Vorteilhafterweise ist das Halterungselement becherförmig ausgebildet, wobei der Basiskörper wenigstens teilweise innerhalb des becherförmigen Bereiches angeordnet ist, so dass das Halterungselement bei einer axialen Verschiebung über Randseiten des Halterungselementes entlang einer Außenseite des Basiskörpers geführt ist. Es ist dadurch keine zusätzliche Führung notwendig. Diese ist durch die Form des Halterungselementes und den Basiskörper ausgebildet. Zusätzlich kann durch das becherförmige Element besser eine Feder als Anpresselement darin aufgenommen werden, ohne zusätzliche Elemente vorzusehen.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführung sind die Außenabmessungen des Kontaktkörpers kleiner, als die eines den Kontaktkörper haltenden Halterungselements. Unter Außenabmessungen wird dabei eine Länge, Breite und Höhe verstanden. Der Kontaktkörper kann dadurch auch in Bereichen messen, in die das Halterungselement nicht einführbar ist. Zudem ist der Kontaktkörper in Bezug auf das Halterungselement klein, so dass diese schnell die Temperatur der Messstelle annehmen kann.
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Gemäß einer zweckmäßigen Ausführung ist der Kontaktkörper eine Kugel. Eine Kugel hat den Vorteil, dass diese über die gesamte Oberfläche einen gleichen Radius aufweist, so dass jeder mögliche Kontaktbereich an der Oberfläche der Kugel die gleiche Größe aufweist. Dadurch kann eine Messung im Bereich des Kontaktkörpers durchgeführt werden. Die Messungen weisen dabei eine hohe Reproduzierbarkeit auf. Besonders bevorzugt ist ein Radius des konkaven Kontaktkörpers kleiner als ein Krümmungsradius einer zu messenden Messstelle. Dadurch können auch kleine Krümmungsradien gemessen werden.
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Zusätzlich gibt die Erfindung eine Produktionsanlage an, welche eine solche Temperaturmessvorrichtung aufweist. Mit einer solchen Produktionsanlage kann dementsprechend automatisiert die Temperaturmessung durchgeführt werden wobei mit einer solchen Produktionsanlage die zuvor genannten Vorteile erzielt werden.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigt:
- 1 Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Temperaturmessvorrichtung, und
- 2 Darstellung bei einer Messung verschiedener Oberflächen.
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In 1 ist ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Temperaturmessvorrichtung 10. In dieser Figur ist zusätzlich beispielhaft ein Messobjekt 14 gezeigt, an welchem die Temperaturmessvorrichtung 10 zur Messung einer Temperatur anliegt. Die Temperaturmessvorrichtung 10 in diesem Ausführungsbeispiel ist über eine Schraubverbindung 18 fest mit einer Grundplatte 22 einer Produktionsanlage verbunden. Die Temperaturmessvorrichtung 10 weist zusätzlich einen stiftförmigen Basiskörper 26 auf, welcher sich in Richtung des Messobjektes 14 erstreckt.
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An einem zu der Schraubverbindung 18 gegenüberliegenden Endes des Basiskörpers 26 ist ein Halterungselement 30 angeordnet. Das Halterungselement 30 weist eine Becherform auf, wobei Randseiten 34 des Halterungselements 30 den Basiskörper 26 an einer Außenseite 38 davon überlappen. Der Basiskörper 26 taucht somit in ein inneres des becherförmigen Halterungselementes 30 ein. Die Randseiten 34 liegen dabei an der Außenseite 38 des Basiskörpers 26 an, welcher einen Führungsbereich für das Halterungselement 30 ausbildet, so dass dieses bei einer axialen Bewegung geführt ist.
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Die Temperaturmessvorrichtung 10 weist zusätzlich eine Feder 42, die als Druckfeder ausgebildet ist, auf, welche in einem Inneren des Halterungselementes 30 vorgesehen ist. Die Feder 42 ist dabei zwischen dem Halterungselement 30 und einem axialen Ende des Basiskörpers 26 angeordnet. Über die Führung des Halterungselementes 30 und die zwischen Basiskörper 26 und Halterungselement 30 angeordnete Feder 42 ergibt sich eine axiale Verschiebbarkeit des Halterungselementes 30 an dem Basiskörper 26.
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An einem zu den Randseiten 34 gegenüberliegenden axialen Ende des Halterungselementes 30 ist eine Aussparung 46 ausgebildet, in welcher ein Kontaktkörper 50 teilweise aufgenommen ist. Der Kontaktkörper 50 ist in einem Bereich, bei welcher dieser zur Messung der Temperatur an einer Messstelle in Kontakt mit dem Messobjekt 14 ist, konvex ausgebildet. In diesem Ausführungsbeispiel ist der Kontaktkörper 50 eine Kugel. Die Außenabmessungen beziehungsweise ein Durchmesser des Kontaktkörpers 50 ist kleiner als die des Halterungselementes 30. Dadurch ist es möglich auch an Messstellen die Temperatur messen zu können, welche unwesentlich größer sind, als der Kontaktkörper 50. Ein Beispiel einer solchen Messstelle ist in 1 an dem Messobjekt 14 in Form einer Kalotte beziehungsweise konkaven Oberfläche 54 dargestellt.
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Zur Messung der Temperatur an der Messstelle ist mit dem Kontaktkörper 50 ein Temperatursensor 58 verbunden. Der Temperatursensor 58 ist dabei an dem Kontaktkörper 50 angeschweißt. Dieser Temperatursensor 58 ist in diesem Ausführungsbeispiel als Thermoelement ausgebildet. Der Temperatursensor 58 misst dabei die Temperatur des Kontaktkörpers 50, der an der Messstelle anliegt. Durch die Feder 42, welche hier ein Anpresselement bildet, wird bei jeder Messung eine ausreichende Anpresskraft für die Messung bereitgestellt. Dadurch ist es möglich das Messobjekt 14 zu der Temperaturmessvorrichtung 10 zu bringen und die Temperatur an einer Messstelle automatisiert in einer Produktionsanlage messen zu können.
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2 zeigt eine Darstellung bei einer Messung verschiedener Oberflächen. In dieser Figur ist lediglich der Kontaktkörper 50 der Temperaturmessvorrichtung 10 gezeigt und es wurde daher auf die Darstellung der gesamten Temperaturmessvorrichtung 10 der übersichtshalber verzichtet. Hier ist beispielweise eine konkave Oberfläche 54 und eine plane Oberfläche 62 gezeigt. Der Kontaktkörper 50 liegt dabei in einem Kontaktbereich 66 an der Oberfläche an. Aufgrund der konvexen Form des Kontaktkörpers 50 ist der Kontaktbereich 66 minimal. Ein Unterschied zwischen dem Kontaktbereich 66 der beiden Oberflächen ist dabei vernachlässigbar. Zusätzlich ist es durch die konvexe Form möglich verschiedene Oberflächen ohne beispielweise Verwendung von Wärmeleitpaste zu messen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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