DE2022716B2 - Vorrichtung zur steuerung der temperatur in einer hartloeteinrichtung - Google Patents

Description

ansteigt, die der Linie C entspricht und bei der der von sechseckigem Querschnitt mit einer Kcintenlänge

Lötvorgang beendet wird. Die Endtemperatur wird von etwa 3,17 mm Der für das Lichteohr verwendete

so gewählt, daß eine optimale Lötung erhalten wird. Werkstoff im allgemeinen nicht biegsam, läßt sich

Fig. 2 zeigt den typischen zeitlichen Verlauf der jedoch nach Erhitzung und dadurch bedingter Er-

Löttemperatur beim Löten dickwandiger Werkstücke. 5 weichung durch vorsichtiges Biegen in jede ge-

Es läßt sich ersehen, daß die Temperatur ?nit der wünschte- Form bringen. Es hat sich gezeigt, daß das

Wärmezufuhr bis zu einem Wert D ansteigt, welcher dem erhitzten Metall zugewandte Ende des hier

dem Schmelzpunkt der Legierung entspricht Dann beschriebenen Rohrs auch nach vielen Arbeitsgängen

fällt die Temperatur auf einen Punkt E ab, wobei die praktisch unverändert ist

Legierung während dieser Zeitspanne bei der kon- io Der Wandler 56 besitzt eine Kadmiumsulfid-Phototinuierlichen Wärmezufuhr zerfließt. Durch das Zer- zelle, die unmittelbar an der Löteinrichtung angeordfließen der Legierung verringert sich die Temperatur, net ist Selbstverständlich lassen sich auch andere weil die Wärme in der vorstehend beschriebenen Photozellen und lichtempfindliche Elemente verwen-Weise abgeleitet wird. Von dem Punkt E aus steigt den. Der Abschnitt des Lichtsrohrs 50, der zur Überdie Temperatur jedoch wieder auf die Endtemperarur 15 tragung des Lichtes von dem erhitzten Werkstück zur des Lötvorganges F an, welche entsprechend der ver- Photozelle dient, ist durch eine Abschirmung 60 abwendeten Legierung und den Werkstücken aus- gedeckt welche den mittleren Abschnitt des Lichtgewählt ist. rohrs 50 und den Wandler 56 umgibt.

Aus dem in F i g. 2 dargestellten Lötvorgang ist Die Photozelle, die eine Eintrittsfläche mit einem ersichtlich, dab der Schmelzpunkt D der Legierung ²⁰ Durchmesser von 6,35 mm aufweist, hat einen Dunhöher ist als die Endtemperatur und daher getrennt kelwiderstand von 10⁷ Ohm, wenn sie nicht beleuchtet ermittelt und gegenüber dieser unterschieden werden wird. Dieser Widersland fällt auf etwa 10⁵ Ohm ab, muß, um zu gewährleisten, daß der Lötvorgang nicht wenn die Zelle von der Lötstelle beleuchtet wird. bei der Schmelztemperatur der Legierung, sondern bei Leitungen 62, 64 sind vom Wandler 56 zu einem der Endtemperatur G beendet wird. 25 Stecker 68 und zu einer Steuervorrichtung 70 ge-

Die F i g. 3 und 4 zeigen eine Löteinrichtung 10, führt. Die Steuervorrichtung 70 weist ein Potentio-

die einen Anschlußabschnitt 12, emeu Verbindungs- meter auf, dem elektrische Energie von einer äußeren

abschnitt 14 und einen Kopf- und Fühlabschnitt 16 Quelle zugeführt wird. Das Potentiometer ist in

aufweist. Der Kopfabschnitt 16 weist ein Paar zuein- Reihe mit dem Wandler 56 geschaltet wie weiter

ander beweglich angeordneter Backen 20, 22 auf, die 3° unten in Verbindung mit F i g. 6 näher erläutert ist.

zur Aufnahme des Werkstücks geöffnet und geschlos- Die Zuleitungen des Potentiometers und des W:rad-

sen werden können, um Heizwicklungen in die Nähe lers sind mit dem Stecker 68 verbunden, der außer-

eines zu lötenden Werkstücks 24 zu bringen. Bei dem dem eine Steuerleitung führt und dem durch ein

liier dargestellten Ausführungsbeispiel besteht das äußeres (nicht dargestelltes) Steckglied elektrische

Werkstück aus einem ersten Teil 26 und einem zwei- 35 Energie zugeführt wird.

ten Teil 28, wobei die zueinander ausgerichteten In F i g. 5 Lst eine bevorzugte Schaltung 74 zur GeEnden der beiden Teile von einer Manschette 30 winnung eines Signals für die Beendigung des Lötumgeben sind. Die Manschette 30 weist zwei Wülste Vorganges dargestellt. Der Schaltung 74 wird eine 32, 34 auf, deren innerer Hohlraum zur Aufnahme Wechselspannung von angenähert 110 V einem Eindes Lots dient. 40 gangskreis zugeführt. Dieser weist eine Diode 76,

Die beweglichen Backen, insbesondere ein innerer einen Widerstand 78, einen Kondensator 82 und eine Abschnitt jeder Backe bildet eine zylindrische Aus- Zenerdiode 80 auf. Die Diode 76 dient zur Gleichnehmung 38, welche das Werkstück umgibt, und eine richtung der Wechselspannung, und der Widerstand (nicht dargestellte) Heizwicklung ist so ausgebildet, 78 bildet zusammen mit dem Kondensator 82 einen daß sie koaxial zur Ausnehmung 38 angeordnet wer- 45 Filterkreis zur Glättung des pulsierenden Gleichden kann. Der Heizwicklung wird elektrische Energie Stroms. Die Zenerdiode 80 dient zur Regelung der von einer (nicht dargestellten) Stromquelle zugeführt, Spannung, die an einen zur Strommessung verwendedie mit mehreren Leitern 42 verbunden ist. welche am ten Ausgangskreis ange'egt wird, welcher aus dem Anschlußabschnitt 12 in die Einrichtung eintreten. Wandler 56, einem Potentiometer 86 und einem zur Die zugeführte Energie wird von einem (nicht dar- 50 Strombegrenzung dienenden Widerstand 88 besteht, gestellten) äußeren Bedienpunkt aus gesteuert. Sobald Das Potentiometer 86 ist in der Steuervorrichtung 70 die Heizwicklung Wärme erzeugt, wird das Werk- enthalten. Der innerhalb des gestrichelten Kastens 90 stück 24 allmählich entsprechend einer der beiden in befindliche Schaltungsteil ist an der Löteinrichtung 10 Verbindung mit den Fig. 1 und 2 beschriebenen angeordnet, während der übrige Teil der Schaltung Kennlinien erwärmt, wobei der Temperaturverlauf 55 getrennt von der Löteinrichtung 10 angeordnet ist. von der Dicke des für das Werkstück 24 verwendeten Wie sich an Hand der vorstehend beschriebenen Materials abhängt. Wenn das Werkstück auf eine Schaltung ersehen läßt, wird der durch das Potentiobestimmte Temperatur erhitzt worden ist, sendet es meter 86 fließende Strom durch die Impedanz des eine Lichtstrahlung aus, deren Helligkeit und Farbe Wandlers 56 gesteuert. Wenn die Beleuchtungsstärke eine Funktion der von dem Werkstück erreichten 60 an dem Wandler 56 höher ist, ergibt sich eine nied-Temperatur sind. rigere Impedanz, so daß ein höherer Strom durch Die Temperatur wird vermittels einer lichtelektri- das Potentiometer 86 fließt. Somit steigt die am sehen Anordnung 48 abgefühlt, die ein faseroptisches Potentiometer 86 anliegende Spannung an und liefert Lichtrohr 50 aufweist, dessen eines Ende 52 sich an dem verschiebbaren Abgriff 92 eine höhere Ausunmittelbar neben dem Werkstück 24 befindet und 65 gangsspannung in bezug auf eine feste Klemme 94. dessen anderes Ende 54 zu einem lichtelektrischen Dieses Signal wird einem Aufzeichnungsgerät 96 zuWandler 56 geführt ist. Ein derartiges Lichtrohr 50 geführt, das ein Kontaktpaar 98 aufweist, welches zur ist bekannt und besteht allgemein aus einem Stab Steuerung des An-und Abschaltens der Heizwicklung

dient. Die innerhalb des Aufzeichnungsgerätes 96 befindliche Steuerschaltung kann außerdem ein System zur Unterdrückung eines ersten Impulses aufweisen, damit der Lötvorgang nicht am Fließpunkt des Metalls beendet wird. Diese Schaltung kann in bekannter Weise so ausgelegt sein, daß bei jedem Lötvorgang nur für jeden zweiten Impuls der Steuerschaltung, welcher einen vorbestimmten Spitzenwert erreicht, ein Ausgangsimpuls erhalten wird.

In Fig. 6 ist eine zum Eichen der Vorrichtung dienende Anordnung dargestellt Zu diesem Zweck

ist unmittelbar unterhalb des Lichtrohrs 50 ein Thermoelement 100 angeordnet, so daß die Temperatur des durch eine Wicklung 102 auf die gewünschte Temperatur erhitzten Werkstücks 24 durch das Thermoelement 100 abgefühlt werden kann. Diese Temperatur wird vermittels des Lichtrohrs SO optisch »abgelesen« und dem Wandler 56 zugeführt. Auf diese Weise wird die von dem Thermoelement 100 angezeigte Temperatur in eine Beziehung gesetzt zu

ίο der durch die aus Lichtrohr und Wandler bestehende optische Fühlervorrichtimg abgefühlten Temperatur

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

därelektronenvervielfacher dsrch Wärme beemträch- Patentanspriiche: tigt wird, die zu einer verminderten Lebensdauer und auch zu ungenauen Messungen führen kann (deut-

1. Vorrichtung zur Steuerung der Temperatur gd^ Gebrauchsmuster 1 744 853).

in einer Hartlöteinrichtung, die ein Werkstück 5 Es ist femer bekanntgeworden, die Temperatur bei bis zur Fließ- und Hartlöttemperatur erwärmt, der Abkühlung eines gehärteten und getemperten mit einer ein uchtempfindlicb.es Element enthal- Werkstücks mit Hilfe eines Pyrometers zu messen, tenden optischen Fühlervorrichtung, die die Strah- Der Ort der Abkühlvorrichtung wird nach Maßgabe lung der Lötstelle erfaßt, und einer Steuervorrich- dieser Temperatur gegenüber dem Werkstück vertung, die die Wärmezufuhr zur Lötstelle in Ab- io schoben. Eine Steuerung der dem Werkstück zuhängigkeit von der von der Fühlervorricntung geführten Temperatur findet nicht statt. Die erzielbare gemessenen Temperatur steuert, dadurch ge- Meßgenauigkeit mit einem Pyrometer hält nicht allen kennzeichnet, daß das lichtempfindliche Anforderungen stand.

Element (56) an einem von der Lötstelle entfern- Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zur

ten Ort angeordnet ist, daß die optische Fühler- 15 Steuerung der Temperatur in einer Hartlöteinrichtung vorrichtung ein faseroptisches Lichtrohr (50) ent- zu schaffen, die einfach und unaufwendig aufgebaut hält, dessen eines Ende im Bereich der Lötstelle und durch Wärmeentwicklung im Bereich der Löt- und dessen anderes Ende an dem lichtempfind- stelle nicht beeinträchtigt wird,
liehen Element (56) angeordnet ist Bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch »o ^_nJ Jy₆₈₆ Aufgabe dadurch gelöst, daß das lichtgekennzeicUnet, daß das lichtempfindliche EIe- empfindliche Element an einem von der Lötstelle ment ein lichtelektrischer Wandler (56) ist. entfernten Ort angeordnet ist, daß die optische Füh-

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, da- lervorrichfcng ein faseroptisches Lichtrohr enthält, durch gekennzeichnet, daß die Steuervorrichtung dessen eines Ende im Bereich der Lötstelle und dessen die Wärmezufuhr zur Lötstelle beendet, wenn »5 anderes Ende an dem lichtempfindlichen Element die von dem lichtempfindlichen Element gemes- angeordnet ist.

sene Temperatur einen vorgegebenen Grenzwert Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist das

erreicht. lichtempfindliche Element, beispielsweise eine Photo-

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 und 3, da- _zelle, an einem von der Lötstelle entfernten Ort durch gekennzeichnet, daß die Steuervorrichtung 3° eingebracht und dadurch vor Wärmeeinwirkung geeine Strommeßvorrichtung (86, 96) aufweist, die schützt. Auf diese Weise ergibt sich eine besonders den durch das lichtelektrische Element (56) zuverlässig arbeitende Vorrichtung, denn weder die fließenden Strom mißt, der ein Maß für die Tem- Lebensdauer, noch die Genauigkeit der Messung, die peratur der Lötstelle ist, und daß ferner eine im wesentlichen vom lichtempfindlichen Element Schwellwertschaltung vorgesehen ist, die die 35 abhängt, werden durch die unter Umständen große Wärmezufuhr zur Lötstelle abschaltet, wenn der Wärmeentwicklung im Bereich der Lötstelle beein-Strom einen vorgegebenen Grenzwert erreicht. trächtigt.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung soll nachfolgend an Hand von Zeichnungen näher beschrieben 40 werden.

Fig. 1 ist eine graphische Darstellung des zeitlichen Verlaufs der Temperatur für das Hartlöten dünner rohrförmiger Werkstücke.

F i g. 2 ist eine graphische Darstellung des zeit-

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung 45 liehen Verlaufs der Temperatur für ein Werkstück zur Steuerung der Temperatur in einer Hartlötein- mit dicken Wänden.

richtung, die ein Werkstück bis zur Fließ- und Hart- F i g. 3 ist eine Draufsicht auf einen Lötkopf einer

löttemperatur erwärmt, mit einer ein lichtempfind- Hartlöteinrichtung.

liches Element enthaltenden optischen Fühlervorrich' F i g. 4 ist eine Seitenansicht des in F i g. 3 dar-

tung, die die Strahlung der Lötstelle erfaßt, und einer 50 gestellten Lötkopfes.

Steuervorrichtung, die die Wärmezufuhr zur Lötstelle F i g. 5 ist eine in Verbindung mit der erfindungs-

in Abhängigkeit von der von der Fühlervorrichtung gemäßen Vorrichtung verwendete elektrische Schalgemessenen Temperatur steuert. tung.

Zur Erzielung zuverlässiger Lötverbindungen ist F i g. 6 ist eine Schnittansicht eines rohrförmigen

erforderlich, die Wärmezufuhr und deren Dauer zu 55 Werkstücks, an dem ein faseroptisches Lichtrohr an steuern, und zwar in Abhängigkeit von der Größe, der Lötstelle angeordnet ist.

Formgebung, vom Werkstoff usw. des Werkstücks. In Fig. 1 ist der typische zeitliche Temperatur-

Die Temperatur der Lötstelle läßt sich dabei optisch verlauf eines Lötvorganges für dünnwandige Werkermitteln, indem die Lichtintensität und die Farbe des stücke dargestellt. Der Punkt A der Kurve entspricht abgestrahlten Lichtes gemessen werden. Für Werk- 60 dem Schmelzpunkt der Legierung. Dieser Punkt verstücke, die elektroinduktiv geglüht, gehärtet oder ändert seine Lage in Abhängigkeit von dem jeweils gelötet werden sollen, ist bekanntgeworden, die verwendeten Werkstoff und stellt die Temperatur dar, Strahlungsintensität mit Hilfe eines Sekundärelektro- bei welcher das Fließen des Werkstoffes beginnt. Die nenvervielfachers zu messen. Eine genaue Tempe- Temperatur des untersuchten Prüfstückes nimmt raturmessung kann jedoch nur erfolgen, wenn 65 etwas ab, wenn das Lot zu zerfließen beginnt, da die der Sekundärelektronenvervielfacher verhältnismäßig Wärme an das umgebende Metall abgegeben wird, nahe an das erwärmte Werkstück herangebracht Die Temperatur erreicht einen Punkt B, von dem sie wird. Nachteilig ist hierbei jedoch, daß der Sekun- dann wieder auf eine vorbestimmte Endtemperatur