DE2424576C3 - Vorrichtung zur Zuführung eines draht- oder bandförmigen Lot- oder Schweißmetalls - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Zuführung eines draht- oder bandförmigen Lot- oder Schweißmetalls mit einer vor der Transport- und Dosiereinrichtung angeordneten Kühleinrichtung.

Bei den bekannten Vorrichtungen zur Zuführung von Lot- oder Schweißmetall ist das der Flamme von relativ hoher Temperatur ausgesetzte Teil des Werkzeugs relativ schlecht geschützt, wodurch Lotkügelchen gebildet werden, die ständig an den Ausgangsöffnungen hängen bleiben, so daß die Anordnung nur dann funktioniert, wenn sie genau überwacht wird und die ihrer Funktion abträglichen Rückstände häufig manuell entfernt werden. Darüber hinaus besteht insbesondere bei nicht kontinuierlichem Arbeiten die Gefahr, daß das Schweiß- oder Lötmetall bereits im Innern der Zuführeinrichtung so weit erwärmt wird, daß es schmilzt und die gesamte Vorrichtung auf diese Weise verklebt und funktionsunfähig wird.

Zur Vermeidung derartiger Schwierigkeiten ist durch die US-PS 28 91 308 bereits ein Lötkopf, der eine Lötflamme erzeugt, in deren Zentrum das Lötmetall von rückwärts eingeschoben wird, vorgeschlagen worden, bei welchem eine zusätzliche Kühlung vorgesehen ist. Bei dieser bekannten Einrichtung erfolgt die Kühlung durch einen Kühlgasstrom. Das Kühlgas strömt von rückwärts längs des Lötmetallzuführrohrs ein und iriii an der Vorderseite des Lötkopfs rund um die Lötflamme aus.

Eine derartige Anordnung ist — abgesehen von ihrem komplizierten Aufbau — nur bedingt geeignet, da sie nur eine begrenzte Kühlung des Lötmittelstrangs hervorrufen kann. Dies beruht zum einen auf der notwendigen Verwendung eines Kühlgases, welches viel weniger wirksam ist als eine Kühlflüssigkeit. Darüber hinaus ist es nachteilig, daß das Kühlmittel von rückwärts am Lötmetallstreifen entlangbewegt wird, so daß es sich dabei erwärmt und somit im entscheidenden Bereich am Austrittsende die Kühlung noch weiter verschlechtert ist, da dort das Kühlgas bereits erwärmt ίο ankommt. Eine derartige Kühlanordnung nach der US-PS 28 91 308 ist vor allem für Punktlötungen oder -schweißungen, bei denen das Lot- oder Schweißmetail diskontinuierlich aus der Spitze der Zuführeinrichtung herausbewegt wird, nicht geeignet. Die Austrittsstelle würde in solchen FiMlen trotz der Gaskühlung unweigerlich verkleben.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gekühlte Zuführeinrichtung für Lot- und Schweißmetall zu schaffen, die eine wirksame Kühlung, insbesondere im Austrittsbereich des Lötmetalls aus der Zuführcin-. richtung gewährleistet und auch bei diskontinuierlichen Betrieb keine Gefahr eines Verklebens zeigt.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art gemäß der Erfindung

vorgesehen, daß eine thermische Abschirmung am Lötmittelaustrittsende innerhalb der Vorrichtung vorgesehen ist, in unmittelbarer Nähe der thermischen Abschirmung die Kühlmitteleintrittsöffnung angeordnet ist, die Rückführleitung des Kühlmittels die Lötmetallzuführung umgibt und die Kühlmittelaustrittsöffnung in Abstand vom Lötmetaliaustrittsende liegt, wobei mit besonderem Vorteil ein geschlossener Kühlmittelkreislauf vorgesehen sein kann, in welchem das rückgeführie erwärmte Kühlmittel eine Kühlvorrichtung durchströmt und anschließend wieder über die Kühlmitteleintrittsöffnung eingespeist wird.

Eine besonders einfach aufgebaute Ausbildung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung ergibt sich in Weiterbildung der Erfindung durch Vorsehen einer koaxial in der Rückführleitung des Kühlmittels angeordneten Kühlmittelzuführleitung, deren der Abschirmung benachbartes freies Ende die Kühlmitteleintrittsöffnung bildet.

Mit besonderem Vorteil können die koaxialen Rohrleitungen der Zuführ- und Kühleinrichtung von einem gemeinsamen, den Kühlmittelzu- und -abfluß enthaltenden rückwärtigen Befestigungsteil getragen sein.

Schließlich liegt es auch noch im Rahmen der Erfindung, eine Ausnehmung im Innern des thermischen Abschirmungskörpers zur Vergrößerung der Abkühlungs-Oberfläche vorzusehen, die im direkten Kontakt mit der Kühlflüssigkeit steht.
Durch diese Erhöhung der in direkten Kontakt mil dem eingespritzten kalten Kühlmittel tretenden Ober fläche der thermischen Abschirmung, ergibt sich eir besonders günstiger Wärmeübergang und damit lasser sich auch größere Wärmemengen ohne schädlich» Temperaturüberhöhungen in diesem Bereich de Zuführeinrichtung abführen.

Die Erfindung soll nachstehend anhand einige Ausführungsformen näher erläutert werden. Dabei zeig F i g. 1 einen schematischen Längsschnitt durch ein erfindungsgemäße Vorrichtung.

F i g. 2 einen vergrößerten Teilausschnitt durch de vor der Transport- und Dosiereinrichtung liegende gekühlten Teil der Zuführeinrichtung, F i g. 3 einen der F i g. 2 entsprechenden Längsschni

lurch ein? andere Ausführungsform einer erfindungsgenäßen Vorrichtung,
ρ ig. 4 einen Schnitt etwa längs der Linie A-A in

Fig 3,
ρ j g 5 ,.»inen Schnitt längs der Linie B-B in F i g. 4 und

pig.6 einen schematischen Schnitt durch eine Kühleinrichtung zur Zuführung mehrerer Lot- oder Schweißmetallstreifen.

Fig·' ^ze'g^{l emen} Längsschnitt einer Ausführungsform der Erfindung mit einem Sockel 19, auf dem die Randstücke 2 und 15 sowie die aus den Teilen 14,10 und 9 bestehende Transportvorrichtung starr befestigt sind. Der Kolben 7 und seine Stange 6 bewegen sich frei in lern Raum, der gebildet wird durch den Abstand der Endstücke 10 und 14 innerhalb des Körpers 9. Zur Steuerung des Hubes des Kolbens und seiner Stange ist ein Randstück 5 mit einer Stellschraube 12 versehen die sich während ihrer Vorschubbewegung auf das Teil 10 abstützt. Die Begrenzung des Gesamtkolbenhubes ist eine Funktion der Stellung der Stellschraube 12 im Randstück 5. Die Blockierung der Stellschraube 12 erfolgt durch Anziehen der Schraubenmutter 13. Der Gesamthub des Kolbens 7 entspricht der Länge des abgegebenen Lötmetalls. Dichtungspunkte sind beispielsweise bei 8 und 11 vorgesehen.

Man sieht, daß die Kolbenstange 6 seitlich geführt wird durch ein zentrales Rohr 4, in dem das draht- oder bandförmige Lötmetall 1 frei gleiten kann, und eines der Enden 27 des zentralen Rohres 4, das mit der Stange 6 des Kolbens 7 kraftschlüssig verbunden ist, trägt zwei schwenkbare Winkelstücke 3, 3', die während der Vorschubbewegung der Teile 6, 7, 27 und 3' das draht- oder bandförmige Lötmetall 1 verklemmen und eine Verschiebung in Pfeilrichtung bewirken. Einmal, am Ende des Hubes, wird die Transporteinrichtung 6, 7, 5, 27 und 3' durch entgegengesetzt gerichtete Einwirkung von Preßluft in ihre Ausgangslage zurückgeführt. Während dieser Rückführung geben die schwenkbaren Winkelstücke 3' automatisch das draht- oder bandförmige Lötmetall 1 frei, während sich die schwenkbaren Winkelstücke 3 jeder rückläufigen Bewegung des Drahtes oder Bandes 1 entgegenstellen. Der gleiche Vorgang wiederholt sich bei den verschiedenen Arbeitsgängen der Vorrichtung, die Betätigung der Transporteinrichtung kann je nach Bedarf manuell oder auch automatisch erfolgen.

Das Randstück 15 ist kraftschlüssig mit dem Sockel verbunden und ein daran befestigter Hohlkörper 20, der die Rückführleitung 18 des Kühlmittels bildet, wird durch ein in seiner Längsachse angeordnetes, als jo Lötmetallzuführung 21 dienendes Rohr durchsetzt, in dem das draht- oder bandförmige Lötmctall 1 frei gleiten kann. Die Lötmetallzuführung 21 ist gegenüber der Rückführleitung 18 des Kühlmittels abgedicntet, so daß das darin umlaufende flüssige oder gasförmige Kühlmittel nicht mit dem hindurchgeführten Lötmetall 1 in Berührung kommen kann. Das Kühlmittel wird durch einen den Kühlmitteleinlaß 16 bildenden Rohrstutzen zugeführt und durch einen anderen, als Kühlmittelauslaß 17 dienenden Rohrstutzen 17 herausgeleitet. Auf diese Weise wird das draht- oder bandförmige Lötmetall 1 auf einer niedrigen Temperatur gehalten, und zwar nicht nur innerhalb der Lötmittelzuführung 21, sondern bis zur Austrittsöffnung, die auf einer zur Verflüssigung des Lotes oder Schweißmetalls notwendigen Temperatur gehalten wird.

Zur präziseren Erläuterung ist in F 1 g. 2 im Schnitt ,.„λ .Jri vpnmißert die Rückführleitung 18 von F1 g.

dargestellt, die auf ihrer ganzen Länge von der abgedichteten Lötmittelzuführung 21 durchsetzt wird, in der das drah·- oder bandförmige Lötmetall 1 während seiner geradlinigen Bewegung frei gleitet. Die in Pfeilrichtung durch die Kühlmittelzufühneitung 24 hindurchbewegte Kühlflüssigkeit tritt an deren Kühlmiltelaustrittsöffnung 25 heraus und spritzt unmittelbar auf die innere Oberfläche der thermischen Abschirmung 26, die die Rückführleitung 18 des Kühlmittel hermetisch abschließt, und läuft an deren Wänden entlang zum Kühlmittelauslaß 17.

Auf diese Weise wird das draht- oder bandförmige Lötmetall 1 während seines gesamten Durchlaufes durch die Lötmetallzuführung 21 auf einer niedrigen Temperatur gehalten bis zu dem Augenblick, wo es die Gas-Luft-Gebläseflamme erreicht, die nach der gekühlten thermischen Abschirmung 26 angeordnet ist. Diese Anordnung vermeidet die Bildung einer Perle durch vorzeitiges Schmelzen von Lötmetall 1 bei seinem Austritt aus der Lötmetallzuführung 21 in der Höhe der thermischen Abschirmung 26, die aus einem Werkstoff besteht, der bei den auftretenden Arbeitstemperaturen nicht oxydiert und nicht lötbar oder schweißbar ist. Die thermische Abschirmung 26 kann aus einer Metallkeramik bestehen, die eine nachteilige Beeinflussung der guten Funktionsweise der Anordnung ausschließt. Es kann eine genaue Zeit für die Lötvorgänge eingestellt werden.

Die gebogene Form eines Teiles der Rückführleitung 18 des Kühlmittels und der Lötmetallzuführung 21 erlaubt die genaue Anordnung des draht- oder bandförmigen Lötmetalls 1, das beispielsweise dann ideal ist, wenn die Teile 22 und 23 durch Hartlöten verbunden werden sollen. Bei den in Betracht gezogenen Fällen können andere Formen von Kühlmitte!-Rückführleitungen 18 Verwendung finden, wobei man die Anordnung jeweils mit dem der Ausführung unterschiedlicher Arbeitsgänge am besten angepaßten Ausführungsform ausstatten kann.

Es ist offensichtlich, daß zur Auführung der Lot- und Hartlötarbeiten unterschiedliche Kühlflüssigkeiten Verwendung finden können. Bei der Benutzung von Wasser als Kühlmittel kann die Anordnung für Arbeiten bei relativ niederen Temperaturen benutzt werden. Im letzteren Fall kann ein Hartstahl geringer Dicke den Werkstoff der an einem Ende der Anordnung angebrachten thermischen Abschirmung bilden. In anderen extremen Anwendungsfällen kann eine Reihe von Werkstoffen, verschiedene Metalle und Legierungen, ebenso wie feuerfeste Keramiken, mit Erfolg für diese thermischen Abschirmungen Verwendung finden. Bei diesen extremen Anwendungsfällen werden zur Abkühlung der inneren Oberfläche (oder der inneren Ausnehmung) der Wärmeabschirmung Kühlmischungen oder verflüssigte Gase oder auch die Ausdehnung eines Gases benutzt.

Bei bisweilen erforderlichen geradlinigen Lötungen oder Schweißungen an sehr langen Werkstücken ist eine genaue Einstellung und Befestigung der Anordnung erforderlich, um das draht- oder bandförmige Lot oder Schweißmetall genau an die ausgewählte Stelle auf dem zu behandelnden Werkstück zu führen, was die Hinzuziehung eines am Fuße der Anordnung (Fackel) angeordneten Kugelgelenkes erforderlich macht, wodurch die genaue Justierung des Austrittes des draht- oder bandförmigen Lot- oder Schweißmetalls möglich ist, das dann durch eine zentrale zylindrische Ausnehmung in diesem Kugelgelenk hindurchläuft.

F i g. 3 zeigt den Längsschnitt einer industriellen Ausführungsform mit einer Kühlmittel-Rückführleitung (Fackel) 18, die in Längsrichtung von der abgedichteten Lötrnetallzuführung 21 durchsetzt wird, in der das nicht dargestellte draht- oder bandförmige Lot frei gleiten kann. Die am Kühlmitteleinlaß 16 eintretende Kühlflüssigkeit durchläuft die Kühlmittelzuführleitung 24 in Pfeilrichtung, tritt am Rohrende 25 aus und trifft dann auf die Abkühlungsoberfläche 39 der thermischen Abschirmung 26. Die thermische Abschirmung 26 schließt die Ausnehmung in der Kühlmittel-Rückführleitung 18 hermetisch dicht ab. Die Kühlflüssigkeit benetzt die Innenwände der Teile 18 und 21, bis sie den Kühlmittelauslaß 17 erreicht. Einlaß und Auslaß der Kühlflüssigkeit befinden sich folglich in dem Bauteil 40.

Das Bauteil 40 ist kraftschlüssig mit dem Kugelgelenk 28 und dem Einlaß des Lotes oder Hartlotes 38 verbunden. Das Gestell 30 ist an einem entsprechenden Support befestigt, wodurch die Anordnung 40,18 und 26 um einen räumlichen Winkel von 15 bis 20° schwenkbar ist, was mit den gestrichelten Linien 35 und 36 angedeutet ist. Die Justierung erfolgt durch Schrauben oder Schraubelemente 41 und 42, und wie man sieht, geht allein der Draht (oder die Drähte bzw. Bänder) des Lot- oder Schweißmetalls durch das Kugelgelenk 28 hindurch. Die Zuführung des Lotes befindet sich bei 38.

Ein wesentliches Merkmal der Anordnung besteht darin, daß eine mehr oder weniger tiefe, im wesentlichen eiförmige Ausnehmung 34 vorgesehen ist, die in bestimmten Fällen eine besonders wirksame Abkühlung der thermischen Abschirmung 26 erlaubt durch eine wesentliche Vergrößerung der Oberfläche, auf die die Kühlflüssigkeit unter Druck auftrifft. Der Wärmeverlust der thermischen Abschirmung 26 ist proportional zur Innenoberfläche der Ausnehmung 34.

Die justierung der Anordnung ist in den F i g. 4 und 5 dargestellt, die das Befestigungsteil 40 an der Linie A-A von F i g. 3 und in F i g. 5 einen Schnitt nach der Linie B-B von F i g. 4 zeigt. Man erkennt die drei Stellschrauben 41, 42, 43, die eine dreieckige Basis bilden und mit Feststcllmuttcrn versehen sind. Diese drei Teile stützen sich auf dem festen Sockel 30 auf, wie in F i g. 5 bei 43 zu erkennen ist. Die Zuführung der Kühlflüssigkeit erfolgt durch den als Kühlmiltelcinlaß 16 dienenden Rohrstutzen, der mit der Kühlmittelzuführlcitung 24 korrespondiert, und ihr Austritt bei 17. Das draht- oder bandförmige Lötmetall I durchläuft die Lötmetallzuführung 21. Die Regulierung des Zustroms der Kühlflüssigkeit erfolgt durch das Ventil 44.

Unumgänglich ist die justierung der im Schnitt dargestellten Rückführlcilung 18 des Kühlmittels in all den Fällen, wo bei der Serienfertigung kontinuierlich gelötet oder geschweißt wird.

Die Anordnung erlaubt auch die gleichzeitige Zuführung mehrerer Drähte oder Händer aus Lot oder SchweißmaiCTial, die dann eine gemeinsame Vorschubeinrichtung haben. Aus dem Schnitt der Rückführleitung 18 in Fig.6 ist ersichtlich, daß zwei voneinander getrennte Lötmetallzuführungen 21, 2Γ in dem der Justierung dienenden Kugelgelenk (28 in Fig.3) vorgesehen und auf die am Ende der thermischen Abschirmung vorgesehenen Ausgänge gerichtet sind. Im letzteren Fall sind der Hohlkörper 18 und die thermische Abschirmung im Querschnitt mehr oder

ίο weniger oval ausgebildet. Die Kühlmittelzuführleitung 24 ist exzentrisch, um den notwendigen Piatz für die beiden Lötmetallzuführungen 21 und 2Γ zu lassen. Der Abfluß der Kühlflüssigkeit befindet sich bei 17. Zulauf und Auslauf der Kühlflüssigkeit stehen in keiner direkten Beziehung zu der der Justierung dienenden Gelenkkupplung28 von Fig. 1.

Von ihrem Austritt aus dem halbschalenförmigen Kugelgelenk bi§zu ihrem Austritt an der Außenseite der thermischen Abschirmung divergieren die Führungsrohre für die aus Lot oder Schweißmetall bestehenden Drähte oder Bänder mit einem jeweils passenden speziellen Abstand.

Die besondere Form der erfindungsgemäßen Vorrichtung erlaubt die schrittweise Führung von Lot oder Schweißmetall unter Freigabe eines Längenabschnittes (oder einer bestimmten Menge) von draht- oder bandförmigem Lötmetall pro Zeiteinheit und im Fall der Verwendung eines »Karussels« kann diese Menge oder Länge am Anfang des Arbeitsganges sehr exakt bestimmt werden. Wenn der Vorschub des draht- oder bandförmigen Lötmetalls gesteuert wird, ist die einwandfreie Ausführung der Lötung sichergestellt. Die nötige Menge an Lötmetall wird in einem bestimmten Augenblick der Verbindungsfläche zugeführt durch den Vorschub eines mit Druckluft beaufschlagten Kolbens, dessen Antrieb je nach Länge des draht- oder bandförmigen Lötmetalls einstellbar ist. Alle diese Arbeitsgängen können automatisch oder vorprogrammiert kontinuierlich oder schrittweise ausgeführt werden.

Die Rücklaufsperre während des Rücklaufs der Transporteinrichtung in die Ausgangslage ist sehr wirksam. Die Kühlung des draht- oder bandförmigen Lötmetalls als auch der thermischen Abschirmung vervollständigen diese besonderen Vorteile der Vorrichtung zur Führung von Lot oder Schweißmatcrial, die außerdem für alle Arten von Legierungen mit relativ niedriger Schmelztemperatur verwendet werden kann, sowie zum autogenen Schweißen aus plastischem

so Material bestehender Drähte und Bänder.

Außerdem trägt die beschriebene Vorrichtung zu einer wichtigen Verbesserung der Sicherheitsbedingungen und Arbeitsvorgänge und sie führt schließlich zu einer sehr wesentlichen Materialeinsparung bei den

Lot- oder I lartlollegierungcn bis zu 20 %.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur Zuführung eines draht- oder bandförmigen Lot- oder Schweißmetalls, mit einer vor der Transport- und Dosiereinrichtung angeordneten Kühleinrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß eine thermische Abschirmung (26) am Lötmittelaustrittsende (45) innerhalb der Vorrichtung vorgesehen ist, in umittelbarer Nähe der thermischen Abschirmung (26) die Kühlmittelaustrittsöffnung (25) angeordnet ist, die Rückführleitung des Kühlmittels (18) die Lötmetallzuführung (21,21') umgibt und der KühlmillelabfluP (17) in Abstand vom Lötmetaliaustrittsende (45) liegt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen geschlossenen Kühlmittelkreislauf.

3 Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine koaxial in der Rückführleitung (18) des Kühlmittels angeordnete Kühlmittelzufuhrleitung (24), deren der Abschirmung (26) benachbartes freies Ende die Kühlmittelaustrittsöffnung (25) bildet.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die koaxialen Rohr-Leitungen (18, 21, 24) der Kühleinrichtung von einem gemeinsamen, den Kühlmittelzu- und -abfluß (16, 17) enthaltenden rückwärtigen Befestigungsteil getragen sind.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine Ausnehmung (34) im Inneren des thermischen Abschirmungskörpers (26) zur Vergrößerung der Abkühlungs-Oberfläche (39), die in direktem Kontakt mit der Kühlflüssigkeit steht, vorgesehen ist.