DE102009007826A1 - Heating device for heating a metal circuit board - Google Patents
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Abstract
Eine Heizvorrichtung zur Erwärmung einer metallenen Platine besitzt eine untere Heizeinheit und eine obere Heizeinheit, die zwischen einer geschlossenen, die Platine zwischen sich aufnehmenden Heizstellung und einer voneinander beabstandeten Freigabestellung verstellt werden können. Jede Heizeinheit weist eine mit der Platine in Kontakt tretende beheizbare Heizplatte auf. Dabei ist vorgesehen, dass die Heizplatte der unteren und/oder der oberen Heizeinheit eine Vielzahl von Heizsegmenten umfasst, die in einem vorbestimmten Raster relativ zueinander angeordnet sind und die in der von einer Kontaktfläche zwischen den Heizsegmenten und der Platine definierten Ebene relativ zueinander verschiebbar sind.A heating device for heating a metal circuit board has a lower heating unit and an upper heating unit, which can be adjusted between a closed, the board receiving between them heating position and a spaced-apart release position. Each heating unit has a heatable plate coming into contact with the board. It is provided that the heating plate of the lower and / or the upper heating unit comprises a plurality of heating segments, which are arranged in a predetermined grid relative to each other and which are displaceable relative to each other in the plane defined by a contact surface between the heating segments and the board.
Description
Die Erfindung betrifft eine Heizvorrichtung zur Erwärmung einer metallenen Platine, mit einer unteren Heizeinheit und einer oberen Heizeinheit, die zwischen einer geschlossenen, die Platine zwischen sich aufnehmenden Heizstellung und einer voneinander beabstandeten Freigabestellung verstellbar sind, wobei jede Heizeinheit eine mit der Platine in Kontakt tretende, beheizbare Heizplatte aufweist.The Invention relates to a heating device for heating a metal circuit board, with a lower heating unit and an upper heating unit between a closed, the board between them receiving heating position and a spaced-apart release position adjustable each heating unit is in contact with the board, heated heating plate has.
Um ein Bauteil aus einer metallenen Platine beispielsweise mittels einer hydraulischen Presse umzuformen und um das Material zu härten, ist es notwendig, die Platine vor dem Umformvorgang zu erwärmen. Bei einer üblichen Stahlplatine ist dazu eine Erwärmung auf eine Temperatur oberhalb der Ac3-Temperatur notwendig. Eine der Möglichkeiten, um die Platine auf die gewünschte Temperatur zu bringen, ist die sogenannte Kontaktwärmebehandlung. Dazu wird die Platine in eine Heizvorrichtung eingelegt, die eine untere und eine obere Heizeinheit besitzt. Beide Heizeinheiten besitzen jeweils eine beheizbare Heizplatte. In einer Freigabestellung sind die beiden Heizeinheiten auseinandergefahren und soweit voneinander beabstandet, dass die Platine auf die Heizplatte der unteren Heizeinheit aufgelegt werden kann. Dann werden die Heizeinheiten so relativ zueinander verfahren, dass die Heizplatten der Heizeinheiten auf gegenüberliegenden Seiten der Platine auf dieser anliegen und diese zwischen sich mit geringer Kraft einspannen. In dieser geschlossenen Heizstellung werden die Heizplatten erwärmt, so dass aufgrund des Kontaktes mit der Platine auch diese erwärmt wird. Nachdem die Platine eine ausreichende Temperatur erreicht hat, werden die Heizeinheiten in die Freigabestellung auseinander gefahren und die heiße Platine wird zur weiteren Bearbeitung entnommen.Around a component of a metal circuit board, for example by means is to reform a hydraulic press and to harden the material it is necessary to heat the board before the forming process. at a usual one Steel board is a warming to it necessary to a temperature above the Ac3 temperature. A the ways to the board to the desired Temperature is the so-called contact heat treatment. For this purpose, the board is inserted into a heater, the one has lower and an upper heating unit. Both heating units own each a heated hot plate. In a release position are the two heating units apart and so far from each other spaced that the board on the heating plate of the lower heating unit can be hung up. Then the heating units become so relative Move each other that the heating plates of the heating units on opposite Sides of the board abut on this and these are between them clamp low force. In this closed heating position the heating plates are heated, so that it is heated due to the contact with the board. After the board has reached a sufficient temperature, be the heating units have moved apart into the release position and the hot one Board is removed for further processing.
Bei der Erwärmung der Platine dehnt sich diese insbesondere in ihrer Plattenebene aus. Diese Wärmedehnung ist von der Größe der Platine, der Art des Materials und der Erwärmungstemperatur abhängig und kann bis zu 50 mm betragen. Aufgrund der Ausdehnung der Platine kommt es an der Kontaktfläche zwischen der Platine und der jeweiligen Heizplatte der unteren und oberen Heizeinheit zu einer Relativbewegung zwischen diesen Bauteilen, die im Randbereich der Platine am größten ist. Da die Heizplatten gegen die Platine gespannt sind, treten in der Kontaktfläche aufgrund dieser Relativbewegung große Reibungskräfte auf, die dazu führen können, dass die Oberfläche der Platine beschädigt wird. Dies ist insbesondere dann nachteilig, wenn die Platine eine außenseitige Beschichtung trägt.at the warming the board expands this particular in their plate plane out. This thermal expansion is the size of the board, depending on the type of material and the heating temperature and can be up to 50 mm. Due to the expansion of the board it comes at the contact surface between the board and the respective heating plate of the lower and upper heating unit to a relative movement between these components, which is the largest in the edge region of the board. Because the heating plates strained against the board, occur in the contact surface due this relative movement is great frictional forces that lead to it can that the surface damaged the board becomes. This is particularly disadvantageous if the board a outside Coating carries.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Heizvorrichtung der genannten Art zur Erwärmung einer metallenen Platine zu schaffen, bei der eine Beschädigung der Platine infolge Wärmedehnungen zuverlässig vermieden ist.Of the Invention is based on the object, a heater of said Kind of warming to create a metal circuit board in which damage to the Board due to thermal expansion reliable is avoided.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Heizvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Dabei ist vorgesehen, dass die Heizplatte der unteren und/oder der oberen Heizeinheit eine Vielzahl von Heizsegmenten aufweist, die in einem vorbestimmten Raster relativ zueinander angeordnet sind und die in der von einer Kontaktfläche zwischen den Heizsegmenten und der Platine definierten Ebene relativ zueinander verschiebbar sind.These The object is achieved by a Heating device solved with the features of claim 1. there is provided that the heating plate of the lower and / or upper Heating unit has a plurality of heating segments, which in one predetermined grid are arranged relative to each other and the in the of a contact surface between the heating segments and the board defined plane relative to each other are displaceable.
Erfindungsgemäß wird von der Grundüberlegung ausgegangen, die Heizplatte der unteren oder der oberen Heizeinheit und insbesondere die Heizplatten beider Heizeinheiten in eine Vielzahl von Heizsegmenten zu unterteilen und diese so zu lagern, dass sie den Bewegungen der Platine infolge der Wärmedehnungen folgen können, wobei zwischen den Heizsegmenten infolge der abschnittsweise unterschiedlichen Wärmedehnungen eine Relativverschiebung auftritt, die zugelassen wird.According to the invention of the basic consideration gone out, the heating plate of the lower or upper heating unit and in particular the heating plates of both heating units in a plurality from heating segments and store them so that they can follow the movements of the board as a result of thermal expansion, wherein between the heating segments due to the different sections thermal expansion a relative shift occurs, which is allowed.
Auch bei der erfindungsgemäßen Heizvorrichtung wird die zu erwärmende Platine zwischen den beiden Heizplatten der Heizvorrichtung mit geringer Kraft eingespannt. Bei Erwärmung der Platine dehnt sich diese in ihrer Plattenebene in allen Richtungen seitlich aus. Die einzelnen Heizsegmente, die mit der Platine unter Spannung in Anlage stehen, sind vorzugsweise schwimmend gelagert und können der Bewegung der Platine folgen, wodurch zwar eine relative Verschiebung zwischen den Heizsegmenten, aber keine Verschiebung zwischen der Platine und den Heizsegmenten auftritt. Auf diese Weise ist vermieden, dass die Oberfläche der Platine bei ihrer Erwärmung beschädigt wird.Also in the heating device according to the invention is the to be heated Board between the two heating plates of the heater with clamped low force. When heating the board expands these in their plate plane in all directions laterally. The individual heating segments, with the board under tension in plant are preferably stored floating and can the Movement of the board to follow, which although a relative displacement between the heating segments, but no shift between the Board and the heating segments occurs. In this way it is avoided that the surface the board during its warming damaged becomes.
In einer möglichen Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Heizsegmente auf einer Trägerplatte verschieblich aufgelagert sind und insbesondere auf dieser aufliegen. Damit die Heizsegmente der Bewegung der Platine infolge ihrer Erwärmung folgen, muss die Reibungskraft zwischen der Platine und den Heizsegmenten größer sein als die Reibungskraft zwischen den Heizsegmenten und der Trägerplatte. In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung kann deshalb vorgesehen sein, dass zwischen der Trägerplatte und den Heizsegmenten zumindest eine Gleitschicht angeordnet ist. Beispielsweise können die Heizsegmente eine 1. Gleitschicht tragen, die aus Zirkoniumoxid (ZrO2) besteht, während die Trägerplatte eine zusätzliche 2. Gleitschicht trägt, die beispielsweise aus Aluminiumoxid (Al2O3) besteht. Es sind jedoch auch andere Gleitschichtmaterialien möglich und es kann auch vorgesehen sein, dass die 1. Gleitschicht der Heizsegmente und die 2. Gleitschicht der Trägerplatte aus dem gleichen Material bestehen.In a possible embodiment of the invention it is provided that the heating segments are slidably supported on a support plate and in particular rest on this. In order for the heating segments to follow the movement of the board due to its heating, the frictional force between the board and the heating segments must be greater than the frictional force between the heating segments and the support plate. In a preferred embodiment of the invention can therefore be provided that between the support plate and the heating segments at least one sliding layer is arranged. For example, the heating segments can carry a first sliding layer, which consists of zirconium oxide (ZrO 2 ), while the support plate carries an additional second sliding layer, which consists for example of aluminum oxide (Al 2 O 3 ). However, other sliding layer materials are also possible and it can also be provided that the first sliding layer of the heating segments and the second sliding layer of the carrier plate consist of the same material.
Die Form der Heizplatten ist üblicherweise an die Form der zu erwärmenden Platine angepasst. In der Regel besitzt die Platine die Form einer rechteckigen Platte konstanter Dicke. In diesem Fall besitzen auch die Heizplatten der beiden Heizeinheiten jeweils eine entsprechende rechteckige Form. Es bietet sich dabei an, die Heizsegmente mit einer rechteckigen Kontaktfläche auszubilden und so in gegenseitigen Abstand in einem aus mehreren nebeneinander liegenden Reihen gebildeten Raster anzuordnen, so dass die Heizplatte aus einer Matrix von nebeneinander angeordneten Heizsegmenten gebildet ist.The Shape of the heating plates is usually on the shape of the to be heated Customized board. In general, the board has the shape of a rectangular plate of constant thickness. In this case too own the heating plates of the two heating units each one corresponding rectangular form. It is advisable to use the heating segments a rectangular contact surface train and so in mutual distance in one of several to arrange adjacent rasters formed rows, so that the heating plate is made of a matrix of juxtaposed Heating segments is formed.
Die Erwärmung der einzelnen Heizelemente erfolgt vorzugsweise mittels einer integrierten Widerstandsheizung. Die Unterteilung der Heizplatte in eine Vielzahl von Heizelementen gibt die Möglichkeit, jedes Heizelement mit einer unabhängig ansteuerbaren Widerstandsheizung auszubilden, so dass der Benutzer der Heizvorrichtung für jedes Heizelement individuell entscheiden kann, ob und gegebenenfalls auf welche Temperatur er dieses Heizsegment aufheizen möchte. Auf diese Weise ist es möglich, die Heizplatte und damit auch die Platine auf bereichsweise unterschiedliche, vom Benutzer festzulegende Temperaturen zu erwärmen.The warming the individual heating elements is preferably carried out by means of an integrated Resistance heating. The subdivision of the heating plate in a variety of heating elements gives the possibility of each Heating element with an independent train drivable resistance heating, so that the user the heater for Each heating element can individually decide if and where appropriate what temperature he wants to heat this heating segment. On this way it is possible the heating plate and thus also the board on different areas, to be heated by the user.
Um den steuerungstechnischen Aufwand zu verringern, kann alternativ auch vorgesehen sein, mehrere Heizelemente bezüglich der Steuerung ihrer Heizleistung zu einer Heizsegment-Gruppe zusammen zu fassen, wobei die Heizsegmente einer Heizsegment-Gruppe vom Benutzer der Heizvorrichtung in ihrer Gesamtheit angesteuert werden können. Vorzugsweise sind mehrere Heizsegment-Gruppen vorgesehen, die bezüglich ihrer Heizleistung separat ansteuerbar sind. Auf diese Weise ist zwar keine so feine Temperaturabstufung innerhalb der Heizplatte zu erreichen, wie es bei den einzeln ansteuerbaren Heizsegmenten der Fall ist, jedoch reicht es in der Praxis üblicherweise aus, die Platine in zwei bis fünf Bereiche unterschiedlicher Erwärmung zu erteilen. Dies lässt sich mit den genannten Heizsegment-Gruppen zuverlässig erreichen.Around to reduce the control engineering effort, may alternatively also be provided, several heating elements with respect to the control of their heating power to form a heating segment group, the heating segments a heating segment group from the user of the heater in their Entity can be controlled. Preferably, a plurality of heating segment groups are provided, with respect to their Heating power can be controlled separately. That's the way it is not to achieve such a fine temperature gradation inside the heating plate as is the case with individually controllable heating segments, however, it is usually enough in practice off, the board in two to five areas different warming granted. This leaves Reliable reach with the mentioned heating segment groups.
Um die Wärmeverluste der Heizvorrichtung möglichst gering zu halten, kann in Weiterbildung der Erfindung vorgesehen sein, dass die untere und/oder die obere Heizeinheit einen wärmeisolierenden Mantel besitzt. Der wärmeisolierende Mantel kann die Trägerplatte vollständig umgeben und darüber hinaus auch auf der der Heizplatte abgewandten Seite der Trägerplatte-angeordnet sein.Around the heat losses the heater as possible to keep low, can be provided in the invention be that the lower and / or the upper heating unit is a heat-insulating Coat owns. The heat-insulating Coat can be the carrier plate Completely surrounded and above In addition, on the side facing away from the heating plate of the support plate-arranged be.
Die Heizsegmente sind vorzugsweise frei beweglich und insbesondere schwimmend gelagert. Wenn die Platine auf die gewünschte Temperatur aufgeheizt ist, nehmen die Heizsegmente eine aus ihrer Ausgangsstellung relativ zueinander verstellte bzw. verschobene Position ein, aus der sie wieder in ihre Ausgangslage zurückgestellt werden müssen. Da die Heizsegmente keine eigene Antriebsvorrichtung besitzen, ist in Weiterbildung der Erfindung eine Rückstelleinrichtung vorgesehen, mittels der die relativ zueinander verschobenen Heizsegmente wieder in ihre Ausgangsstellung zurückgestellt werden können. Vorzugsweise umfasst die Rückstelleinrichtung auf jeder Seite der Heizplatte eine Schubplatte, die über eine Kolben-Zylinder-Einheit verstellbar ist. Die die Heizplatte bzw. deren Heizsegmente außenseitig beaufschlagenden Schubplatten schieben die Heizsegmente wieder so in die Ausgangsstellung zurück, dass das gewünschte Raster erreicht ist und eine weitere Platine erwärmt werden kann.The Heating segments are preferably freely movable and in particular floating stored. When the board is heated to the desired temperature is, take the Heizsegmente one from its initial position relative mutually displaced or displaced position from which they returned to their original position Need to become. There the heating segments have no own drive device is provided in a further development of the invention, a restoring device, by means of the relatively shifted heating segments back in reset their starting position can be. Preferably, the restoring device comprises Each side of the hotplate has a push plate that has one Piston-cylinder unit is adjustable. The heating plate or whose heating segments act on the outside Push plates push the heating segments back into the starting position back that the wished Grid is reached and another board can be heated.
Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung sind aus der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung ersichtlich. Es zeigen:Further Details and features of the invention will become apparent from the following description an embodiment with reference to the drawing. Show it:
Die
Mit
Abstand oberhalb der unteren Heizeinheit
Die
Die
Heizsegmente
Die
Heizsegmente
Die
obere Heizeinheit
Wenn
die Platine P in die Heizvorrichtung
Nach
Beendigung der Erwärmung
der Platine P wird die Heizvorrichtung
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