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Die Erfindung betrifft eine Lötanlage, insbesondere eine Reflowlötanlage, zum Durchlauflöten von Leiterplatten entlang einer Transportrichtung, mit einem Prozesskanal, der eine Vorheizzone, eine Lötzone und eine Kühlzone umfasst, mit Lüftereinheiten zur Umwälzung von Prozessgas im Prozesskanal, wobei die Lüftereinheiten jeweils einen elektrischen Lüftermotor und ein Lüfterrad umfassen, und mit wenigstens einem Anlagenelement, wobei die Lötanlage in einem Betriebsmodus betreibbar ist, in dem die Lüftermotoren so angesteuert werden, dass sie mit konstanter oder weitergehend konstanter Drehzahl betrieben werden, wodurch Prozessgas durch das wenigstens eine Anlagenelement und danach von den jeweiligen Lüftereinheiten wieder angesaugt wird. Das Prozessgas kann vor oder nach dem Durchströmen des Anlagenelements entlang der Leiterplatte geführt sein. Das Anlagenelement kann insbesondere ein Filterelement, durch das Prozessgas zur Absonderung von Partikel und Kondensat hindurchgeleitet wird, ein Wärmetauscher, zur Erwärmung oder zur Abkühlung von Prozessgas, ein Kanal zur Durchführung von Prozessgas sein und/oder ein sonstiges, beliebiges Bauteil sein, durch welches Prozessgas in durchgeführt wird. Derartige Anlagenelemente haben gemeinsam, dass sie einer Verunreinigung durch im Prozessgas vorhandene Partikel und sich bildendes Kondensat unterliegen, was zu einem erhöhten Strömungswiderstand des Prozessgases führen kann.
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Mittels Reflowlötanlagen werden sogenannte SMD-Bauteile (Surface Mounted Devices) mittels Lotpaste auf die Oberfläche von Leiterplatten aufgelötet. Die Lotpaste, die insbesondere eine Mischung aus Lotmetallgranulat, Flussmittel und pastösen Bestandteilen ist, wird zum Reflowlöten auf die Oberfläche der Leiterplatten aufgetragen oder aufgedruckt. Anschließend werden die zu lötenden Bauteile in die Lotpaste gesetzt. Im Reflowlötprozess wird das Lötgut, also die Baugruppe bestehend aus Leiterplatte, Lotpaste und zu verlötenden Bauteilen, entlang des Prozesskanals in einer Vorheizzone vorgewärmt und in einer Lötzone auf eine Temperatur aufgeheizt, welche oberhalb des Schmelzpunktes der Lotpaste liegt. Dadurch schmilzt die Lotpaste und die Lötstellen bilden sich aus. In einer Kühlzone - falls eine solche vorhanden ist - wird das Lötgut abgekühlt, bis das aufgeschmolzene Lot erstarrt, bevor es aus der Reflowlötanlage entnommen wird.
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Bei Reflowlötanlagen wird der Prozesskanal in der Regel von zwei Kanalhälften, einer oberen und einer unteren Kanalhälfte gebildet. Die untere Kanalhälfte ist in oder an einem Grundkörper und die obere Kanalhälfte ist in oder an einer Abdeckhaube vorgesehen. Im oder am Prozesskanal bzw. in oder am Grundkörper und in oder an der Abdeckhaube sind in der Regel weitere Bauelemente vorgesehen, wie beispielsweise Düsenplatten, Lüftereinheiten, das Prozessgas führende Luftkanäle, Filterelemente und/oder Kühlelemente. Insgesamt wird damit entlang der Transportrichtung im Prozesskanal ein gewünschtes Temperaturprofil bereitgestellt, wobei das Prozessgas in den Prozesskanal eingeblasen, aus diesem abgesaugt, insbesondere in der Kühlzone gekühlt, gereinigt und dem Prozesskanal wieder zugeführt wird.
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Insbesondere in der Kühlzone bildet sich beim Abkühlen des Prozessgases Kondensat, welches zu einer Verunreinigung der Maschine führen kann. Aus dem Stand der Technik ist es bekannt Strömungswiderstände innerhalb von Lötanlagen mittels Druckmessdosen, Strömungsmesssensoren und/oder oder Differenzdruckmessverfahren zu bestimmen, was zusätzliche Bauteile und einen zusätzlichen Verkabelungsaufwand innerhalb der Lötanlage erforderlich macht.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Lötanlage bereitzustellen, bei der insbesondere die Kühlzone vorteilhaft gestaltet ist, derart, dass Verunreinigungen rechtzeitig erkannt werden.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Lötanlage mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Folglich ist insbesondere in der Kühlzone vorgesehen, dass wenigstens eine, insbesondere im oder am Lüftermotor vorgesehene und dass vorzugsweise mehrere Strommesseinheiten vorgesehen sind, die im Betriebsmodus die vom jeweiligen Lüftermotor aufgenommene Stromstärke über die Zeit messen und dass wenigstens eine Auswerteeinheit vorgesehen und derart eingerichtet ist, dass von der wenigstens einen Auswerteeinheit dann ein Steuersignal erzeugt, wenn die jeweilige gemessene Stromstärke einen Schwellwert unterschreitet oder überschreitet.
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Damit kann ohne zusätzliche Drucksensoren oder Strömungsmesssensoren mittelbar auf eine Erhöhung des Strömungswiderstandes des Prozessgases rückgeschlossen werden, wobei ein erhöhter Strömungswiderstand mit einem erhöhten Verschmutzungsgrad der Maschine einhergeht. Der Verschmutzungsgrad kann folglich auf einfache Art und Weise und dennoch zuverlässig bestimmt werden.
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Werden im Betriebsmodus die Lüftermotoren mit konstanten oder weitgehend konstanten Drehzahlen betrieben, so führt eine Erhöhung des Strömungswiderstandes zu einem Abfall der von den Lüftermotoren aufgenommenen Stromstärke. Sinkt folglich bei konstanter Drehzahl die Stromstärke unter den Schwellwert, kann damit auf einen erhöhten Verschmutzungsgrad, insbesondere des Filterelements, rückgeschlossen werden. Regelmäßig erhöht sich der Strömungswiderstand deswegen, weil insbesondere das Filterelement durch im Prozessgas enthaltene Partikel und Kondensat nach einer gewissen Betriebsdauer der Lötanlage zugesetzt wird.
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Ferner ist vorteilhaft, wenn die wenigstens eine Auswerteeinheit weiter derart eingerichtet ist, dass von der wenigstens einen Auswerteeinheit dann weitere Steuersignal erzeugt werden, wenn die gemessene Stromstärke weitere Schwellwerte unterschreitet oder überschreitet. Folglich können mehrere Schwellwerte vorgegeben werden, wobei je nach unterschreiten oder überschreitendes jeweiligen Schwellwerts dann ein Steuersignal erzeugt wird. Dadurch können unterschiedliche Verschmutzungsgrade erkannt und angezeigt werden.
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Weiterhin ist vorteilhaft, wenn der jeweilige Schwellwert oder die Schwellwerte proportional zu einem Verschmutzungsgrad des jeweiligen Anlagenelements sind. Dadurch können verschiedene Verschmutzungsgrade des jeweiligen Anlagenelements erkannt werden. Ist das Anlagenelement ein Filterelement, dann kann das Filterelement ein Filtervlies oder Filtergranulat umfassen.
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Ferner ist denkbar, dass der jeweilige Schwellwert oder die Schwellwerte proportional zu einem Verschmutzungsgrad einer Düsenplatte sind, durch welches Prozessgas geleitet wird, bevor es auf die Leiterplatte strömt. Mit den Düsenplatten wird eine gleichmäßige Luftströmung bereitgestellt. Die Düsenplatten weisen eine Vielzahl von Düsenöffnungen auf, die ebenfalls verschmutzen können. Insgesamt können unterschiedliche Verschmutzungsgrade der Düsenplatte erkannt kommuniziert werden.
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Gemäß der Erfindung kann auch vorgesehen sein, dass die wenigstens eine Auswerteeinheit weiter derart eingerichtet ist, dass mit Erzeugung des jeweiligen Steuersignals das jeweilige Steuersignal einer Bedienperson oder einer Maschinensteuerung zur Kenntnis gebracht wird und/oder dass Schritte zur Reinigung oder zum Austausch des wenigstens einen Anlagenelements veranlasst werden. Dadurch kann eine Bedienperson Informationen über den jeweiligen Verschmutzungsgrad erhalten. Entsprechend kann eine übergeordnete Maschinensteuerung über den Verschmutzungsgrad informiert werden, und entsprechende Maßnahmen können veranlasst werden.
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Weitere Einzelheiten und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind der nachfolgenden Beschreibung zu entnehmen, anhand derer ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher beschrieben und erläutert ist.
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Es zeigen:
- 1 eine Reflowlötanlage in Seitenansicht von schräg vorne mit geschlossener Abdeckhaube;
- 2 die Reflowlötanlage gemäß 1 in Vorderansicht; und
- 3 einen Querschnitt durch die Kühlzone der Reflowlötanlage gemäß 1.
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In der 1 ist eine Reflowlötanlage 10 zum Durchlauflöten von Lötgut dargestellt. Die Reflowlötanlage 10 weist einen Eingang 12 und einen Ausgang 14 auf, wobei das zu lötende Lötgut über den Eingang 12 in die Reflowlötanlage 10 gelangt und über den Ausgang 14 aus der Reflowlötanlage 10 abgeführt wird. Das Lötgut wird dabei entlang einer Transportrichtung 18 durch einen in 1 angedeuteten Prozesskanal 16 transportiert. Im Prozesskanal 16 ist eine Vorheizzone 20, eine Lötzone 22 und eine Kühlzone 24 vorgesehen.
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Wie aus den 1 und 2 deutlich wird, ist eine Kommunikationseinheit 36 mit einem Bildschirm und einer Eingabeeinrichtung vorgesehen, mittels welcher mit einer Maschinensteuerung der Reflowlötanlage 10 kommuniziert werden kann.
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Das Lötgut, also die mit Lotpaste versehene und mit elektronischen Bauteilen bestückte Leiterplatte, wird zunächst in der Vorheizzone 20 aufgeheizt, auf eine Temperatur, die unterhalb der Schmelztemperatur der Lotpaste liegt. In der Lötzone 22 wird die Leiterplatte für eine bestimmte Dauer auf eine Prozesstemperatur erwärmt, welche oberhalb des Schmelzpunktes der Lotpaste liegt, so dass diese in der Lötzone schmilzt, um die elektronischen Bauteile mit der Leiterplatte zu verlöten. In der Kühlzone 24 wird das Lötgut abgekühlt, so dass das flüssige Lot erstarrt, bevor das Lötgut am Ausgang 14 der Reflowlötanlage 10 entnommen wird.
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Zum Transportieren der Leiterplatten entlang der Transportrichtung 18 ist innerhalb der Reflowlötanlage 10 ein Transportsystem 34 vorgesehen.
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Wie aus 2 deutlich wird, weist die Reflowlötanlage 10 eine Abdeckhaube 25 auf. Die Abdeckhaube 25 kann um eine sich parallel zur Transportrichtung 18 erstreckende Haubenachse 32 aufgeschwenkt werden. Durch Aufschwenken der Abdeckhaube 25 wird das Innere des Prozesskanals 16 und das Transportsystem 34 zugänglich, um diese optisch zu kontrollieren, zu warten, zu reinigen, einzurichten, auszutauschen und gegebenenfalls zu reparieren.
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Wie aus dem Schnitt gemäß 3 durch die Kühlzone 24 deutlich wird, befinden sich oberhalb des Prozesskanals 16 eine Vielzahl von Lüftereinheiten 50 mit Lüftermotoren 51, die dazu vorgesehen sind, im Prozesskanal 16 eine vorgesehene Luftströmung zu erzeugen. Die Lüftereinheiten 50 in der Vorheizzone 20 und der Prozesszone 22 können zusätzlich Heizelemente aufweisen, um eine vorgegebene Temperatur bereitzustellen. Mittels den Lüftereinheiten 50 bzw. deren Lüftermotoren 51 wird entsprechend erwärmtes oder auch abgekühltes Prozessgas von oben durch eine Düsenplatten 40 hindurch in den Prozesskanal 16 eingebracht.
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Wie ebenfalls aus dem Schnitt gemäß 3 durch die Kühlzone 24 deutlich wird, sind im Grundkörper 60 in Transportrichtung 18 seitlich neben dem Prozesskanal 16 und in einer Ebene unterhalb des Transportkanals 18 mehrere in Transportrichtung 18 hinter einander angeordnete Lüftereinheiten 100 vorgesehen, wobei im Schnitt gemäß 3 nur eine Lüftereinheit 100 zu sehen ist. Die Lüftereinheiten 100 entsprechen im Aufbau den Lüftereinheiten 50 und liegen in Querrichtung zwischen der Haubenachse 32 und dem Prozesskanal 16.
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Die Lüftereinheiten 50 bzw. 100 weisen jeweils einen Lüftermotor 51 bzw. 102, eine vom jeweiligen Lüftermotor 51, 102 angetriebene Rotorwelle 104 und ein an der Rotorwelle 104 vorgesehenes Lüfterrad 106 auf. Bei dem jeweiligen Lüfterrad 106 handelt es sich um ein Radiallüfterrad, das bei den Lüftermotoren 102 in 3 axial von unten Prozessgas 108 aus einem Ansaugbereich 109 ansaugt und das in radialer Richtung Prozessgas 110 wegbläst. Dabei ist die jeweilige Rotorwelle 104, um das Maß 112 in horizontaler Richtung vom Prozesskanal 16 seitlich beabstandet. Die jeweilige Rotorwelle 104 verläuft in vertikaler Richtung. Die Anordnung ist dabei derart, dass der jeweilige Lüftermotor 102 bzw. 51 vertikal oberhalb des jeweiligen Lüfterrades 106 sitzt.
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Im Betrieb der Lüftereinheiten 100 wird Prozessgas 110 in einen im Wesentlichen horizontal verlaufenden Führungskanal 114 geblasen, der an das Lüfterrad 106 anschließend in quer zur Transportrichtung 18 verlaufender Querrichtung zunächst seitlich neben und daran anschließend senkrecht unterhalb des Prozesskanals 16 verläuft. Über den Führungskanal 114 wird das Prozessgas dann nach vertikal oben durch ein Kühlelement in Form eines Wärmetauschers 116, in dem das Prozessgas weiter gekühlt wird, und durch eine untere Düsenplatte 118 von unten her in den Prozesskanal 16 eingeblasen. Das zu kühlende Lötgut wird folglich innerhalb der Kühlzone 24 von unten her angeblasen.
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An dem im Prozesskanal 14 vorgesehenen Lötgut wird das eingeblasene Prozessgas 120 hin zur vorderen Längsseite geführt. Dort tritt das Prozessgas 124 in einen Einführkanal 122 ein und wird und nach vertikal unten geleitet. Im Bereich 123 geht der Einführkanal 122, der am Grundkörper 60 vorgesehen ist, in einen Eingangskanal 125 über. Der Eingangskanal 125 lenkt im Bereich des Bodens 128 Prozessgas hin zu einer als Kühlplatte 134 ausgebildeten Kühleinrichtung 136.
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Wie aus 3 deutlich wird, verläuft die Kühlplatte 134 schräg zur Oberkante 133 bzw. zur Horizontalen und ist nach vorne abfallend. Die Kühlplatte 134 wird in der vorliegenden Ausführungsform von Umgebungsluft gekühlt.
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Der Eingangskanal 125 mündet auf der hinteren Seite in einen Filterbereich 140. Im Filterbereich 140 ist ein Anlagenelement in Form eines Filterelements 142 vorgesehen. Das Filterelement 142, das beispielsweise ein Filtergitter mit einem Filterflies vorsehen kann, verläuft schräg zur Horizontalen und ist hin nach hinten abfallend ausgebildet. Insgesamt schließt die Ebene, in der die Kühlplatte 134 liegt, und die Ebene, die vom Filterelement 142 gebildet wird, einen spitzen Winkel 144 ein.
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Ein Abschirmblech 146 ist zwischen dem Ansaugbereich 109 des Lüfterrads 106 und dem Filterelement 142 vorgesehen und schirmt den Ansaugbereich 109 des Lüfterrads 106 ab. Um zu bewirken, dass das Prozessgas, das das Filterelement 142 passiert, hin zum Ansaugbereich der jeweiligen Lüftereinheit 100 geleitet wird, ist am Grundkörper 60 ein Führungsblech 148 vorgesehen.
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Zur Feststellung eines Verschmutzungsgrads der Lötanlage 10 und insbesondere zur Feststellung eines Verschmutzungsgrads des Filterelements 142 und oder der Düsenplatte 118 bzw. 40 sind an den Lüftermotoren 51, 102 Strommesseinheiten 200 vorgesehen, die im Betriebsmodus, in dem die Lüftermotoren 102 so angesteuert werden, dass sie mit konstanter oder weitergehend konstanter Drehzahl betrieben werden, die vom jeweiligen Lüftermotor 102 aufgenommene Stromstärke über die Zeit messen.
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Ferner ist eine Auswerteeinheit 202 vorgesehen, die derart eingerichtet ist, dass von der wenigstens einen Auswerteeinheit 202 dann ein Steuersignal erzeugt, wenn die von den Strommesseinheiten 200 gemessene jeweilige Stromstärke einen vorgebbaren Schwellwert unterschreitet. Die Auswerteeinheit 202 kann mit den Strommesseinheiten 200 über nicht dargestellte Verbindungskabel oder über eine Funkverbindung kommunizieren.
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Aufgrund eines Zusetzens des Filterelements 142 durch Rückstände und Kondensat erhöht sich der Strömungswiderstand des Filterelements 142. Bei konstanter Drehzahl der Lüftermotoren 51, 102 senkt sich mit zunehmendem Strömungswiderstand die von den Lüftermotoren 51, 102 aufgenommene Stromstärke. Unterschreitet die Stromstärke einen ersten vorgebbaren Schwellwert, wird dies von der Auswerteeinheit 202 erkannt und ein Steuersignal wird abgesetzt. Das Absetzen des Steuersignals kann beispielsweise dazu führen, dass an der Kommunikationseinheit 36 einer Bedienperson der detektierte Verschmutzungsgrad zur Kenntnis gebracht wird oder dass der Maschinensteuerung signalisiert wird, dass Maßnahmen zur Reinigung der Lötanlage 10 und/oder des Filterelements 142 eingeleitet werden sollen.
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Zusätzlich zu dem ersten Schwellwert ist denkbar, weitere Schwellwerte vorzusehen, die dann jeweils einem weiter fortschreitenden Verschmutzungsgrad zugeordnet sind. Bei Unterschreiten des jeweiligen weiteren Schwellwerts wird dann der jeweilige Verschmutzungsgrad detektiert und über entsprechende Steuersignale der Bedienperson oder der Maschinensteuerung angezeigt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102019128780 A1 [0003]
- DE 102019125981 A1 [0003]
- DE 102005055283 A1 [0003]
