DE19637764C2 - Lötvorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Lötvorrichtung nach dem Oberbegriff von Anspruch 1.

Die DE 37 22 047 C1 zeigt ein Lötwerkzeug mit einem Lötkolben und einem auf die Lötspit­ ze ausgerichteten Zuführrohr für den Lotdraht. Dabei sind bei diesem Lötwerkzeug der Löt­ kolben und das Zuführrohr um eine die Berührungsstelle des Lotdrahtes mit der Lötspitze schneidende Achse relativ zueinander einstellbar angeordnet, um so die Flexibilität des Löt­ werkzeugs zu erhöhen. Zur Verstellung des Lötkolbens 6 dient dabei ein Schlitz einer Trä­ gerplatte, wobei die Fixierung mittels einer den Schlitz durchgreifenden Schraube gebildet ist. Zum Verstellen des Zuführrohres 18 für den Lotdraht dient ein Schwenkteil.

Die DE 44 17 625 A1 zeigt eine Vorrichtung zur Aufnahme und Führung einer Werkzeugein­ richtung mit einer mittels eines Stellorgans längs einer Zustellachse bewegbaren Zustellein­ richtung und einer längs einer Bewegungsache bewegbaren Aufnahmeeinrichtung. Dabei ist die Aufnahmeeinrichtung relativ zur Zustelleinrichtung bewegbar.

Zweck der Erfindung ist es, die Einsatzmöglichkeit der einleitend zitierten Lötvorrichtung zu verbessern.

Eine Lötvorrichtung der einleitend zitierten Art ist bekannt. Bei dieser bekannten Lötvorrichtung ist vorge­ sehen, daß diese durch eine Bewegungs- oder Trans­ porteinheit relativ zum Arbeitsstück verstellbar ist, so daß unterschiedliche Lötstellen auf diesem angefahren werden können. Die Anordnung ist so getroffen, daß das den Lötvorgang bewirkende elektrische Heizelement in Form eines Kolbens bei einem jeden Wechsel einer zu bearbeitenden Lötstelle zunächst vom Arbeitsstück ab­ gehoben und dann an diese neue Lötstelle wieder heran­ geführt wird. Hierbei ist dann die Position des elektrisch beheizten Kolbens relativ zur betreffenden Lötstelle konstant, bis zur nächsten Weiterschaltung. Dabei kann jedoch nicht immer eine gleichmäßige Erwärmung der Lötstelle in der Fläche erzielt werden, falls dies erfor­ derlich sein sollte.

Eine örtliche Verstellung der Lötvorrichtung durch die zugeordnete Bewegungs- oder Transporteinheit an ein und derselben Lötstelle ist aber nur sehr schwer möglich.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die be­ kannte Lötvorrichtung derart fortzubilden, daß eine qualitativ bessere Beschickung der Lötstelle mit Lotma­ terial möglich ist.

Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe durch die Merkmale des Kennzeichens von Anspruch 1.

Eine Reihe von Ausgestaltungen und Fortbildungen der Erfindung sind in den dem Anspruch 1 nachgeordne­ ten Unteransprüchen umschlossen.

Die Erfindung hat den Vorteil, daß sie mit vergleichs­ weise einfachen und preiswerten Mitteln verwirklicht werden kann. Sie erlaubt eine zuverlässige Durchfüh­ rung der Lötvorgänge und gestattet auch, eng nebenein­ ander liegende Lötstellen zu bearbeiten.

Die Erfindung ist in Form eines Ausführungsbeispie­ les in der beiliegenden Zeichnung dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung im einzelnen erläu­ tert.

Wie aus der beiliegenden Zeichnung hervorgeht, trägt das Gehäuse 1 der Lötvorrichtung nach der Erfin­ dung unten ein Halteelement 6 für den das elektrische Heizelement darstellenden Kolben 8. Die Heizquelle selbst ist innerhalb des Gehäuses 1 angeordnet und ist nicht im einzelnen dargestellt. Diese Heizquelle wird durch eine geeignete elektrische Heizpatrone gebildet, die ihre Heizenergie auf den der Durchführung des Löt­ vorganges dienenden Kolben 8 überträgt, der mit seiner Lötspitze 9 die Löttemperatur der jeweiligen Lötstelle vermittelt.

Der Kolben 8 selbst ist gegen Rückstellkräfte allseitig verstellbar in dem Halteelement 6 angeordnet. Dies kann z. B. durch eine geeignete federnde Halterung des Kolbens 8 innerhalb des Halteteiles 6 erfolgen. Der Kol­ ben 8 ist in dem Halteelement 6 mit der Heizpatrone verbunden, so daß der Kolben 8 mit seiner Spitze 9 auf die erforderliche Temperatur aufgeheizt werden kann.

Im Inneren des Gehäuses 1 befindet sich ein Stellmo­ tor eines Servosystemes für den Lotvorschub. Der Stell­ motor trägt auf seiner nach oben verlängerten Achse einen Nockenscheibensatz 66, welcher zwischen dem Gehäuse 1 und der Führungsplatte 59 angeordnet ist, oberhalb welcher ein Stellpotentiometer 67 angebracht ist, der mit der Achse des Stellmotors verbunden ist.

Die Nockenscheibe 63 des Nockenscheibensatzes 66 beaufschlagt mit ihrem lateralen Profil einen axial ver­ schiebbaren, federbelastenden Bolzen 70, welcher mit einer schließ- und trennbaren Klemmvorrichtung 55 für den Lotvorschub verbunden ist. Der Bolzen 70 und die mit diesem verbundene Klemmvorrichtung 55 werden durch die Bewegungen der Nockenscheibe 63 hin- und hergestellt. Mit dieser Verschiebebewegung wird auch der von der Klemmvorrichtung 55 umfaßte Lotstrang 41, der von der Lotrolle 37, welche ein Wechselmagazin darstellt, abgewickelt wird, intermittierend nach dem Lotführungsrohr 50 bzw. nach dessen Ende 51 geführt. Das Öffnen und Schließen der Klemmvorrichtung 55 ihrerseits erfolgt durch einen pneumatischen Druckkol­ ben, der ebenfalls im Inneren des Gehäuses 1 der Löt­ vorrichtung angeordnet ist.

Durch eine sinnvolle funktionelle Kopplung oder Verknüpfung der Betätigungen des Servosystemes 60 zur Verstellung des Nockenscheibensatzes 66 und damit durch den Bolzen 70 auch der Klemmvorrichtung 55 sowie der Betätigung eines Druckzylinders für das Schließen und Öffnen der Klemmvorrichtung 55 für den Lotstrang 41, wird nun ein im Takte der Arbeitsfolgen der automatischen Fertigungsmaschine erfolgender schrittweiser Vorschub des Lotstranges 41 und dessen Heranführung an die Lötstelle ermöglicht. Diese funk­ tionelle Kopplung der geschilderten Betätigungen er­ folgt durch die gemeinsame elektronische Programm­ steuerung für die Arbeitsfolgen der Lötvorrichtung und der automatischen Fertigungsmaschine.

Bei der bisherigen Anwendung der bekannten Löt­ vorrichtung wurde diese als solche für einen jeden Löt­ punkt auf dem zu bearbeitenden Arbeitsteil, z. B. einer gedruckten Leiterplatte o. ä., gemäß einem bestimmten Schrittplan durch den Rechner an die betreffende Löt­ stelle herangeführt und dann soweit abgesenkt, daß der Kolben 8 mit seiner Spitze 9 auf dem Lötauge der be­ treffenden Lötstelle zur Auflage gelangte. Hierbei war die Lötvorrichtung starr mit der sie führenden Bewe­ gungs- und Transporteinheit verbunden.

Im Gegensau hierzu ist nun bei der Lötvorrichtung nach der Erfindung ein Ansau 105 vorgesehen, der ei­ nerseits fest mit einer Gehäuseplatte 109 am Gehäuse 1 verbunden ist. Die Halterung 106 der Lötvorrichtung selbst ist durch eine Platte 107 gebildet, welche an ihrer oberen Kante 108 ein Lager 110 aufweist, welches den Ansau 105 andererseits mit der Platte 107 gelenkartig verbindet. Die Platte 107 ist fest mit der Bewegungs- oder Transporteinheit verbunden, welche nicht darge­ stellt ist und die Lötvorrichtung über ihre Halterung 106 in die entsprechende Arbeitsstellung hinführt.

Das Lager 110 wird durch einen Lagerbolzen 111 als Achse gebildet, der die Platte 107 und den Ansau 105 in einer Lagerbohrung 112 durchragt.

Durch das Schwerkraftmoment der Lötvorrichtung und durch die Wirkung einer Schraubenfeder 114 wird das Gehäuse 1 der Lötvorrichtung um das Lager 110 durch die Gehäuseplatte 109 gegen die Platte 107 ange­ stellt.

Zwischen der Platte 107 und der Gehäuseplatte 109 der Lötvorrichtung ist ein vorzugsweise pneumatisch betätigbarer Membranzylinder 120 vorgesehen, der in einer Ausnehmung 121 der Gehäuseplatte 109 und der Platte 107 eingelassen und gehaltert ist. Dieser Mem­ branzylinder erfährt unter pneumatischer Druckeinwir­ kung eine Ausdehnung in axialer Richtung der Art, daß die Membrane 122 eine Verformung in Form einer axialen Ausdehnung erfährt, welche auf die Gehäuse­ platte 109 der Lötvorrichtung nach der Erfindung über­ tragen wird und zu einer Auslenkung oder Verschwen­ kung des Gehäuses 1 und damit der Lötvorrichtung um das Lager 110 führt.

Da die Platte 107 zusammen mit dem Lager 110 eine mit der Bewegungs- oder Transporteinheit für die Löt­ vorrichtung fest verbundene Halterung 106 darstellt, wird durch den betätigten Membranzylinder 120 die Lötvorrichtung und damit auch der Kolben mit der Spit­ ze 9 als Heizelement zusammen mit dem Lotführungs­ rohr 50 um das Lager 110 mitverschwenkt, d. h. der Arbeits- oder Lötpunkt der Lötvorrichtung auf dem Ar­ beitsstück, z. B. einer gedruckten Leiterplatte wird ver­ lagert.

Die Verschwenkbewegung der Lötvorrichtung um das Lager 110 wird durch eine in eine Gewindebohrung 116 der Platte 107 eingedrehte Anschlagschraube 115 begrenzt. Diese ist mittels einer Kontermutter 117 ein­ stellbar, wodurch die zweite Winkelposition der Gehäu­ seplatte 1 und der Gelenkplatte 107 in Bezug auf das Lager 110 relativ zueinander festgelegt ist.

Es wird somit durch die Lötvorrichtung nach der Er­ findung möglich, eine Punktlötung in zwei Funktions- und Bewegungsschritten an der Lötstelle vorzunehmen. Die Lötvorrichtung wird also auf die Lötstelle niederge­ führt und über das Ende 51 des Lotführungsrohres 50 eine erste Teilmenge Lot 40 zugeführt und dieses durch die inzwischen ebenfalls an der Lötstelle aufgesetzte Spitze 9 des Kolbens 8 verflüssigt.

Dann erfolgt - ebenfalls rechnergesteuert - eine Betätigung des Membranzylinders 120 und damit wird die Lötvorrichtung um die Lagerung 110, wie bereits geschildert, um einen bestimmten Winkelbetrag ver­ stellt. Dadurch verlagert sich auch die Position der Spit­ ze 9 des Kolbens 8 in bezug auf die zu bearbeitende Lötstelle.

Da die Spitze 9 des Kolbens 8 auf der Lötstelle, z. B. einem Lötauge einer Leiterbahn federnd aufliegt, gleitet die Spitze 9 auf diesem Lötauge bis zu dem aus letzte­ rem ragenden Pinende, d. h. dem Ende des eingesetzten Bauteillötbeinchens der betreffenden Lötstelle.

Die Spitze 9 stößt oder verhakt sich an dem Pinende unter Federdruck unter Wirkung der Verschwenkung der Lötvorrichtung um den Lagerpunkt 110, während das Ende 51 des Lötführungsrohres 50 auf den hinter dem Pinende der Lötstelle liegenden Bereich des Lötau­ ges der betreffenden Leiterbahn zu liegen kommt. Es wird dann auf diesen Bereich des Lötauges eine weitere Teilmenge Lot durch das Ende 51 des Lotführungsroh­ res 50 niedergebracht und an dem erwärmten Lötauge verflüssigt.

Alsdann erfolgt die Rückstellung der Lötvorrichtung um den Lagerpunkt 110 an der Halterung 106 der Bewe­ gungs- oder Transporteinheit und die Abhebung der Lötvorrichtung von dieser Lötstelle und deren Weiter­ führung zur nächsten.

Dieses Mehrschrittverfahren ergibt eine wesentlich höhere Prozeßsicherheit bei dem Punklötevorgang. So ist es beispielsweise bei einem Lötpunkt auf einer Lei­ terplatte möglich, eine erste Teilmenge Lot vor dem betreffenden Bauteilpin und die zweite Teilmenge Lot hinter dem Bauteilpin einzuschmelzen. Das Umfließen der Lötstelle mit Lot wird so wesentlich erleichtert und gleichmäßiger gestaltet.

Die beiden Teilmengen Lot 41 können insgesamt ge­ ringer gewählt werden, als dies bei einem herkömmli­ chen Einschrittverfahren des Lotvorganges der Fall wä­ re. Auf diese Weise werden sauberere Lötstellen und kürzere Lötzeiten gewährleistet.

Das Ende 51 des Lötführungsrohres 50 ist durch ein Gestänge 125 und durch verstellbare Klemmbuchsen 126 an einem Bolzen 127 am Gehäuse 1 der Lötvorrich­ tung in seiner Position fixiert. Durch die Klemmbuchse 126 auf dem Gestänge 125 bzw. dem Bolzen 127 ist das Ende 51 individuell in bezug auf die Spitze 9 des Kol­ bens 8 einstellbar. Hierzu ist das Lotführungsrohr 50 flexibel, z. B. als ein Metallschlauch o. ä. ausgebildet.

Durch diese Ausgestaltung ist eine exakte Anpassung der Lötvorrichtung an die gegebenen Arbeitsverhältnis­ se möglich.

Claims (20)

1. Lötvorrichtung zur automatischen Lötung zum Einsau bei automatischen Fertigungsmaschinen, wobei ein durch Zuführung von elektrischer Ener­ gie erwärmtes Heizelement in Form eines Kolbens (8, 9) zusammen mit einer von einer automatischen Lotspendevorrichtung (55) über ein Lotführungs­ rohr (50) zugeführten Lotmenge (40) mit Flußmittel durch eine mit der Lötvorrichtung verbundene Be­ wegungs- oder Transporteinheit an eine oder meh­ rere Lötstellen des Arbeitsstückes heranführbar ist, so daß das Lot (40) verflüssigt und die vorgesehene Lötverbindung bewerkstelligt werden kann, da­ durch gekennzeichnet, daß die Lötvorrichtung an ihrer Halterung (106, 110) verschwenkbar angeord­ net ist und durch ein Antriebselement (120) entge­ gen der Wirkung einer Rückstellkraft von einer er­ sten Position um eine Lagerung (110) in wenigstens eine zweite Schwenkposition auslenkbar ist und da­ durch der das Heizelement darstellende Kolben (8, 9) und das Lotführungsrohr (50) relativ zu der über die Halterung (106, 110) der Lötvorrichtung durch letztere angefahrenen Lötstelle auf dem Arbeits­ stück verstellbar sind.

2. Lötvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das aus Kolben (8, 9) ausgebilde­ te elektrische Heizelement der Lötvorrichtung in seiner Halterung (6) als aus seiner Ruheposition allseitig elastisch gegen Rückstellkräfte verstellba­ res Teil ausgebildet und schräg nach unten ragend ausgerichtet ist.

3. Lötvorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Heranführung des Kolbens (8, 9) der Lötvorrichtung auf einen Löt­ punkt der Kolben vor dem betreffenden Anschluß­ pin dieser Lötstelle auf dem Lötauge federnd auf­ setzbar und das Lot zuführbar ist und daß bei der Verschwenkung der Lötvorrichtung relativ zur Halterung (110) an der Bewegungs- oder Trans­ porteinheit der Kolben (8, 9) mit seinem vorderen Ende (9) vor dem Anschlußteil dieser Lötstelle an diesem in Richtung seiner Achse federnd abstütz­ bar und das Lot durch das Lötführungsrohr (50, 51) hinter dem Anschlußteil auf der Lötstelle zuführbar ist.

4. Lötvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Lötvorrichtung an ihrer Hal­ terung (106, 110) an der Bewegungs- oder Trans­ porteinheit aus der ersten Position durch eines oder mehrere Antriebselemente (120) als in mehrere Schwenkpositionen verstellbar ausgebildet ist.

5. Lötvorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß die Lötvorrichtung an ihrer Halterung (106, 110) auf einer horizontal verlaufenden Achse (111) gelagert ist.

6. Lötvorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückstellkraft für die Lötvorrichtung durch eine Schraubfeder (114) gebildet ist.

7. Lötvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Schraubenfeder (114) einer­ seits an der Lötvorrichtung und andererseits an der Halterung (106, 110) der letzteren verankert ist.

8. Lötvorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückstellkraft für die Lötvorrichtung durch deren Schwerkraftmoment am Lager (110) gebildet ist.

9. Lötvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Antriebselement durch ein pneumatisch oder hydraulisch betätigbares Expan­ sionselement (120) gebildet ist, das einerseits am Halteteil (106, 107), andererseits am Gehäuse (1) der Lötvorrichtung ansetzt.

10. Lötvorrichtung nach Anspruch 9, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Expansionselement als ein Membranzylinder (120) ausgebildet ist.

11. Lötvorrichtung nach einem oder mehreren An­ sprüchen 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß zur Festlegung der ersten Schwenkposition der Löt­ vorrichtung relativ zur Halterung (106, 110) ein fe­ stes Anschlagelement (107, 109) vorgesehen ist.

12. Lötvorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß zur Festlegung einer zweiten Position der Lötvorrich­ tung relativ zum Lager (110) an der Halterung (106, 110) ein verstellbares Anschlagelement (115) vor­ gesehen ist.

13. Lötvorrichtung nach Anspruch 12, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Anschlagelement durch eine verstellbare Schraube (115, 116) mit Kontermutter (117) gebildet ist.

14. Lötvorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, da­ durch gekennzeichnet, daß der Membranzylinder (120) in seiner Expansionsrichtung etwa horizontal ausgerichtet an der Halterung (106) angeordnet ist.

15. Lötvorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, da­ durch gekennzeichnet, daß der Membranzylinder (120) in einer Ausnehmung (121) der Platte (109) und der Platte (107) angeordnet ist.

16. Lötvorrichtung nach Anspruch 10, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Membranzylinder als eine Membrandose (120) ausgebildet ist.

17. Lötvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Halterung (106) für die Löt­ vorrichtung an der Bewegungs- oder Transportein­ heit durch eine Platte (107) gebildet ist, welche an ihrer Kante (108) eine Bohrung (112) für den Lager­ bolzen (111) aufweist.

18. Lötvorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerung des Antriebselementes (120) durch den auch die Steuerung der relativen Bewegungen zwi­ schen Lötvorrichtung und Arbeitsstück vorneh­ menden Rechners bewirkt wird.

19. Lötvorrichtung nach Anspruch 5 und 14, da­ durch gekennzeichnet, daß die Steuerung des hy­ draulischen oder pneumatischen Antriebselemen­ tes (120) über ein elektromagnetisch steuerbares Ventil erfolgt.

20. Lötvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Antriebselement ein elektro­ magnetisch betätigbares Element ist.