DE2264291B2 - Elektrisches Lötgerät - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein elektrisches Lötgerät mit einer Batterie in seinem Gehäuse, an dessen einem Ende ein Paar mit der Energiequelle verbundener Anschlüsse vorgesehen ist, an die ein Spitzenanordnung angeschlossen ist, welche aus einer im Abstand vom Gehäuse befindlichen hohlen Lötspitze mit kleiner Oberfläche, 5^r> einem nahe der Lötspitze angeordneten Heizelement sowie einem elektrischen Leiterpaar, welches das Heizelement mit den Anschlüssen zur Energiequelle verbindet und das Heizelement und die Lötspitze trägt, besteht. mi

Die Spitzen bei elektrischen Lötgeräten bzw. Lötkolben sind meist so ausgebildet, daß der elektrische Wirkungsgrad relativ niedrig ist, was zum Großteil auf hohe Wärmeableitung von der Lötspitze über die als Träger für die Spitze und zur Energieversorgung für das h > Heizelement verwendeten Elemente zurückzuführen ist. Ein mit niedrigem Wirkungsgrad arbeitendes Gerät ist aus naheliegenden Gründen dann unbefriedigend, wenn

mit einer Batterie gearbeitet werden solL

Lötgeräte der eingangs erwähnten Art sind aus der französischen Zusatzpatentschrift 94 253 zu FR-PS 15 27 141 bekannt Bei diesen bekannten Lötkolben wird das Heizelement von einem etwa V-förmigen Widerstandsdraht gebildet, wobei die Stromzufuhr zum Widerstandsdraht über zwei koaxial zueinander angeordnete Leiter erfolgt Offensichtlich wurde diese Konstruktion bei den bekannten Lötgeräten gewählt, um eine ausreichende Stabilität zu erzielen, nachdem bisher bei Lötkolben die Leiter zwischen der Energiequelle und dem Widerstandselement meist aus gutleitendem Material, beispielsweise Kupfer oder dgl. hergestellt wurden, was jedoch entsprechend weich ist, so daß eine ausreichende Stabilität nur bei der ganz speziellen Gestaltung des Trägers der bekannten Lötgeräte erreicht werden kann.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein elektrisches Lötgerät so auszugestalten, daß bei einfacher Konstruktion ausreichende Stabilität und gleichzeitig ein hoher Wirkungsgrad erreicht werden, d.h. ein Großteil der erzeugten Wärme auch an der Lötspitze zur Übertragung auf das Werkstück zur Verfügung steht und keine wesentliche Wärmemenge von der Spitze durch die als Träger dienenden Elemente abgeleitet wird.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird nach der Erfindung bei dem gattungsgemäßen Lötgerät vorgeschlagen, daß das Leiterpaar aus Federdraht oder wirkungsgleichem Material gebildet ist, insgesamt einen Betriebswiderstand von weniger als 10% des Betriebswiderstandes des Heizelementes besitzt und die Energieaufnahme des Elementes sowie die minimale Querschnittsfläche der Leiter so gewählt sind, daß deren Quotient größer als 620 W/cm* ist.

Bei einem Vorgehen gemäß der Erfindung erhält man also ein Gerät, das ausreichend stabil ist, da das gleichzeitig als Träger für das Heizelement und die Lötspitze dienende Leiterpaar aus einem verhältnismäßig steifen Material, nämlich Federdraht oder dgl. besteht. Bei Einhaltung des Quotienten aus Energieverbrauch und Querschnitt des Leiterpaars gemäß der Erfindung kann der gesamte Energieverbrauch des Lötgerätes beachtlich vermindert werden, da zum einen der Widerstand der Leiterdrähte gering genug gewählt werden kann, um einen unnötigen Energieverbrauch in den Leitern nicht auftreten zu lassen, zum andern durch die relativ geringe Querschnittsbemessung der Leiter auch erreicht wird, daß nicht unnötig Wärme von der Lötspitze in Richtung auf das Gehäuse des Lötkolbens mit den Anschlußklemmen für die Leiter abgeführt wird. Infolgedessen steht tatsächlich an der Lötspitze nahezu die vollständige, vom Heizelement aufgebrachte Energie zur Verfügung.

Es sind aus den US-PSen 29 73 422, 31 41 087 und 31 41 956 weitere, dem erfindungsgemäßen Lötgerät prinzipiell ähnliche Lötgeräte bekannt. Bei keinem dieser Geräte ist jedoch eine Ausbildung gemäß der Erfindung vorgeschlagen.

Bei dem Lötgerät gemäß US-PS 29 73 422 bestehen die Zuleitungen zum Heizelement vermutlich wie bei den meisten bekannten ähnlichen Geräten aus Kupfer und besitzen einen verhältnismäßig großen Querschnitt, so daß mit starker Wärmeabführung über die Zuleitungsdrähte zu rechnen ist.

Die beiden Lötgeräte gemäß den US-PSen 31 41 087 und 31 41 956 stimmen insofern überein, als bei ihnen jeweils das eigentliche Heizelement nahe dem freien

Ende in einer röhrenartigen Lötspitze untergebracht ist Die Röhre dient gleichzeitig als eine Zuleitung. Die andere Zuleitung wird von einem verhältnismäßig dünnen, koaxial in der Röhre angeordneten Draht gebildet Diese Anordnung ist zwar relativ stabil. Sie ist jedoch hinsichtlich ihrer Konstruktion verhältnismäßig kompliziert Darüber hinaus besteht die Gefahr, daß über das rohrförmige Element, das einen ziemlich großen Querschnitt besitzt und vorzugsweise aus Aluminium, somit einem verhältnismäßig guten Leiter, besteht, ein beachtlicher Wärmeteil von der Spitze abgeführt wird, weshalb befürchtet werden muß, daß der Wirkungsgrad ebenfalls nicht allzu gut ist Genaue Angaben bezüglich der Bemessung der Zuleitungen zum Heizelement sind den erwähnten Druckschriften nicht zu entnehmen, so daß diese auch keinen Hinweis hinsichtlich der erfindungsgemäß vorgesehenen Bemessung des Leiterpaares bzw. des Heizelementes geben können.

Es bereitet keine Schwierigkeiten, die crfindungsgemäßen Bedingungen bei einem Lötgerät zu verwirklichen. Hierzu ist zu berücksichtigen., daß das Heizelement in der Lötspitze beim Betrieb bei Arbeitstemperatur einen bestimmten Energieverbrauch, beispielsweise 20 W, besitzt Außerdem kann die minimale Durchlaß-Querschnittsfläche der zur Stromzuführung zum Heizelement dienenden Leiterelemente gemessen werden, wobei es auch keine Schwierigkeiten bereitet, den Widerstand des Heizelementes bei Betriebstemperatur sowie entsprechend den Betriebswiderstand der Leiter festzustellen. Aufgrund der entsprechenden Feststellungen ist es dann möglich, die Auslegung (Querschnitt, Widerstand) der Leiter so zu wählen, daß der Quotient aus Energieaufnahme des Heizelementes und minimaler Querschnittsfläche der Leiter größer als 620 W/cm² ist. Dabei erhält man im allgemeinen ohne größere Schwierigkeiten eine Anordnung, die ausreichende Stabilität und elektrische Leitfähigkeit bezüglich der Leiter aufweist, wobei gleichzeitig der Querschnitt der Leiter hinreichend klein ist, um einen erheblichen Wärmeübergang auf den Körper bzw. Hauptteil des Lötgeräts, an dem die Lötspitze montiert ist, zu verhindern, so daß sich ein hoher elektrischer Wirkungsgrad ergibt.

Weitere Merkmale des elektrischen Lötgerätes nach der Erfindung sind Gegenstand der zusätzlichen Ansprüche.

Nachstehend wird ein bevorzugtes Ausrührungsbeispiel eines Lötgerätes gemäß der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 eine teilweise aufgebrochene Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Lötgerätes;

F i g. 2 eine Vorderansicht des Lötgerätes entsprechend Fig. 1;

Fig.3 eine Rückansicht des vorerwähnten Lötgerätes;

Fig.4 eine Draufsicht auf das Gerät nach Fig. 1, wobei die obere Gehäusehälfte zum Zwecke der Darstellung der in dem Gehäuse angeordneten Teile abgenommen ist;

F i g. 5 eine Teil-Unteransicht des Lötgerätes, wobei wesentliche Einzelheiten dargestellt sind;

F i g. 6 eine vergrößerte Ansicht der Spitzenanordnung und

Fig.7 einen Schnitt durch die Spitzenanordnung nach Linie 7-7 in F i g. 6.

Das in der Zeichnung dargestellte Lötgerät 10 besitzt ein läneliches Gehäuse 11 aus Isoliermaterial, welches aus einem unteren Gehäuseteil 12 und einem oberen Gehäuseteil 13 besteht

Wie gezeigt ist, verjüngt sich der obere Gehäuseteil 13 am vorderen Ende zur Gehäuseachse (wie bei 15 ge7eigl) sowohl horizontal als auch vertikal. Der untere Gehäuseteil 12 verjüngt sich ebenfalls an seinem vorderen Ende horizontal in Richtung auf die Gehäuseachse, wie bei 16 in Fig.4 gezeigt In dem vorderen Abschnitt ist er an der Unterseite mit einer Ausnehmung 17 versehen.

Die Rückwand 18 der Ausnehmung 17 ist nach rückwärts geneigt und endet an ihrem unteren Ende in einem querverlaufenden, geraden Fuß 19, der den Lötkolben stabilisiert, wenn dieser auf einer flachen Unterlage ruht

Ein Druckknopf 20 (F i g. 1 bis 3) ist vorne an der Oberseite des oberen Gehäuseteils 13 angeordnet. Er wirkt mit Schalterteilen zusammen, die innerhalb des Gehäuses 11 untergebracht sind, und wird von einem der Schalterteile, wie nachfolgend noch beschrieben werden soll, in eine »Schalter-Offen-Stellung« gedruckt Der untere Gehäuseteil 12 nimmt eine rückwärtig angeordnete, wieder aufladbare Batterie auf, beispielsweise ein Paar von Nickel-Kadmium-Zellen in einer

.'■> Plastikhülle, mit 2,4 V und 1,0 Amperestunden.

Derartige Batterien besitzen eine hohe Lebensdauer und sind von völliger Entladung bis völliger Ladung in etwa 12 Stunden bei einer sicheren Ladegeschwindigkeit wieder aufladbar. Der rückwärtige Anschluß 26 der

in Batterie 25 ist über die Leitung 27 mit einem äußeren Anschluß 28 verbunden, der zusammen mit einem benachbarten äußeren Anschluß 29 Verbindungen für ein zugeordnetes, nicht dargestelltes Ladegerät bildet. Der äußere Anschluß 29 ist über den Leiter 30 mit einem

J3 stationären Schalterelement 31 verbunden, welches seinerseits mit dem vorderen Anschluß 32 der Batterie 25 verbunden ist.

Wie Fig.4 zeigt, ist ein Paar von im Abstand voneinander angeordneten Anschlüssen 35 und 36 in am

•tu vorderen Ende des unteren Gehäuseteils 12 vorgesehenen Ausnehmungen montiert. Mit dem Anschluß 35 ist, wie gezeigt, ein Federstreifen 37, der weggebrochen dargestellt ist, verbunden, der aus Stabilitätsgründen an einem vom Boden des Gehäuseteils 12 vorspringenden

*'< Ansatz mittels einer Schraube 38 befestigt ist. Das freie Ende 40 des Federstreichens 37 bildet ein bewegliches Schalterelement, welches normalerweise in Abstand von dem obenerwähnten stationären Schalterelement 31 liegt. Der Druckknopf 20 steht in Wirkverbindung

"■(ι mit dem freien Ende 40 des Federstreifens 37, so daß bei Niederdrücken des Knopfes 20 der Schalter schließt und

ein Loslassen des Knopfes 20 zu einem öffnen des Schalters führt.

Der zugeordnete vordere Anschluß 36 ist lose in einer

>"> entsprechenden Aussparung im unteren Gehäuseteil 12 gelegen. Er wird von dem oberen Gehäuseteil 13 an Ort und Stelle gehalten, wenn die beiden Gehäuseteile 12,13 zusammengefügt sind. Ein Leiter 42 verbindet den Anschluß 36 mit dem rückwärtigen Anschluß 26 der

''" Batterie 25. Auf diese Weise wird, wenn die Schalterelemente 31 und 40 geschlossen sind, ein Kreis aus den Anschlüssen 35 und 36 sowie der Batterie 25 hergestellt. Das dargestellte Ausführungsbeispiel der Erfindung weist eine Lampe 45 (Fig. 1, 2 und 5) auf, die in der

■ · Rückwand 18 der Aussparung 17 montiert und gegenüber dem Gehäuse 11 nach vorwärts gerichtet ist. Es ist leicht einzusehen, daß die Lampe 45 einen Lichtstrahl auf die Stelle richtet, die mit der Lötspitze,

die noch beschrieben werden soll, bearbeitet wird. Die Lampe 45 ist in einem metallischen Lampensockel 46 (F i g. 4) gehaltert, der elektrisch mit dem Federstreifen 37 über die Leitung 47 verbunden ist, welche mittels der Schraube 38 in Anlage an dem Sockel 46 festgelegt ist. Ein Leiter 49 erstreckt sich zwischen der Leitung 42 und dem isolierten rückwärtigen Ende des Sockels 46 und liegt dem Mittelanschluß der Lampe 45 an. Auf diese Weise ist die Lampe 45 parallel zu den vorderen Anschlüssen 35 und 36 verbunden, die ihrerseits in Reihe mit den Schaltelementen 31 und 40 liegen.

Die Lampe 45 liegt während des Gebrauchs des Lötkolbens normalerweise an dessen Unterseite, weshalb der Ein-Aus-Zustand der Lampe insbesondere bei Tageslicht für die Bedienungsperson nicht sichtbar sein kann. Um die Bedienungsperson auf einfache Weise darüber zu unterrichten, ob die Lampe ein- oder ausgeschaltet ist, ist ein Indikator bzw. ein Signal an der Oberseite des Lötkolbens vor dem Drucknopf 20 vorgesehen. Dieser Indikator umfaßt miteinander fluchtende öffnungen 50 (F i g. 1) und 51 (F i g. 4 und 5) in den beiden Gehäuseteilen 13 bzw. 12 sowie ein langgestrecktes, Licht übertragendes Teil 53 (Fig. 1), welches mit seinen Enden in den öffnungen endet. Die untere öffnung 51 ist in der Nachbarschaft der Lampe 45, wodurch Licht von der Lampe zur oberen öffnung 50 weitergeleitet wird, wo es ohne weiteres für die Bedienungsperson sichtbar ist. Die Leuchtintensität der Lampe 45 und infolgedessen auch die Intensität des Signals in der oberen öffnung 50 sind abhängig von dem Ladezustand der Batterie. Infolgedessen zeigen die Lampe und der Indikator der Bedienungsperson wenigstens in einer grundsätzlichen, allgemeinen Weise ob die Batterie geladen werden muß sowie ob der Lötkolben ein- oder ausgeschaltet ist.

Eine insgesamt mit 55 bezeichnete Spitzenanordnung ist vorzugsweise abnehmbar an den vorderen Anschlüssen 35 und 36 befestigt. Die Spitzenanordnung 55 ist am besten aus den vergrößerten Darstellungen der F i g. 6 und 7 ersichtlich.

Die Spitzenanordnung weist, wie in F i g. 7 gezeigt, ein längliches, heizbares, metallisches Teil 56 auf. Wie die Zeichnung erkennen läßt, ist das Teil 56 hohl und an seinem freien Ende 57, welches eich sowohl seitlich als auch vertikal zur Erzeugung einer Lötspitze 58 üblicher Größe und Form verjüngt, geschlossen. Eine andere Möglichkeit wäre die, daß die Spitze 58 Teil eines getrennten Elementes ist, die teleskopartig mit dem Teil 56 in Verbindung steht. Ein Heizelement 60, vorzugsweise eine Spule, aus Widerstandsmaterial ist innerhalb des Teils 56 angeordnet und gegenüber dem Teil 56 durch geeignete Mittel, beispielsweise die Masse 61, in dem Maß isoliert, wie es zur Vermeidung eines Kurzschlusses über das Heizelement 60 erforderlich ist. Die Isoliermasse 61 hat, wenn sie verwendet wird, eine hohe Wärmeleitfähigkeit Es hat sich gezeigt, daß keramisches Vergußmaterial besonders zufriedenstellend ist

Ein Paar elektrischer Leiter 62 und 63 relativ hoher elektrischer Leitfähigkeit (geringen Widerstands) und niedriger Wärmeleitfähigkeit erstreckt sich zwischen den Enden des Elementes 60 und den Anschlüssen 35 und 36. Einer der Leiter 62,63 oder beide Leiter 62,63 dienen als der alleinige Träger für das Element 60 und das zugeordnete bzw. damit verbundene Teil 56. Die vorderen Enden der Anschlüsse 35 und 36 besitzen

öffnungen entsprechender Größe zur Aufnahme dei freien Enden der Leiter 62 und 63. Weiterhin sine Stellschrauben 65 und 66 (F i g. 4 und 5) zur abnehmbaren Befestigung der Leiter in den Anschlüssen 35 und 3f vorgesehen.

Es ist verständlich, daß die Leiter 62, 63 in unterschiedlicher Weise gestaltet bzw. aus mehrerer Teilen zusammengesetzt sein können. Dabei kann det Querschnitt der Leiter bzw. deren Teile über die Länge der Leiter variieren. Sofern sich der Querschnitt ändert ist dann die maßgebliche Querschnittsfläche die jeweils geringste Querschnittsfläche, da ja diese Fläche hauptsächlich die Wärmemenge steuert, die über die Leiter zum Gehäuse gelangt, wobei diese Wärmemenge dann für den Lötvorgang selbst verständlicherweise nicht mehr zur Verfügung steht und infolgedessen eine Minderung des Wirkungsgrades bedeuten kann.

Wesentlich für die Ausbildung des erfindungsgemäßen Lötgerätes ist, daß der Energieverbrauch des Heizelementes beim Betrieb (in Watt) und der minimale Durchgangsquerschnitt bzw. die minimale Querschnittsfläche der Leiter (in cm²) derart gewählt sind, daß der Quotient aus ihnen größer als 620 W/cm² ist. Durch Versuche wurde nachgewiesen, daß Anordnungen, be denen dieser Quotient merklich geringer als 620 W/cm^: ist, der Wirkungsgrad geringer ist und infolgedessen die erreichbaren Arbeitsleistungen gegenüber dem Erfindungsgegenstand schlecht sind.

Besonders zufriedenstellende Ergebnisse wurden be Lötgeräten dann erreicht, wenn die elektrischen Leitet 62 und 63 aus Federdraht mit einem Durchmesser irr Bereich von etwa 0,8 bis 1 mm bestanden, wobei die Länge der Leiter so gewählt wurde, daß das Spitzenglied 56 etwa 15 mm vom Gehäuse entfernt lag Weiter hat sich gezeigt, daß günstigerweise wenigsten« einer der elektrischen Leiter 62 und 63 aus einerr Werkstoff bestehen sollte, welcher eine Wärmeleitfähigkeit von weniger als der Hälfte der Leitfähigkeit vor Kupfer besitzt

Wie aus den Zeichnungen ersichtlich ist, verlaufen die Leiter 62 und 63 ebenso wie die gesamte Spitzenanordnung 55 vorzugsweise unter einem kleinen Winkel gegenüber der Achse des Gehäuses 11. Diese geometrische Anordnung bringt die Lötspitze 58 in den Strah! der Lampe 45, wodurch eine gleichzeitige Beleuchtung der Spitze und der kritischen Stelle des Werkstückes gewährleistet ist Außerdem trägt diese Abwinkelung der Spitzenanordnung erheblich zur Bedienungserleichterung bei.

Die Außenseite des Teils 56 der Spitzenanordnung 55 kann mit Ausnahme der unmittelbaren Nachbarschafi der Lötspitze 58 mit einem elektrisch und thermisch isolierenden Werkstoff beschichtet sein, um Wärmeverluste durch Strahlung und Leitung sowie die Gefahr des Auftretens von Kurzschlüssen im Werkstück stark zx vermindern. Letzteres ist ein Sicherheitsfaktor insbesondere bei Benutzung des Lötgerätes auf gedruckter Schaltungsplatten oder dgl.

Das beschriebene Gerät ist einschließlich dei Spitzenanordnung weniger als 20 cm lang und wiegl weniger als etwa 170 g. Er ist so geformt, daß eine Ermüdung während ausgedehnten Gebrauchs weitgehend vermieden wird. Die Lötspitze erreicht die Löttemperatur in etwa 5 sea Es können in Abhängigkeil von der Größe der Lötstellen bis zu 60 Lötverbindungen je Batterieladung hergestellt werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Elektrisches Lötgerät mit einer Batterie in seinem Gehäuse, an dessen einem Ende ein Paar mit der Energiequelle verbundener Anschlüsse vorgesehen ist, an die eine Spitzenanordnung angeschlossen ist, welche aus einer im Abstand vom Gehäuse befindlichen hohlen Lötspitze mit kleiner Oberfläche, einem nahe der Lötspitze angeordneten Heizelement sowie einem elektrischen Leiterpaar, welches das Heizelement mit den Anschlüssen zur Energiequelle verbindet und das Heizelement und die Lötspitze trägt, besteht, dadurch gekennzeichnet, daß das Leiterpaar (62, 63) aus is Federdraht oder wirkungsgleichem Material gebildet ist, insgesamt einen Betriebswiderstand von weniger als 10% des Betriebswiderstandes des Heizelementes (60) besitzt und die Energieaufnahme des Heizelements sowie die minimale Querschnittsfläche der Leiter so gewählt sind, daß deren Quotient größer als 620 W/cm² ist

2. Lötgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens einer der elektrischen Leiter (62,63) aus einem Werkstoff besteht, dessen Wärmeleitfähigkeit kleiner als die Hälfte der Wärmeleitfähigkeit von Kupfer ist.

3. Lötgerät nach Anspruch t oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrischen Leiter (62, 63) hohl sind.

4. Lötgerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrischen Leiter (62, 63) einen Durchmesser von 0,8 bis 1 mm aufweisen.

5. Lötgerät nach einem der Ansprüche 1 —4, dadurch gekennzeichnet, daß die Lötspitze (56) aus Kupfer oder einer Kupferlegierung besteht.

6. Lötgerät nach einem der Ansprüche 1—5, dadurch gekennzeichnet, daß in der hohlen Lötspitze (56) als Heizelement eine Spule (60) aus Widerstandsdraht angeordnet ist.

7. Lötgerät nach einem der Ansprüche 1 —6, dadurch gekennzeichnet, daß die Energiequelle (25) auf eine Spannung von 2,4 V und das Heizelement (60) auf eine Energieaufnahme von 20 W ausgelegt ist.