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Die
Erfindung betrifft eine Vorschubeinrichtung zum linearen Vorschieben
eines Drahtes längs einer
Achsrichtung mittels einer Fördereinrichtung, wobei
das in Förderrichtung
des Drahtes freie Drahtende auf eine Gegenfläche auftrifft, dabei eine in
Gegenrichtung zur Förderrichtung
wirkende Druckreaktionskraft aufnimmt und in Achsrichtung längs des Drahtes
weiterleitet, mit einer Sensoreinheit zur Messung der vom Draht
aufgenommenen Druckreaktionskraft und mit einer Steuerungs- bzw.
Regelungseinheit, die aufgrund der gemessenen Druckreaktionskraft
ein Ansteuersignal an die Fördereinrichtung abgibt,
welches die durch die Fördereinrichtung
bewirkte lineare Verschiebung des Drahtes beeinflusst, insbesondere
regelt.
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Beim
Einsatz von dünnen
Weich- und Hartlotdrähten
mittels Vorschubeinrichtungen kommt es häufig zu Störungen bei automatisch betriebenen
Lötanlagen.
Die Gründe
sind oft nicht ausreichend erwärmte
Lötstellen
und ungeregelter Vortrieb des Lotdrahtes. Dadurch kann der Lotdraht
abknicken und die Lötung
wird nicht ordnungsgemäß ausgeführt.
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In
der
DE 37 27 343 A1 wird
ein Verfahren zum Dosieren der Lotmenge einer Lötvorrichtung durch Regeln der
Vorschubgeschwindigkeit eines Lotdrahtes mit automatischer Heranführung einer
bestimmten, abzuschmelzenden Lotdrahtmenge vorgeschlagen. Dazu soll
eine Lotdraht-Vorschubeinrichtung,
mit welcher Lotdraht mittels eines Motors über ein Getriebe gefördert wird,
auf einem in Richtung auf die Lötstelle
und von dieser weg verfahrbaren Schlitten montiert sein, der in
dieser Richtung und der Gegenrichtung jeweils gegen eine Feder anläuft. Je nach
aktueller Andruckkraft des Lotdrahtendes an der Lötstelle
soll dadurch die Vorschubbewegung des Schlittens und somit auch
des geförderten
Lotdrahtes in den von den Federkräften und Federwegen gegebenen
Grenzen geregelt werden. Die Konzentration auf den wesentlichen
Lötparameter
der Abschmelzgeschwindigkeit ermöglicht
eine rasche Optimierung des Prozesses sowie eine Vereinfachung der
Prozesssicherung durch Erfassen und Auswerten weniger Messgrößen, nämlich Abschmelzgeschwindigkeit
und Wärmezufuhr.
Dadurch ergeben sich auch bei den Anlagekosten erhebliche Kostenvorteile.
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Nachteilig
bei dieser bekannten Vorschubeinrichtung sind allerdings die Art
und der Aufbau des vorgeschlagenen Regelsystems. Zum einen ist die Schlittenführung mechanisch
aufwändig
und Platz raubend, zum anderen äußerst verschmutzungsanfällig und
durch den dadurch nie mals reproduzierbar gleichen Reibungswiderstand
nur sehr grob über
längere
Zeiträume
in einem halbwegs gleichmäßigen Betriebsmodus
betreibbar. Zudem geht die aktuelle Andruckkraft des Lotdrahtendes
an der Lötstelle über die
Schlittenfedern nur sehr ungenau, ungleichmäßig und im Langzeitverhalten
nur unzureichend in das Regelverhalten der Vorrichtung ein, sodass
keine sonderlich feinfühlige
und vor allem keine verlässliche
Regelung des Vorschubvorganges damit möglich ist, was wiederum die
Qualität
der Lötung über längere Betriebsphasen
erheblichen und unvorhersehbaren Schwankungen unterwirft.
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine gattungsgemäße Vorrichtung
der eingangs beschriebenen Art dahin gehend zu verbessern, dass
eine mechanisch unaufwändige,
räumlich kompakte
und kostengünstig
herstellbare Vorschubeinrichtung mit einer feinfühligen und dauerhaft zuverlässigen,
gegen äußere Störeinflüsse wie
Verschmutzung und mechanische Reibung unempfindlichen Vorschubregelung
in Abhängigkeit
von der in Förderrichtung
wirkenden Druckreaktionskraft ausgestattet wird.
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Erfindungsgemäß wird diese
Aufgabe auf ebenso überraschend
einfache wie wirkungsvolle Art und Weise dadurch gelöst, dass
die Sensoreinheit einen elektromechanischen Sensor umfasst, der
starr mit der Vorschubeinrichtung verbunden ist und ein elektronisches
Messsignal in Abhängigkeit
von der gemessenen Druckreaktionskraft erzeugt, welches als Eingangssignal
an die Steuerungs- bzw. Regelungseinheit weitergeleitet wird.
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Dadurch
werden auf simple Weise die Vorteile der oben beschriebenen bekannten
Vorschubeinrichtung gemäß der gattungsbildenden
DE 37 27 343 A1 genutzt,
wobei aber keine schlittenartigen Führungseinheiten benötigt werden,
sodass die Vorrichtung frei von Reibungs widerständen ist. Die erfindungsgemäße Verwendung
eines elektromechanischen Sensors und die elektronische Übertragung seiner
Messsignale stellt eine dauerhaft empfindliche und gleich bleibende
Berücksichtung
der gemessenen Druckreaktionskraft in der Steuerungs- bzw. Regelungseinheit
sicher. Durch die vorgesehen starre Verbindung des Sensors mit der
Vorschubeinrichtung wird die Vorrichtung einerseits räumlich kompakt
und andererseits im Dauerbetrieb unempfindlicher gegen äußere Störeinflüsse.
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Die
Vorteile der Erfindung kommen in besonderer Weise zum Tragen bei
einer Ausführungsform, bei
der die Vorschubeinrichtung Teil einer Löt- oder Schweißanlage ist, die eine ansteuerbare,
insbesondere regelbare Heizvorrichtung zur Erhitzung des freien
Drahtendes umfasst, wobei die Heizleistung der Heizvorrichtung durch
Ansteuersignale von der Steuerungs- bzw. Regelungseinheit beeinflusst
werden kann. Mit der erfindungsgemäßen Vorschubeinrichtung gelingt
es, mit geringster möglicher
(weil besonders schneller) Wärmezufuhr
und bei weitestgehender Reduzierung der Prozesszeiten eine optimale Abschmelzung
des Zusatzwerkstoffs beim Verbinden von Bauteilen durch Schmelzschweißen bzw.
Löten sicherzustellen.
Drahtvorschub und Heizzeitpunkt wirken hierbei intelligent als „Aktio" und „Reaktio" über den gesamten Regel-Produktionsprozess
zusammen. Hierdurch erreicht man eine Verringerung der Wärmebelastung
der zu verbindenden Bauteile auf ein Minimum. Die Temperatur an
der Stelle der Zusatzdrahtzufuhr liegt knapp über der Schmelztemperatur des
Zusatzwerkstoffs. Diese kraftsensible Lotdraht-Abschmelzung ist besonders wichtig bei Verwendung
sehr weicher und/oder sehr dünner
Lotdrähte,
beispielsweise für
Feinstlötungen.
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Fertigungstechnisch
relativ einfach realisierbar und im Betrieb aufgrund ihrer einfachen
Wartungsmöglichkeiten
besonders leicht handhabbar ist eine Ausführungsform der Erfindung, bei
der die Sensoreinheit in die Vorschubeinrichtung einsteckbar oder
einschraubbar ist.
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Besonders
kompakt und daher preiswert herstellbar ist eine Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Vorschubeinrichtung,
bei der die Steuerungs- bzw. Regelungseinheit in der Vorschubeinrichtung
integriert bzw. einstückig
mit dieser verbunden ist.
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Vorteilhaft
sind auch Ausführungsformen,
bei denen die Sensoreinheit und die Steuerungs- bzw. Regelungseinheit
eine räumliche
Einheit bilden.
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Besonders
bevorzugt ist eine Ausführungsform
der Erfindung, bei der die Sensoreinheit und die Steuerungs- bzw.
Regelungseinheit räumlich
unmittelbar an die Fördereinrichtung
angrenzend angeordnet sind.
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Die
Sensoreinheit kann bei Ausführungsform der
erfindungsgemäßen Vorschubeinrichtung
ein im Handel in vielerlei Formen und Größen leicht erhältliches
Piezoelement umfassen.
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Bei
alternativen Ausführungsformen
umfasst die Sensoreinheit ein ebenfalls handelsübliches Hallsensorelement.
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Bei
Weiterbildungen dieser Ausführungsformen
kann das Sensorelement als bewegliches Teil einen Biegebalken aufweisen,
der an einem Ende fest eingespannt und starr mit der Vorschubeinrichtung
verbunden ist, während
sein anderes, bewegliches Ende ein vom Auslenkungsgrad des Biegebalkens
abhängiges
elektromagnetisches Signal an einen Signalaufnehmer abgibt.
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Eine
einfache mechanische Überlastsicherung
wird bei vorteilhaften Weiterbildungen dadurch erreicht, dass in
der Sensoreinheit ein oberer und ein unterer mechanischer Anschlag
vorgesehen sind, die die maximale Auslenkung beweglichen Endes des Biegebalkens
in jeder Bewegungsrichtung begrenzen.
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Besonders
bevorzugt ist eine Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Vorschubeinrichtung, bei
der eine erste Vorrichtung zur Ermittlung der Vorschubgeschwindigkeit
des Drahtes vorgesehen ist, da diese Größe einen ganz entscheidenden
Einfluss auf die Qualität
des zu regelnden Betriebsvorgangs hat.
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Eine
vorteilhafte Weiterbildung dieser Ausführungsform sieht vor, dass
die Fördereinrichtung einen,
vorzugsweise elektrisch angetriebenen, eine Drehbewegung erzeugenden
Vortriebsmotor umfasst, dessen Drehgeschwindigkeit proportional
zur der Vorschubgeschwindigkeit des Drahtes ist.
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Besonders
einfach ist eine Weiterbildung, bei der die erste Vorrichtung zur
Ermittlung der Vorschubgeschwindigkeit des Drahtes ein an der Fördereinrichtung
angeordnetes Tachometer umfasst, wobei mittels des Tachometers die
Drehgeschwindigkeit des Vortriebsmotors erfasst wird.
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Alternativ
kann bei anderen Weiterbildungen der Vortriebsmotor ein Schrittmotor
sein, wobei dann zur Ermittlung der Vorschublänge und der Vorschubgeschwindigkeit
des Drahtes eine Schrittzählung
eingesetzt wird.
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Eine
mechanisch einfache und kostengünstig
herzustellende Weiterbildung zeichnet sich dadurch aus, dass die
Fördereinrichtung
ein vom Vortriebsmotor angetriebenes Förderrad umfasst, welches mit
seinem drehenden Umfang gegen den zu fördernden Draht quer zu dessen
Achsrichtung drückt,
wobei auf der gegenüberliegenden
Seite des Drahtes ein Sekundärrad
als Gegendruckritzel angeordnet ist, das die Andruckkraft des Förderrades
auf den durchlaufenden Draht drehend aufnimmt und als Inkrementalwertgeber
dienen kann.
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Bei
einer bevorzugten Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Vorschubeinrichtung
ist eine von der ersten Vorrichtung zur Ermittlung der Vorschubgeschwindigkeit
des Drahtes unabhängige zweite
Vorrichtung zur Ermittlung der Vorschubgeschwindigkeit des Drahtes
vorgesehen, die die für den
Vortrieb des Drahtes besonders wichtige Regelgröße ebenfalls überwacht
und bei Fehlern im ersten Überwachungssystem
eine notwendige Redundanz darstellt.
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Ganz
besonders einfach und kostengünstig herstellbar
ist eine Kombination aus beiden Ausführungsformen, wobei die zweite
Vorrichtung zur Ermittlung der Vorschubgeschwindigkeit des Drahtes eine
Einrichtung zur Detektion der aktuellen Drehwinkellage des Sekundärrades umfasst,
aus welcher die Vorschublänge
und über
eine einfache Zeitmessung auch die Vorschubgeschwindigkeit des Drahtes
entnommen werden kann.
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Vorzugsweise
geben die erste und gegebenenfalls auch die zweite Vorrichtung zur
Ermittlung der Vorschubgeschwindigkeit des Drahtes elektronische
Messsignale an die Steuerungs- bzw. Regelungseinheit ab, welche
dann entsprechend verarbeitet werden.
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Besonders
vorteilhaft ist ein Verfahren zum Betrieb einer erfindungsgemäßen Vorschubeinrichtung
der oben beschriebenen Art, das sich dadurch auszeichnet, dass von
der Steuerungs- bzw. Regelungseinheit aufgrund der elektronischen
Messsignale aus der Sensoreinheit elektronische Regelsignale an
die Fördereinrichtung
abgegeben werden, mittels denen die von der Fördereinrichtung hervorgerufene Vorschubgeschwindigkeit
des Drahtes in Abhängigkeit
von der gemessenen Druckreaktionskraft auf einen vorgegebenen jeweiligen
Sollwert geregelt wird. Auf diese Weise verlieren bauteilspezifische
Toleranzen, beispielsweise von Spalten, Höhen-Geometrien, Werkstoffen,
Beschichtungen ihren Einfluss auf das Ergebnis der Verbindung. Die
Beschaffenheit des verwendeten Drahtes, d. h. dessen Dicke, Materialzusammensetzung,
Schmelzfähigkeit
und dergleichen werden angemessen berücksichtigt.
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Bevorzugt
ist eine Verfahrensvariante, bei welcher der mit der ersten Vorrichtung
ermittelte Istwert der Vorschubgeschwindigkeit des Drahtes mit dem
von der Steuerungs- bzw. Regelungseinheit vorgegebenen Sollwert
verglichen und gegebenenfalls die von der Steuerungs- bzw. Regelungseinheit
an die Fördereinrichtung
abgegeben Regelsignale entsprechend angepasst werden. Dies ermöglicht einen Ausgleich
von Erwärmungsfehlern über den
Lotdrahtvorschub, eine Vermeidung des Abknickens des Lotdrahtes
durch kraftsensible Regelung sowie eine optimale Anpassung an Lötzonen mit
unterschiedlichen Wärme-
und Lotmengen- und Aufsetzkraftbedarf durch entsprechende Ansteuerung.
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Bei
einer besonders bevorzugten Verfahrensvariante werden in der Steuerungs-
bzw. Regelungseinheit die voneinander unabhängigen elektronischen Messsignale
aus der ersten und der zweiten Vorrichtung zur Ermittlung der Vorschubgeschwindigkeit
des Drahtes miteinander verglichen und bei einer Differenz der beiden
ermittelten Vorschubgeschwindigkeiten erfolgt eine entsprechende
Korrektur der an die Fördereinrichtung
abgegebenen Regelsignale. Die Druckreaktionskraft steht als Echtzeitsignal
zur Start-Auslösung
für Folgeprozesse
zur Verfügung. Dadurch
lässt sich
ein Taktzeitoptimales Zusammenspiel von Abschmelzgeschwindigkeit
und Wärmezufuhr,
Drahtvorschubsgeschwindigkeit, Wärmezufuhr und
Automationsfolgeprozessen erreichen. Die wirtschaftlichen Produktionsgrenzen
können
optimal eingeregelt werden und es ergibt sich ein Höchstmaß an gleich
bleibender Lötqualität, auch
wenn mehrere Störeinflüsse auftreten.
Zu solchen Störungen
gehören
beispielsweise Temperaturänderungen
der Wärmequelle,
die auf Stromschwankungen, Verschmutzung oder bei Verwendung von
Gasbrennern auf Durchflussänderungen
der Gasmenge zurückzuführen sind.
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Insbesondere
beim Einsatz der erfindungsgemäßen Vorschubeinrichtung
als Teil einer Löt- oder
Schweißanlage
wird bei einer vorteilhaften Variante des oben beschriebenen Verfahrens
aus der gemessenen Vorschubgeschwindigkeit des Drahtes in der Steuerungs-
bzw. Regelungseinheit die aktuelle Abschmelzgeschwindigkeit des
erhitzten freien Drahtendes ermittelt und daraus ein Regelsignal
zur Regelung der Heizleistung der Heizvorrichtung abgeleitet. Sobald
der Zusatzwerkstoff abzuschmelzen beginnt wird durch Vergleich der
realen Abschmelzgeschwindigkeit mit einer Sollgeschwindigkeit die
Leistung der Wärmequelle
derart geregelt, dass sich ein optimales Abschmelzverhalten des
Zusatzwerkstoffs ergibt, insbesondere konstante Abschmelzgeschwindigkeit
und gezielte Abschmelzgeschwindigkeiten durch entsprechende zeitliche
Geschwindigkeitssollwertvorgaben. Zu einem ersten Zeitpunkt t1 wird
der Lotvorschub aktiviert. Infolge zu geringer Temperatur des Bauteils
und dadurch bedingt fehlender Abschmelzung des Lotdrahts wird gegebenenfalls
die abgegebene Leistung der Wärmequelle
erhöht,
bis schließlich
zu einem späteren
Zeitpunkt t2 der Sollwert der Abschmelzgeschwindigkeit erreicht
ist. Jetzt erfolgt ein Regeleingriff derart, dass in diesem Fall eine
kontinuierliche Abschmelzung des Lotdrahts erzielt wird. Die Zeitdifferenz Δt = t2 – t1 liegt
in der Größenordnung
0,1s bis 0,5s. Die kurzzeitige Erhöhung der Leistung der Wärmequelle
beim extern gesteuerten Abschluss des Prozesses ermöglicht ein
problemloses Zurückziehen
des Zusatzwerkstoffs ohne Kleben.
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Zu
den Lötparametern,
die sich ändern
können,
zählen
insbesondere die Größe, das
Material und die Masse der miteinander zu verlötenden Teile, deren Anfangstemperatur
sowie die Zusammensetzung und die Dicke des Lotdrahtes. Alle diese
Komponenten führen
dazu, dass sich die Lötzeit,
d. h. diejenige Zeitspanne, die eine vorgegebene Lotdrahtmenge braucht,
um nach dem Aufsetzen auf die Lötstelle
abzuschmelzen, ändert.
Das vorgeschlagene Verfahren hingegen gleicht Erwärmungsfehler
durch Regulierung der Vorschubkraft oder der Vorschubgeschwindigkeit
des Lotdrahtes selbständig
aus und vermeidet auf diese Weise außerdem ein Abknicken des Lotdrahtendes
beim Aufsetzen auf der Lötstelle. Diese
kraftsensible Lotdraht-Abschmelzung ist besonders wichtig bei Verwendung
sehr weicher und/oder sehr dünner
Drähte
(Lotdrähte)
für z.
B. Feinstlötungen.
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Weitere
Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden
detaillierten Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung anhand
der Figuren der Zeichnung, die erfindungswesentliche Einzelheiten
zeigt, sowie aus den Ansprüchen.
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Die
einzelnen Merkmale können
je einzeln für
sich oder zu mehreren in beliebigen Kombinationen bei Varianten
der Erfindung verwirklicht sein.
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In
der schematischen Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung
dargestellt, welche in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert werden.
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Es
zeigen:
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1 eine
schematische Seitenansicht einer als Löt- oder Schweißanlage
ausgestalteten Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Vorschubeinrichtung;
und
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2 eine
Seitenansicht der Ausführungsform
nach 1 um 90° um
eine Hochachse gedreht.
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Die
in der Zeichnung dargestellte Vorschubeinrichtung 1 dient
zum linearen Vorschieben eines Drahtes längs einer Achsrichtung mittels
einer Fördereinrichtung,
wobei das in Förderrichtung
des Drahtes freie Drahtende 2 auf eine Gegenfläche 3 auftrifft,
dabei eine in Gegenrichtung zur Förderrichtung wirkende Druckreaktionskraft
aufnimmt und in Achsrichtung längs
des Drahtes weiterleitet. Die Vorschubeinrichtung 1 umfasst
eine Sensoreinheit zur Messung der vom Draht aufgenommenen Druckreaktionskraft
und eine Steuerungs- bzw. Regelungseinheit 4, die aufgrund
der gemessenen Druckreaktionskraft ein Ansteuersignal an die Fördereinrichtung abgibt,
welches die durch die Fördereinrichtung
bewirkte lineare Verschiebung des Drahtes regelt. Die Sensoreinheit
umfasst einen elektromechanischen Sensor 5, insbesondere
einen Hallsensor oder ein Piezoelement. Dieser ist starr mit der
Vorschubeinrichtung 1 verbunden und erzeugt ein elektronisches Messsignal
in Abhängigkeit
von der gemessenen Druckreaktionskraft, welches als Eingangssignal
an die Steuerungs- bzw. Regelungseinheit 4 weitergeleitet
wird. Dabei ist die Vorschubeinrichtung 1 Teil einer Löt- oder Schweißanlage,
die eine ansteuerbare, insbesondere regelbare Heizvorrichtung 6 zur
Erhitzung des freien Drahtendes 2 umfasst, deren Heizleistung durch
Ansteuersignale von der Steuerungs- bzw. Regelungseinheit 4 beeinflusst
werden kann. Die Heizvorrichtung 6 ist in 2 nur
sehr schematisch angedeutet und kann beispielsweise einen Laser,
aber auch andere an sich bekannte Heizelemente enthalten.
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Die
Fördereinrichtung
enthält
einen elektrisch angetriebenen, eine Drehbewegung erzeugenden Vortriebsmotor 7,
dessen Drehgeschwindigkeit proportional zur der Vorschubgeschwindigkeit
des Drahtes ist. Falls als Vortriebsmotor 7 ein Schrittmotor
eingesetzt wird, können
die Vorschublänge
und die Vorschubgeschwindigkeit des Drahtes durch eine simple Schrittzählung ermittelt
werden. Andernfalls kann hierfür
ein ebenso einfaches Tachometer zur Messung der Drehgeschwindigkeit
des Vortriebsmotors 7 verwendet werden. Außerdem ist
in der Fördereinrichtung
des gezeigten Ausführungsbeispiels
ein vom Vortriebsmotor 7 angetriebenes Förderrad 8 vorgesehen,
welches mit seinem drehenden Umfang gegen den zu fördernden
Draht quer zu dessen Achsrichtung drückt. Auf der gegenüberliegenden Seite
des Drahtes ist ein Sekundärrad 9 als
Gegendruckritzel angeordnet, das die Andruckkraft des Förderrades 8 auf
den durchlaufenden Draht drehend aufnimmt. Über eine einfache Detektion
der aktuellen Drehwinkellage des Sekundärrades 9 können die Vorschublänge und
mittels einer Zeitmessung auch die aktuelle Vorschubgeschwindigkeit
des Drahtes auf einem von der Umdrehungs- oder Schrittzahlmessung
des Vortriebsmotors 7 unabhängigen zweiten Weg ermittelt
werden.
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Die
Vorschubeinrichtung 1 einschließlich einer Drahtspule 10,
von welcher der zu fördernde Draht
abgewickelt wird, ist an einem Halter 11 montiert, der
seinerseits an einem schwenkbar gelagerten Automationsarm oder Roboterarm
befestigt sein kann. Der starr mit der Vorschubeinrichtung verbundene
elektromechanische Sensor 5 stützt sich zur Messung der Druckreaktionskraft
des Drahtes gegen eine starre Wand 12 ab.
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Der
Draht wird von einem auf der Drahtspule 10 befindlichen
Wickel abgespult und durchläuft
ein Führungsrohr 13,
das derart angeordnet ist, dass das aus dem Rohr 13 herausragende
freie Drahtende 2 auf eine Lötstelle auf der Gegenfläche 3 ausgerichtet ist.
An dem zur Lötstelle
weisenden Ende des Halters 11 ist das Führungsrohr 3 befestigt.
Zwischen Drahtspule 10 und Führungsrohr 3 ist Fördereinrichtung
angeordnet. Diese hat zwei vorzugsweise geriffelte Reibrollen, nämlich das
Förderrad 8 und
das Sekundärrad 9,
zwischen denen der Lotdraht hindurchgeführt ist. Das Sekundärrad 9 ist über einen
Hubmagneten 14 schwenkbar gelagert und drückt über diesen
in Richtung des Förderrades 8,
wodurch der Lotdraht reibschlüssig
zwischen den beiden Rollen eingespannt wird. Zum Vorschub des Lotdrahtes
dient der Vortriebsmotor 7, dessen Drehrichtung umkehrbar
ist. Der Vortriebsmotor 7 ist ebenso wie die Drahtspule 10 am
Halter 11 und damit am Kraftsensor 5 befestigt.
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Das
kraftproportionale Signal des Kraftsensors 5 wird vor der
Prozessdurchführung
eines Lötzyklus
durch die elektronische Schaltung genullt. Dadurch werden die Einflüsse von
Masse und Schräglage
der Vorschubeinrichtung 1 sowie des Gewichtes der Drahtspule 10 eliminiert.
Solche Nullungsschaltungen sind an sich bekannt und brauchen daher
an dieser Stelle nicht näher
erläutert
zu werden. Die Größe des bleibenden,
dem Regelkreis des Vortriebsmotors 7 zugeführten Signals
hängt somit
nur noch von der Größe einer
auf das freie Drahtende 2 entgegen dessen Vorschubrichtung
ausgeübten Kraft,
die über
den Kraftaufnehmer 5 ermittelt wird, ab.
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Der
Anstieg des Messsignals aus dem Auftreffen des freien Drahtendes 2 auf
die Lötstelle
kann dazu benutzt werden, um den Messkreis für die richtige Lotmenge zu
aktivieren, welche mit Hilfe eines Ver gleichers den Vortriebsmotor 7 abschaltet,
nachdem die Lötstelle
erhitzt und eine vorgegebene Länge
des Lotdrahtes abgeschmolzen ist.
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Mit
dem Ansteigen der Temperatur an der Lötstelle wird das dort befindliche
Lot zunächst
weich und dann schmelzflüssig.
Die vom freien Ende 2 des Lotdrahtes ausgeübte Gegenkraft
nimmt demzufolge stark ab und die in der Steuerung hinterlegte Soll-Lotdrahtvorschublänge wird
der Lötstelle
zugeführt.
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Entsteht
beim Aufsetzen des freien Drahtendes 2 auf die Lötstelle
eine vom Kraftaufnehmer 5 registrierte Andruckkraft, so
erreicht der Regelkreis durch die daraus resultierende Änderung
der Signalfolge eines Inkrementalgebers den an einem Stellglied
vorgewählten
Sollwert Lotmenge entsprechend später. Dies bedeutet, dass auch
bei schlechter Wärmeeinbringung
stets die für
den Lötprozess
erforderliche Erwärmung
stattgefunden hat.
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Die
Lötvorrichtung
eignet sich aufgrund ihrer vorgestellten Eigenschaften insbesondere
auch zur Verwendung mit Handhabungsgeräten bestückten automatischen Lötstationen.
Hierzu ist der Halter 11 der Lötvorrichtung als Adapter ausgebildet.
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Durch
diese Maßnahmen
ist eine optimale Anpassungsfähigkeit
der Lötvorrichtung
an Lötstellern
mit unterschiedlichen Wärme-Lotmengen- und Aufsetzkraftbedarf
durch entsprechende Programmierung bzw. Regelungsverhalten gewährleistet.
Erwärmungsfehler
werden über
die Geschwindigkeiten des Lotdrahtvorschubs ausgeglichen. Von besonderer
Bedeutung ist, dass durch die kraftsensible Regelung des Lotdrahtvorschubs
ein Knicken selbst sehr empfindlicher Lotdrähte zuverlässig vermieden wird.