用于自动生产具有至少一个隔膜的工件的方法技术

本发明专利技术涉及用于自动生产具有至少一个隔膜的工件的方法，所述隔膜尤其是用于电化学传感器，包括：提供具有壁的工件，所述壁具有通过所述壁的至少一个连续开口，其中隔膜本体被固附在所述至少一个开口中，使得隔膜本体完全地填充开口的横截面；和借助于激光器加工隔膜本体。

Method for automatic production of workpieces having at least one diaphragm

The invention relates to a method for automatic production with at least one of the diaphragm, the diaphragm is used especially for electrochemical sensor, comprising: providing a workpiece having a wall, the wall is through the wall of the at least one continuous opening, wherein the diaphragm body is attached in the at least one opening in the the diaphragm body cross section completely filling the opening; and with the help of laser processing of diaphragm body.

【技术实现步骤摘要】
用于自动生产具有至少一个隔膜的工件的方法
本专利技术涉及一种用于自动生产工件尤其是玻璃或塑料本体的方法，工件具有用于电化学传感器诸如pH传感器或者另一离子敏感传感器的至少一个隔膜。
技术介绍
电化学传感器经常被用在实验室中或者用在过程测量技术中，以确定并监视分析被测对象，诸如某些物质的浓度、所谓的分析物或者取决于它们的变量。电化学传感器的实例是电位传感器、电容传感器以及电流型传感器。电位传感器通常包括测量半电池和参比半电池，也分别被称为测量电极和参比电极。半电池能够以单杆测量链的形式处于共同的玻璃或塑料外壳中；然而，它们也能够被设计为两个可分开的半电池，其具有分开的玻璃或塑料外壳。被设计为单杆测量链的pH传感器能够具有玻璃外壳，在单杆测量链中测量半电池被设计为pH玻璃电极，玻璃外壳具有彼此同轴地布置的两个玻璃管，其中外玻璃管处于连接到内玻璃管的一端，使得外玻璃管在该端部处被封闭。内玻璃管在具有pH敏感玻璃膜的该端部处被封闭，并且被用作测量半电池外壳。在外玻璃管和内玻璃管之间形成的腔室被用作参比半电池腔室。参比半电池经常被设计为第二类型的电极，其具有参比元件，该参比元件与包含在参比半电池腔室中的参比电解质接触。在单杆测量链的外玻璃管中布置有桥，桥通过管壁并且能够包括至少一个隔膜。包括至少一个隔膜和玻璃膜的传感器的端部区域意图与测量流体形成接触。经由隔膜确保了物质的交换并且因此参比电解质和测量流体之间的电解质连接。第二类型的这种电极包括与参比电解质接触的参比元件和电解质，该电解质又经由隔膜与测量介质接触，第二类型的这种电极也被用作在其它电化学传感器中的参比电极，诸如在采用例如呈所谓的EIS结构的形式(“电解质绝缘体半导体”)的电容场效应结构的电容传感器中，以检测测量溶液中的分析物。电流型传感器包括至少两个并且经常甚至是三个电极。电极中的一个被用作工作电极，另一个被用作对电极。在工作电极和对电极之间的电流用于确定被测对象。在许多测量电流的应用中，借助于无电流流过的第三参比电极，工作电极的电势或者通过工作电极的电流被调整到恒定的值或者作为时间的函数而改变的值。电极被导电地连接到测量电路，取决于电流型传感器的类型和测量任务，电极被直接地浸入测量介质中或者容纳在外壳中的内部电解质中。在最后提到的设计中，外壳借助于为了浸没在测量介质中而设置的区域中的膜而被封闭，分析物或者分析物的反应产物能够通过该膜被输送到内部电解质中。作为参比电极，例如能够使用第二类型的电极，该第二类型的电极以与先前描述的电位传感器的参比电极相同的方式设计，并且因此也包括用于在测量流体和参比电解质之间的物质的交换的隔膜。参比电极或参比半电池也能够被容纳在塑料外壳中，而不是玻璃外壳中；例如，这经常是采用ISFET传感器的情况。例如，从DE102013013601A1已知这种传感器。用作电化学传感器的参比电极的电解质桥的隔膜经常由多孔的陶瓷本体诸如二氧化锆陶瓷制成。陶瓷本体的孔形成连接，其中包含参比电解质的参比半电池腔室经由该连接与参比半电池的外壳的环境连通。取决于传感器类型，使用了具有不同性质诸如不同的孔大小以及孔的数目或孔密度的隔膜。孔大小、孔密度和/或孔的数目，尤其是由孔提供并且作为其结果使电解质和/或测量流体经由隔膜的流动是可能的总体横截面，影响着电化学传感器的测量特性和/或寿命。因此，所使用的隔膜同样取决于传感器类型的规格而不同。如果特定传感器类型的传感器仅以相对少的数量生产，则仅少量的特别为该传感器类型的隔膜研制并生产的陶瓷因此也是需要的。相应少量的特定陶瓷的生产和储存是复杂并且昂贵的。在成批生产中，确保每个传感器类型分别被分配适合于它的隔膜需要相对高的后勤努力。成批生产的自动化也是复杂的，由于必需确保在任何时间为用于自动生产传感器的装置提供适合于在那时待生产的传感器类型的隔膜。
技术实现思路
现在，本专利技术的目的是指定相对于从现有技术已知的方法的前述缺点而改善用于生产具有至少一个隔膜的工件、尤其是用于电化学传感器的玻璃或塑料本体的方法。该目的通过根据权利要求1的方法和根据权利要求14的装置得以实现。在从属权利要求中指定了有利的实施例。根据本专利技术的方法是用于自动生产具有至少一个隔膜的工件、尤其是用于生产电化学传感器的方法，所述方法包括以下步骤：-提供具有壁的工件，所述壁具有通过所述壁的至少一个连续开口，其中隔膜本体被固附在所述至少一个开口中，使得隔膜本体完全地填充开口的横截面；和-借助于激光器加工隔膜本体。通过借助于激光器随后加工隔膜本体，能够特别改变隔膜本体的性质，以便生产具有指定性质的隔膜。隔膜本体能够由多孔材料诸如多孔陶瓷制成。借助于随后加工，在隔膜本体中的孔大小、孔的数目和/或孔密度能够适合于工件用于其生产的电化学传感器的预期的在后的应用。孔大小的适应能够包括孔的大小分布的适应，尤其是平均的孔大小的适应。在这点上，孔大小指孔直径或孔横截面。加工隔膜本体以实现某些性质使得有可能从具有由一种并且相同的材料诸如陶瓷材料制成的隔膜本体的工件生产不同传感器类型的传感器。因此省去了用于不同传感器类型的不同材料的生产或取得以及存储。工件例如能够用于生产前述类型的不同电化学传感器；例如，它们能够被进一步加工为不同类型的电位传感器的参比半电池、不同类型的电流型传感器的参比电极、或者不同类型的电容传感器的参比电极。隔膜本体能够被牢固地结合，诸如熔化或者胶合到通过壁的连续开口内。替代地，借助于压配合或者形状配合，所述隔膜本体也能够被保留在开口内。在这种情况下，在以后的进一步加工步骤期间，能够实现将隔膜本体牢固地结合连接到壁。提供工件能够包括将工件临时固定在工件保持器中，其中，为了借助于激光器加工隔膜本体，将由激光器发射的射束或者由激光器发射的光束和工件保持器彼此相对移动，使得射束或光束撞击隔膜本体的至少一个部分。借助于光学元件，射束或光束能够相对于隔膜本体被成形和/或被对准。由激光器发射的射束或者由激光器发射的光束能够是连续的或脉冲的。用于容纳电化学传感器的玻璃或塑料本体的传统生产方法能够包括手动执行的熟练步骤。在手动执行期间，将隔膜牢固地结合到工件的壁中，隔膜的性质可以相对不受控制的方式改变，这取决于加工者的技能。隔膜的性质的这种改变能够导致所生产的电化学传感器的性质的大的变化。根据本专利技术的方法使得有可能在将隔膜本体固附在工件的壁中之后，通过以减小个体变化(individualvariation)的这种方式加工它，以便特别地改变隔膜本体的性质。为此目的，能够使用成像方法。在一个实施例中，能够光学地检测所述至少一个隔膜本体的位置。隔膜本体的位置的光学检测例如能够包括以下步骤：-借助于图像获取装置检测包括隔膜本体的壁的区域的图像数据；-借助于电子数据处理单元分析所述图像数据，电子数据处理单元被设计成基于所述图像数据确定隔膜本体相对于指定坐标系的位置和/或定向。能够借助于数字相机获取所述图像数据。数字相机能够连接到数据处理单元，使得数据处理单元能够读取并且进一步处理所述图像数据。数据处理单元能够有利地被用作控制单元，用于控制借助于激光器对隔膜本体的加工。为此目的，数据处理单元能够连接到激光器，以便控制辐射的发射。在替代的实施例中，借助于所述图像数据的分本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于自动生产工件的方法，所述工件具有尤其是用于电化学传感器的至少一个隔膜，包括：‑提供具有壁的工件，所述壁具有通过所述壁的至少一个连续开口，其中隔膜本体被固附在所述至少一个开口中，使得所述隔膜本体完全地填充所述开口的横截面；以及‑借助于激光器加工所述隔膜本体。

【技术特征摘要】
2015.12.15 DE 102015121807.01.一种用于自动生产工件的方法，所述工件具有尤其是用于电化学传感器的至少一个隔膜，包括：-提供具有壁的工件，所述壁具有通过所述壁的至少一个连续开口，其中隔膜本体被固附在所述至少一个开口中，使得所述隔膜本体完全地填充所述开口的横截面；以及-借助于激光器加工所述隔膜本体。2.根据权利要求1所述的方法，其中提供所述工件包括将所述工件临时固定在工件保持器中，并且其中，为了借助于所述激光器加工所述隔膜本体，由所述激光器发射的射束或者由所述激光器发射的光束和所述工件保持器被彼此相对移动，使得所述射束或光束撞击所述隔膜本体的至少一个部分。3.根据权利要求1或2所述的方法，其中自动地执行所述隔膜本体的加工，并且其中光学地检测所述至少一个隔膜本体的位置。4.根据权利要求3所述的方法，其中所述光学地检测所述隔膜本体的位置包括：-借助于图像获取装置检测所述壁的包括所述隔膜本体的区域的图像数据；-借助于电子数据处理单元分析所述图像数据，所述电子数据处理单元被设计成确定所述隔膜本体相对于指定坐标系和/或相对于所述工件的壁的位置和/或定向。5.根据权利要求4所述的方法，其中基于所述隔膜本体相对于所述指定坐标系的所确定的位置和/或定向，将所述隔膜本体和所述射束或光束彼此相对移动。6.根据权利要求1至5中的一项所述的方法，其中所述隔膜本体由具有孔的陶瓷制成，并且其中借助于所述激光器的加工包括：借助于由所述激光器发射的射束或光束将能量引入所述隔膜本体的至少一个部分内，以便至少在所述部分中减小所述孔的总容积、所述孔的数目和/或所述孔的平均横截面。7.根据权利要求1至5中的一项所述的方法，其中所述隔膜本体由陶瓷制成，并且其中借助于所述激光器的加工包括：借助于由所述激光器发射的射束或光束将能量引入所述隔膜本体的至少一个部分中，并且形成和/或扩大所述隔膜本体的所述部分内的空腔，尤其是孔和通道。8.根据权利要求1至5中的一项所述的方法，其中所述隔膜本体包括泥釉或通用的陶瓷前体材料，并且其中借助于所述激光器的加工包括：-烧结所述隔膜本体，以便由所述泥釉或所述陶瓷前体材料形成陶...

【专利技术属性】
技术研发人员：迈克尔·汉克，托马斯·威廉，伯特·布兰肯伯格，卡斯滕·恩德威茨，延斯·福格特伦德，
申请(专利权)人：恩德莱斯和豪瑟尔分析仪表两合公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE