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Die Erfindung betrifft ein Reinigungsmodul zum Reinigen von Leiterplatten, insbesondere zum Entfernen von Lotresten und/oder von Flussmittel auf Leiterplatten. Die Erfindung betrifft auch eine Lötanlage mit einem derartigen Reinigungsmodul.
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Bei den Lötanlagen kann es sich beispielsweise um Selektivlötanlagen oder um Reworklötanlagen handeln. Bei Selektivlötanlagen werden in einzelne Bereichen einer Leiterplatte Bauteile verlötet; bei Reworklötanlagen werden einzelne Bauteile auf der Leiterplatte zunächst entfernt und durch andere Bauteile ersetzt. Die Erfindung ist aber nicht auf derartige Lötanlagen beschränkt; sie kann auch in anderen Lötanlage, wie beispielsweise Wellenlötanlagen oder Reflowlötanlagen Verwendung finden.
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Beim Löten von Leiterplatten kann immer wieder der Fall auftreten, dass Verschmutzungen auf den Leiterplatten auftreten. Insbesondere nach dem Lötvorgang können Lotreste, insbesondere in Form von Lotkugeln, oder auch Flussmittelreste auf den Leiterplatten verbleiben. Um diese zu entfernen, ist es bekannt, Bürsten vorzusehen, mit welchen die Leiterplatten händisch abgebürstet werden.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Entfernen von Verunreinigungen wie Lotresten oder Flussmittel auf einfache Art und Weise bereitzustellen. Insbesondere soll ein Entfernen dabei in größere Lötanlagen implementierbar sein. Zudem soll gewährleistet werden, dass Verschleißteile auf einfache Art und Weise austauschbar sind.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Reinigungsmodul mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1. Ein solches Reinigungsmodul hat den Vorteil, dass es einen Grundkörper aufweist, der in eine Lötanlage, insbesondere eine Selektivlötanlage oder eine Reworklötanlage einsetzbar ist. Ferner ist ein Antrieb zum Antreiben einer Antriebswelle vorgesehen, wobei an der Antriebswelle eine drehgekoppelte Pinselbürste vorgesehen ist. In Betrieb, also während des Reinigungsvorgangs, wirken die freien Enden der Pinselborsten der Pinselbürste gegen die Leiterplatte. Die Pinselbürste wird im Betrieb rotatorisch oder oszillierend um eine Drehachse vom Antrieb angetrieben. Durch Vorsehen der Pinselbürste und des die Pinselbürste antreibenden Antriebs können vergleichsweise kleine, definierte Bereiche der zu reinigenden Leiterplatten zuverlässig gereinigt werden.
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Beim Antrieb kann es sich insbesondere um einen Elektromotor oder auch um einen Druckluftmotor, der mittels Druckluft betrieben wird, handeln. Der Antrieb kann dabei mittels einer Steuerung auf geeignete Art und Weise angesteuert sein.
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Ferner ist im oder am Grundkörper eine die Pinselbürste in radialer Richtung umgebende Borstenreihung vorgesehen, wobei die freien Enden der die Borstenreihung bildenden Borsten zur Anlage gegen die zu reinigende Leiterplatte vorgesehen sind. Eine derartige Borstenreihung bildet während des Reinigungsvorgangs eine Art Schutzvorhang, welcher verhindert, dass sich von der Leiterplatte lösende Verunreinigungen unkontrolliert in das Reinigungsmodul bzw. in die Lötanlage gelangen. Durch Vorsehen der Borstenreihung kann folglich ein kontrolliertes Abführen der Verunreinigungen gewährleistet werden. Die Borstenreihung kann insbesondere an einem Haltering angeordnet sein, der auf oder in den Grundkörper auf- oder einsteckbar ist.
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Zudem sind die Borsten der Borstenreihung entlang eines einen Kegelwinkel einschließenden Kegels verlaufend angeordnet. Die Borsten der Borstenreihung konvergieren folglich hin zur Kegelspitze. Dadurch wird das Öffnungsmaß der Borstenreihung vergleichsweise klein gehalten, wodurch sich von der Leiterplatte lösende Verschmutzungen auf vorteilhafte Weise abgeführt werden können.
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Auf der radial innen liegenden Seite der Borstenreihung ist ein in axialer Richtung verstellbarer, gegen die Borsten wirkender Ring vorgesehen. Die Anordnung ist dabei derart, dass bei einer axialen Verstellung des Rings in Richtung weg vom Grundkörper der Ring derart gegen die Borsten wirkt, dass der Kegelwinkel größer wird. Über einen derartigen Ring kann folglich das Öffnungsmaß der Borstenreihung verstellt werden.
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Vorteilhafterweise weist die Pinselbürste einen Kopplungsabschnitt und die Antriebswelle eine Aufnahme zum lösbaren Einsetzen des Kopplungsabschnitts auf. Dadurch kann die Pinselbürste auf einfache Art und Weise ausgetauscht werden. Ein Austausch kann insbesondere dann erforderlich sein, wenn die Pinselborsten der Pinselbürste verschlissen sind. Auch dann, wenn eine Pinselbürste mit weicheren oder härteren Pinselborsten Verwendung finden soll, kann die Pinselbürsten auf einfache Art und Weise ausgetauscht werden.
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Der Kopplungsabschnitt ist dabei vorzugsweise im Querschnitt mehreckig und insbesondere sechseckig ausgebildet, wobei die Aufnahme einen dazu komplementären Querschnitt aufweist, so dass der Kopplungsabschnitt in die Aufnahme einsteckbar ist. Auf diese Art und Weise kann die Pinselbürste besonders einfach ausgetauscht werden. Ferner ist in diesem Zusammenhang denkbar, dass die Aufnahme als Bit-Werkzeugaufnahme ausgebildet ist, da hierdurch auf standardisierte Zukaufteile zurückgegriffen werden kann. Ferner ist in diesem Zusammenhang vorteilhaft, wenn der Kopplungsabschnitt von einem Werkzeug-Bit-Abschnitt gebildet wird, wie ihn bekannte Werkzeug-Bits aufweisen.
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Um ein sicheres Halten der Pinselbürste am Kopplungsabschnitt zu gewährleisten, ist vorteilhaft, wenn geeignete Haltemittel, die insbesondere magnetisch oder mechanisch wirken, vorgesehen sind. Insbesondere ein magnetisches Haltemittel, beispielsweise in Form eines geeigneten, in oder an der Aufnahme vorgesehenen Magneten, welcher aufgrund seiner Magnetkraft die Pinselbürste in der Aufnahme hält, hat sich als vorteilhaft erwiesen.
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Vorteilhafterweise ist die Anordnung derart, dass die freien Enden der Borsten der Borstenreihung in axialer Richtung über die freien Enden der Pinselborsten der Pinselbürste überstehen. Dadurch wird gewährleistet, dass beim Heranfahren der Leiterplatte an die Pinselbürste zunächst die Borstenreihung zur Anlage an die Leiterplatte kommt, wodurch ein sicheres Abführen der Verunreinigungen innerhalb der Borstenreihung gewährleistet werden kann. Dabei kann es vorteilhaft sein, wenn die Borsten der Borstenreihung weicher ausgebildet sind als die Pinselborsten der Pinselbürste, wodurch vermieden wird, dass es durch Anliegen der Borstenreihung an der Leiterplatte zu Beschädigungen kommt.
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Allerdings kann die Anordnung auch derart sein, dass die freien Enden der Pinselborsten der Pinselbürste in axialer Richtung über die freien Enden der Borsten der Borstenreihung überstehen. Dadurch wird gewährleistet, dass beim Heranfahren der Leiterplatte an die Pinselbürste zunächst die Pinselbürste zur Anlage an die zu reinigende Stelle der Leiterplatte kommt, wodurch ein ungewolltes berühren oder gar beschädigen der Leiterplatte oder von anderen, auf der Leiterplatte vorgesehenen Bauteilen durch die Borsten der Borstenreihung unterbunden werden kann. Auch hier kann es vorteilhaft sein, wenn die Borsten der Borstenreihung weicher ausgebildet sind als die Pinselborsten der Pinselbürste.
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Eine weitere vorteilhafte Ausbildung der Erfindung ergibt sich dann, wenn die Borstenreihung in axialer Richtung relativ zur Pinselbürste verstellbar ist. Die Verstellung kann insbesondere manuell erfolgen. Dadurch kann die Borstenreihung, bzw. können die freien Enden der Borsten der Borstenreihung relativ zur Pinselbürste den jeweiligen Anforderungen entsprechend eingestellt werden.
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Vorteilhafterweise verläuft die Borstenreihung in einem senkrecht zur Antriebswelle verlaufenden Querschnitt entlang einer Kreisbahn.
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Um ein sicheres Abführen der Verunreinigungen zu unterstützen, ist vorteilhaft, wenn im Grundkörper oder mit dem Grundkörper koppelbar ein Unterdruckerzeuger vorgesehen ist, der in dem von der Borstenreihung umschlossenen Raum einen Absaugdruck zum Absaugen von mit der Pinselbürste gelösten Verunreinigungen erzeugt.
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Das Reinigungsmodul, beziehungsweise dessen Grundkörper, ist vorteilhafterweise so ausgebildet, dass es anstelle eines Löttiegels oder einer Lötdüse innerhalb der Lötanlage anordenbar ist. Dies hat den Vorteil, dass zur Anordnung des Reinigungsmoduls keine zusätzlichen Halterungen innerhalb einer bestehenden Lötanlage vorzusehen sind. Ferner ist insbesondere vorteilhaft, wenn der Löttiegel oder die Lötdüse innerhalb der Lötanlage verfahrbar angeordnet ist. In diesem Fall kann dann das Reinigungsmodul innerhalb der Anlage an die zu reinigende Stelle der Leiterplatte verfahren werden, so dass die Pinselbürste positionsgenau gegen die zu reinigende Stelle wirkt.
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Die eingangs genannte Aufgabe wird auch gelöst durch eine Lötanlage zum Löten von Bauteilen auf Leiterplatten, die einen Löttiegel und/oder eine Lötdüse aufweist, wobei die Lötanlage ein erfindungsgemäßes Reinigungsmodul zur Anordnung in der Lötanlage anstelle eines Löttiegels und/oder einer Lötdüse vorsieht. Mittels einer derartigen Lötanlage können folglich Leiterplatten aufgrund der Anordnung des Reinigungsmoduls innerhalb der Lötanlage auf einfache Art und Weise gereinigt werden. Bei den Lötanlagen kann es sich insbesondere um Selektivlötanlagen, Reworklötanlagen oder auch um Wellenlötanlagen handeln.
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Die Lötanlage ist dabei vorteilhafter Weise derart ausgebildet, dass das Reinigungsmodul relativ zur Leiterplatte in wenigstens einer parallel zur Leiterplatte vorgesehenen X-Y-Ebene verfahrbar ist. Vorzugsweise ist das Reinigungsmodul auch in einer dazu senkrecht verlaufenden Z-Achse verfahrbar, so dass die Pinselbürste automatisiert zur Reinigung gegen die Leiterplatte gefahren werden kann.
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Weitere Einzelheiten und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind der nachfolgenden Beschreibung zu entnehmen, anhand derer Ausführungsbeispiele der Erfindung näher beschrieben und erläutert sind.
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Es zeigen:
- 1 ein Reinigungsmodul in perspektivischer Ansicht von schräg oben;
- 2 das Reinigungsmodul gemäß 1 mit Bürstenaufsatz;
- 3 den Bürstenaufsatz gemäß 2 als Einzelteil;
- 4 den Bürstenaufsatz gemäß 3 ohne Pinselbürste;
- 5 die in 3 gezeigte Pinselbürste als Einzelteil;
- 6 die in den 3 und 4 gezeigte Aufnahme als Einzelteil; und
- 7 und 8 Längsschnitte durch ein erfindungsgemäßes Reinigungsmodul zum Reinigen von Leiterplatten.
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Das in den 1 und 2 gezeigte Reinigungsmodul 10 umfasst einen Grundkörper 12, der von einer Halteplatte 14 und einem Gehäuse 16 gebildet wird. Die Halteplatte 14 ist dabei derart ausgebildet, dass sie in eine Lötanlage, beispielsweise eine Selektivlötanlage, eine Reworklötanlage oder auch eine Reflowlötanlage einsetzbar ist. Zur sicheren Befestigung weist die Halteplatte 14 Befestigungsbohrungen 18 auf. Im Gehäuse 16 ist ein in der 7 und 8 schematisch angedeuteter Antrieb 20, insbesondere in Form eines Elektromotors, vorgesehen. Der Antrieb 20 treibt eine Antriebswelle 22 im Betrieb entweder rotatorisch, also dauerhaft in eine Richtung drehend, oder oszillierend, also abwechselnd in unterschiedliche Drehrichtungen drehend, an, an der eine Pinselbürste 24 drehgekoppelt angeordnet ist.
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Die Pinselbürste 24, die in 5 als Einzelteil dargestellt ist, weist im Wesentlichen parallel zueinander verlaufend angeordnete Pinselborsten 26 sowie einen Kopplungsabschnitt 28 auf. Zur lösbaren Anordnung der Pinselbürste 24 an der Antriebswelle 22 ist am freien Ende der Antriebswelle 22 eine Aufnahme 30 vorgesehen, die in 6 als Einzelteil dargestellt ist. Wie aus insbesondere den 5 und 6 deutlich wird, ist der Kopplungsabschnitt 28 im Querschnitt sechseckig ausgebildet. Die Aufnahme 30 weist einen dazu komplementären sechseckigen Aufnahmeabschnitt 31 auf, so dass der Kopplungsabschnitt 28 in die Aufnahme 30 bzw. in den Aufnahmeabschnitt 31 einsteckbar ist. Der Kopplungsabschnitt 28 ist dabei als Bit-Schnittstelle ausgebildet; die Aufnahme 30 bzw. der Aufnahmeabschnitt 31 entspricht einer standardisierten Bit-Aufnahme. Auf diese Art und Weise kann die Pinselbürste 24 sicher mit der Aufnahme 30 gekoppelt werden. Um ein sicheres Halten der Pinselbürste 24 in der Aufnahme 30 zu gewährleisten, ist vorteilhaft, wenn am Kopplungsabschnitt 28, bzw. an der Aufnahme 30, Haltemagnete 32 vorgesehen sind, die den Kopplungsabschnitt 28 in axialer Richtung in der Aufnahme 30 halten.
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Im Betrieb treibt der Antrieb 20 die Antriebswelle 22 an, wodurch die Pinselbürste 24 letztlich um ihre Längsachse rotiert, wobei die freien Enden der Pinselborsten 26 gegen den zu reinigenden Abschnitt der Leiterplatte wirken.
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Um ein unkontrolliertes Abführen der mit der Pinselbürste 24 gelösten Verunreinigungen der Leiterplatte, wie beispielsweise Lotreste oder Lotkugeln, zu erreichen, ist in den 2, 3 und 4 ein Haltering 34 mit einer Borstenreihung 36 gezeigt. Der Haltering 34 kann dabei als Aufsatzring ausgebildet sein, der auf das Gehäuse 16 aufsetzbar oder in das Gehäuse 16 einsetzbar ist, wie es in 2 gezeigt ist.
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Die Borsten der Borstenreihung 36 verlaufen bei der in der 2, 3 und 4 gezeigten Ausführungsform weitgehend parallel zu den Pinselborsten 26 der Pinselbürste 24 bzw. parallel zur Drehachse der Pinselbürste 24. Die freien Enden der Borsten der Borstenreihung 36 können dabei insbesondere in axialer Richtung über die freien Enden der Pinselborsten 26 der Pinselbürste 24 überstehen, damit gewährleistet wird, dass beim Hinfahren des Reinigungsmoduls 10 an die zu reinigende Leiterplatte zunächst die freien Enden der Borsten der Borstenreihung 36 an der Leiterplatte zum Anliegen kommen.
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Dabei können die Borsten der Borstenreihung 36 insbesondere weicher ausgebildet sein als die Pinselborsten 26 der Pinselbürste 24.
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Während der Reinigung der Leiterplatte rotiert die Pinselbürste 24, wobei die Borstenreihung 36 nicht rotierend an der Leiterplatte anliegt. Die Borstenreihung 36 bildet dabei eine Art Schutzvorhang und verhindert, dass sich von der Leiterplatte lösende Verunreinigungen unkontrolliert abgeführt werden. Die Verunreinigungen sammeln sich letztlich in dem von der Borstenreihung 36 bzw. dem Gehäuse 16 Raum.
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Bei der in der 7 und 8 gezeigten Ausführungsform sind die in den 1 bis 6 entsprechenden Bauteile mit entsprechenden Bezugszeichen versehen. Bei dieser Ausführungsform verlaufen die Borsten der Borstenreihung 36 entlang eines Kegels, der in seiner Spitze 38 einen Kegelwinkel α einschließt. Bei Vorsehen des in der 7 gezeigten Kegelwinkels α ergibt sich ein vergleichsweise kleines Öffnungsmaß a der Borstenreihung 36. Die Borsten der Borstenreihung 36 können dabei, wie es in 7 gezeigt ist, unmittelbar am oberen Rand des Gehäuses 16 angeordnet sein. Allerdings ist auch denkbar, dass, so wie in den 2, 3 und 4 gezeigt, ein Haltering 34 mit der 36 vorgesehen ist, der auf das Gehäuse 16 aufgesetzt wird.
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Bei der Ausführungsform gemäß 7 und 8 ist ein Ring 40 innerhalb des Gehäuses 16 vorgesehen, der in axialer Richtung entlang der Pfeile 42 verschiebbar ist. In der in der 7 gezeigten Position des Rings 40 schließen die Borsten 36 den Kegelwinkel α ein. Wird der Ring 40, wie es in 8 gezeigt ist, nach axial oben bewegt, so wirkt der obere Rand des Rings 40 gegen die Borsten der Borstenreihung 36. Die Borsten der Borstenreihung 36 richten sich hierdurch auf, wodurch der Kegelwinkel β, entlang dem nunmehr die Borstenreihung 36 verlaufend angeordnet ist, einen kleineren Wert als der Kegelwinkel α gemäß 7 aufweist. Je weiter nach axial oben der Ring 40 verschoben wird, desto kleiner wird letztlich der Kegelwinkel. Aufgrund des kleiner werdenden Kegelwinkels vergrößert sich auch das Öffnungsmaß der Borstenreihung 36, welches in 8 den Wert b beträgt. Durch entsprechendes Verstellen des Ringes 40 kann folglich das Öffnungsmaß der Borstenreihung 36 auf ein geeignetes Maß eingestellt werden.
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Um ein sicheres Abführen der Verunreinigungen innerhalb des Gehäuses 16 zu gewährleisten ist ein Unterdruckerzeuger 44 vorgesehen, mittels welchem Luft aus dem Gehäuse 16 abgesaugt wird. Die Strömungsgeschwindigkeit der Luft im Öffnungsbereich der Borstenreihung 36 hängt dabei unter anderem vom jeweiligen Öffnungsmaß ab; je kleiner das Öffnungsmaß desto größer die Strömungsgeschwindigkeit im Bereich der Öffnung der Borstenreihung 36. Über das Öffnungsmaß kann folglich auch die auftretende Strömungsgeschwindigkeit eingestellt werden.
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Das Reinigungsmodul 10 dient zur Anordnung innerhalb einer Lötanlage. Die Lötanlage ist dabei vorzugsweise so ausgebildet, dass das Reinigungsmodul 10 anstelle eines Löttiegels oder einer Lötdüse in die Lötanlage einsetzbar ist. Vorteilhafterweise kann das Reinigungsmodul 10 entlang einer parallel zur Leiterplatte vorgesehenen X-Y-Ebene verfahrbar angeordnet sein. Ferner ist vorteilhaft, wenn das Reinigungsmodul entlang einer senkrecht zur Leiterplatte bzw. X-Y-Ebene verlaufenden Z-Achse hin und weg zur Leiterplatte verfahren werden kann.
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Insgesamt kann hierdurch ein voll automatisiertes Reinigen der Leiterplatte an einer oder mehreren definierten Stelle bereitgestellt werden. Ferner wird sichergestellt, dass die entfernten Verunreinigungen funktionssicher abgeführt werden, ohne dass es hierbei zu Beschädigungen oder Beeinträchtigungen anderer Bauteile kommt.
