DE10243769B4

DE10243769B4 - Vorrichtung zum Löten von Flachbaugruppen

Info

Publication number: DE10243769B4
Application number: DE10243769A
Authority: DE
Inventors: Andreas 82216 Nigl; Steffen 85049 Nahm
Original assignee: Seho Systemtechnik GmbH
Current assignee: Seho Systemtechnik GmbH
Priority date: 2001-09-20
Filing date: 2002-09-20
Publication date: 2011-08-25
Anticipated expiration: 2022-09-21
Also published as: DE10243769A1; DE20221955U1

Abstract

Vorrichtung zum Löten von Flachbaugruppen mit einer Einrichtung zum Messen der Höhe einer Lötwelle (2) mit einer Lichtschrankenanordnung (6, 7) und einem von dieser gesteuerten Regelkreis (9, 10), der in Abhängigkeit von einem vorgebbaren Sollwert den Istwert der Höhe der Lötwelle (2) unter Heranführung an den Sollwert durch ein Regelsignal regelt, das eine Pumpe (5) für das Lot der Lötwelle (2) beeinflusst, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtschrankenanordnung (6, 7) aus vertikal übereinander angeordneten Lichtbalken (8) aus Laserstrahlen in einem Höhenbereich besteht, der die maximalen Abweichungen der Lötwellenhöhe von dem Sollwert überdeckt, die Unterbrechung eines jeden der Lichtbalken (8) ein Regelsignal erzeugt, und der Regelkreis derart ausgebildet ist, dass die Geschwindigkeit der Rückregelung an den jeweils gemessenen Istwert angepasst wird.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Löten von Flachbaugruppen mit einer Einrichtung zum Messen der Höhe einer Lötwelle mit einer Lichtschrankenanordnung und einem von dieser gesteuerten Regelkreis, der in Abhängigkeit von einem vorgebbaren Sollwert den Istwert der Höhe der Lötwelle unter Heranführung an den Sollwert durch ein Regelsignal regelt, das eine Pumpe für das Lot der Lötwelle beeinflusst. Unter Flachbaugruppen versteht man elektrische Leiterplatten, die mit elektrischen Bauelementen bestückt sind.
Eine derartige Vorrichtung ist aus dem deutschen Gebrauchsmuster DE 297 22 696 U1 bekannt. Bei dieser Vorrichtung wird der Lichtstrahl einer Lichtschrankenanordnung bei zu hohem Lötschwall unterbrochen, wodurch ein Regelsignal ausgelöst wird, das den Druck auf das flüssige Lot so lange verringert, bis die Lichtschranke nicht mehr unterbrochen wird. Dies löst wieder ein Regelsignal aus, das den Druck auf das flüssige Lot so lange erhöht, bis die Lichtschranke unterbrochen wird, woraufhin der vorstehend beschriebene Vorgang sich wiederholt. Auf diese Weise wird erreicht, dass die Höhe des Lötschwalles um einen durch den Lichtstrahl definierten Wert ständig hin und her schwankt. Je nach Empfindlichkeit und Schnelligkeit des Regelkreises ergibt sich damit eine mehr oder minder grosse Schwankungsbreite der Höhe des Lötschwalls, was normalerweise unerwünscht ist, da ein einmal eingestellter Lötschwall möglichst gleichbleibend auf seinem Niveau zu halten ist, um eine gleichbleibende Beaufschlagung der zu lötenden Flachbaugruppen mit flüssigem Lot zu gewährleisten. Der Lötschwall wird in der Literatur üblicherweise als Lötwelle bezeichnet.
Aus der US 5 266 810 A ist eine Vorrichtung zur Detektion der Höhe von Paketen mittels Lichtsensoren beschrieben. Diese Vorrichtung soll die Höhe eines auf einem Förderband angeordneten Pakets bestimmen. Diese Vorrichtung weist mehrere übereinander angeordnete Lichtquellen und entsprechend gegenüberliegend angeordnete Lichtsensoren auf beiden Seiten des Förderbandes auf. Das von den Lichtquellen ausgesendete Licht wird durch ein Paket unterbrochen. Hierdurch wird dann kein Signal mehr an die entsprechenden Lichtsensoren gegeben. Auf diese Weise kann die Höhe eines auf dem Förderband angeordneten Pakets bestimmt werden.
Aus der JP 63220973 A geht eine Vorrichtung hervor, bei welcher die Höhe einer Lötwelle mit einer Lichtschranke detektiert wird. Die Lichtschranke umfasst einen Sender und einen Empfänger. Der Empfänger detektiert die Lichtmenge und anhand der vom Empfänger detektierten Lichtmenge wird die Lötwelle eingestellt.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 so zu gestalten, dass die Wellenhöhe im μm-Bereich eingehalten werden kann. Erfindungsgemäss geschieht dies dadurch, dass die Lichtschrankenanordnung aus vertikal übereinander angeordneten Lichtbalken aus Laserstrahlen in einem Höhenbereich besteht, der die maximalen Abweichungen der Lötwellenhöhe von dem Sollwert überdeckt, die Unterbrechung eines jeden der Lichtbalken ein Regelsignal erzeugt, und der Regelkreis derart ausgebildet ist, dass die Geschwindigkeit der Rückregelung an den jeweils gemessenen Istwert angepasst wird.
Aufgrund der vertikal übereinander angeordneten Lichtbalken, die einen Abstand von einander von im wesentlichen 5 μm aufweisen, ergibt sich ein Pendeln der Lötwellenhöhe um einen Sollwert in diesem Bereich, wobei eine Beeinflussung einer Lichtschranke, die einer bereits beeinflussten Lichtschranke folgt, zu einer besonders schnellen Ausregelung führt, ohne dass der Regelkreis dazu neigt, in Schwingungen zu geraten, was bei derartigen Regelkreisen wegen der darin enthaltenen Rückkoppelung immer ein besonderes Problem darstellt. Durch die über mehr als einen Lichtbalken hinausreichende Lichtschrankensteuerung kann der Regelkreis die Geschwindigkeit seiner Rückregelung an den jeweils gemessenen Istwert anpassen, das heisst, bei Beeinflussung eines ersten Lichtbalkens fängt die Regelung bereits an und wird dann bei Beeinflussung des zweiten Lichtbalkens beschleunigt, was dann bei Verlassen des zweiten Lichtbalkens wieder verlangsamt wird, so dass letztlich die Schwankung um den Mess- und Istwert relativ verzögert erfolgt und daher keine Schwingungsneigung aufweist.
Vorteilhaft lässt sich dabei die Regelung so gestalten, dass sie über mehrere Durchgänge einer Flachbaugruppe festgehalten wird, wozu dem Regelkreis ein Stabilisierungsglied zugeordnet ist, das vor einem oder mehreren Durchgängen einer Flachbaugruppe den dem Sollwert angenäherten Istwert in Form des Regelsignals über einen von den Durchgängen gegebenen Zeitraum festhält.
Hierdurch wird erreicht, dass die gegebenenfalls von Zufälligkeiten abhängige Regelung bewusst über einen bestimmten Zeitraum festgehalten wird, in dem eine festgelegte Anzahl von Flachbaugruppen durch die Lötwelle hindurchgeführt wird, so dass in diesem Zeitbereich Schwankungen der Höhe der Lötwelle praktisch ausgeschlossen sind. Wenn dann am Ende des eingestellten Bereichs sich eine Abweichung des Istwertes vom Sollwert ermitteln lässt, wird dieser schnell ausgeregelt, woraufhin dann wieder das Stabilisierungsglied wirksam wird, das für eine bestimmte Anzahl von Flachbaugruppen die Wellenhöhe festhält. Ausserdem lässt sich durch die über eine festgelegte Anzahl von Flachbaugruppen erfolgende Stabilisierung des letzten eingestellten Istwerts im Falle von dicht aufeinander folgenden Flachbaugruppen erreichen, dass die Regelung durch zu geringe Abstände zwischen den Flachbaugruppen gewissermassen in die Irre geführt wird, da sie in dem kurzen Zeitraum des Durchgangs von zwei eng aufeinanderfolgenden Flachbaugruppen gar nicht in der Lage ist, praktisch eine Regelung durchzuführen. Durch die Stabilisierung des Istwerts für eine bestimmte Anzahl von Flachbaugruppen ergibt sich damit die Möglichkeit, für die betreffende Zahl von Flachbaugruppen die Regelung festzuhalten, um dann die Regelung wieder zu beginnen, wenn nach der letzten zu dem Stabilisierungsbereich gehörenden Flachbaugruppe zunächst ein Abstand zur nächsten Flachbaugruppe gelegt wird, der ausreicht, um eine vollständige Regelung durchzuführen.
In der Figur ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt.
Die Figur zeigt eine übliche Anordnung einer Lötdüse 1, die den Lötschwall bzw. die Lötwelle 2 erzeugt. Die Lötdüse 1 sitzt auf dem Behälter 3 mit flüssigem Lot, aus dem durch die über den Motor 4 angetriebene Flügelradpumpe 5 das Lot in die Lötdüse 1 gepumpt wird. Insoweit handelt es sich um eine bekannte Anordnung.
Beiderseits der Lötwelle sind der Sender 6 und der Empfänger 7 dargestellt, die für die Aussendung und den Empfang von durch gestrichelte Linien angedeuteten Laserstrahlen gestaltet sind. Die Laserstrahlen bilden somit übereinander angeordnete Lichtbalken 8 mit einem Abstand von etwa 5 μm, die je nach Höhe der Lötwelle 2 einzeln von der Lötwelle unterbrochen werden. In der Figur sind aus Gründen der Erleichterung der Darstellung die einzelnen Lichtbalken 8 mit stark vergrössertem Abstand gezeichnet. In Wirklichkeit liegen sie, wie vorstehend gesagt, in einem Abstand von etwa 5 μm, so dass von der Lötwelle 2 aus sämtliche Lichtbalken 8 unterbrochen werden können. Der Sender 6 und der Empfänger 7 bilden eine Lichtschrankenanordnung im Sinne der vorliegenden Erfindung.
Die Figur zeigt weiterhin den Regelungsmechanismus für die Einstellung der Höhe der Lötwelle 2. Dieser enthält den Regler 9, der aus der Unterbrechung jedes der Lichtbalken 8 ein Regelsignal erzeugt, das dem Stellglied 10 zugeführt wird. Der Regler 9 und das Stellglied 10 bilden einen Regelkreis im Sinne der vorliegenden Erfindung. Das Stellglied 10 ist mit dem Motor 4 für den Antrieb des Flügelrades 5 verbunden. Je nach ermitteltem Regelwert stellt das Stellglied 10 die Geschwindigkeit des Motors 4 entweder höher oder niedriger ein. Für die Gestaltung dieses Regelkreises sind lediglich bekannte Mittel erforderlich.
Um die Regelung für eine vorgegebene Anzahl von Durchgängen einzelner Flachbaugruppen über die Lötwelle 2 stabil zu halten, enthält der Regler 9 das Stabilisierungsglied 11, das die Anzahl der Durchgänge von Flachbaugruppen zählt. Dies ist dadurch leicht möglich, weil auf jeden Fall zwischen zwei auch eng benachbarten Flachbaugruppen ein kurzer Zwischenraum existiert, der eine vorher erfolgte Unterbrechung eines Lichtbalkens 8 kurzfristig aufhebt, die dann als ein Impuls erscheint, der von dem Stabilisierungsglied 11 im Sinne einer Abzählung ausgewertet werden kann. Wenn dann das Stabilisierungsglied 11 die vorgegebene Anzahl von Unterbrechungsimpulsen erhalten hat, gibt es für den nächsten längeren Zwischenraum zwischen zwei Flachbaugruppen die Regelung frei, die nunmehr den längeren Zeitraum auf Grund des grösseren Abstandes zwischen zwei Flachbaugruppen ausnutzen kann, um eine Regelung durchzuführen, nach der dann das Stabilisierungsglied 11 wiederum seine Funktion der Abzählung von einzelnen Flachbaugruppen übernimmt, bis diese vollständig durchgelaufen sind, um daraufhin in eine erneute Regelung einzutreten.

Claims

Vorrichtung zum Löten von Flachbaugruppen mit einer Einrichtung zum Messen der Höhe einer Lötwelle (2) mit einer Lichtschrankenanordnung (6, 7) und einem von dieser gesteuerten Regelkreis (9, 10), der in Abhängigkeit von einem vorgebbaren Sollwert den Istwert der Höhe der Lötwelle (2) unter Heranführung an den Sollwert durch ein Regelsignal regelt, das eine Pumpe (5) für das Lot der Lötwelle (2) beeinflusst, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtschrankenanordnung (6, 7) aus vertikal übereinander angeordneten Lichtbalken (8) aus Laserstrahlen in einem Höhenbereich besteht, der die maximalen Abweichungen der Lötwellenhöhe von dem Sollwert überdeckt, die Unterbrechung eines jeden der Lichtbalken (8) ein Regelsignal erzeugt, und der Regelkreis derart ausgebildet ist, dass die Geschwindigkeit der Rückregelung an den jeweils gemessenen Istwert angepasst wird.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass dem Regelkreis (9, 10) ein Stabilisierungsglied (11) zugeordnet ist, das vor einem oder mehreren Durchgängen einer Flachbaugruppe den dem Sollwert angenäherten Istwert in Form des Regelsignals über einen von den Durchgängen gegebenen Zeitraum festhält.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Lötdüse (1) vorgesehen ist, die auf einem flüssiges Lot enthaltenden Behälter (3) angeordnet ist, wobei die Pumpe eine durch einen Motor (4) angetriebene Flügelradpumpe (5) ist, um das flüssige Lot in die Lötdüse (1) zu pumpen.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtbalken (8) einen Abstand von im wesentlichen 5 μm aufweisen.