DE20221955U1

DE20221955U1 - Apparatus for measuring the height of a solder wave for soldering printed circuit boards

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Publication number: DE20221955U1
Application number: DE20221955U
Authority: DE
Original assignee: Seho Systemtechnik GmbH
Current assignee: Seho Systemtechnik GmbH
Priority date: 2001-09-20
Filing date: 2002-09-20
Publication date: 2009-09-24
Anticipated expiration: 2012-09-21
Also published as: DE10243769B4; DE10243769A1

Abstract

Vorrichtung zum Messen der Höhe einer Lötwelle (2) zum Löten von Flachbaugruppen 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 (4, 5) für das Lot der Lötwelle (2) beeinflusst, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtschrankenanordnung (6, 7) aus vertikal übereinander angeordneten Lichtbalken (8) in einem Höhenbereich besteht, der die maximalen Abweichungen der Lötwellenhöhe von dem Sollwert überdeckt.Device for measuring the height of a soldering wave (2) for soldering printed circuit boards with a light barrier arrangement (6, 7) and a controlled by this control circuit (9, 10), the actual value of the height of the solder wave (2) in response to a predetermined desired value controlled by a control signal, which influences a pump (4, 5) for the solder of the soldering wave (2), characterized in that the light barrier arrangement (6, 7) consists of vertically stacked light bars (8) in a height range exists, which covers the maximum deviations of the Lötwellenhöhe from the target value.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Messen der Höhe einer Lötwelle zum Löten von Flachbaugruppen 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.The The invention relates to a device for measuring the height a Lötwelle for soldering printed circuit boards with a light barrier arrangement and a controlled by this control loop, in dependence on a predetermined setpoint the Actual value of the height of the solder wave under approach to the setpoint by a control signal that controls a pump for the solder of the solder wave influences. Under printed circuit boards one understands electric circuit boards, those with electrical components are equipped.

Eine derartige Vorrichtung ist aus dem deutschen Gebrauchsmuster 297 22 696 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.Such a device is from the German utility model 297 22 696 known. In this device, the light beam of a light barrier arrangement is interrupted at too high Lötschwall, whereby a control signal is triggered, which reduces the pressure on the liquid solder until the light barrier is no longer interrupted. This triggers again a control signal that increases the pressure on the liquid solder until the light barrier is interrupted, whereupon the process described above is repeated. In this way it is achieved that the height of the Lötschwalles constantly fluctuates around a value defined by the light beam value back and forth. Depending on the sensitivity and speed of the control loop thus results in a more or less wide range of variation in the height of the solder wave, which is usually undesirable, since a once set Lötschwall is kept as constant as possible at its level to a constant loading of the soldered to flat assemblies with liquid To ensure solder.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die Vorrichtung so zu gestalten, dass die Wellenhöhe im μmm-Bereich eingehalten werden kann. Erfindungsgemäß geschieht dies dadurch, dass die Lichtschrankenanordnung aus vertikal übereinander angeordneten Lichtbalken in einem Höhenbereich besteht, der die maximalen Abweichungen der Lötwellenhöhe von dem Sollwert überdeckt.Of the The invention is therefore based on the object, the device so Shaping that wave height in the μmm range can be complied with. According to the invention happens This is due to the fact that the light barrier arrangement of vertically above one another arranged light bar exists in a height range, the maximum deviations of the Lötwellenhöhe covered by the setpoint.

Aufgrund der vertikal übereinander angeordneten Lichtbalken, die einen Abstand von einander von im wesentlichen 5 μmm 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 gegebenenfalls über mehr als einen Lichtbalken hinausreichende Lichtschrankensteuerung kann der Regelkreis die Geschwindigkeit seiner Rückregelung an den jeweils gemessenen Istwert anpassen, dass heißt, bei Beeinflussung eines ersten Lichtbalkens fangt 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.by virtue of the vertically stacked lightbar, the have a distance from each other of substantially 5 μmm, results in a commuting the Lötwellenhöhe by one Setpoint in this range, wherein influencing a light barrier, which follows an already influenced light barrier, to a particular fast compensation leads without the control loop tends to vibrate, what with such control circuits because of the feedback contained therein always a special one Problem presents. By possibly more than a light bar far reaching photocell control can the Control the speed of its feedback to the each measured actual value adapt, that is, when influenced of a first light bar, the regulation already starts and will then accelerated by influencing the second beam of light, which is then slowed down again when leaving the second light bar, so that ultimately the fluctuation around the measurement and actual value is relative delayed and therefore has no tendency to oscillate.

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.Advantageous In doing so, the regulation can be designed in such a way that it can be transferred via several passes of a printed circuit board is held, why the control loop is assigned a stabilizing member, the before one or more passes of a printed circuit board the actual value approximated to the desired value in the form of the control signal records a period of time given by the passes.

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 sind, 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 Sollwerts 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 Sollwertes 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.hereby is achieved by the eventuality of randomness dependent regulation aware of a particular Period in which a fixed number of printed circuit boards through the solder wave are passed, so that in this Time range fluctuations in the height of the solder wave are virtually excluded. If then at the end of the set Range determines a deviation of the actual value from the setpoint this is quickly corrected, then whereupon again, the stabilizing member is effective for a given Number of printed circuit boards holding the wave height. In addition, by the over one fixed number of PCBs stabilization of the last adjusted setpoint in the case of close to each other The following printed circuit boards achieve that the regulation by too low Distances between the printed circuit boards in a sense being misled as they are in the short period of time the passage of two closely spaced printed circuit boards is not able to carry out a regulation in practice. By the stabilization of the setpoint for a certain number of printed circuit boards results in the possibility for the relevant number of printed circuit boards, the scheme then to start the scheme again, if after the last belonging to the stabilization area printed circuit board First, a distance to the next printed circuit board which is sufficient to provide a complete settlement perform.

In der Figur ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt.In The figure shows an embodiment of the invention is shown.

Die Figur zeigt eine übliche Anordnung einer Lötdüse 1, die den Lötschwall 2 erzeugt. Die Lötdüse 1 sitzt auf dem Behälter 3 mit flüssigem Lot, aus dem durch die über den Motor 4 angetriebene Flügelradpumpe das Lot in die Lötdüse 1 gepumpt wird. Insoweit handelt es sich um eine bekannte Anordnung.The figure shows a conventional arrangement of a solder nozzle 1 that the soldering surge 2 generated. The soldering nozzle 1 sits on the container 3 with liquid solder, from which through the engine 4 driven impeller pump the solder into the soldering nozzle 1 is pumped. In that regard, it is a known arrangement.

Beiderseits der Lötwelle sind der Sender 6 und der Empfänger 7 dargestellt, die für die Aussendung und den Empfang von durch gestrichelten Linien angedeuteten Laserstrahlen gestaltet sind. Die Laserstrahlen bilden somit übereinander angeordnete Lichtbalken 8 mit einem Abstand von etwa 5 μmm, 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 μmm, so dass von der Lötwelle 2 aus sämtliche Lichtbalken unterbrochen werden können.Both sides of the solder wave are the transmitter 6 and the receiver 7 shown, which are designed for the transmission and reception of indicated by dashed lines laser beams. The laser beams thus form superimposed light bars 8th at a distance of about 5 μmm, depending on the height of the solder wave 2 be interrupted individually by the solder wave. In the figure, for ease of illustration, the individual light bars 8th drawn with a greatly enlarged distance. In fact, as stated above, they are at a distance of about 5 μmm, so that from the solder wave 2 from all light bars can be interrupted.

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. 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.The figure also shows the control mechanism for adjusting the height of the solder wave 2 , This contains the controller 9 which is the interruption of each of the light bars 8th generates a control signal to the actuator 10 is supplied. The actuator 10 is with the engine 4 for driving the impeller 5 connected. Depending on the determined control value, the actuator provides 10 the speed of the engine 4 either higher or lower. For the design of this loop only known means are required.

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 Abzahlung 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 Abzahlung von einzelnen Flachbaugruppen übernimmt, bis diese vollständig durchgelaufen sind, um daraufhin in eine erneute Regelung einzutreten.To the regulation for a predetermined number of passes of individual printed circuit boards on the solder wave 2 stable, the controller contains 9 the stabilizing member 11 , which counts the number of passes of printed circuit boards. This is easily possible, because in any case between two closely adjacent printed circuit boards, a short gap exists, the previous interruption of a light bar 8th repeals, which then appears as an impulse coming from the stabilizer 11 can be evaluated in the sense of a repayment. If then the stabilizing member 11 has received the predetermined number of interrupt pulses, there is for the next longer interval between two printed circuit boards, the control now that can take advantage of the longer period due to the greater distance between two printed circuit boards to perform a control, then the stabilizing member 11 again takes over its function of repayment of individual printed circuit boards, until they have gone through completely, then to enter into a new regulation.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 29722696 U [0002]

Claims

Device for measuring the height of a solder wave ( 2 ) for soldering printed circuit boards with a light barrier arrangement ( 6 . 7 ) and a controlled by this control loop ( 9 . 10 ), the actual value of the height of the solder wave (depending on a predetermined setpoint value ( 2 ) controlled by a control signal to the setpoint, which is a pump ( 4 . 5 ) for the solder of the solder wave ( 2 ), characterized in that the light barrier arrangement ( 6 . 7 ) from vertically stacked light bars ( 8th ) in a height range that covers the maximum deviations of the Lötwellenhöhe from the target value.

Device according to claim 1, characterized in that the control loop ( 9 . 10 ) a stabilizing member ( 11 ) is assigned, which holds before one or more passes of a printed circuit board the actual value approximated to the desired value in the form of the control signal over a given period of the passage.

Device according to claim 1 or 2, characterized in that the control circuit ( 9 . 10 ) is designed such that the speed of the feedback control is adapted to the measured actual value such that different speeds of the feedback control are set when influencing different light bars.