WO2023030772A1 - IPx9 GEEIGNETES FELDGERÄT DER AUTOMATISIERUNGSTECHNIK - Google Patents

IPx9 GEEIGNETES FELDGERÄT DER AUTOMATISIERUNGSTECHNIK Download PDF

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WO2023030772A1
WO2023030772A1 PCT/EP2022/071052 EP2022071052W WO2023030772A1 WO 2023030772 A1 WO2023030772 A1 WO 2023030772A1 EP 2022071052 W EP2022071052 W EP 2022071052W WO 2023030772 A1 WO2023030772 A1 WO 2023030772A1
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WO
WIPO (PCT)
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field device
recess
ipx9
device housing
automation technology
Prior art date
Application number
PCT/EP2022/071052
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Raphael Schonhardt
Michael LAIS
Vitogiuseppe Di Cosola
Stefan Rauch
Original Assignee
Endress+Hauser SE+Co. KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Endress+Hauser SE+Co. KG filed Critical Endress+Hauser SE+Co. KG
Publication of WO2023030772A1 publication Critical patent/WO2023030772A1/de

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K7/00—Constructional details common to different types of electric apparatus
    • H05K7/14—Mounting supporting structure in casing or on frame or rack
    • H05K7/1462—Mounting supporting structure in casing or on frame or rack for programmable logic controllers [PLC] for automation or industrial process control
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K5/00—Casings, cabinets or drawers for electric apparatus
    • H05K5/0017—Casings, cabinets or drawers for electric apparatus with operator interface units
    • H05K5/0018—Casings, cabinets or drawers for electric apparatus with operator interface units having an electronic display

Definitions

  • IPx9 suitable field device for automation technology
  • the invention relates to a field device suitable for IPx9 in automation technology.
  • Field devices that are used in industrial plants are known from the prior art. Field devices are often used in process automation technology as well as in production automation technology. In principle, all devices that are used close to the process and that supply or process process-relevant information are referred to as field devices. Thus, field devices are used to record and/or influence process variables. Measuring devices or sensors are used to record process variables. These are used, for example, for pressure and temperature measurement, conductivity measurement, flow rate measurement, etc. and record the corresponding process variables pressure, temperature, conductivity, pH value, fill level, flow rate, etc. Actuators are used to influence process variables. These are, for example, pumps or valves that can influence the flow of a liquid in a pipe or the fill level in a container. In addition to the measuring devices and actuators mentioned above, field devices also include remote I/Os, wireless adapters or devices in general that are arranged at the field level.
  • the housings of the field devices are specially designed.
  • they are made from a Manufactured from metallic material such as 316L stainless steel and/or designed to minimize the potential for debris and/or contaminants to adhere.
  • IP protection class International Protection Codes
  • IPx9 International Protection Codes
  • a viewing window is introduced into the field device housing, the surface of which ends essentially flush with the surface of the field device housing in the area where the viewing window is installed. Due to manufacturing tolerances, however, it cannot be ruled out that a circumferential gap will form between the housing and the viewing window. To prevent dirt and contamination from accumulating, the gap is subsequently protected with a sealing material.
  • the disadvantage here is that such sealing materials tend to loosen or be damaged in IPx9 applications.
  • such viewing panes must be firmly anchored inside the field device, since the pressure of the impinging high-pressure water or steam jet presses them inwards, thus relieving a seal and causing a leak.
  • the invention is therefore based on the object of proposing a field device for automation technology which can be cleaned using a high-pressure water or steam jet.
  • the object is achieved according to the invention by the field device suitable for IPx9 in automation technology according to patent claim 1 .
  • the field device in automation technology that is suitable for IPx9 according to the invention comprises at least:
  • a preferably metallic field device housing which encloses an interior and has an integrated recess for receiving a front film
  • a field device for automation technology in which a front foil is introduced into a recess or indentation in the field device housing in such a way that a high-pressure water or steam jet cannot attach or attack the rear side of the front foil and detach the front foil.
  • An advantageous embodiment of the field device according to the invention for automation technology provides that the recess is designed in such a way that a depth of the recess corresponds to at least one material thickness of the front foil.
  • a further advantageous embodiment of the field device according to the invention for automation technology provides that the recess is designed and matched to the front foil in such a way that a circumferential gap is formed around the front foil introduced into the recess.
  • the configuration can provide that the circumferential gap has a maximum width of 0.2 mm, in particular 0.15 mm.
  • a further advantageous embodiment of the field device according to the invention for automation technology provides that the recess is produced by means of an embossing die during the manufacture of the field device housing.
  • a further advantageous embodiment of the field device according to the invention for automation technology provides that the front film is printed on the back.
  • FIG. 1 shows a schematic sectional illustration through a field device used in automation technology 10.
  • the field device 10 includes a field device housing 12 which encloses an interior space 13.
  • the field device housing can be a metallic or plastic housing, which is manufactured, for example, by a deep-drawing process. In particular, it can be a stainless steel housing.
  • the field device housing 12 can have an area 17 that is rotationally symmetrical at least in sections, in which the field contact plug 21 is to be or is integrated.
  • the field device 10 also includes a sensor assembly that is arranged at the end on the field device housing 12 and has a sensor and/or actuator element 14 for setting and/or detecting a process variable and a process connection 28.
  • the process connection 28 can be a threaded design or a screw-type or clampable flange.
  • the sensor and/or actuator element 14 comprises a filling level sensor element for detecting a filling level as a process variable.
  • the invention is not limited to the type or specific configuration of the sensor and/or actuator element as a filling level sensor element, but can in principle be transferred to any other sensor or actuator principle.
  • An electronic circuit 15 which is installed in an interior 13 of the field device housing and is designed to operate the sensor and/or actuator element 14 is used to provide and/or process a sensor and/or actuator signal.
  • the electronic circuit has three circuit boards, of which two circuit boards 15a and 15b are arranged in the longitudinal direction of the housing and one circuit board 15c is arranged in the transverse direction of the housing.
  • the invention is independent of the number of printed circuit boards that are arranged in the longitudinal direction and/or transverse direction to the housing. For example, only one or three printed circuit boards can be arranged in the longitudinal direction.
  • the printed circuit boards 15a, 15b, 15c are plugged into one another via corresponding plug connectors and mating plug connectors 15d and are thus electrically contacted.
  • Connectors and mating connectors can be designed as both rigid and flexible connectors. Plug and mating plug connectors can also be interchanged.
  • the electronic circuit also includes connection electronics 20 with at least one first printed circuit board 25 with a field contact plug 21 which is arranged in a longitudinal axis of the printed circuit board 25 on a printed circuit board edge and soldered to it.
  • the field contact plug 21 transmits data, in particular measured values, and/or energy from the field device 10 to an external unit, for example a higher-level unit or another field device.
  • the field contact plug 21 can in particular be a circular connector, for example an M12 circular connector. However, it can also be a matter of other common plug connectors that are suitable for transmitting data and/or energy. For example, it can also be an Ethernet plug. Furthermore, the field contact plug 21 can also be a cable gland through which a line for electrical contacting is routed into the interior of the field device.
  • the connection electronics 20 also includes at least one mating connector 22, which can be arranged and attached to the first printed circuit board 25 in such a way that a plug-in axis 23 is inclined or tilted relative to a main plane in which the first printed circuit board 25 is formed.
  • Connectors and mating connectors can be designed as both rigid and flexible connectors. Plug and mating plug connectors can also be interchanged. Furthermore, electronic components for EMC and/or explosion protection measures 24 can be applied to the first printed circuit board 25 .
  • the electronic circuit 15 located in the field device 10 can be arranged at least partially in an electronics cup 16, which has a firm seat in the field device housing and, if necessary, also serves to fix the printed circuit boards of the electronic circuit.
  • the electronics cup 16 is essentially adapted to an outer contour of the field device housing. Furthermore, the electronic circuit parts located in the electronics cup 16 can be encapsulated using an encapsulating compound 27 .
  • the field device housing 12 also has a housing opening 18 through which the field contact plug is guided to the outside.
  • a precisely fitting plug sleeve is pushed over the field contact plug and attached in or on the field device housing.
  • the connector sleeve 26 is welded to the outside of the field device housing.
  • it can be attached to the electronics cup 16 by means of an attachment device. This can be done, for example, via a latching mechanism on the electronics cup 16 arranged in the field device housing.
  • a first fastening element can be realized by a latching geometry molded onto the electronics cup 16, for example in the form of a latching lug.
  • a circumferential groove is implemented on the plug sleeve 26 as a second fastening element.
  • the field device housing 12 has an operating and/or display element for display and/or operation 19.
  • the operating and/or display element 19 can be, for example, a display for visualizing information.
  • the operating and/or display element 19 can also have capacitive buttons. These can be realized, for example, by a corresponding capacitive foil. It is also possible for the operating and/or display element 19 to have only one or more LEDs, via which a status or other information about the field device is signaled.
  • the operating and/or display element 19 is arranged behind a front film 60 introduced into a recess in the field device housing.
  • Such front foils 60 are now used in almost all branches of industry. As a rule, these front foils 60 are made of polyester or polycarbonate foils.
  • the front film 60 is arranged in a correspondingly provided recess 12a on the field device housing 12 .
  • FIG. 2 shows in detail the area of the field device housing 12 in which the operating and/or display element 19 is arranged.
  • the front film 60 can be designed as a self-adhesive film.
  • the front film 60 can be printed on the back, so that the printing is protected from dust, moisture, chemical influences, scratches, heat, cold, wear and tear from transport or constant use.
  • the recess 12a this is designed in such a way that the housing 12 has an enforced contour as a recessed pocket for receiving the front film 60.
  • the recess 12a can be made, for example, by means of an embossing die when the housing 12 is manufactured.
  • the recess 12a is also designed so that a for the assembly necessary to current gap 12b is given or arises. This means that the recess is designed somewhat higher and/or wider than a height and/or width of the front film 60 to be placed in the recess.
  • the gap has a maximum width of 2 mm, in particular a maximum of 0.15 mm.
  • the recess can also be designed such that the depth of the recess corresponds to at least one material thickness of the front film, so that it is ensured that a high-pressure water or steam jet applied from the side cannot attack the back of the front film.
  • the operating and/or display element 19 which is otherwise only protected by the front film, from the high-pressure water or steam jet, it can be arranged behind a viewing or operating panel 11 integrated in the housing 12 in the interior 13 of the field device.
  • the display frame can be attached to a support plate 50 positioned accordingly in the interior 13, so that it can be arranged in a receiving surface 37 and, if necessary, fixed control and / or display element 19 is pressed through the display frame 30 to the viewing window 11.
  • the carrier plate can be a printed circuit board 50 which can be set up, for example, to enable the evaluation and/or control or operation of the operating and/or display element 19 .
  • the display frame 30 can be axially aligned via the guide pins 35 which are inserted into corresponding bores on the printed circuit board 50 .
  • the display frame 30 is fastened via two latching hooks 36 which engage on a side of the circuit board 50 facing away from the display frame 30 for fixing purposes.
  • the previously described display frame 30 together with the carrier board or circuit board can be integrated into a display holder 40 .
  • the display holder 40 can preferably be designed in such a way that it also has its own latching elements, in particular in the form of latching hooks, with which it is also fastened to the carrier or printed circuit board 50 .
  • the display frame 30 with the operating and/or display element 19, the printed circuit board 50 and the display holder 40 form a unit or an assembly.
  • the display holder 30 can also have the operating or viewing panel 11 .
  • Support plate e.g. in the form of a printed circuit board

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Casings For Electric Apparatus (AREA)

Abstract

IPx9 geeignetes Feldgerät der Automatisierungstechnik, wenigstens aufweisend: - ein, vorzugsweise metallisches Feldgerätegehäuse (12), welches einen Innenraum (13) umschließt und eine integrierte Ausnehmung (12a) zur Aufnahme einer Frontfolie aufweist; - ein in dem Innenraum (13) des Feldgerätegehäuses (12) im Bereich der Ausnehmung angeordnetes Bedien- und/oder Anzeigenelement (19); - eine auf das Feldgerätegehäuse (12) aufgebrachte Frontfolie (60), wobei die Frontfolie (60) in die in das Feldgerätegehäuse (12) integrierte Ausnehmung (12a) eingebracht ist.

Description

IPx9 geeignetes Feldgerät der Automatisierungstechnik
Die Erfindung bezieht sich auf ein IPx9 geeignetes Feldgerät der Automatisierungstechnik.
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.
Eine Vielzahl solcher Feldgeräte wird von der Endress+Hauser-Gruppe produziert und vertrieben.
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.
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.
Damit die Feldgeräte von außen reinigbar sind, müssen diese als wasserdichte Geräte ausgeführt sein. Hierzu wurde von der Internationalen Elektrotechnischen Kommission (IEC) die IP-Schutzart (International Protection Codes) eingeführt, die elektrische Geräte dahingehend klassifiziert und angibt, für welche Umgebungsbedingungen sie geeignet sind. Eine Schutzart stellt die Klasse IPx9 dar, die der Fähigkeit entspricht, den Betrieb des Gerätes aufrechtzuerhalten, nachdem es einer direkten Hochdruckwasser- oder Dampfstrahl zur Reinigung ausgesetzt war.
Um dieser Anforderung gerecht zu werden, wird heutzutage eine Sichtscheibe in das Feldgerätegehäuse eingebracht, deren Oberfläche im Wesentlich bündig mit der Oberfläche des Feldgerätegehäuse, in dem Bereich wo die Sichtscheibe eingebracht ist, abschließt. Aufgrund von Fertigungstoleranzen ist es allerdings nicht auszuschließen, dass zwischen dem Gehäuse und der Sichtscheibe ein umlaufender Spalt entsteht. Um ein Ansammeln von Schmutz und Verunreinigung zu verhindern, wird der Spalt nachträglich mit einem Dichtungswerkstoff geschützt. Nachteilig hieran ist allerdings, dass derartige Dichtungswerkstoffe gern mal bei IPx9 Anwendungen lösen oder beschädigt werden. Darüber hinaus müssen derartige Sichtscheiben im Inneren des Feldgeräts fest verankert werden, da ein Druck des auftreffenden Hochdruckwasser- oder Dampfstrahls diese nach Innen drückt und damit eine Dichtung entlastet und für eine Undichtigkeit sorgt.
Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein Feldgerät der Automatisierungstechnik vorzuschlagen, welches sich mittels eines Hochdruckwasser- oder Dampfstrahls reinigen lässt.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch das IPx9 geeignete Feldgerät der Automatisierungstechnik gemäß Patentanspruch 1 . Das erfindungsgemäß IPx9 geeignete Feldgerät der Automatisierungstechnik umfasst wenigstens:
- ein, vorzugsweise metallisches Feldgerätegehäuse, welches einen Innenraum umschließt und eine integrierte Ausnehmung zur Aufnahme einer Frontfolie aufweist;
- ein in dem Innenraum des Feldgerätegehäuses im Bereich der Ausnehmung angeordnetes Bedien- und/oder Anzeigenelement (19);
- eine auf das Feldgerätegehäuse aufgebrachte Frontfolie, wobei die Frontfolie in die in das Feldgerätegehäuse integrierte Ausnehmung eingebracht ist.
Erfindungsgemäß wird ein Feldgerät der Automatisierungstechnik vorgeschlagen, bei dem eine Frontfolie derartig in eine Ausnehmung bzw. Vertiefung des Feldgerätegehäuses eingebracht wird, dass ein Hochdruckwasser- oder Dampfstrahl nicht an einer Rückseite der Frontfolie ansetzen bzw. angreifen und die Frontfolie lösen kann.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Feldgerätes der Automatisierungstechnik sieht vor, dass die Ausnehmung derartig ausgeführt ist, dass eine Tiefe der Ausnehmung mindestens einer Materialstärke der Frontfolie entspricht.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Feldgerätes der Automatisierungstechnik sieht vor, dass die Ausnehmung derartig ausgeführt und auf die Frontfolie abgestimmt ist, dass ein umlaufender Spalt um die in die Ausnehmung eingebrachte Frontfolie ausgebildet ist. Insbesondere kann die Ausgestaltung vorsehen, dass der um laufende Spalt eine maximale Breite von 0,2mm, insbesondere von 0,15mm aufweist.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Feldgerätes der Automatisierungstechnik sieht vor, dass die Ausnehmung mittels eines Prägestempels bei der Fertigung des Feldgerätegehäuses hergestellt ist. Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Feldgerätes der Automatisierungstechnik sieht vor, dass die Frontfolie rückseitig bedruckt ist.
Die Erfindung wird anhand der nachfolgenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:
Fig. 1 : eine schematische Schnittdarstellung durch ein IPx9 geeignetes Feldgerät der Automatisierungstechnik, welches für den Einsatz in hygienischen Anwendungen konzipiert ist, und
Fig. 2: eine Detailansicht von dem Bereich des Feldgerätegehäuses in dem sich das Bedien- und/oder Anzeigenelement hinter einer Frontfolie befindet.
Figur 1 zeigt eine schematische Schnittdarstellung durch ein Feldgerät der Automatisierungstechnik 10. Das Feldgerät 10 umfasst ein Feldgerätegehäuse 12, das einen Innenraum 13 umschließt. Bei dem Feldgerätegehäuse kann es sich um ein metallisches oder ein Kunststoffgehäuse handeln, welches bspw. durch ein Tiefziehverfahren gefertigt ist. Insbesondere kann es sich um ein Edelstahlgehäuse handeln. Das Feldgerätegehäuse 12 kann einen zumindest abschnittsweise rotationssymmetrischen Bereich 17 aufweisen, 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 28 kann es sich um eine Gewindebauform oder um einen schraub- oder klemmbaren Flansch handeln.
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. 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.
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 Erfindung ist dabei losgelöst von der Anzahl der Leiterplatten die in Längsrichtung und/oder Querrichtung zu dem Gehäuse angeordnet sind. So kann bzw. können bspw. auch nur eine oder drei Leiterplatten in Längsrichtung angeordnet sein. 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.
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.
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. 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.
Die in dem Feldgerät 10 befindliche elektronische Schaltung 15 kann zumindest teilweise in einem Elektronikbecher 16 angeordnet sein, 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 16 befindlichen elektronischen Schaltungsteile mittels einer Vergussmasse 27 vergossen sein.
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 geschoben und in bzw. an dem Feldgerätegehäuse angebracht. Die Steckerhülse 26 ist an dem Feldgerätegehäuse außenseitig angeschweißt. Um während des Schweißvorgangs die Steckerhülse zu fixieren, kann diese mittels einer Befestigungseinrichtung an dem Elektronikbecher 16 befestigt sein. Dies kann beispielsweise über ein Rastmechanismus an dem in dem Feldgerätegehäuse angeordneten Elektronikbecher 16 erfolgen. Beispielsweise kann ein erstes Befestigungselement durch eine an den Elektronikbecher 16 angespritzte Rastgeometrie, z.B. in Form einer Rastnase, realisiert sein. Um ein Einrasten bzw. Einklipsen zu ermöglichen ist an der Steckerhülse 26 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 26 an dem Elektronikbecher 16 fixiert ist. Ferner hat ein Laserstrahl freien Zugang zur Schweißstelle.
An einem oberen Ende des Feldgerätes 10 weist das Feldgerätegehäuse 12 ein Bedien- und/oder Anzeigenelement zur Anzeige und/oder Bedienung 19 auf. Bei dem Bedien- und/oder Anzeigenelement 19 kann es sich bspw. um ein Display zur Visualisierung von Information handeln. Zur Bedienung kann das Bedien- und/oder Anzeigenelement 19 ferner kapazitive Tasten aufweisen. Diese können bspw. durch eine entsprechende kapazitive Folie realisiert sein. Ebenfalls möglich ist, dass das Bedien- und/oder Anzeigenelement 19 lediglich eine oder mehrere LEDs aufweist, über die ein Status oder andere Informationen des Feldgerätes signalisiert werden.
Um den Anforderungen gemäß der Schutzklasse IPx9 gerecht zu werden, ist das Bedien- und/oder Anzeigenelement 19 hinter einer in eine Ausnehmung des Feldgerätgehäuses eingebrachte Frontfolie 60 angeordnet. Derartige Frontfolien 60 kommen mittlerweile in nahezu allen Industriezweigen zum Einsatz. In der Regel werden diese Frontfolien 60 aus Polyester- oder Polycarbonatfolien hergestellt. Erfindungsgemäß ist die Frontfolie 60 in einer am Feldgerätegehäuse 12 entsprechend vorgesehenen Ausnehmung 12a angeordnet. Figur 2 zeigt im Detail den Bereich des Feldgerätegehäuses 12 in dem das Bedien- und/oder Anzeigenelement 19 angeordnet ist. Die Frontfolie 60 kann hierbei als selbstklebende Folie ausgeführt sein. Ferner kann die Frontfolie 60 auf der Rückseite bedruckt sein, so dass die Bedruckung vor Staub, Nässe, chemischen Einflüssen, Kratzern, Hitze, Kälte, Abnutzung durch Transport oder ständigen Gebrauch geschützt ist.
Hinsichtlich der Ausnehmung 12a ist diese derartig ausgeführt, dass das Gehäuse 12 eine durchgesetzte Kontur als vertiefte Tasche zur Aufnahme der Frontfolie 60 aufweist. Die Ausnehmung 12a kann bspw. mittels eines Prägestempels bei der Herstellung des Gehäuses 12 ausgeführt werden. Die Ausnehmung 12a ist ferner so ausgeführt, dass ein für die Montage notwendiger um laufender Spalt 12b gegebene ist bzw. sich ergibt. Dies bedeutet, die Ausnehmung ist etwas höher und/oder breiter ausgeführt als eine Höhe und/oder Breite der in die Ausnehmung zu platzierenden Frontfolie 60. Idealerweise weist der Spalt eine maximale Breite von 2mm, insbesondere von maximal 0,15 mm auf. Die Ausnehmung kann alternativ oder ergänzend auch so ausgeführt sein, dass eine Tiefe der Ausnehmung mindestens einer Materialstärker der Frontfolie entspricht, so dass sichergestellt ist, dass ein seitlich ansetzender Hochdruckwasser- oder Dampfstrahl nicht an der Rückseite der Frontfolie angreifen kann. Um das ansonsten nur von der Frontfolie geschützte Bedien- und/oder Anzeigenelement 19 vor dem Hochdruckwasser- oder Dampfstrahl zu schützen, kann es hinter einer in dem Gehäuse 12 integrierten Sicht- bzw. Bedienscheibe 11 im Innenraum 13 des Feldgerätes angeordnet sein.
Um eine möglichst gute Darstellung bzw. Ablesbarkeit der Information auf bzw. von dem Bedien- und/oder Anzeigenelement zu haben, kann es notwendig sein, dass das Bedien- und/oder Anzeigenelement 19 möglichst plan und/oder gleichmäßig an der Rückseite der Sicht- bzw. Bedienscheibe 11 anliegt. Hierzu kann ein Displayrahmen 30, der das Bedien- und/oder Anzeigenelement 19 einerseits aufnimmt und andererseits entsprechend hinter der Sicht- bzw. Bedienscheibe 11 platziert, verwendet werden. Hierzu kann der Displayrahmen an einer im Innenraum 13 entsprechend positionierten Trägerplatte 50 befestigt sein, so dass das in einer Aufnahmefläche 37 angeordnet und dort ggfls. fixierte Bedien- und/oder Anzeigenelement 19 durch den Displayrahmen 30 an die Sichtscheibe 11 gedrückt wird. Bei der Trägerplatte kann es sich um eine Leiterplatte 50 handeln, die bspw. dazu eingerichtet sein kann, die Auswertung und/oder Ansteuerung bzw. Bedienung des Bedien- und/oder Anzeigenelement 19 zu ermöglichen. Der Displayrahmen 30 kann hierbei über die Führungsstifte 35, die in entsprechende Bohrungen auf der Leiterplatte 50 eingeführt sind, axial ausgerichtet sein. Befestigt ist der Displayrahmen 30 über zwei Rasthaken 36, die an einer dem Displayrahmen 30 abgewandten Seite der Leiterplatte 50 zum Fixieren eingreifen. Ergänzend kann der zuvor beschriebene Displayrahmen 30 samt Träger- bzw. Leiterplatte in einen Displayhalter 40 integriert sein. Der Displayhalter 40 kann dabei bevorzugt derartig ausgeführt sein, dass dieser ebenfalls eigene Rastelemente, insbesondere in Form von Rasthaken, aufweist, mit denen er ebenfalls an der Träger- bzw. Leiterplatte 50 befestigt ist. Auf diese Weise bilden der Displayrahmen 30 mit dem Bedien- und/oder Anzeigenelement 19, die Leiterplatte 50 und der Displayhalter 40 eine Einheit bzw. eine Baugruppe. Ferner kann der Displayhalter 30 auch die Bedien- bzw. Sichtplatte 11 aufweisen.
Bezugszeichenhste
Feldgerät der Automatisierungstechnik
Sicht- bzw. Bedienscheibe
Feldgerätegehäuse a Ausnehmung zur Aufnahme der Frontfolie
Innenraum
Sensor- und/oder Aktorelement
Elektronische Schaltung a-15c Leiterplatten d Steck- und Gegensteckverbinder e Steckverbinder
Elektronikbecher a Rastnase
Rotationssymmetrischer Bereich
Gehäuseöffnung
Bedien- und/oder Anzeigenelement, z.B. in Form eines Displays
Anschlusselektronik
Feldkontaktstecker
Gegensteckverbinder der Anschlusselektronik
Elektronische Bauteile, bspw. für EMV- und/oder Ex-
Schutzmaßnahmen
Erste Leiterplatte der Anschlusselektronik
Steckerhülse für Feldkontaktstecker
Vergussmasse
Prozessanschluss
Displayrahmen
Führungsstifte
Displayhalter
Trägerplatte, bspw. in Form einer Leiterplatte
Frontfolie

Claims

Patentansprüche
1 . IPx9 geeignetes Feldgerät der Automatisierungstechnik, wenigstens aufweisend:
- ein, vorzugsweise metallisches Feldgerätegehäuse (12), welches einen Innenraum (13) umschließt und eine integrierte Ausnehmung (12a) zur Aufnahme einer Frontfolie aufweist;
- ein in dem Innenraum (13) des Feldgerätegehäuses (12) im Bereich der Ausnehmung angeordnetes Bedien- und/oder Anzeigenelement (19);
- eine auf das Feldgerätegehäuse (12) aufgebrachte Frontfolie (60), wobei die Frontfolie (60) in die in das Feldgerätegehäuse (12) integrierte Ausnehmung (12a) eingebracht ist.
2. IPx9 geeignetes Feldgerät der Automatisierungstechnik nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei die Ausnehmung (12a) derartig ausgeführt ist, dass eine Tiefe der Ausnehmung mindestens einer Materialstärke der Frontfolie entspricht.
3. IPx9 geeignetes Feldgerät der Automatisierungstechnik nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Ausnehmung (12a) derartig ausgeführt und auf die Frontfolie (60) abgestimmt ist, dass ein umlaufender Spalt (12b) um die in die Ausnehmung (12a) eingebrachte Frontfolie (60) ausgebildet ist.
4. IPx9 geeignetes Feldgerät der Automatisierungstechnik nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei der umlaufende Spalt (12b) eine maximale Breite von 0,2mm, insbesondere von 0,15mm aufweist.
5. IPx9 geeignetes Feldgerät der Automatisierungstechnik nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Ausnehmung (12a) mittels eines Prägestempels bei der Fertigung des Feldgerätegehäuses (12) hergestellt ist.
6. IPx9 geeignetes Feldgerät der Automatisierungstechnik nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Frontfolie (60) rückseitig bedruckt ist.
PCT/EP2022/071052 2021-08-31 2022-07-27 IPx9 GEEIGNETES FELDGERÄT DER AUTOMATISIERUNGSTECHNIK WO2023030772A1 (de)

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