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Die Erfindung bezieht sich auf ein Feldgerät der Automatisierungstechnik.
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Aus dem Stand der Technik sind Feldgeräte bekannt, die in industriellen Anlagen zum Einsatz kommen. In der Prozessautomatisierungstechnik ebenso wie in der Fertigungsautomatisierungstechnik werden vielfach Feldgeräte eingesetzt. Als Feldgeräte werden im Prinzip alle Geräte bezeichnet, die prozessnah eingesetzt werden und die prozessrelevante Informationen liefern oder verarbeiten. So werden Feldgeräte zur Erfassung und/oder Beeinflussung von Prozessgrößen verwendet. Zur Erfassung von Prozessgrößen dienen Messgeräte, bzw. Sensoren. Diese werden beispielsweise zur Druck- und Temperaturmessung, Leitfähigkeitsmessung, Durchflussmessung, etc. verwendet und erfassen die entsprechenden Prozessvariablen Druck, Temperatur, Leitfähigkeit, pH-Wert, Füllstand, Durchfluss etc. Zur Beeinflussung von Prozessgrößen werden Aktoren verwendet. Diese sind beispielsweise Pumpen oder Ventile, die den Durchfluss einer Flüssigkeit in einem Rohr oder den Füllstand in einem Behälter beeinflussen können. Neben den zuvor genannten Messgeräten und Aktoren werden unter Feldgeräten auch Remote I/Os, Funkadapter bzw. allgemein Geräte verstanden, die auf der Feldebene angeordnet sind.
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Eine Vielzahl solcher Feldgeräte wird von der Endress+Hauser-Gruppe produziert und vertrieben.
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Bei hygienischen Prozessen werden besonders hohe Anforderungen hinsichtlich derer Verarbeitung und/oder Sauberkeit gestellt. Beispiele für derartige hygienische Prozess sind Anwendungen in der Lebensmittelindustrie, wo die Gefahr besteht, dass Ablagerungen und/oder Verunreinigungen die Haltbarkeit beeinträchtigenden und/oder zu gesundheitsschädlichen Kontaminationen von Lebensmitteln führen können.
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Um diesen Anforderungen gerecht zu werden, werden die Gehäuse der Feldgeräte speziell ausgestaltet. Beispielsweise werden sie aus einem metallischen Werkstoff, wie bspw. 316L Edelstahl gefertigt und/oder so entworfen, dass es möglichst wenig Stellen gibt, an denen Ablagerungen und/oder Verunreinigungen anhaften können.
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Zum Anschluss derartiger Feldgeräte werden für gewöhnlich Feldkontaktstecker eingesetzt, die in die Gehäuse eingebracht werden. Die Integration des Feldkontaktsteckers erfolgt dabei üblicherweise durch einen Schweißvorgang, mittels dem eine Steckerhülse des Feldkontaktsteckers von außen durch einen Laser angeschweißt wird. Durch die kleine zu schweißende Kontur und nicht radiale Schweißnaht, ist es hier nicht möglich, wie sonst üblich, einen Niederhalter an der Schweißanlage zu verwenden, da die Störkontur des Niederhalters zu groß wäre im die Schweißung auszuführen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Möglichkeit aufzuzeigen, wie ein Steckverbinder von außen an ein Feldgerätegehäuse angeschweißt werden kann, ohne dass es eines Niederhalters bedarf.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch das Feldgerät der Automatisierungstechnik gemäß Patentanspruch 1.
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Das erfindungsgemäße Feldgerät der Automatisierungstechnik umfasst wenigstens:
- - ein metallisches Feldgerätegehäuse, welches einen Innenraum umschließt;
- - ein einseitig an dem Feldgerätegehäuse angeordnetes Sensor- und/oder Aktorelement zum Stellen und/oder Erfassen einer Prozessgröße;
- - eine zumindest teilweise in dem Innenraum des Feldgerätegehäuses angeordnete elektronische Schaltung, die dazu eingerichtet ist, ein Sensor- und/oder Aktorsignal von bzw. für das Sensor- und/oder Aktorelement bereitzustellen und/oder aufzubereiten, wobei die elektronische Schaltung ferner zumindest einen Feldkontaktstecker zum Übertragen von Daten und/oder Energie aufweist, wobei der Feldkontaktstecker durch eine Gehäuseöffnung im Feldgerätegehäuse nach außen geführt ist, wobei über den Feldkontaktstecker eine passgenaue Steckerhülse gesteckt ist, die an dem Feldgerätegehäuse angeschweißt ist und wobei die Steckerhülse an einem in dem Innenraum angeordneten Haltemittel befestigt ist.
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Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, die Steckerhülse des Feldkontaktsteckers an einem in dem Innenraum des Feldgerätegehäuses befindliches Haltemittel zu befestigen, so dass beim anschließenden Schweißvorgang der Steckerhülse an das Feldgerätegehäuse diese in Position gehalten wird. Dies verhindert, dass der Feldkontaktstecker durch die Dynamik der Schweißanlage oder den Einfluss von Schutzgasströmen etc. während des Schweißvorgangs nicht beeinflusst wird. Ferner hat ein Laserstrahl freien Zugang zur Schweißstelle, da kein Niederhalter mehr benötigt wird. Ein weiterer Vorteil besteht auch darin, dass die Montage blind erfolgen kann.
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Eine vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Feldgerätes der Automatisierungstechnik sieht vor, dass das Haltemittel ein aus einem Kunststoff hergestellter Elektronikbecher ist, der im Wesentlichen an eine Kontur des Feldgerätegehäuses angepasst und in dem Innenraum angeordnet ist und wobei die elektronische Schaltung zumindest teilweise in dem Elektronikbecher angeordnet. Insbesondere kann die Ausgestaltung vorsehen, dass die elektronische Schaltung zumindest teilweise mit einer in den Elektronikbecher eingebrachten Vergussmasse vergossen ist.
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Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Feldgerätes der Automatisierungstechnik sieht vor, dass das Haltemittel zum Befestigen eine erste Befestigungseinrichtung und die Steckerhülse eine zweite Befestigungseinrichtung aufweisen, die derartig aufeinander abgestimmt sind, dass die erste und zweite Befestigungseinrichtung ineinander einklipsbar, einrastbar oder einklemmbar sind. Insbesondere kann die Ausgestaltung vorsehen, dass das Haltemittel ein Rastgeometrie als erstes Befestigungselement und die Steckerhülse eine Nut als zweite Befestigungseinrichtung aufweist, wobei das Rastelement und die Nut derartig aufeinander abgestimmt sind, dass diese durch einfaches Einklipsen, Einrasten oder Einklemmen ineinandergreifen. Ferner kann die Ausgestaltung vorsehen, dass die Rastgeometrie an dem Elektronikbecher angespritzt ist.
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Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Feldgerätes der Automatisierungstechnik sieht vor, dass der Feldkontaktstecker ein Rundstecker, bspw. ein M12-Rundstecker, eine Kabelverschraubung oder ein Ethernet-Stecker ist.
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Die Erfindung wird anhand der nachfolgenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:
- 1: eine schematische Schnittdarstellung durch ein Feldgerät der Automatisierungstechnik, und
- 2: eine Detailansicht des Rastmechanismus an der Steckerhülseund dem Elektronikbecher des Feldgerätes.
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1 zeigt eine schematische Schnittdarstellung durch ein Feldgerät der Automatisierungstechnik 10. Das Feldgerät 10 umfasst ein Feldgerätegehäuse 12, das einen Innenraum 13 umschließt. Das Feldgerätegehäuse 12 weist einen zumindest abschnittsweise rotationssymmetrischen Bereich 17 auf, in den der Feldkontaktstecker 21 integriert werden soll bzw. integriert ist. Das Feldgerät 10 umfasst ferner ein endseitig an dem Feldgerätegehäuse 12 angeordnete Sensorbaugruppe mit einem Sensor- und/oder Aktorelement 14 zum Stellen und/oder Erfassen einer Prozessgröße und einen Prozessanschluss 28. Bei dem Prozessanschluss 18 kann es sich dabei um eine Gewindebauform oder um einen schraub- oder klemmbaren Flansch handeln.
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Das Sensor- und/oder Aktorelement 14 umfasst im vorliegenden Ausführungsbeispiel ein Füllstandsensorelement zum Erfassen eines Füllstandes als Prozessgröße. Gleichwohl ist die Erfindung nicht auf die Art bzw. konkrete Ausgestaltung des Sensor- und/oder Aktorelements als Füllstandsensorelement beschränkt, sondern kann prinzipiell auf jedes andere Sensor- oder Aktorprinzip übertragen werden.
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Zum Bereitstellen und/oder Aufbereiten eines Sensor- und/oder Aktorsignals dient eine in einem Innenraum 13 des Feldgerätegehäuses eingebrachte elektronische Schaltung 15, die dazu ausgebildet ist, das Sensor- und/oder Aktorelement 14 zu betreiben.
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In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel weist die elektronische Schaltung drei Leiterplatten auf, wovon zwei Leiterplatten 15a und 15b in Längsrichtung des Gehäuses und eine Leiterplatte 15c in Querrichtung zu dem Gehäuse angeordnet sind. Die Leiterplatten 15a, 15b, 15c sind über entsprechenden Steckverbinder und Gegensteckverbinder 15d ineinandergesteckt und somit elektrisch kontaktiert. Steckverbinder und Gegensteckverbinder können sowohl als starre als auch als flexible Verbinder ausgebildet sein. Ebenfalls können Steck- und Gegensteckverbinder vertauscht sein.
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Die elektronische Schaltung umfasst ferner eine Anschlusselektronik 20 mit zumindest einer ersten Leiterplatte 25 mit einem Feldkontaktstecker 21, der in einer Längsachse der Leiterplatte 25 an einer Leiterplattenkante angeordnet und an dieser angelötet ist. Durch den Feldkontaktstecker 21 werden Daten, insbesondere Messwerte, und/oder Energie von dem Feldgerät 10 zu einer externen Einheit, bspw. einer übergeordneten Einheit oder einem anderen Feldgerät, übertragen.
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Bei dem Feldkontaktstecker 21 kann es sich insbesondere um einen Rundsteckverbinder, bspw. einen M12-Rundsteckverbinder handeln. Gleichwohl kann es sich aber auch um andere gängige Steckverbinder handeln, die geeignet sind, Daten und/oder Energie zu übertragen. Beispielsweise kann es sich auch um einen Ethernet-Stecker handeln. Ferner kann es sich bei dem Feldkontaktstecker 21 auch um eine Kabelverschraubung handeln, durch die eine Leitung zur elektrischen Kontaktierung in den Innenraum des Feldgerätes geführt ist.
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Die Anschlusselektronik 20 umfasst ferner zumindest einen Gegensteckverbinder 22, der derartig auf der ersten Leiterplatte 25 angeordnet und angebracht sein kann, dass eine Steckachse 23 zu einer Hauptebene in der die erste Leiterplatte 25 ausgebildet ist geneigt bzw. gekippt ist. Über den Gegensteckverbinder 22 der Anschlusselektronik ist diese mit einer der Leiterplatten der elektronischen Schaltung über einen dort vorhandenen dazu passenden Steckverbinder 15e verbunden. Steckverbinder und Gegensteckverbinder können sowohl als starre als auch als flexible Verbinder ausgebildet sein. Ebenfalls können Steck- und Gegensteckverbinder vertauscht sein. Ferner können auf der ersten Leiterplatte 25 elektronische Komponenten für EMV- und/oder Explosionsschutz-Maßnahmen 24 aufgebracht sein.
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Die in dem Feldgerät 10 befindliche elektronische Schaltung 15 ist zumindest teilweise in einem Elektronikbecher 16 angeordnet, welcher einen festen Sitz im Feldgerätegehäuse hat und ggfl. auch dazu dient, die leiterplatten der elektronischen Schaltung zu fixieren. Der Elektronikbecher 16 ist dabei im Wesentlichen an eine Außenkontur des Feldgerätegehäuses angepasst. Ferner können die in dem Elektronikbecher befindlichen elektronischen Schaltungsteile mittels einer Vergussmasse 27 vergossen sein.
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Das Feldgerätegehäuse 12 weist ferner eine Gehäuseöffnung 18 auf, durch die der Feldkontaktstecker nach außen geführt ist. Zur mechanischen Fixierung und/oder Ausrichtung bzw. Positionierung ist über den Feldkontaktstecker eine passgenaue Steckerhülse 26 in bzw. an dem Feldgerätegehäuse 12 angebracht. Die Steckerhülse 26 ist an dem Feldgerätegehäuse außenseitig angeschweißt. Um während des Schweißvorgangs die Steckerhülse zu fixieren, ist diese, wie in 2 dargestellt, mittels einer Befestigungseinrichtung an dem Elektronikbecher befestigt. Dies kann beispielsweise über ein Rastmechanismus an dem in dem Feldgerätegehäuse angeordneten Elektronikbecher erfolgen. Beispielsweise kann ein erstes Befestigungselement durch eine an den Elektronikbecher angespritzte Rastgeometrie, z.B. in Form einer Rastnase, realisiert sein. Um ein Einrasten bzw. Einklipsen zu ermöglichen ist an der Steckerhülse eine umlaufende Nut als zweites Befestigungselement implementiert. Durch das Zusammenspiel der beiden Befestigungselemente wird verhindert, dass der Feldkontaktstecker während des Schweißvorgangs, bspw. durch die Dynamik der Schweißanlage oder den Einfluss von Schutzgasströmen, nicht beeinflusst wird, da die Steckerhülse an dem Elektronikbecher fixiert ist. Ferner hat ein Laserstrahl freien Zugang zur Schweißstelle.
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Je nach Einsatzort kann das Feldgerät ferner, wie in 1 dargestellt, noch ein Display 19 sowie weiterer elektronischer Komponenten umfassen.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Feldgerät der Automatisierungstechnik
- 12
- Feldgerätegehäuse
- 13
- Innenraum
- 14
- Sensor- und/oder Aktorelement
- 15
- Elektronische Schaltung
- 15a-15c
- Leiterplatten
- 15d
- Steck- und Gegensteckverbinder
- 15e
- Steckverbinder
- 16
- Elektronikbecher
- 16a
- Rastnase
- 17
- Rotationssymmetrischer Bereich
- 18
- Gehäuseöffnung
- 19
- Display
- 20
- Anschlusselektronik
- 21
- Feldkontaktstecker
- 22
- Gegensteckverbinder der Anschlusselektronik
- 24
- Elektronische Bauteile, bspw. für EMV- und/oder Ex-Schutzmaßnahmen
- 25
- Erste Leiterplatte der Anschlusselektronik
- 26
- Steckerhülse für Feldkontaktstecker
- 26a
- Umlaufende Nut zum Einrasten bzw. Einklipsen
- 27
- Vergussmasse
- 28
- Prozessanschluss
