DE10031071A1 - Anlage zur thermischen Behandlung von Werkstücken - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Anlage zum thermischen Behandeln von Werkstücken mit einer Prozess- oder Heizkammer und mindestens einer die Prozess- oder Heizkammer im Wesentlichen vollständig durchgreifenden Transporteinrichtung, mit der die zu behandelnden Werkstücke durch die Prozess- oder Heizkammer transportierbar sind. Dabei sind in der Prozess- oder Heizkammer mindestens zwei Prozess- oder Heizebenen übereinander angeordnet, wobei jede Prozess- oder Heizebene mindestens eine separate Transporteinrichtung (16, 17) aufweist. Vorzugsweise kann eine derartige Anlage als Lötanlage, insbesondere Reflow-Lötanlage, oder als Anlage zum Aushärten oder Trocknen von Kunst- oder Klebstoffen Verwendung finden.
Description
Die Erfindung betrifft eine Anlage zur thermischen Behandlung von
Werkstücken mit einer Prozess- oder Heizkammer und mindestens einer
die Prozess- oder Heizkammer im wesentlichen vollständig durchgreifen
den Transporteinrichtung, mit der die zu behandelnden Werkstücke durch
die Prozess- oder Heizkammer transportierbar sind, nach dem Oberbegriff
des Patentanspruchs 1.
Anlagen der in Rede stehenden Art finden beispielsweise als Lötanlagen,
insbesondere Reflow-Lötanlagen, als Anlagen zum Aushärten von Kunst
stoffen oder Kunststoffteilen oder auch als Anlagen zum Trocknen oder
Aushärten von Klebstoffen oder Klebverbindungen Verwendung. Insbe
sondere finden Anlagen der in Rede stehenden Art Verwendung, um mit
elektronischen Bauteilen bestückte Werkstücke, insbesondere Leiter
platten, mit diesen Bauteilen elektrisch leitend zu verlöten. Dabei sind
die Leiterplatten und oder die Bauteile vor dem Einbringen in die Lötan
lage bereits mit Lot versehen. In der Lötanlage erfolgt aufgrund der Tem
peraturführung, verbunden beispielsweise mit entsprechender Wahl einer
Schutzgasatmosphäre oder dergleichen, in der Prozess- bzw. Heizkammer
ein gezieltes Aufschmelzen des Lotes, wodurch eine elektrisch leitfähige
Verbindung zwischen den Bauteilen und der Leiterplatte gebildet wird.
Nachteilig bei den bekannten gattungsgemäßen Lötanlagen ist insbeson
dere, daß der die Produktivität wesentlich bestimmende Durchsatz durch
diese bekannten Lötanlagen zunächst nur dadurch vergrößert werden
kann, daß die Durchlaufgeschwindigkeit erhöht wird. Dies bedingt jedoch
zum einen eine Verlängerung der Durchlaufstrecke - z. B. bei doppelter
Durchlaufgeschwindigkeit doppelte Anlagenlänge - und zum anderen
müssen bei unterschiedlicher Auslastung der Anlage die Prozessparameter
wie Durchlaufgeschwindigkeit und die Temperatur der einzelnen Heizzo
nen ständig angepaßt werden. Dies ist unwirtschaftlich und führt insbe
sondere bei hohem maximalen Durchsatz zu erheblichen Anlagenlängen.
Zudem kann aufgrund der Änderung der Verfahrensparameter ein befrie
digendes Lötergebnis nicht mit der erforderlichen Zuverlässigkeit garan
tiert werden.
Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es die Aufgabe der vorlie
genden Erfindung, eine gattungsgemäße Anlage zu schaffen, mit welcher
der Durchsatz auf wirtschaftliche und zuverlässige Art und Weise erhöht
werden kann.
Dies Aufgabe wird durch eine Lötanlage nach der Lehre des Patentan
spruchs 1 gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Un
teransprüche.
Die erfindungsgemäße Anlage weist in zunächst bekannter Weise eine
Prozess- oder Heizkammer und mindestens eine die Prozess- oder Heiz
kammer im wesentlichen vollständig durchgreifende Transportvorrichtung
auf, mit der die thermisch zu behandelnden, insbesondere zu lötenden
Werkstücke, beispielsweise mit Bauteilen bestückte Leiterplatten, durch
die Prozess- oder Heizkammer transportierbar sind. In der Prozess- oder
Heizkammer erfolgt dabei das Aufschmelzen des Lotes, gegebenenfalls
unter Schutzgasatmosphäre oder dergleichen, sowie gegebenenfalls das
Abkühlen der Lötverbindungen unter definierten Temperaturbedingungen
auf einen bestimmten vorgegeben Wert. Erfindungsgemäß sind in der
Prozess- oder Heizkammer mindestens zwei Prozess- oder Heizebenen
übereinander angeordnet, wobei jede Prozess- oder Heizebene mindestens
eine separate Transporteinrichtung für die Werkstücke aufweist.
Dies bedeutet mit anderen Worten, daß der Durchsatz durch die Anlage
erfindungsgemäß dadurch erhöht werden kann, daß die Werkstücke pa
rallel zueinander im wesentlichen gleichzeitig durch die Anlage bzw. die
Prozess- oder Heizkammer transportiert werden können. Dadurch können
bei unveränderter Anlagen- und damit Prozessstreckenlänge die erprobten
Prozessparameter wie z. B. Durchlaufgeschwindigkeit und Temperaturver
teilung innerhalb der Prozess- und Heizkammer unabhängig vom Durch
satz im wesentlichen konstant gehalten werden; die Durchsatzerhöhung
erfolgt ausschließlich durch die Parallelanordnung von praktisch beliebig
vielen Prozess- oder Heizebenen, wobei zudem unterschiedliche Ausla
stungen ebenfalls nicht zu einer wesentlichen Änderung dieser Prozesspa
rameter führen.
In grundsätzlich beliebiger Weise kann die Temperaturverteilung bzw.
die Verteilung der übrigen Prozessparameter in Transportrichtung kon
stant sein. Nach einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung
jedoch weist die Prozess- oder Heizkammer und/oder mindestens eine der
Prozess- oder Heizebenen in Transportrichtung nacheinander angeordnete
Prozess- oder Heizzonen auf. Dadurch ist in einfacher Weise eine örtlich
unterschiedliche praktisch beliebige Temperatur- und Prozessparameter
verteilung realisierbar.
Die Temperaturbeaufschlagung der Prozess- oder Heizkammer bzw. der
Prozess- oder Heizebenen kann in beliebiger Weise durch Strahlung oder
konvektiv erfolgen, beispielsweise durch elektrische Heizelemente, Gas
brenner oder die Einleitung von Brenngasen. Nach einem Ausführungs
beispiel der Erfindung kann jede Prozess- oder Heizebene mindestens
eine separate Heizvorrichtung aufweisen, wobei zudem jede Prozess- oder
Heizzone jeder Prozess- oder Heizebene eine separate Heizvorrichtung
aufweisen kann. Es ist im Gegensatz dazu jedoch ebenfalls möglich, daß
zumindest zwei Prozess- oder Heizebenen, gegebenenfalls auch sämtliche
Prozess- oder Heizebenen, mindestens eine gemeinsame Heizvorrichtung
aufweisen.
In einfachster Weise kann die Erfindung dadurch realisiert werden, daß in
einer einheitlichen Prozess- oder Heizkammer die übereinander angeord
neten Prozess- oder Heizebenen offen, das heißt im wesentlichen ohne
Trennwände oder dergleichen angeordnet sind. Nach einem besonders
bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung jedoch sind die Prozess-
oder Heizebenen jeweils als kastenartig in Querumfangsrichtung im
wesentlichen geschlossenes axial beidseitig offenes Prozess- oder Heiz
kammermodul ausgebildet. Dadurch läßt sich insbesondere in den einzel
nen Prozess- oder Heizkammermodulen eine Führung der Temperatur und
der sonstigen Prozessparameter erreichen, die vollständig unabhängig von
der Größe der gesamten Prozess- und Heizkammer, der Auslastung der
Anlage und, damit verbunden, von der Zahl der übereinander angeordne
ten Prozess- oder Heizkammermodule ist. Zudem läßt sich dadurch ein
modularer Aufbau der Anlage realisieren, der leicht an die jeweiligen
Kapazitätsanforderungen angepaßt werden kann. Vorzugsweise weist dazu
die Anlage einen gestell- oder rahmenartigen Aufbau auf, in dem die
Prozess- oder Heizkammermodule stapelartig übereinander auswechselbar
anordenbar, beispielsweise auf einfache Weise in entsprechende Halte
rungen einschiebbar, sind.
Ein besonders wirtschaftlicher modularer Aufbau ergibt sich, wenn, wie
nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung vorgesehen, die Trans
portvorrichtung integraler Bestandteil des jeweiligen Prozess- und Heiz
kammermoduls ist. Dazu kann beispielsweise die Transportvorrichtung
am Boden der jeweiligen Prozess- oder Heizkammermodule angeordnet
sein.
Nach einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung
weist die Anlage eine liftartige Hubeinrichtung auf, mit der die Prozess-
oder Heizkammermodule in eine Position bringbar sind, in der sie in der
jeweiligen Position in den gestell- oder rahmenartigen Aufbau einbring
bar oder aus diesem entnehmbar sind. Dadurch kann in einfacher und
leichter Weise die erfindungsgemäße Lötanlage durch Hinzufügen einzel
ner Prozess- oder Heizkammermodule an höhere Kapazitätsanforderungen
angepaßt werden und umgekehrt.
Insbesondere wenn die erfindungsgemäße Anlage Teil einer automati
sierten Fertigung ist, ist nach einem weiteren Ausführungsbeispiel vorge
sehen, daß am Beginn und/oder Ende der Prozess- oder Heizkammer bzw.
der Prozess- oder Heizebenen eine Verteilvorrichtung angeordnet ist, mit
der die Werkstücke wahlweise der jeweiligen Prozess- oder Heizebene
zuführbar sind bzw. auf die Höhe der jeweiligen Prozess- oder Heizebene
bringbar sind. Dabei kann die Ansteuerung der Verteilvorrichtung manu
ell, ablaufgesteuert oder programmgesteuert erfolgen.
Die Verteilvorrichtung kann nach einem Ausführungsbeispiel im wesent
lichen paternosterartig ausgebildet sein, wobei die zu verteilenden Werk
stücke entweder von Hand oder automatisiert einlegbar und dann mittels
endlos umlaufender Transportbänder oder -ketten in die jeweilige Positi
on bringbar sind.
In grundsätzlich beliebiger Weise kann die Übergabe von der Verteilvor
richtung auf die jeweilige Transportvorrichtung des entsprechenden Pro
zess- oder Heizkammermoduls unmittelbar erfolgen. Nach einem weiteren
Ausführungsbeispiel jedoch ist zwischen der Verteilvorrichtung und der
Transportvorrichtung eine Übergabevorrichtung angeordnet, mit der das
Werkstück von der Verteilvorrichtung auf die Transportvorrichtung bzw.
von der Transportvorrichtung auf die Verteilvorrichtung übergeben wer
den kann.
Jede Prozess- oder Heizebene kann mit eine Transportvorrichtung ausge
bildet sein, die sich im wesentlichen über die gesamte Breite der Prozess-
oder Heizebene erstreckt. Vorzugsweise jedoch sind in jeder Prozess-
oder Heizebene jeweils mindestens zwei Transportvorrichtungen neben
einander angeordnet.
Die Transportvorrichtung kann in beliebiger Weise beispielsweise als
Ketten- oder Bandfördereinrichtung ausgebildet sein.
In grundsätzlich beliebiger Weise kann die erfindungsgemäße Anlage
überall da Verwendung finden, wo eine thermische Behandlung von
Werkstücken erforderlich ist. Dazu kann die Anlage insbesondere als
Lötanlage, insbesondere Reflow-Lötanlage, als Anlage zum Aushärten
von Kunststoffen oder Kunststoffteilen, als Anlage zum Aushärten oder
Trocknen von Klebstoffen oder Klebverbindungen oder auch als Anlage
zum Trocken oder Aushärten von Lacken oder Beschichtungen Verwen
dung finden.
Im folgenden wird die Erfindung anhand lediglich ein Ausführungsbei
spiel zeigender Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt
Fig. 1 in schematischer perspektivischer Darstellung ein
Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen als
Lötanlage ausgebildeten Anlage von schräg vorne;
und
Fig. 2 das Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 ebenfalls in
schematischer perspektivischer Darstellung von
schräg hinten.
In Fig. 1 ist ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Lötanlage
1 dargestellt. Die Lötanlage 1 weist einen gestell- oder rahmenartigen
Aufbau 2 mit Vertikalträgern 3, Längsträgern 4 und Querträgern 5 auf,
die insgesamt ein Grundgestell bilden. Aus Gründen einer einfacheren
Darstellung sind die gehäuseartigen Verkleidungen oder Abdeckungen der
Lötanlage 1 nicht dargestellt. Im Bereich beider Stirnseiten ist der Auf
bau 2 innen mit schienenartigen Halterungen 6 versehen. In diese schie
nenartigen Halterungen 6 sind insgesamt vier Prozess- oder Heizkam
mermodule 7, 8, 9 und 10 eingeschoben und dort befestigt.
Im Bereich der nach vorne weisenden Vertikalträger 3 ist eine liftartige
Hubeinrichtung 11 angeordnet, die zwei in Richtung des Pfeils F verfahr
bare Konsolen 12 aufweist. Auf den Konsolen 12 ist ein weiteres Prozess-
oder Heizkammermodul 13 gelagert, das den gleichen Aufbau wie die
Prozess- oder Heizkammermodule 7, 8, 9 und 10 aufweist. Das Prozess-
oder Heizkammermodul 13 weist einen in Querumfangsrichtung kasten
artig geschlossenen axial beidseitig offenen Querschnitt mit jeweils zwei
Seitenflächenpaaren 14 und 15 auf. Im Innenraum des Prozess- oder
Heizkammermoduls 13 sind, wie lediglich schematisch angedeutet ist,
zwei Transportvorrichtungen 16 und 16 nach Art eines Kettenförderers
nebeneinander angeordnet. Wie aus der Darstellung nach Fig. 1 ersicht
lich ist, kann das Prozess- oder Heizkammermodul 13, nachdem die Hub
einrichtung 11 in die dargestellte Höhenposition gebracht ist, in einfacher
Weise in Richtung des Pfeils G in den rahmenartigen Aufbau 2 geschoben
werden.
Aufgrund dieses modularen Aufbaus ist es beispielsweise möglich, im
Aufbau 2 insgesamt fünf gleiche Prozess- oder Heizkammermodule an
zuordnen, wobei lediglich vier derartiger Module zum Erreichen der ge
wünschten Auslastung notwendig sind. Tritt nun bei einem Modul eine
Störung auf, wird das bisher nicht benötigte Modul aktiviert, so daß keine
Unterbrechung im Betrieb auftritt. Das schadhafte Modul kann hingegen
stillgelegt und, ebenfalls ohne Betriebsunterbrechung, mittels der Hub
einrichtung zu Wartungs- und Reparaturzwecken entnommen werden.
Am Eingang der Lötanlage 1 ist eine Verteilvorrichtung 18 angeordnet,
die im wesentlichen nach Art eines doppelten Paternosters ausgebildet
ist. Zur Beschickung der Lötanlage 1 mit den zu lötenden Werkstücken
werden diese manuell oder mittel einer nicht dargestellt automatischen
Einrichtung in die Verteilvorrichtung 18 eingelegt und von dieser in die
jeweilige Höhenposition gebracht. Mittels einer in den Figuren nicht zu
ersehenden Übergabevorrichtung werden die Werkstücke der Verteilvor
richtung 18 entnommen, an die Transportvorrichtungen der jeweiligen
Prozess- oder Heizkammermodule 7 bis 10 übergeben und von diesen
Transportvorrichtungen in Richtung des Pfeils H durch die Lötanlage 1
gefördert.
Wie insbesondere Fig. 2 zu entnehmen ist, ist ausgangsseitig an der Löt
anlage 1 eine weitere Verteilvorrichtung 19 angeordnet, die in ihrem Auf
bau der Verteilvorrichtung 18 entspricht. Dabei werden über eine nicht
dargestellte Übergabevorrichtung die Werkstücke von der jeweiligen
Transportvorrichtung an die Verteilvorrichtung 19 übergeben und an
schließend paternosterartig in eine Position gebracht, in der sie manuell
oder automatisch entnommen werden können.
Claims (15)
1. Anlage zur thermischen Behandlung von Werkstücken mit einer Pro
zess- oder Heizkammer und mindestens einer die Prozess- oder Heiz
kammer im wesentlichen vollständig durchgreifenden Transportein
richtung, mit der die zu behandelnden Werkstücke durch die Prozess-
oder Heizkammer transportierbar sind,
dadurch gekennzeichnet,
daß in der Prozess- oder Heizkammer mindestens zwei Prozess- oder
Heizebenen übereinander angeordnet sind, wobei jede Prozess- oder
Heizebene mindestens eine separaten Transporteinrichtung (16, 17)
aufweist.
2. Anlage nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Prozess- oder Heizkammer und/oder mindestens eine der Pro
zess- oder Heizebenen in Transportrichtung nacheinander angeordnete
Prozess- oder Heizzonen aufweist.
3. Anlage nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß jede Prozess- oder Heizebene mindestens eine separate Heizvor
richtung aufweist.
4. Anlage nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß zumindest zwei Prozess- oder Heizebenen mindestens eine ge
meinsame Heizvorrichtung aufweisen.
5. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Prozess- oder Heizebenen jeweils als kastenartig in Quer
umfangsrichtung im wesentlichen geschlossenes axial beidseitig offe
nes Prozess- oder Heizkammermodul (7, 8, 9, 10, 13) ausgebildet
sind.
6. Anlage nach Anspruche 5,
gekennzeichnet durch
einen gestell- oder rahmenartigen Aufbau (2), in dem die Prozess-
oder Heizkammermodule (7, 8, 9, 10, 13) stapelartig übereinander
auswechselbar anordenbar sind.
7. Anlage nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Transportvorrichtung (16, 17) integraler Bestandteil des je
weiligen Prozess- und Heizkammermoduls (7, 8, 9, 10, 13) ist.
8. Anlage nach Anspruch 6 oder 7,
gekennzeichnet durch
eine liftartige Hubeinrichtung (11), mit der die Prozess- oder Heiz
kammermodule (7, 8, 9, 10, 13) in eine Position bringbar sind, in der
sie in der jeweiligen Position in den gestell- oder rahmenartigen Auf
bau (2) einbringbar oder aus diesem entnehmbar sind.
9. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet,
daß am Eingang und/oder Ausgang der Prozess- oder Heizkammer
bzw. der Prozess- oder Heizebenen eine Verteilvorrichtung (18, 19)
angeordnet ist, mit der die Werkstücke wahlweise der jeweiligen Pro
zess- oder Heizebene zuführbar sind.
10. Anlage nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Verteilvorrichtung (18, 19) im wesentlichen paternosterartig
ausgebildet ist.
11. Anlage nach Anspruch 9 oder 10,
dadurch gekennzeichnet,
daß zwischen der Verteilvorrichtung (18, 19)und der Transportvor
richtung (16, 17) eine Übergabevorrichtung angeordnet ist, mit der
das Werkstück von der Verteilvorrichtung (18) auf die Transportvor
richtung (16, 17) bzw. von der Transportvorrichtung (16, 17) auf die
Verteilvorrichtung (19) übergeben werden kann.
12. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 11,
dadurch gekennzeichnet,
daß in jeder Prozess- oder Heizebene jeweils mindestens zwei Trans
portvorrichtungen (16, 17) nebeneinander angeordnet sind.
13. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 12,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Transportvorrichtung (16, 17) als Ketten- oder Bandförderein
richtung ausgebildet ist.
14. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 13,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Anlage als Lötanlage, insbesondere als Reflow-Lötanlage,
ausgebildet ist.
15. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 13,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Anlage als Trocken- oder Aushärteanlage für Kunststoffe oder
Klebstoffe ausgebildet ist.
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