DE3001408C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Lötanlage zum Löten von Leiterplatten mit einer Lötmaschine, einem Zubringerteil für Leiter­ platten aufnehmende Lötrahmen, und einem die Lötmaschine über­ brückenden Transferteil.

Es sind Lötanlagen bekannt, welche als Durchlaufanlagen arbeiten. Bei diesen werden die zu lötenden Leiterplatten in Lötrahmen be­ festigt, am einen Ende der Anlage aufgegeben und am anderen in gelötetem Zustand abgenommen. Diese Lötanlagen weisen eine derart hohe Kapazität auf, daß ihre Auslastung selbst in großen Werken nur ungefähr 10% beträgt. Dies ist wirtschaftlich uninte­ ressant, da solche Durchlaufanlagen bis zu 12 KW eingebaute Lei­ stung aufweisen und daher bei der erwähnten, schwachen Auslastung bis zu 10 KW pro Arbeitstag nutzlos verbrauchen. Die Umstellung der Lötparameter ist bei diesen Hochleistungsanlagen aufwendig und nur durch ausgebildetes Personal möglich.

Weiterhin sind Lötanlagen bekannt, bei denen die zu lötenden Leiterplatten zwecks Einsparung von Bedienungskräften auf der einen Seite der Lötanlage aufgegeben und nach dem Fertiglöten in die Ausgangsstelle zurücktransportiert werden. Derartige Löt­ anlagen weisen Kapazitäten auf, die 25-50% derjenigen einer Durchlaufanlage entsprechen. Es ist außerdem bekannt, daß Leiterplatten oder Komponenten, die vor dem Löten lange gelagert wurden, bei der ersten Lötung schlechte Verbindun­ gen ergeben und erst nach einem zweiten Durchgang abgenommen werden können.

Seit kurzer Zeit sind auch ohne Abisolieren mit ca. 260-280°C Löt­ temperatur lötbare Wickeldrähte bekanntgeworden, bei welchen in einem ersten Durchlauf die Isolation abgebrannt wird und erst bei einem zweiten Durchlauf die eigentliche Lötung erfolgt.

Schließlich ist aus der DE-AS 22 01 573 eine im Durchlaufbetrieb arbeitende Vorrichtung zum Verlöten von Bauelementen in Leiter­ platten mit einer Lötmaschine bekannt, der ein Zubringerteil für Leiterplatten und ein die Lötmaschine überbrückender Transferteil zugeordnet ist.

Es fehlt aber in der Elektronikindustrie eine Maschine, welche sinnvoll sowohl für kleine als auch für große Mengen von zu lötenden Leiterplatten eingerichtet ist, welche, mit anderen Worten, sowohl für einen Reversierbetrieb geeignet ist, als auch für einen Durchlaufbetrieb für momentane Höchstleistungen sich in eine Fabrikationsstraße einbauen läßt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Zubrin­ gerteil eine Transportlänge von mindestens zwei Rahmen aufweist, daß mindestens ein programmgesteuertes Organ zum Festhalten eines Rahmens in der ersten Hälfte des Zubringerteils und ein Betätiger zum Freigeben des Rahmens angeordnet ist, daß ein mindestens den Transferteil antreibender, programmsteuerbarer Elektromotor mit verstellbarer Drehzahl und Drehrichtungsänderung und eine am Ende der Lötmaschine angeschlossene Ausgabevorrichtung vorge­ sehen ist, derart, daß die Anlage sowohl kontinuierlich wie auch reversierend betreibbar ist.

Eine derartige Lötanlage ist eine Universalanlage. Weitere, vorteil­ hafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Lötanlage ergeben sich aus den Merkmalen der Unteransprüche.

Der der Erfindung zugrundeliegende Gedanke wird in der nach­ folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispieles, das in der Zeichnung dargestellt ist, näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine schemaartige Darstellung einer Lötanlage für Durchlauf- und Pendel- sowie Doppellötbetrieb mit den einzelnen Aggregaten und ihren Steuerelementen,

Fig. 2 eine Darstellung einer Schalttafel einer Lötanlage gemäß Fig. 1,

Fig. 3 die Lötanlage nach den Fig. 1 und 2 in Betriebslage in perspektivischer Ansicht.

In Fig. 1 ist eine Lötanlage zum Löten von Leiterplatten ersichtlich. Diese Lötanlage 1 umfaßt eine Lötmaschine 2. Vor dieser be­ findet sich eine Zubringereinrichtung 4. Über der Lötmaschine, befindet sich eine Transporteinrichtung 5. Am Ende der Löt­ maschine 2 ist eine Abtransporteinrichtung 7 angefügt. Sie ist als Rutsche 8 konzipiert.

Über einem Lötmaschinentisch mit zwei Schienen 9 der Lötma­ schine 2 und seitlich dieses Tisches ist ein Transport in Form eines Zahnriemens 11 ersichtlich, welcher seitlich hinaus­ ragende Mitnehmerstifte 13 aufweist. Der Riemen 11 läuft um zwei Zahnräder 14 und 15. Auf der Welle des Zahnrades 14 befindet sich eine Riemenscheibe 17.

Die zu lötenden bzw. gelöteten Leiterplatten befinden sich in Rahmen 18 und 19 bzw. 20. Diese Rahmen sind mit Mitneh­ mern 22 bzw. 23 ausgerüstet.

Die Lötmaschine 2 weist einen Fluxer 25, gefolgt von einem Trockner 26 , einem Vorwärmer 27 und der eigentlichen Lötstation 28 auf und bildet eine Ausführung, die zum Stande der Technik gehört. Als Lötstation 28 wird vorzugsweise eine elektrodyna­ mische Lötpumpe gemäß CH-PS 5 23 734 und CH-PS 5 55 213 einge­ setzt, die elektronisch verzögerungsfrei ein- und ausgeschal­ tet werden kann.

Zur Zubringereinrichtung 4 gehört ein Riegel 31, mit einem vor­ zugsweise magnetischen Betätiger 32 , einer Feder 33 und einem Stift 34. Eine Steuerleitung 35 versorgt den Betätiger 32 mit Steuerstrom. Wie aus Fig. 1 ersichtlich, werden die Leiter­ platten über ein Transportband 39 oder von Hand dem Trans­ portband 40 der Zubringereinrichtung 4 zugeschoben. Das Trans­ portband 40 läuft über zwei Walzen 42 und 43. Auf der Welle der letzteren ist eine Riemenscheibe 44 befestigt, die über einen Riemen 46 mit dem Zahnriemen 11 der Transporteinrich­ tung 5 antriebsmäßig verbunden ist. Zur Zubringereinrichtung 4 gehört ferner ein Kühlventilator 48. Diesem nachgeschaltet ist ein weiterer Riegel 50, welcher gleich aufgebaut ist, wie der Riegel 31. Er empfängt seine Impulse über eine Steuerlei­ tung 51.

Das Ende der Transporteinrichtung 5 weist einen Kühlventilator 52 auf.

Es ist ferner eine Programmsteuerstation 54 vorgesehen, deren Ansicht grundsätzlich aus Fig. 2 ersichtlich ist. Zu dieser Station gehört ein Drehzahlregler 61 und eine Drehrichtungsumsteuerung 62 zum Regulieren eines Antriebs­ motors 37 für die Transporteinrichtung 5 und über den Riemen 46 der Zubringereinrichtung 4. Zur Programmsteuerstation gehört ferner ein Durchlauf/Rücklaufschalter 64 sowie ein Doppel/ Einfach-Lötschalter 65. Durch Betätigung des Schalters 64 wird festgelegt, ob die Lötanlage nach dem Durchlaufsystem oder nach dem Reversiersystem (hin und zurück) gemäß der offenen Lage des Schalters 62 arbeitet. Der Schalter 65 legt fest, ob ein Lötvorgang an einer Leiterplatte nur einmal oder ob er doppelt ausgeführt werden muß.

Ein Synchronisiersensor 67 meldet das jeweilige Vorbeidrehen eines Mitnehmerstiftes 13. Der Sensor 68 meldet das Vorhanden­ sein eines Rahmens auf dem Riegel 50. Über einen Steuerkasten 70 erfolgt die Addition dieser Signale, so daß bei richtiger gegenseitiger Lage von Stift und Rahmen der Riegel 50 über die Steuerleitung 51 aus seiner Festhaltelage gezogen wird und den Rahmen zum Weitertransport freigibt. Es ist aber auch möglich, die beiden Sensoren 67 und 68 auf ein Schieberegister 72 wirken zu lassen und von diesem aus, durch entsprechendes Zählen der Impulse des Synchronisier-Sensors 67, beim Durchgehen eines Mitnehmerstiftes 13 nach Abfahrt des Rahmens die ent­ sprechenden Stationen der Lötmaschine einzuschalten.

Am Anfang der Zubringereinrichtung 4 befindet sich ein Pro­ grammleser 74 mit Sensoren 75, welche an der entsprechenden Stelle des Rahmens 18, die für die Behandlung der im Rahmen lie­ genden Leiterplatten vorgesehenen Parameter abtasten und in die Programmsteuerstation 54 geben. Der Sensor 77 meldet das Vorhan­ densein eines Rahmens 18 auf dem Riegel 31 und löst den Programm- Leser 74 aus.

Die beschriebene Lötmaschine arbeitet wie folgt:

Zu lötende Leiterplatten werden in den Rahmen 18 gepackt und der Zubringer-Einrichtung 4 durch Auflegen auf das Transportband 39 übergeben, oder von Hand auf das Band 40 aufgelegt. Der Rah­ men fährt vor bis der Stift 34 einrastet. Sobald der Rahmensen­ sor 77 den Rahmen 18 feststellt, meldet er diese Feststellung der Programmsteuerstation 54 und dem Programmleser 74. Gleich­ zeitig beginnt der Programmleser 74 das für die Leiterplatten vorgesehene Programm abzulesen und der Programmsteuerstation 54 einzugeben. Das abgelesene Programm erscheint in einem der qua­ dratischen Felder 1-4, worauf automatisch die gewünschten Be­ handlungsschritte der Programmsteuerstation 55 eingegeben wer­ den. Wenn der Programmleser 74 seine Arbeit beendet hat, gibt die Programmsteuerstation 55 auf die Steuerleitung 35 einen Betätigungsimpuls für den Riegel 31, welcher unter Zusammen­ drücken der Feder 33, den Stift 34 aus dem Mitnehmer 23 zieht, worauf das Transportband 40 den Rahmen 18 erfaßt und ihn in die Lötmaschine 2 einführt. Am Ende der Zubringereinrichtung 4 kühlt der Kühlventilator 48, insbesondere wenn es sich um eine zweite Lötung handelt. Der sich in Festhaltelage befindende Stift des Riegels 50 wird von der Auflaufflanke des Mitnehmers 23 rückgeschoben und anschließend unter dem Druck seiner Feder in die Ausnehmung des Mitnehmers 23 geschoben. Auf diese Weise wird der Rahmen 18, nun in Lage II, der Zubringereinrichtung 4 festgehalten. Ist gleichzeitig ein weiterer Rahmen auf das Transportband 40 aufgebracht worden, so befindet sich dieser nun in der in Fig. 1 dargestellten 1. Programmleselage.

Wenn nun der Synchronisiersensor 67 das Vorbeigehen des ent­ sprechenden Mitnehmerstiftes 13 gemeldet und der Freigabesensor 68 anderseits das Vorliegen des Rahmens 18 der richtigen Lage bekannt gab, so wird über den Steuerkasten 70 und die Leitung 51 dem Riegel 50 ein Impuls vermittelt, der über einen Magnet­ anker den Stift des Riegels 50 aus seiner Festhaltelage zieht, worauf des Transportband 40 den Rahmen 18 weiterbewegt. Der entsprechende Mitnehmerstift 13 greift in den vordern Mitnehmer 22 ein und bewegt damit den Rahmen entsprechend der im Programm vorgewählten Fortbewegungsgeschwindigkeit über die Lötmaschine 2. Zwecks sicherer Führung greift ein weiterer Mitnehmerstift 13 in den hinteren Mitnehmer 22, so daß der Rahmen 19, wie in Fig. 1 ersichtlich, an zwei Stellen über die Stationen der Löt­ maschine 2 geführt wird. Die Ausgänge 1-3 des Schieberegisters 52 schalten den Fluxer 25, den Trockner 26, den Vorwärmer 27 und die Lötstation 28 entsprechend der Position der Rahmen auf der Maschine ein und aus, so daß die im Rahmen 19 angeordneten Leiterplatten den entsprechenden Behandlungen ausgesetzt werden. Wenn als letztes die Lötstation 28 das eigentliche Löten der Leiterplatte vorgenommen hat, wird diese durch die nach oben bewegte Luft des Kühlventilators 52 abgekühlt. Der Rahmen 20 gelangt dann, sofern die Maschine auf Durchlauf und auf ein­ maliges Löten geschaltet ist, über die Rutsche 8 aus der Löt­ anlage 1.

Wenn der Schalter 64 nicht wie in Fig. 1 auf Durchlauf geschal­ tet ist, sondern auf Rücklauf, so wird der Antriebsmotor nach Abschluß des Lötvorganges umgesteuert und auf maximale Ge­ schwindigkeit geschaltet. Der Rahmen mit den fertig-gelöteten Leiterplatten fährt bis auf den Riegel 50 zurück, wonach mit­ tels des Signals von Sensor 68 der Motor gestoppt wird.

Hier steht die Bedienungsperson und nimmt den Rahmen mit den ge­ löteten Leiterplatten in Empfang. Ein auf dem Riegel 31 warten­ der Rahmen wird nach dem Entfernen des fertigen Rahmens automa­ tisch freigegeben. Wenn sich der Schalter 65 in der Lage "zwei­ mal löten" befindet, wird der zurückkommende Rahmen auf dem Riegel 50 gestoppt, neu synchronisiert und der vorbeschriebene Vorgang wiederholt sich. Während dieser Zeit wird die heiße Leiterplatte durch den Ventilator 48 abgekühlt.

Wenn die Anlage mittels des Schalters 64 auf Durchlauf geschal­ tet ist und mittels des Schalters 65 auf Doppellötung, so wird nach dem zweiten Lötdurchgang der Rahmen wie erläutert über die Rutsche 8 seinem Bestimmungsort zugeführt.

Bei einer derartigen Lötanlage werden verschiedene vorprogram­ mierte Lötparameter durch Knopfdruck oder automatisch abgeru­ fen. Die durch einfache Umschaltung, ohne Zuhilfenahme kompli­ zierter mechanischer Hilfseinrichtungen außerhalb der Maschi­ ne, abgerufenen Leiterplatten können automatisch zweimal gelö­ tet werden. Während der Wartezeiten wird nur äußerst wenig Energie verbraucht.

Claims (16)

1. Lötanlage zum Löten von Leiterplatten mit einer Lötmaschine, einem Zubringerteil für Leiterplatten aufnehmende Lötrahmen und einem die Lötmaschine überbrückenden Transferteil, gekennzeichnet dadurch, daß der Zubringerteil eine Transport­ länge von mindestens zwei Rahmen aufweist, daß mindestens ein programmgesteuertes Organ zum Festhalten eines Rahmens in der ersten Hälfte des Zubringerteils und ein Betätiger zum Freigeben des Rahmens angeordnet ist, daß ein mindestens den Transferteil antreibender, programmsteuerbarer Elektro­ motor mit verstellbarer Drehzahl und Drehrichtungsänderung und eine am Ende der Lötmaschine angeschlossene Ausgabe­ vorrichtung vorgesehen ist, derart, daß die Anlage sowohl kontinuierlich wie auch reversierend betreibbar ist.

2. Lötanlage nach Anspruch 1, deren Lötmaschine einen Fluxer, einen Trockner/Vorwärmer und eine Lötstation enthält, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel zum gesteuerten Ein- und Ausschalten von Anlageteilen nur beim Durchgang eines Rahmens den Fluxer, den Trockner/Vorwärmer und die Lötstation ein- und ausschal­ ten.

3. Lötanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lötstation eine elektronisch schaltbare elektrodynamische Lötpumpe aufweist.

4. Lötanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Trockner/Vorwärmer einen Kurzwellen-IR-Strahler aufweist.

5. Lötanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß vor und/oder nach der Lötmaschine Kühlvorrichtungen ange­ ordnet sind, die erst bei Erreichung der Betriebstemperatur des Lotes automatisch eingeschaltet werden.

6. Lötanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Transferteil als Schlepporgan eine liegende Kette oder einen Zahnriemen mit Mitnehmerstiften aufweist, und das Schlepp­ organ über die Oberkante des Rahmens reichend und seitlich angeordnet ist, wobei zwecks Synchronisierung der Rahmenauf­ gabe auf das Schlepporgan auf dem Zubringerteil ein weiteres Rahmenfesthalte- und Freigabe-Organ vorgesehen ist.

7. Lötanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im freien Raum zwischen den Umlenkrädern des Transferteils zwei Abluftsauggebläse mit getrennter Ansaugöffnung und ge­ trennter Ausstoßleitung angeordnet sind, derart, daß eine Ansaugöffnung den Fluxer-Trockner/Vorwärmerteil und die zweite Ansaugöffnung der Lötstation zugeordnet ist.

8. Lötanlage nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der den Transferteil antreibende Motor auch den Zubringerteil antreibt und daß die Übersetzung zwischen den beiden Teilen so gewählt wird, daß der Zubringerteil langsamer läuft und damit ein Minimalabstand von Rahmen zu Rahmen auf dem Trans­ ferteil einhaltbar ist.

9. Lötanlage nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch einen elektronischen Mitnehmerstiftfühler (67) und Präsenz-Sen­ soren (68, 77) im Bereich der Festhalte-Organe, deren Signale die stift-synchrone Freigabe der Rahmen sicherstellen.

10. Lötanlage nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch eine Pro­ grammsteuerung mit einem Schieberegister, dessen Taktein­ gang an den Mitnehmerstiftfühler und dessen Informationsein­ gang an einen Präsenz-Sensor angeschlossen ist, derart, daß im Schieberegister elektronische Abbilder der über die Trans­ ferstrecke laufenden Rahmen entstehen, welche über der mechanischen Position der Anlageteile entsprechende Register­ ausgänge diese Anlageteile gemäß der jeweiligen Rahmenpo­ sition ein- und ausschalten.

11. Lötanlage nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Schalt­ tafel mit Schaltern und Reglern zum Wählen und Verändern sämtlicher Betriebsarten und Lötparameter, insbesondere Durch­ lauf, Reversier-Betrieb, Einfach- und Doppeldurchlauf sowie der Durchlaufgeschwindigkeit über Fluxer und Trockner/Vor­ wärmer und der Lötgeschwindigkeit bei einfachem Durchlauf und bei Doppeldurchlauf.

12. Lötanlage nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Lötrahmen mit einem Codestreifen ausgerüstet sind und daß sich am Anfang des Zubringerteils ein entsprechender Codeleser befindet, derart, daß jeder Rahmen geeignete Betriebs­ art und optimale Lötparameter für die mitgeführten Leiter­ platten automatisch abrufen kann.

13. Verfahren zum Betrieb der Lötanlage nach Anspruch 1, da­ durch gekennzeichnet, daß man zur Durchführung des Re­ versier-Betriebes die Programmwahl vornimmt und daß man einen ersten mit Leiterplatten beladenen Rahmen über die sich automa­ tisch einschaltenden Stationen der Anlage fördert und nach dem Lötvorgang den Rahmentransportteil der Lötmaschine auf volle Geschwindigkeit rückwärts schaltet, um den Rahmen vor die Lötmaschinen zurückzuführen und auf dem Festhalteorgan festzuhalten, und daß durch Wegnahme dieses Rahmens die Vorwärtsbewegung des auf dem Festhalteorgan wartenden näch­ sten Rahmens ausgelöst wird.

14. Verfahren zum Betrieb der Lötanlage nach Anspruch 1, da­ durch gekennzeichnet, daß man zum Doppellöten von Leiter­ platten die Programmwahl für Durchlauf-Betrieb und Doppel­ durchlauf vornimmt, daß man einen ersten Rahmen über die Stationen führt, dessen Bewegungsrichtung nach dem Löten umkehrt, während ein zweiter Rahmen, festgehalten durch das Festhalteorgan, wartet, daß man die Bewegungsrichtung des ersten Rahmens nach dessen Eintreffen am Anfang der Lötmaschine umsteuert und zwei Rahmen hintereinander durch die Lötmaschine schickt und nach deren Durchlaufen den ersten Rahmen wegführt und den zweiten zur zweiten Lötung an den Eingang zur Lötmaschine zurückführt, um ihn, zu­ sammen mit einem weiteren Rahmen, einer weiteren Lötung zu unterziehen.

15. Verfahren zum Betrieb der Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die Heißlufttemperatur der Trockner/ Vorwärmerstation und deren Strahlungsleistung mit der Vor­ schubgeschwindigkeit der Rahmen derart koppelt, daß bei Vergrößerung der Vorschubgeschwindigkeit die Leistung dieser Einheiten mitvergrößert wird.

16. Verfahren nach den Ansprüchen 10 bis 15, dadurch gekenn­ zeichnet, daß für die Steuerung aller Funktionen ein Mikro­ prozessor vorgesehen ist.