DE2713846A1 - SOLDERING TOOL - Google Patents

SOLDERING TOOL

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DE2713846A1
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thermocouple
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Neil James Borley
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Adcola Products Ltd
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K3/00Tools, devices, or special appurtenances for soldering, e.g. brazing, or unsoldering, not specially adapted for particular methods
    • B23K3/02Soldering irons; Bits
    • B23K3/03Soldering irons; Bits electrically heated
    • B23K3/033Soldering irons; Bits electrically heated comprising means for controlling or selecting the temperature or power

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Measuring Temperature Or Quantity Of Heat (AREA)
  • Electric Connection Of Electric Components To Printed Circuits (AREA)
  • Resistance Heating (AREA)
  • Control Of Resistance Heating (AREA)

Description

ADCOLA PROOUCTS LIMITED Adcola House, Gauden Road, London, SW4 6LH, EnglandADCOLA PROOUCTS LIMITED Adcola House, Gauden Road, London, SW4 6LH, England

LÖTWERKZEUGSOLDERING TOOL

Die Erfindung betrifft elektrisch beheizte Lötwerkzeuge, die thermostatisch gesteuert werden, und zwar unter Verwendung eines Thermofühlers, der auf die Arbeitstemperatur der Lötspitze anspricht. Ein Thermoelement stellt einen idealen Thermofühler dar, weil es auf relativ kleine Temperaturänderungen anspricht und von geringer Größe ist. Dennoch ergaben sich Schwierigkeiten im Zusammenhange damit, das Thermoelement dort anzuordnen, wo es genau auf die Temperatur der Lötspitze anspricht, ohne gleichzeitig die normale Arbeitsweise des Werkzeugs zu stören.The invention relates to electrically heated soldering tools that are thermostatically controlled, namely using a thermal sensor that points to the Working temperature of the soldering tip responds. A thermocouple is an ideal thermal sensor because it is responsive to relatively small changes in temperature and is small in size. Still surrendered Difficulties in connection with placing the thermocouple where it responds exactly to the temperature of the soldering tip, without at the same time the disrupt normal operation of the tool.

Bei einer konstruktiven Ausführungsform wurde ein Thermoelement in einer Bohrung der Lötspitze angeordnet, so daS es unmittelbar hinter der Arbeitsfläche der Spitze lag. Theoretisch führt dies zu einer optimalen Steuerung der Temperatur der Lötspitze. Dies wird jedoch durch praktische Nachteile aufgewogen. Nicht nur,In one structural embodiment, a thermocouple was placed in a hole in the soldering tip so that it was directly behind the work surface the top was. Theoretically, this leads to an optimal control of the temperature of the soldering tip. However, this is outweighed by practical disadvantages. Not only,

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daß diese Konstruktion beträchtlich zum Preis der einzelnen Lötspitze beiträgt, sondern die Bohrung unmittelbar hinter der Arbeitsfläche der Spitze vermindert auch beträchtlich die Fähigkeit der Lötspitze, Wärme nach vorne zur Arbeitsfläche zu leiten. Es existieren verschiedene andere Konstruktionsmöglichkeiten, jedoch hat sich keine in der Praxis als besonders zufriedenstellend erwiesen.that this construction adds considerably to the price of the individual soldering tip, but the hole immediately behind the working surface of the tip also considerably reduces the ability of the soldering tip to Conducting heat forward to the work surface. There are various other construction options, however, none have been found to be particularly satisfactory in practice.

Erfindungsgemäß wird ein Thermoelement außerhalb der Lötspitze nahe deren Außenfläche angeordnet, und zwar zwischen der Arbeitsfläche der Lötspitze und der Heizspule. Auf diese Weise ist das Thermoelement in der Lage, auf die Arbeitstemperatur der Lötspitze fast ebenso genau anzusprechen, als wenn es in einer Bohrung unmittelbar hinter der Arbeitsfläche säße, jedoch ohne die Komplikationen, die Lötspitze ausbohren zu müssen. Es sei darauf hingewiesen, daß das Thermoelement im thermischen Weg zwischen der Heizspule und der Arbeitsfläche der Lötspitze liegt, so daß jede thermische Zeitverzögerung auf annehmbare Grenzwerte vermindert wird und dementsprechend die Temperatursteuerung verbessert wird.According to the invention, a thermocouple outside the Soldering tip arranged near the outer surface, between the working surface of the soldering tip and the Heating coil. In this way the thermocouple is able to almost reach the working temperature of the soldering tip to address just as precisely as if it were sitting in a hole directly behind the work surface, but without the complications of having to drill out the soldering tip. It should be noted that the thermocouple in the thermal path between the heating coil and the working surface of the soldering tip, so that any thermal Time lag is reduced to acceptable limits and, accordingly, temperature control is improved.

In der Regel muß man die Heizspule mit einem Schutzrohr umhüllen. Letzteres kann an seinem Vorderende geschlossen sein, wobei das Thermoelement dann vorzugsweise innerhalb des Schutzrohres nahe dessen geschlossenem Ende angeordnet ist. Dies erleichtert den Einbau des Thermoelements und stellt gleichzeitig sicher, daß das Thermoelement vollständig geschützt ist.As a rule, you have to enclose the heating coil with a protective tube. The latter can be closed at its front end, the thermocouple then preferably inside the protective tube close to the closed one End is arranged. This facilitates the installation of the thermocouple and at the same time ensures that the Thermocouple is fully protected.

Bei der Mehrzahl der Lötwerkzeuge wird man die Lötspitze in einen rohrförmigen Halter einsetzen, auf denIn the case of the majority of soldering tools, the soldering tip will be inserted into a tubular holder onto which

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die Heizspule aufgewickelt ist, wobei dann das Thermoelement vorzugsweise mit dem rohrförmigen Halter in thermischem Kontakt steht. Sofern das Schutzrohr nach innen bis zur Berührung mit dem Halter verjüngt ist, kann man das Thermoelement erfindungsgemäß innerhalb des so gebildeten, im Querschnitt dreieckigen Ringraums anordnen, und zwar in einer Tasche einer elektrischen Isolierung, die den Halter der Spitze umgibt, um ihn gegen die Heizspule abzuisolieren.the heating coil is wound, the thermocouple then preferably with the tubular holder in thermal contact. If the protective tube is tapered inwards until it touches the holder, the thermocouple can, according to the invention, be located within the annular space thus formed, which is triangular in cross-section place around it in a pocket of electrical insulation surrounding the tip holder to strip the insulation against the heating coil.

Ein bevorzugtes Merkmal besteht darin, daS das Thermoelement eine keramische Umhüllung aufweist, die thermisch leitfähig, jedoch elektrisch isolierend ist. Diese ungebräuchliche Kombination von Eigenschaften liefert ein keramischer Kleber, der von der Firma Industrial Science Limited unter dem Namen Cerastil auf den Markt geliefert wird. Dieses Material ist in unterschiedlichen Sorten erhältlich, wobei sich die als C-10 bezeichnete Sorte ganz besonders für das Einkapseln von Thermoelementen eignet. Durch Schaffung einer elektrischen Isolierung zwischen dem Halter der Lötspitze und dem Thermoelement verläuft der gesamte Steuerkreis ungeerdet.A preferred feature is that the thermocouple has a ceramic envelope which thermally conductive, but electrically insulating. This unusual combination of properties supplies a ceramic adhesive manufactured by Industrial Science Limited under the name Cerastil is delivered to the market. This material is available in different types, whereby the Type designated as C-10 is particularly suitable for encapsulating thermocouples. By creation an electrical insulation between the holder of the soldering tip and the thermocouple runs the entire Control circuit ungrounded.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels im Zusammenhang mit der beiliegenden Zeichnung. Die Zeichnung zeigt in:Further advantages and features of the invention emerge from the following description of a preferred one Embodiment in connection with the accompanying drawing. The drawing shows in:

Figur 1 eine Ansicht des kompletten Lötwerkzeugs, und zwar am vorderen Ende zum Teil aufgeschnitten;FIG. 1 shows a view of the complete soldering tool, namely partially cut open at the front end;

Figur 2 in vergrößertem MaSstab einen Schnitt durch dasFIG. 2 shows, on an enlarged scale, a section through the

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Vorderende des Werkzeugs.Front end of the tool.

Das dargestellte Lötwerkzeug entspricht in seinem Grundaufbau weitgehend gebräuchlichen Konstruktionen. Es besitzt einen rohrförmigen Halter 6 zur Aufnahne einer Lötspitze 7. Der Halter 6 ist mit einer Isolierschicht 8 überzogen, auf weiche eine Heizspule 10 aufgewickelt ist. Letztere ist ihrerseits mit einer Isolierschicht 11 abgedeckt und wird von einem äußeren Schutzrohr 12 umgeben. Das Schutzrohr 12 erstreckt sich ebensoweit wie ein Handgriff 14 des Werkzeugs, der mit einem normaler. Kasel 15 verbunden ist. Die interne elektrische Schaltung ist nicht dargestellt, jedoch sei erwähnt, da3 das Kabel 15 einen Stromanschluß für die Heizspule 10 sowie weitere Leiter enthalt, welche an ein Thermoelement 17 angeschlossen sind. Letzteres überträgt Signale auf eine thermostatische Steuerschaltung.The basic structure of the soldering tool shown largely corresponds to common constructions. It owns a tubular holder 6 for receiving a soldering tip 7. The holder 6 is provided with an insulating layer 8 coated, on which a heating coil 10 is wound. The latter is in turn covered with an insulating layer 11 and is surrounded by an outer protective tube 12. The protective tube 12 extends as far as a Handle 14 of the tool, which with a normal. Chasuble 15 is connected. The internal electrical circuit is not shown, but it should be mentioned that the cable 15 contains a power connection for the heating coil 10 and other conductors which are connected to a thermocouple 17 are. The latter transmits signals to a thermostatic control circuit.

Wie es am besten aus Figur 2 hervorgeht, ist das Schutzrohr 12 an seinem Vorderende 13 bis zur Berührung mit dem Halter 6 nach innen abgeschrägt oder verjüngt, um •inen ringförmigen Hohlraum 14' von im wesentlichen dreieckförmigem Querschnitt zu bilden. Das Thermoelement 17 trägt eine Kercmik-Ummar.telung 18, die, wie oben bereits erwchnt, thermisch leitfähig, jedoch elektrisch isolierend ist. Das Thermoelement sit in einer Tasche 19 der Isolierschicht 8, so daß die Keramik-Ummantelung mit dem Halter 6 direkt in Berührung steht. Es liegt also nur ein sehr kurzer thermischer Weg zwischen der Lötspitze 7 und dem Thermoelement 17, und zwar beträgt dieser Weg .die Dick· des Halters 6 und die der Keramik-Ummantelung 18. Auf dies· Weis· ergibt sich «in genauesAs can best be seen from FIG. 2, the protective tube 12 is beveled or tapered inwardly at its front end 13 until it touches the holder 6, in order to form an annular cavity 14 'of essentially triangular cross-section. The thermocouple 17 has a Kercmik-Ummar.telung 18, which, as already mentioned above, is thermally conductive, but electrically insulating. The thermocouple sits in a pocket 19 of the insulating layer 8 so that the ceramic casing is in direct contact with the holder 6. There is therefore only a very short thermal path between the soldering tip 7 and the thermocouple 17, namely this path is the thickness of the holder 6 and that of the ceramic sheath 18. In this way, the result is precise

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Ansprechen auf die Temperaturänderungen an der Arbeitsfläche der Lötspitze 7. Responding to the temperature changes on the working surface of the soldering tip 7.

Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel besteht der Halter der Lötspitze aus rostfreiem Stahl. Rostfreier Stahl ist zwar wünschenswert im Hinblick auf die mechanische Festigkeit und die Korrosionsbeständigkeit, stellt jedoch einen schlechten Wärmeleiter dar. Um den WärmefIuS zwischen der Heizspule 10 und der Lötspitze nicht zu behindern, darf die Wandstärke des Halters 6 nur einen geringen Wert betragen. Bevorzugte und annehmbare Werte der Wandstärke liegen zwischen 0,2 und 0,6 mm. Stellt man den Halter 6 abweichend hiervon aus einem guten Wärmeleiter, beispielsweise aus einer Aluminiumoder Kupferlegierung her, so kann man die Wandstärke so dick wählen, daß sich das Thermoelement direkt innerhalb der Wandstärke unterbringen läßt. In the present embodiment, the holder of the soldering tip is made of stainless steel. Stainless steel is desirable in terms of mechanical strength and corrosion resistance, but it is a poor conductor of heat. In order not to hinder the heat flow between the heating coil 10 and the soldering tip, the wall thickness of the holder 6 must only be small . Preferred and acceptable values for the wall thickness are between 0.2 and 0.6 mm. If, in deviation from this, the holder 6 is made from a good heat conductor, for example from an aluminum or copper alloy, the wall thickness can be chosen so that the thermocouple can be accommodated directly within the wall thickness.

Von den verschiedenen Metallkombinationen, die für das Thermoelement 17 in Frage kommen, eignet sich ganz oe- sonders die Kombination aus Nickel-Chrom und Nickel- Aluminium, und zwar für denjenigen Temperaturbereich, in welchem ein Lötwerkzeug Verwendung fincet. Der Durch messer der Drähte, die das Thermoelement bilden, stellt kein kritisches Merkmal dar, jedoch sei als bevorzugtes Ausführungsbeispiel angegeben, daß jeaer Draht einer, Durchmesser von 0,3 mm besitzen sollte. Weitere Kombi nationen, die in Frage kommen, sind Eisen/Constantan und Nickel-Chrom/Constantan. Of the various metal combinations that can be used for the thermocouple 17 , the combination of nickel-chromium and nickel-aluminum is particularly suitable, specifically for the temperature range in which a soldering tool is used. The diameter of the wires that form the thermocouple is not a critical feature , but it should be specified as a preferred embodiment that each wire should have a diameter of 0.3 mm . Other possible combinations are iron / constantan and nickel-chromium / constantan.

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Claims (5)

ADCOLA PRODUCTS LIMITtD Adcola House, Gauden Road, London, SW4 6LH, England PATENTANSPRÜCHEADCOLA PRODUCTS LIMITtD Adcola House, Gauden Road, London, SW4 6LH, England PATENT CLAIMS 1. Elektrisch beheiztes Lötwerkzeug mit einem Thermoelement zur thermostatischen Steuerung des Heizströme», dadurch gekennzeichnet,1. Electrically heated soldering tool with a thermocouple for thermostatic control of the heating currents », characterized, daß das Thermoelement (17) außerhalb der Lötspitze (7) nah· deren Αυββηfläche angeordnet ist, ur.c zwar zwischen der Arbeitsfläche der Lötspitze und der Heizspule (10).that the thermocouple (17) outside the soldering tip (7) close · whose Αυββηfläche is arranged, ur.c between the working surface of the soldering tip and the heating coil (10). 2. Lötwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,2. Soldering tool according to claim 1, characterized, daß die Heizspule (10) von einem an seinem Vorderende (13) verschlossenen Schutzrohr (12) umgeben ist und daß das Thermoelement (17) innerhalb des Schutzrohres nahe dessen geschlossenem Ende sitzt.that the heating coil (10) from one at its front end (13) closed protective tube (12) is surrounded and that the thermocouple (17) within the protective tube is close whose closed end sits. 3. Lötwerkzeug nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch3. Soldering tool according to claim 1 or 2, characterized by •inen rohrförmigen Halter (6) für die Lötspitze (7), mit welchem das Thermoelement (17) in thermischer Berührung steht.• in a tubular holder (6) for the soldering tip (7), with which the thermocouple (17) is in thermal contact. 709882/0&45709882/0 & 45 ORIGINAL INSPECTEDORIGINAL INSPECTED 4. Lötwerkzeug nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,4. Soldering tool according to claim 3, characterized in that daß das Schutzrohr (12) an seinem vorderen Ende bis zur Berührung mit dem Halter (6) verjüngt ist und daß das Thermoelement (17) innerhalb des so gebildeten Ring raums (14*) von dreieckigem Querschnitt sitzt, und zwar in einer Tasche (19) einer elektrischen Isolierschicht (8), die den Halter der Lötspitze umgibt und ihn gegen die Heizspule (1O) isoliert.that the protective tube (12) is tapered at its front end until it touches the holder (6) and that the thermocouple (17) within the ring thus formed Space (14 *) of triangular cross-section sits in a pocket (19) of an electrical insulating layer (8), which surrounds the holder of the soldering tip and insulates it from the heating coil (1O). 5. Lötwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet,5. Soldering tool according to one of claims 1 to 4, characterized in that daß das Thermoelement (17) eine Keramik-Ummantelung (18) trägt, die thermische Leitfähigkeit, jedoch elektrisch· Isolierwirkung besitzt.that the thermocouple (17) has a ceramic sheath (18) has thermal conductivity, but has an electrical insulating effect. 709882/0645709882/0645
DE2713846A 1976-04-26 1977-03-29 Soldering tool Ceased DE2713846B2 (en)

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