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Verfahren und Vorrichtung zum tötverbinden eines Anschlußdrahtes mit
einem Kontaktierungselement eines elektrischen Bauteiles Die Erfindung bezieht sich
auf ein Verfahren und auf eine Vorrichtung zum Lötverbinden eines Anschlußdrahtes
mit einem Anschlußelement, z.B. einer Lötöse, einer Lötfahne oder eines Lötstiftes
eines elektrischen Bauteiles, wobei man das von seiner Isolation befreite sunde
des Anschlußdrahtes je nach Art des Änschluf?eleinentes, z..P. bei einer Lötöse
in eine Ausnehmung, einsteckt oder bei der Ausbildung des Anschlußelementes als
Anschlußstift um diesen wickelt, sodann von einer Lotdrahtvorratsrolle tot d.er
Lötstelle zuführt und mittels eines aus einem Lot abweisenden Material hergestellten
Stempels das Lot in Bereich der Kontaktstelle zwischen Anschlußdraht und Anschlußelement
in einen schmelzflüssigen Zustand versetzt und so die Lötverbindung herstellt.
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Die vorgenannte Verfahrensweise ist bein Handlöten, z.Bs beim tötverbinden
von Anschlußdrähten mit den Anschlußelementen von elektrischen Bauteilen üblich.
In einer älteren Anmeldung (P 22 26 958) wurde schon vorgeschlagen, Drähte od. dgl.,
mit einer Öse zu versehen und diese sodann durch Tauchen in schmelzflüssiges Lot
mit einer der zum Löten erforderlichen Lotmenge zu belegen. Das Lötverbinden des
Drabtes mit dem Bauelement erfolgt durch Auflegen der mit Lötzinn versehenen Öse
auf die Lötstelle des elektrischen Bauteiles; durch AndrUcken der Öse mittels eines
erwärmten Lotstempels gegen das Kontaktierungselement wird die portionierte totmenge
aufgeschmolzen und die Lötung vollzogen. Eine derartige Verfahrensweise eignet sich
zum automatischen Lötverbinden von Anschlußdrähten an elektrische Bauteile mit flachen
bzw. ebenen Kontaktstellen. Sollen
jedoch Anschlußdrähte - auch
solche von Bauelementen wie Kondensatoren, Widerstände od. dgl. - an Anschlußelemente,
z.B. Lötfahnen von elektrischen Bauteilen, angelötet werden, so ist letztgenannte
Verfahrensweise nicht anwendbar.
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Ausgehend vom eingangs genannten Verfahren liegt der Erfindung die
Aufgabe zugrunde, das Lötverbinden eines Anschlußdrahtes mit einem Anschlußeleent,
-z.B. einer Lötöse oder eines Lötstiftes u. dgl. eines elektrischen Bauteiles derart
weiterzubilden, daß es automatisch zu betreiben ist und eine schnelle, aber auch
saubere fehlerfreie Lötverbindung gestattet; diese Aufgabe wird gemäß dem erfinderischen
Verfahren dadurch gelöst, daß man das Lot über dem Anschlußelement portioniert und
die portionierte Lotmenge erfaßt, auf das Anschlußelement führt, dort positioniert
sowie in einen schmelzflüssigen Zustand versetzt.
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Zur Ausübung des Verfahrens bedient man sich erfindungsgemäß einer
Vorrichtung, bei der der Lötstempel als geführter Trennlötstempel ausgebildet ist,
der das Trennmesser einer über der Lötstelle angeordneten Portioniervorrichtung
für den Lötdraht ist, und der bei jedem Vorhub vom Lötdraht eine Lotportion abschneidet,
wobei die Antriebsvorrichtung dem Trennlötstempel eine dem freien Ball der Lotportion
mindestens gleich große Geschwindigkeit verleiht. Die Arbeitsfläche des UrennLotstempels
besitzt eine den Kopf des Anschlußelementes umgreifende Form.
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Durch das erfinderische Verfahren in Verbindung mit der zur Ausübung
des Verfahrens dienenden Vorrichtung wird ein maschinelles Löten bzw. Lötkontaktieren
von Anschlußdrähten mit den zugehörigen Anschlußelementen von elektrischen Bauteilen
ermöglicht. Der durch die Erfindung bewirkte Vorteil besteht insbesondere darin,
daß die so hergestellten Lötverbindungen in einem geringen Zeitaufwand zu erstellen
sind, wobei auch mit einer geringstmöglichen Totmenge unter Vermeidung von Lotbatzen
saubere Lötverbindungen su erstellen sind. Im Rahmen der Erfindung ist es möglich,
mehrere rennlötstempel nebeneinander
anzuordnen, derart, daß gleichzeitig,
d.h. mit einem Arbeitshub eine entsprechende Anzahl Lötverbindungen gemäß der erfinderischen
Verfahrensweise zu erstellen sind. Die meist mehrere Anschlußelemente aufweisenden
Bauteile werden suk- t zessive an der Lötvorricbtung vorbeigeführt, wobei man nach
erfolgtem Lötverbinden eines oder mehrerer Anschlußdrähte mit den zugehörigen Anschlußelementen,
das Bauteil in die nächste Position stellt,-worauf man sodann den oder die folgenden
Anschlußdrähte an die ihnen zugehörigen Anschlußelemente lötet.
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Anhand der Zeichnungen wird im nachfolgenden das erfinderische Verfahren
näher erläutert; ferner sind in den Zeichnungen als Ausführungsbeispiel eine zur
Ausübung des Verfahrens dienende Lötvorrichtung sowie ein Trennlötstempel dargestellt.
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Figur 1 zeigt den erfindungsgemäßen Verfahrensablauf. Ein aus einem
Lot abweisenden Material hergestellter Irennlötstempel 1 ist beheizbar und besitzt
an seinem unteren Ende, nämlich an seinem renn- und Lötkopf 2 eine Ausnehmung 3,
die derart ausgebildet ist, daß sie mit hinreichendem Abstand ein Anschluß-' element
4 eines elektrischen Bauteiles 5 umgreift. Der rennlötstempel ist mit einer rennsebneide
6 ausgerüstet, welche an der Stirnfläche 7 eines Widerlagers 8 möglichst nahe vorbeigeführt
ist. Im Widerlager 8 ist eine Bohrung 9 angeordnet, durch die ein Lötdraht 10 hindurchgeführt
ist. Der Lötdraht ragt um eine einstellbare Länge mit seinem vorderen Ende 11 -wie
dargestellt - über die Stirnfläche 7 des Widerlagers hinaus, so daß bei in Pfeilrichtung
12 niedergehendem Trennlöt stempel das vordere Ende 11 vom Lötdraht 10 abgesebert
wird und nunmehr - wie teilweise gestrichelt bei 11' dargestellt - auf den Kopf
des Anschlußelementes 4 fällt. Der Trennlötstempel folgt mit steigender Geschwindigkeit
der nunmehr portionierten Lotmenge 11', wie gestrichelt bei 1' dargestellt. Das
Anschlußelement 4, z.B. eine Lötfahne , ist mit einer Lötöse 13 versehen, durch
die das abisolierte Ende 14 eines isolierten Anschlußdrahtes 15 eingesteckt ist.
Sobald die Lotmenge 11' auf
den Kopf 16 des Anschlußelementes 4
gefallen ist, wird es durch die Formgebung der Ausnehmung 3 im Kopf des Trennlötstempels
derart verformt, daß es - hier U-förmig - das Anschlußelement 4 an seinen Flanken
umgreift. Beim Andrücken erwärmt der Trennlötstempel die Lotmenge 11', die schnell
in einen schmelzflüssigen Zustand übergeht und an den Flanken abwärts läuft und
- wie bei 17 gestrichelt dargestellt - das abisolierte Ende 14 des Anschlußdrahtes
15 mit dem Anschlußelement 4 benetzt und somit die Lötverbindung herbeiführt.
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Die Formgebung der Ausnehmung 3 ist der Kopfform des Anschlußelementes
4 angepaßt.
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Bin Trennlötstempel 1 ist in den Figuren 2 und 3 dargestellt, wobei
die Figur 2 die Vorderansicht und Figur 3 die Seitenansicht des Trennlötstempels
teilweise geschnitten darstellt.
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Der Trennlötstempel besitzt einen aus einem Lot abweisenden Material
gebildeten zylinderischen Schaft 18, der in Längsrichtung durch eine enge Nut 19
bis im Bereich seiner Trennschneide 6 eingeschnitten ist. Dadurch entstehen - wie
an sich bekannt - zwei Schaftzungen 19'; jede dieser Schaftzungen ist mit einem
aus Kupfer oder Messing bestehenden Anschlußelement 20 zum Anschluß eines Heizstromkabels
verbunden. Liegen diese Anschlußelemente an Spannung, so erwärmt sich der Bereich
6' durch Widerstandserwärmung. In diesem Bereich ist auch eine Bohrung 21 eingebracht,
welche zur Aufnahme eines Wärmefühlers in den Trennlötstempel dient. Wie bei Lötvorrichtungen
bekannt, dient der Wärmefühler zum dosierten Takten des Heizstromes und damit zum
Halten einer voreingestellten Betriebstemperatur des Lötstempels in einem Temperaturintervall.
Der Trennlötstempel ist hier an einer aus einem isolierten Material gebildeten Traverse
36 - gestrichelt dargestellt - befestigt.
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In den Figuren 4 und 5 ist eine zur Ausübung des Verfahrens dienende
Vorrichtung in der Vorder- und Seitenansicht schematisch dargestellt. Die den Trennlötstempel
tragende Traverse 36 ist hier mit in Form einer Gabel ausgebildeten Armen 22 versehen,
die in einer Gelenkplatte 23 befestigt sind. Die Gelenkplatte ist an einem Winkeiträger
24 bei 25 angelenkt
und trägt an ihrem oberen Ende einen hydraulisch,
pneumatisch oder elektromagnetisch betätigbaren Stößeltrieb 25, dessen Stößel 25'
unter dem Zwang einer Zugfeder 28 steht und der gegen die Flanke 26 des Schenkels
27 des Winkelträgers 24 lastet. Bei einer Betätigung des Stößels 25' schwenkt die
Gelenkplatte 23 und damit auch die Gabelarme 22; der Trennlötstempel 1 wird dadurch
- wie gestrichelt dargestellt - abwärts bewegt. Dabei schneidet er eine zum Löten
eines Anschlußdrahtes erforderliche Portion 11 vom Lötdraht 10 ab. Die Bewegung
des Trennlötstempels erfolgt schneller als die sich im kurzen Fallweg der portionierten
Lotmenge 11? ausbildende Ballgeschwindigkeit; er drückt die portionierte Lotmenge
gegen das Anschlußelement. In einem relativ kurzen Zeitintervall wird die Lotmenge
aufgeschmolzen. Sobald die Energieversorgung zum Stößeltrieb 25 unterbrochen ist,
wird die Beder 28 wirksam; sie zieht den Treiuilötstempel wieder in die dargestellte
Lage. Stellschrauben 29 dienen zur Einstellung des Hubes für den rennlötstempel.
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Die Zufuhr des Lötdrahtes erfolgt von einer Vorratsrolle 30 über eine
Umlenkrolle 31, wobei der Abzug und Vorschub des Lötdrahtes mittels eines Transportrades
32 und einem Gegenrad bewerkstelligt wird. Zum Antrieb des Transportrades dient
ein als Drehantrieb ausgebildeter Schrittmotor 33. Beim Rückhub wird ein Mikrokontakt
34 angestoßen, der den Schrittmotor 33 kurzzeitig einschaltet, so daß nunmehr der
Vorschub des Lötdrahtes 10 um eine Schrittlänge erfolgt. Damit ist die Lötvorrichtung
wieder einsatzbereit. Die vordere Flanke 7 des Widerlagers 8 für den Lötdraht 10
ist die Schneidmatrize bzw.
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das Gegenmesser zur Schneide 6 des rennlötstempels. Die Portionierungsvorrichtung
für den Lötdraht 10 bestebt aus dem Schrittmotor 33, dem Transportrad 32 und dem
Widerlager 8.
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Wie insbesondere aus Figur 4 zu ersehen ist, wird nach jedem Lötvorgang
das Bauteil 5 um eine Teilungsgröße t entsprechend dem Abstand der Anschlußelemente
4 versetzt. Mit jedem Vorschub um die Teilungsgröße t wird auch ein neuer Anschlußdraht
15, wie durch den Pfeil 57 dargestellt, in die Öffnung
13 des Anschlußelementes
4 automatisch eingeführt. Mit dem Einführen des Anschlußdrahtes 15 wird die Vorrichtung
in Betrieb gesetzt, so daß nunmehr bei einer erneuten Abwärtsbewegung des oder der
Trennlötstempel in der vorbeschriebenen Weise die Lötungen erfolgen. Die Vorschublänge
bzw.
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die Lotmenge II ist am Schrittmotor 33 einstellbar, so daß die Portion
der Lotmenge der jeweiligen Lötaufgabe angleichbar ist. Je nach der Formgebung des
Anschlußelementes ist auch die Formgebung der Au-snehmung 3 im Trennlötstempel gebildet.
Besteht z.B. das Anschlußelement aus einem Lötstift, so würde die Ausnehmung 3 im
Trennlötstempel in Form einer zylinderischen Einsenkung ausgebildet sein.
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5 Figuren 5 Patentansprüche