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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Löten von Werkstücken nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und nach dem Oberbegriff des Anspruchs 5.
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Bekannte Wellenlötvorrichtungen sind bezüglich der Wahl der Benetzungslänge im Prozess wenig flexibel. So sind häufig ein oder mehrere Wellenformereinheiten vorgesehen, die alle mit fester Benetzungslänge in den Lötprozess eingebunden sind. Dadurch ergibt sich in einer bekannten Wellenlötvorrichtung eine fixe unveränderliche Benetzungslänge.
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Die Dauer der erforderlichen Benetzung ist jedoch abhängig von der Wärmekapazität der Leiterplatte und deren Bestückung. Bisher werden dazu bis zu zwei Wellenformereinheiten mit fixen Benetzungslängen eingesetzt.
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Die Benetzungsdauer kann bei bekannten Wellenlötvorrichtungen nur über eine Veränderung der Transportgeschwindigkeit der Werkstücke durch die Wellenlötvorrichtung oder durch die Veränderung des Transportwinkels realisiert werden.
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Eine Veränderung der Transportgeschwindigkeit bzw. des Transportwinkels geht jedoch zu Lasten des Durchsatzes an Werkstücken durch die Wellenlötvorrichtung. Eine Veränderung des Transportwinkels hingegen ist in vielen Fällen aus verfahrenstechnischer Sicht nicht möglich.
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Des Weiteren kommt es bei bekannten Wellenlötvorrichtungen, insbesondere bei Wörthmann-Düsen, zu einer Volumenstromstörung der aus den Ausnehmungen der Lochplatte austretenden Lotfontänen. Das von der Lochplatte abfließende, in den Vorratsbehälter zurückfließende Lot bildet nämlich auf der Lochplatte einen über die Ausnehmungen der Lochplatte fließenden Lotstrom, welcher eine Fontänenbildung der aus den Ausnehmungen der Lochplatte ausströmenden Lotfontänen stört bzw. verhindert.
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Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine neue Vorrichtung zum Löten von Werkstücken vorzuschlagen.
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Diese Aufgabe wird durch die vorliegende Erfindung gemäß der Lehre des Anspruchs 1 und der Lehre des Anspruchs 5 gelöst.
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Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass die Vorrichtung zum Löten von Werkstücken, insbesondere von Leiterplatten oder dergleichen, die insbesondere mit elektrischen oder elektronischen Bauteilen oder aus derartigen Bauteilen bestehenden Baugruppen bestückt sind, mindestens eine Wellenformereinheit zur Erzeugung einer Lotwelle aufweist, wobei die Wellenformereinheit ein Gehäuse mit einer Vielzahl von Durchtrittsöffnungen aufweist, durch welche schmelzflüssiges Lot aus einem Vorratsbehälter zum ausströmseitigen Ende der Wellenformereinheit transportierbar ist, und wobei die Durchtrittsöffnungen in Reihen angeordnet sind, und wobei die einströmseitigen Enden der Durchtrittsöffnungen einiger Reihen miteinander in Verbindung stehen und zusammen verschlossen werden können.
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Durch Anordnung der Durchtrittsöffnungen in Reihen und dadurch, dass die einströmseitigen Enden der Durchtrittsöffnungen einiger Reihen miteinander in Verbindung stehen und zusammen verschlossen werden können, wird es möglich, die Benetzungslänge in der Wellenlötvorrichtung an der Wellenformereinheit der notwendigen Wärmekapazität bezüglich der Leiterplatte im Durchlauf durch die Wellenlötvorrichtung anzupassen.
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Dabei sind mit anderen Worten die einströmseitigen Enden der Durchtrittsöffnungen reihenweise, beispielsweise über eine gemeinsame Zuführleitung, zusammengefasst.
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Dies kann so für alle oder lediglich einige der Reihen von Durchtrittsöffnungen erfolgen. Durch ihre Verschließbarkeit sind somit einige oder alle Reihen von Durchtrittsöffnungen zu- oder abschaltbar. Im zugeschalteten Zustand fließt schmelzflüssiges Lot durch die Durchtrittsöffnungen der entsprechenden Reihe hindurch. Im abgeschalteten Zustand fließt kein schmelzflüssiges Lot durch die Durchtrittsöffnungen der entsprechenden Reihe hindurch.
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Somit können mit anderen Worten einige oder alle Reihen von Durchtrittsöffnungen variabel zu- oder abgeschaltet werden. Im Ergebnis wird dadurch eine variable Länge des Transportwegs der Werkstücke durch die Wellenlötvorrichtung erreicht, wenn die Reihen von Durchtrittsöffnungen senkrecht zur Transportrichtung angeordnet sind.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform erfolgt der Verschluss der einströmseitigen Enden der Durchtrittsöffnungen durch einen Trennschieber an einem Ende der Reihe. Dadurch lässt sich auf einfache Weise ein Zu- oder Abschalten einer Reihe von Durchtrittsöffnungen realisieren.
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Insbesondere bei Verwendung einer gemeinsamen Zuführleitung für die Durchtrittsöffnungen in einer Reihe kann der Trennschieber an einem Ende der gemeinsamen Zuführleitung angeordnet sein.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform verfügen sämtliche Durchtrittsöffnungen der Wellenformereinheit über eine gemeinsame Pumpe für den Transport des Lots durch die Durchtrittsöffnungen. Damit lassen sich mit wenig Aufwand sämtliche Durchtrittsöffnungen einer Wellenformereinheit mit schmelzflüssigem Lot versorgen. Die Flexibilität bezüglich der Benetzungslänge erfolgt, wie oben beschrieben, über die Verriegelung einzelner Reihen von Durchtrittsöffnungen. Die Ansteuerung verschiedener Pumpen für die einzelnen Reihen von Durchtrittsöffnungen ist somit nicht erforderlich.
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Dabei sind die Durchtrittsöffnungen in einer Lochplatte gebildet. Wenn die Durchtrittsöffnungen darüber hinaus noch durch Ausnehmungen in der Lochplatte gebildet sind, lässt sich auf diese Weise besonders einfach eine Strömungsleitvorrichtung realisieren, bei welcher das schmelzflüssige Lot durch die Ausnehmungen in der Lochplatte hindurchgepumpt wird.
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Ferner sind die Durchtrittsöffnungen durch Rohre gebildet, wobei die Rohre in Ausnehmungen in der Lochplatte befestigt sind. Durch die Verwendung von Rohren als Durchtrittsöffnungen lässt sich der Strom des schmelzflüssigen Lots besser leiten und die Fontänenbildung verbessern.
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Zudem sind die Rohre zueinander beabstandet in der Lochplatte befestigt, wobei die auströmseitigen Enden der Rohre über dem Niveau der Lochplatte enden. Durch diese Anordnung lässt sich die Strömungswirkung des schmelzflüssigen Lots noch weiter verbessern.
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Das schmelzflüssige Lot strömt durch die Rohre hindurchgeleitet am ausströmseitigen Ende der Rohre als Lotfontänen weiter senkrecht nach oben. Der Abfluss des in den Vorratsbehälter zurückfließenden Lots hingegen kann durch einen Rückflussraum hindurch erfolgen. Dieser Rückflussraum wird letztlich zwischen dem Niveau der Lochplatte und dem Niveau der ausströmseitigen Enden der Rohre gebildet. Mit anderen Worten leiten die Rohre das ausströmende schmelzflüssige Lot in Richtung nach oben geschützt durch den Rückflussraum hindurch.
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Dadurch kann das quer zur Ausströmrichtung in den Vorratsbehälter zurückfließende Lot die Fontänenbildung des ausströmenden Lots nicht beeinflussen und behindern.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform folgt das Niveau der ausströmseitigen Enden der Rohre einem Transportgefälle der Werkstücke in der Vorrichtung zum Löten von Werkstücken. Dadurch wird eine Niveauangleichung der Lotwelle an das Transportgefälle erreicht.
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Weiterhin wird erfindungsgemäß die Aufgabe durch eine Vorrichtung nach Anspruch 5 gelöst.
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Bei dieser Variante bilden alle Durchtrittsöffnungen einer Wellenformereinheit eine Schalteinheit. Die Durchtrittsöffnungen einer Wellenformereinheit werden mittels einer Pumpe mit schmelzflüssigem Lot versorgt.
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Die Wellenformereinheiten sind in der Wellenlötvorrichtung entlang des Prozesswegs mit einer Steigung angeordnet. Bei Wahl von zwei oder mehr Wellenformereinheiten in der Wellenlötvorrichtung entlang der Prozessstrecke können die Wellenformereinheiten mittels Zuschalten bzw. Abschalten ihrer Pumpen jeweils einzeln in Betrieb genommen werden oder abgeschaltet werden.
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Durch die flexible Zuschaltbarkeit bzw. Abschaltbarkeit der einzelnen Wellenformereinheiten lässt sich sehr flexibel die Benetzungslänge in der Wellenlötvorrichtung beeinflussen, verlängern oder verkürzen.
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Des Weiteren ist eine elektronische Steuerung der Benetzungslänge unter Verwendung dieser Variante besonders einfach möglich. Pumpen lassen sich nämlich beispielsweise durch Unterbrechung der Energieversorgung besonders einfach abschalten.
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Mehrere Ausführungsformen der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden nachfolgend beispielhaft erläutert.
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Es zeigen:
- 1 eine erste Ausführungsform der Erfindung mit keiner verschlossenen Reihe von Durchtrittsöffnungen;
- 2 die erste Ausführungsform der Erfindung mit zwei verschlossenen Reihen von Durchtrittsöffnungen;
- 3 die erste Ausführungsform der Erfindung mit vier verschlossenen Reihen von Durchtrittsöffnungen;
- 4 eine zweite Ausführungsform der Erfindung mit keiner abgeschalteten Wellenformereinheit;
- 5 die zweite Ausführungsform der Erfindung mit einer über die Pumpe ausgeschalteten Wellenformereinheit;
- 6 die zweite Ausführungsform der Erfindung mit zwei über die Pumpe ausgeschalteten Wellenformereinheiten;
- 7 eine Ausführungsform einer Lochplatte mit Rohren als Durchtrittsöffnungen im Querschnitt entlang der Linie A-A in 8;
- 8 die Ausführungsform der Lochplatte gemäß 7 in Ansicht von oben;
- 9 eine weitere Ausführungsform einer Lochplatte mit Rohren als Durchtrittsöffnungen im Querschnitt.
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1 zeigt eine erste Ausführungsform einer Wellenformereinheit 1 im Querschnitt. Die Wellenformereinheit 1 weist eine Vielzahl von in Reihen angeordneten Durchtrittsöffnungen A bis I auf. Die Durchtrittsöffnungen A bis I sind hier als Rohre ausgeführt.
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Die Rohre sind verschieden lang und folgen dem Niveau des Transportgefälles in der Wellenlötvorrichtung. Gezeigt ist eine schematische Ansicht von der Seite im Querschnitt mit Sicht jeweils auf eine Reihe von Durchtrittsöffnungen. Mit anderen Worten stellt also jede dargestellte Durchtrittsöffnung A bis Ijeweils ein Mitglied einer Reihe von Durchtrittsöffnungen dar.
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Die letzten vier Reihen sind jeweils mit einem Trennschieber TF bis TI versehen. Bei der Ausführungsform gemäß 1 sind alle Trennschieber TF bis TI offen, so dass die Reihen von Durchtrittsöffnungen F bis I mit schmelzflüssigem Lot versorgt werden können.
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Somit steht bei der Ausführungsform gemäß 1 die maximale mögliche Benetzungslänge A bis I zur Verfügung.
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Bei der Ausführungsform gemäß 2 sind die Trennschieber TH und TI verschlossen. Somit werden die Reihen von Durchtrittsöffnungen H und I nicht mit schmelzflüssigem Lot versorgt. Im Ergebnis ist die Benetzungslänge bei der Ausführungsform gemäß 2 um zwei Reihen gegenüber der Ausführungsform aus 1 verkürzt und umfasst nun nur eine Benetzungslänge der Reihen A bis G.
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Bei der Ausführungsform gemäß 3 sind die Trennschieber TF bis TI für die Reihen F bis I verschlossen. Somit tragen die Reihen F bis I bei der Ausführungsform gemäß 3 nicht zur Benetzungslänge bei, und es wird im Ergebnis nur eine kurze Benetzungslänge der Reihen A bis E zur Verfügung gestellt.
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4 stellt eine zweite Ausführungsform der Erfindung mit mehreren Wellenformereinheiten 10 im Querschnitt dar. Die Wellenformereinheiten 10 umfassen jeweils Durchtrittsöffnungen A bis E, welche in der Höhe jeweils wieder an das Transportgefälle in der Wellenlötvorrichtung angeglichen sind.
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Jede Wellenformereinheit 10 wird von jeweils einer Pumpe 11 versorgt. Bei der Ausführungsform aus 4 sind alle drei Pumpen 11 in Betrieb und versorgen alle drei Wellenformereinheiten 10 mit schmelzflüssigem Lot. Die Benetzungslänge erstreckt sich daher bei der Ausführungsform aus 4 über die gesamte Transportlänge in der Wellenlötvorrichtung.
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Bei der Ausführungsform aus 5 ist die letzte Pumpe 11 (durchgestrichen dargestellt) abgeschaltet, und die letzte Wellenformereinheit 10 wird daher nicht mit schmelzflüssigem Lot versorgt. Die Benetzungslänge bei dieser Ausführungsform aus 5 wird daher nur durch die ersten beiden Wellenformereinheiten 10 gebildet und verkürzt sich somit auf zwei Drittel der Länge der Ausführungsform aus 4.
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In 6 sind die letzten beiden Pumpen (beide durchgestrichen dargestellt) 11 außer Betrieb, und es werden daher die letzten beiden Wellenformereinheiten 10 nicht mit schmelzflüssigem Lot versorgt. Die Benetzungslänge bei dieser Ausführungsform gemäß 6 wird daher nur aus der ersten Wellenformereinheit 10 gebildet und beläuft sich daher auf ein Drittel der Länge der Benetzungslänge aus 4.
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7 zeigt eine Lochplatte 20 im Querschnitt entlang der Linie A-A aus 8 mit Durchtrittsöffnungen A bis F. Die Lochplatte 20 ist gegenüber der Horizontalen mit einem Winkel α geneigt, welcher der Transportsteigung in der Wellenlötvorrichtung entspricht und beispielsweise 7 Grad beträgt.
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Die Durchtrittsöffnungen A bis F sind durch Rohre 21 gebildet, welche in der Lochplatte 20 befestigt sind.
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Die Rohre 21 weisen alle die gleiche Länge auf und stehen 3,5 mm aus der Lochplatte 20 hervor. Somit folgt das Niveau der ausströmseitigen Enden der Rohre 21 dem Transportgefälle der Werkstücke in der Wellenlötvorrichtung.
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Das aus den Durchtrittsöffnungen A bis F ausströmende schmelzflüssige Lot bildet senkrecht zum Transportgefälle Fontänen aus und kann dann, ohne die Fontänenbildung zu behindern, durch den Abflussraum zwischen den Rohren 21 abfließen.
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Der Abfluss behindert dabei nicht die Bildung der Fontänen, weil das ausströmende schmelzflüssige Lot zunächst geschützt durch die Rohre 21 durch das abfließende Lot zwischen den Rohren 21 hindurchgeleitet wird.
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Dass Gefälle der Lochplatte 20 begünstigt weiterhin ein schnelles Abfließen des abfließenden Lots zwischen den Rohren 21 hindurch von Lochplatte 20 zurück in den Vorratsbehälter der Wellenlötvorrichtung.
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8 zeigt die Lochplatte 20 aus 7 in Ansicht von oben. In der Lochplatte 20 sind Rohre 21 (nur teilweise beziffert) befestigt. Die Rohre 21 sind reihenweise angeordnet, wobei diese wiederum alternierend versetzt angeordnet sind.
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Der Abstand der Rohre 21 quer zur Transportrichtung beträgt 10 mm und der Abstand der Rohre 21 in Transportrichtung 7 mm.
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Anhand dieser Darstellung ist leicht ersichtlich, dass das aus den Rohren 21 ausströmende schmelzflüssige Lot nach Fontänenausbildung (aus der Papierebene heraus) zurückfließt (in die Papierebene hinein) und dort durch den Abflussraum zwischen den Rohren 21 von der Lochplatte 20 abfließen kann, ohne die Geschwindigkeit des aus den Rohren 21 ausströmenden schmelzflüssigen Lots zu verändern.
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9 zeigt eine weitere Lochplatte 20 mit Durchtrittsöffnungen A bis F im Querschnitt. Die Lochplatte 20 hat ebenfalls Durchtrittsöffnungen A bis F, welche durch in Ausnehmungen der Lochplatte 20 befestigte Rohre 21 gebildet werden.
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Die Rohre 21 sind bei dieser Ausführungsform verschieden lang und folgen dem Niveau des Transportgefälles der Werkstücke in der Wellenlötvorrichtung mit dem Winkel α.
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Die Lochplatte 20 hingegen ist lediglich mit einem Winkel von β < α angestellt.
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Somit lässt sich die Abflusswirkung des in den Vorratsbehälter zurückfließenden Lots von der Lochplatte 20 beeinflussen ohne eine Rückwirkung auf das Niveau der ausströmseitigen Enden der Rohre 21.
