DE102014002035B4

DE102014002035B4 - Lötverfahren

Info

Publication number: DE102014002035B4
Application number: DE102014002035.5A
Authority: DE
Inventors: Johannes Mulzet; Jürgen Kirschner
Original assignee: KIRSCHNER MASCHB GmbH; KIRSCHNER MASCHINENBAU GmbH
Current assignee: KIRSCHNER MASCHB GmbH; KIRSCHNER MASCHINENBAU GmbH
Priority date: 2014-02-13
Filing date: 2014-02-13
Publication date: 2015-11-05
Anticipated expiration: 2034-02-14
Also published as: DE102014002035A1

Abstract

Verfahren zum Löten von Hartmetall- oder Stellitzähnen auf ein Stammblatt (1) eines kreisförmigen Sägeblattes oder eines Sägebandes, mit den folgenden Merkmalen: – ein Greifer (3) führt einen Zahn (2) – zusammen mit dem erforderlichen Lotband (6) und dem Flussmittel (5) – einem Plattensitz (8) des Sägeblattes oder Sägebandes zu; – der Zahn (2) wird in einer ersten Richtung zwischen mindestens einer Fläche des Plattensitzes (8) und einer Zahnstütze (4) und – in einer rechtwinklig dazu angeordneten Richtung – zusätzlich von dem Greifer (3) geklemmt; dadurch gekennzeichnet, dass – zum Zuführen einer Heizeinrichtung (9) der Greifer (3) öffnet, so dass die Heizeinrichtung (9) näher an den zu erhitzenden Bereich gelangt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Lötverfahren nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.
Aus dem Stand der Technik ist bis jetzt bekannt, dass Hartmetall- oder Stellitzähne in einer hierfür vorgesehenen Lötmaschine mittels einer Induktionsschleife verlötet werden. Weil die Induktionsschleife keine wendel- bzw. ringförmige Ausgestaltung aufweist, wird sie im Rahmen der hier vorliegenden Anmeldung nicht Induktionsspule genannt. Ein zu verlötender Zahn wird aus einem Vorratsbehälter kommend in die richtige räumliche Lage gebracht, mit Lotband und Flussmittel versehen und mittels eines Greifers zum Plattensitz eines Stammblattes geführt. Der Greifer und das Stammblatt bewegen sich geringfügig relativ zueinander, sodass eine Pressung in der Lötstelle zustande kommt, wodurch sich beim Löten das Flussmittel und das flüssige Lot in dem Lötspalt gleichmäßig verteilen sollen. Diese Pressung wird z. B. dadurch aufgebaut, dass das Sägeblatt – und damit der Plattensitz – durch eine entsprechende Drehung des Sägeblattes gegen die Lötfläche des Zahnes gepresst wird. An der Unterseite des Zahnes befindet sich eine Zahnstütze, die häufig auch Lötzunge genannt wird. Aus der Schrift DE 10 2007 054 989 A1 (Kirschner Maschinenbau) ist sogar bekannt, dass eine definierte Flächenpressung beim Löten in dem Lötspalt aufgebaut wird. Im Stand der Technik hält der Greifer weiterhin den Zahn geklemmt.
Der Zahn wird während des Lötens also sowohl vertikal durch Plattensitz und Zahnstütze, als auch horizontal durch die Backen des Greifers gehalten. Da der Zahn während des Lötens und auch des wieder Abkühlens kontinuierlich durch den Greifer gehalten wird, kann die Induktionsschleife nicht in idealer Weise an die Lötstelle herangeführt werden. Mit anderen Worten: Die Induktionsschleife erwärmt dann nicht nur die Lötstelle und den Zahn, sondern auch Bereiche des Stammblattes, die eventuell gar nicht erwärmt werden müssten. Dieses führt zu einem Verzug des Stammblattes, Gefügeveränderungen des Stahles und zu Wärmeverlust, so dass nach dem Löten das Stammblatt gegebenenfalls noch gerichtet werden muss. Auch hat diese ungünstige Positionierung der Induktionsschleife den Nachteil, dass die Lötzeiten pro Zahn länger ausfallen, als es bei einer anderen Vorgehensweise sein müsste.
Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, das Löten von Hartmetall- oder Stellit-Zähnen qualitativ und quantitativ zu verbessern.
Die Aufgabe wird gemäß dem kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 dadurch gelöst, dass man die Induktionsschleife/Heizeinrichtung optimaler an die Lötstelle heranführt. Dieses wird dadurch möglich, indem der Zahn nur für einen kurzen Augenblick lediglich von der Zahnstütze und mindestens einer Fläche des Plattensitzes gehalten wird.
Aus dem Stand der Technik – der Schrift DE 196 14 197 C1 (Anmelder Gerling Automation) – sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Befestigen von Zähnen an Rohlingen (Sägeblattgrundkörper) bekannt. Dort werden Zähne vermessen und die erfassten Daten dahingehend ausgewertet, dass eine Auswerteeinheit die Anordnung jedes einzelnen Zahns am Sägeblattgrundkörper festlegt. Die Zähne werden hierbei von einem Greifer in der Lötposition gehalten.
In einem anderen Stand der Technik – der Schrift US 5 374 809 A (Anmelder Vereinigte Staaten von Amerika, vertreten durch die NASA) – wird ein Induktions-Hitzekoppler und Glühkopf, unter anderem zum Endlosmachen von Bandsägebändern mittels Hartlöten, beschrieben. Dort wird hervorgehoben, dass bei diesem Hartlöten der Bandenden, benachbarte Bauteile – z. B. eine Unterlage und. eine Führung der Vorrichtung – aus einem nicht-induktiven, hitzebeständigen Werkstoff hergestellt werden.
Bisher ist niemand aus der Fachwelt auf die Idee gekommen, dass man zumindest kurzzeitig den seitlich auf den Zahn einwirkenden Greifer öffnet, um dann die Induktionsschleife näher an die Lötstelle heranzuführen, ohne dabei Qualitätseinbußen zu erhalten. In einer Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, nach dem Heranführen der, Induktionsschleife – die nachfolgend neutral als Heizeinrichtung bezeichnet werden soll – den Greifer wieder zu schließen, um den Zahn während des Lötens besser in seiner gewünschten Lage zu fixieren.
Die räumliche Anordnung von Greifer, Heizeinrichtung und Zahn wird im Rahmen der Figurenbeschreibung noch näher erläutert. Es zeigen:
1 einen Schnitt durch eine Anordnung aus dem Stand der Technik;
2 eine Seitenansicht aus dem Stand der Technik;
3 einen Schnitt durch eine Anordnung gemäß der Erfindung;
4 eine Seitenansicht gemäß der Erfindung.
Zunächst soll vorausgeschickt werden, dass Begriffe wie „oben”, „unten”, „links” und „rechts” sich lediglich auf die Anordnung der Bauteile in den Figuren beziehen. Tatsächlich können diese Bauteile in der Realität anders angeordnet sein. Weiterhin ist vorauszuschicken, dass die Größenverhältnisse in der Realität auch von den Darstellungen in den Figuren abweichen können.
Es sei noch einmal erwähnt, dass die 1 und 2 den Stand der Technik im Detail zeigen. Wegen der europäischen Regeln zur Dreitafelprojektion muss in der Figurenbeschreibung zunächst mit der 2 begonnen werden. Dort ist ausschnittsweise ein Stammblatt 1 eines Kreissägeblattes zu sehen. Mittels eines Greifers 3 – der in horizontaler Richtung hin und her fahren kann – wurde ein Zahn 2 einem Plattensitz 8 des Stammblattes 1 zugeführt. Auf der Oberseite des Zahnes 2 befindet sich zunächst eine Schicht Flussmittel 5, darüber ein L-förmig bzw. abgewinkelt geformtes Lotband 6 und darüber wieder eine Schicht Flussmittel 5. Die Schichtdicken des Flussmittels 5 und des Lotbandes 6 sind in der Realität deutlich dünner, als in den Figuren dargestellt. Diese Schichtdicken wurden in den Figuren aber übertrieben, um sie deutlicher hervorheben zu können. Ein Heizelement 9 – hier dargestellt als Induktionsschleife – wird zum Erhitzen des Flussmittels 5, des Lotbandes 6 und des Zahnes 2 hochfrequent bestromt. Während des Lötens wird der Zahn 2 weiterhin von dem Greifer 3 gehalten. In einem geringen Umfang wird der Zahn 2 aber auch zwischen dem Stammblatt 1 und einer Zahnstütze 4 gehalten. Das Stammblatt 1 – bzw. der Plattensitz 8 – üben eine definierte, aber relativ geringe Klemmkraft aus. Nachteilig ist hier, dass die Induktionsschleife 9 nur von oben her den Zahn erwärmen kann, weil der untere Bereich des Zahnes 2 durch den Greifer 3 verdeckt wird. Dadurch muss insgesamt eine längere und damit intensivere Aufheizung der Lötregion erfolgen.
In der 1 ist der Schnitt A-A aus der 2 zu sehen. Hier kann man auch noch zusätzlich erkennen, dass der Greifer 3 in seinem oberen Bereich Backen 7 aufweist, die zu den Seitenflächen des Zahnes 2 hin verjüngt sind. Die Backen 7 selbst sind mit dem Greifer-Hauptkörper verschraubt, was mit den gestrichelten Linien angedeutet werden soll. Die Doppelpfeile an dem Greifer 3 geben an, in welche Richtung der Greifer 3 schließt, beziehungsweise öffnet. Aus der 1 wird noch besser deutlich, dass eigentlich nur ein unterer Strang 11 des Heizelementes 9 nahe genug an die Lötstelle, beziehungsweise nahe genug an das Lotband 6, das Flussmittel 5 und den Zahn 2 herankommt. In einer höheren Ebene befindet sich zwar noch ein weiterer, oberer Strang 10 des Heizelementes 9, der jedoch – vor allen Dingen bei niedrigen Hartmetallzähnen – aber überwiegend nur das Stammblatt 1 erwärmt. Durch die Verzögerung im Wärmetransport von dem oberen Strang 10 zur Lötstelle gelangt die dort erzeugte Wärmeenergie teils erst verspätet an die Lötstelle. Da die Induktionsschleife 9 beispielsweise aus einem Rundstab oder einem Rohr gefertigt wird, die einen relativ dicken Querschnitt aufweisen, sind die einzelnen Stränge 10, 11 des Heizelementes 9 durch die Grenzen der Biegetechnik nicht beliebig eng übereinander anzuordnen.
Die vorliegende Erfindung wird nun anhand der 3 und 4 erläutert, wobei zunächst auch wieder erst einmal auf die rechte Figur eingegangen werden muss. Da das Heizelement 9 – wie oben bereits ausgeführt – in ihren einzelnen Strängen 10, 11 nicht beliebig eng ausgeführt werden kann, entstand der erfinderische Gedanke, die Lötstelle und den Zahn 2 unter anderem auch von unten her über den Strang 11 zu erwärmen, wobei dann gleichzeitig der Strang 10 in etwa die Position einnehmen kann, die sonst der untere Strang 11 beim Stand der Technik einnimmt. Um diesen Strang 11 besser zu positionieren, wird der Greifer 3 mindestens zum Absenken der Heizeinrichtung 9 geöffnet. Der Zahn wird von dem Augenblick an von dem Plattensitz 8 und der Zahnstütze 4 gehalten. In einer ersten Ausgestaltung der Erfindung bleibt der Greifer 3 auch während des Lötens geöffnet. Da der Zahn 2 sich aber während des Lötens seitlich verschieben könnte, wird in einer zweiten Ausgestaltung der Erfindung nach dem Absenken des Heizelementes 9 und vor seinem Bestromen der Greifer 3 wieder geschlossen. Nach dem Lötvorgang und einem ersten Abkühlen der Lötstelle wird der Greifer 3 wieder geöffnet, damit die Heizeinrichtung 9 wieder nach oben herausfahren kann.
Wie bereits erwähnt, besteht die Heizeinrichtung 9 meistens aus einer Induktionsschleife 9, die mit einem hochfrequenten Strom gespeist wird. Der Stromleiter ist hierbei innen meistens hohl, damit Kühlwasser hindurch geleitet werden kann. Durch das hochfrequente Magnetfeld der Induktionsschleife 9 werden hauptsächlich in dem Stammblatt 1 Wirbelströme erzeugt. Hingegen werden in einem Zahn 2 aus Hartmetall oder im Lotband 6 kaum Wirbelströme erzeugt, weil sie nicht – oder nur sehr gering – ferromagnetisch sind. Diese Zusammenhänge sind bereits vom Induktionskochen aus dem Haushalt bekannt. Guss- oder Tiefzieh-Stahltöpfe sind gut zum Induktionskochen geeignet, Edelstahltöpfe hingegen nur eingeschränkt, aber Aluminium und Kupfertöpfe überhaupt nicht geeignet.
Beispielsweise aus der Online-Information der Firma Durit (www.durit.com aufgerufen am 21.10.2011) geht hervor, dass Hartmetalle auch magnetisch sein können, weil sie Bindermaterialien aus Kobalt und Nickel aufweisen. Wenn man dieses Wissen mit dem Wissen um Induktionskochen kombiniert und auf das Löten von Hartmetall- oder Stellitzähnen überträgt, dann wird einem deutlich, warum es sinnvoll ist, dass die Backen 7 des Greifers 3 nicht aus Hartmetall sein sollten, weil sonst ein Teil der Induktionsenergie des Heizelementes 9 in die Backen 7 abfließt. Ohne weiter auf die physikalischen Eigenschaften einzugehen, ist es für eine gute Ausnutzung der Wirbelströme auch wichtig, dass der elektrische Widerstand der Backen 7 ebenfalls geringer ist als bei Hartmetall-Greifer-Backen. Besonders vorteilhaft für Backen 7 ist hier der Werkstoff der industriellen Keramik.
Diese Überlegungen gelten auch für die Zahnstütze 4 bzw. die Lötzunge bzw. die Zahnauflage.
Bezugszeichenliste

1: Stammblatt
2: Zahn
3: Greifer
4: Zahnstütze/Lötzunge
5: Flussmittel
6: Lotband
7: Backen des Greifers
8: Plattensitz
9: Heizelement/Induktionsschleife
10: oberer Strang des Heizelementes
11: unterer Strang des Heizelementes

Claims

Verfahren zum Löten von Hartmetall- oder Stellitzähnen auf ein Stammblatt (1) eines kreisförmigen Sägeblattes oder eines Sägebandes, mit den folgenden Merkmalen: – ein Greifer (3) führt einen Zahn (2) – zusammen mit dem erforderlichen Lotband (6) und dem Flussmittel (5) – einem Plattensitz (8) des Sägeblattes oder Sägebandes zu; – der Zahn (2) wird in einer ersten Richtung zwischen mindestens einer Fläche des Plattensitzes (8) und einer Zahnstütze (4) und – in einer rechtwinklig dazu angeordneten Richtung – zusätzlich von dem Greifer (3) geklemmt; dadurch gekennzeichnet, dass – zum Zuführen einer Heizeinrichtung (9) der Greifer (3) öffnet, so dass die Heizeinrichtung (9) näher an den zu erhitzenden Bereich gelangt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Zuführen der Heizeinrichtung (9) der Greifer (3) wieder schließt, also den Zahn (2) zumindest während des Lotband-Aufschmelzens fixiert.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizeinrichtung (9) nach dem Prinzip einer Hochfrequenz-Induktionsschleife arbeitet.