DE3006256A1

DE3006256A1 - Verfahren und vorrichtung zum anloeten eines ersten teils an ein zweites teil

Info

Publication number: DE3006256A1
Application number: DE19803006256
Authority: DE
Inventors: Robert R Harriau; Robert D Huppunen
Original assignee: Thermatool Corp
Current assignee: Thermatool Corp
Priority date: 1979-02-26
Filing date: 1980-02-20
Publication date: 1980-09-04
Also published as: US4256252A; JPS55117559A; IT8047913A0; GB2042392B; FR2449502A1; FR2449502B1; GB2042392A; IT1146953B

Description

BESCHREIBUNG

Die Erfindung betrifft ein Lötverfahren und eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens, sie bezieht sich insbesondere auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Löten von Rohrelementen, wie z.B. von Wärmeaustauscher-Elementen aus Metall.

Es sind mehrere Verfahren zum Herstellen von metallischen Wärmeaustauscher-Elementen bekannt, die an Rohren befestigte Metallfinnen besitzen; bei einigen dieser Verfahren werden derartige Finnen an haarnadelförmigen Rohren befestigt, und es werden benachbarte Rohre dadurch miteinander verbunden, daß eine kurze Länge eines U-förmigen Rohrs, ein sogenannter Umkehrbogen, an diese Enden angelötet rfird, wobei die Rohrenden zusammen mit dem mechanisch gegen die Rohrenden gehaltenen Umkehrbogen in ein Bad aus geschmolzenem Lot eingetaucht werden, welches durch Ultraschallenergie bewegt wird. Vergl. z.B. die US-PS 3 920 176.

Bei dem aus der US-PS 3 920 176 bekannten Verfahren wird der zu lötende Gegenstand auf einem Förderband oder Tisch angeordnet und um eine Achse aufeinanderfolgend mehreren Stationen zugeführt, in denen die verschiedenen Verfahrensschritte einschließlich der

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Vorerwärmung, des Eintauchens in das geschmolzene Lot und dem anschließenden Abkühlen durchgeführt wird. Nachdem die zu verlötenden Verbindungen in das geschmolzene Lot eingetaucht sind, wird der Gegenstand umgedreht, damit das Lot in die Zwischenräumen zwischen den ausgeweiteten Enden der Rohre und den Enden der Umkehrbogen fließen kann. Gemäß dem genannten Patent soll durch dieses Umdrehen des Gegenstands die Bildung von Tränen oder Lötzapfen verhindert werden.

Die bekannte Vorrichtung ist relativ groß und benötigt relativ viel Platz. Zusätzlich hat sich gezeigt, daß das geschmolzene Lot manchmal einen Umkehrbogen füllen kann, weil das Lot durch den Zwischenraum zwischen dem Rohr und dem mit dem Rohr zu verbindenen Umkehrbogen in den Umkehrbogen hineinläuft, wenn der Umkehrbogen ' in das geschmolzene Lot getaucht wird. Wenn der Gegenstand dann umgedreht wird, fließt das Lot nicht immer aus dem Umkehrbogen heraus, und wenn das Lot hart wird, verstopft es das Rohrsystem und macht den Gegenstand unbrauchbar. Selbst wenn der Umkehrbogen nicht vollständig gefüllt ist, kann es doch zu einer wesentlichen Verringerung der Fluidströmung durch das Rohrsystem kommen, wenn ein wesentlicher Teil des Lots innerhalb des Umkehrbogens verbleibt. Darüber hinaus hat sich gezeigt, daß das einfache Umdrehen des Gegenstands nach der Herausnahme der Umkehrbogen aus dem geschmolzenen Lot nicht immer ausreicht, um die Tränenbildung oder Zapfenbildung zu verhindern.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Vorrichtung zum Anlöten von Rohren an andere Rohre zu schaffen, die

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relativ klein ist und die zusammengelöteten Gegenstände mindestens genauso schnell herstellen kann wie entsprechende bekannte Vorrichtungen.

Aufgabe der Erfindung ist es ferner, ein Verfahren zur Verringerung von Lötnaht-Störungen bei gelöteten Rohren anzugeben, welches die Ausbildung und/oder die Größe der Tränen oder Zapfen zusätzlich verringert; Aufgabe der Erfindung ist es ebenfalls, eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens anzugeben.

Aufgabe der Erfindung ist es ferner, eine Vorrichtung zur Beseitigung von Schaum auf der Oberfläche des geschmolzenen Lotes anzugeben, wobei diese Vorrichtung Bestandteil der erfindungsgemäßen Lötvorrichtung sein kann, um deren Arbeitsabläufe zu verbessern.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens werden die mit anderen Rohren zu verlötenden Umkehrbogen unter Reibschluß in die Innenwände der anderen Rohre eingesteckt, der die Rohre tragende Gegenstand wird schrittweise um eine Achse geschwenkt, die derart angeordnet ist, daß die Umkehrrohre zuerst zur Vorwärmung der Rohre in die Flammen eines Gasbrenners gelangen, und zweitens in ein Bad aus geschmolzenem Lot getaucht werden, das bevorzugt durch Ultraschallenergie bewegt wird, und drittens in die Flammen des Gasbrenners geführt werden, um eine Verfestigung des Lots zu verhindern, und viertens, während das Lot noch geschmolzen ist, in eine solche Position gebracht werden, daß die Umkehrbogen mit ihren offenen Enden abwärts gerichtet sind. Während der Zeit, in welcher der Gegenstand gedreht wird und vor dem Ein-

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tauchen der Rohre in das geschmolzene Lot wird Schaum von der Oberfläche des Lotes entfernt, in welches die Rohre eintauchen sollen.

Eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung enthält:

1) eine schwenkbar gelagerte Platte zur Aufnahme und zum Festhalten eines zu lötenden Gegenstands, wobei die Platte eine Auflagefläche für den Gegenstand besitzt, die in der Aufnahmestellung der Platte sich horizontal und parallel zur Schwenkachse der Platte erstreckt;

2) einen schwenkbar gelagerten Gasbrennerwagen', der derart angeordnet ist, daß die Flammen des Brenners auf die Rohre auftreffen, welche Lot empfangen sollen oder schon empfangen haben, wenn der Wagen in vertikaler Position liegt und die Auflagefläche der Platte horizontal ist. Der Wagen ist aus dem Bewegungspfad der Platte herausschwenkbar;

3) Einrichtungen zum Hin- und Herbewegen des Brennerwagens während die Brennerflammen auf die Rohre auftreffen?

4) einen Lotbehälter mit Ultraschall-ümwandler, um das geschmolzene Lot 4m Behälter zu bewegen ; und

5) eine Abstreifvorrichtung ' zur Entfernung des

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Schaums aus demjenigen Bereich der Oberfläche des geschmolzenen Lots, in dem die Rohre eingetaucht werden sollen.

Der Betrieb der verschiedenen Teile der Vorrichtung läßt sich von Hand steuern; bevorzugt enthält die Vorrichtung jedoch Steuereinrichtungen, um die Platte und den Brennerwagen automatisch an die verschiedenen Positionen zu bewegen, und um den Betrieb der Hin- und Herbewegung sowie der Abstreifvorrichtung auszulösen, nachdem der Gegenstand mit den zu verlötenden Rohren auf der Platte angeordnet ist und der Betriebszyklus von Hand ausgelöst wurde.

Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung;

Fig. 2 eine schematische Seitenansicht der Vorrichtung nach Figur 1;

Fig. 3

und 4 vergrößerte Seiten- und Endansichten

der oszillierenden Brenner-Verschiebeeinrichtung der inFig. 1 dargestellten Vorrichtung;

Fig. 5 eine perspektivische Ansicht des

Lotbehälters und der Schaum-Abstreifvorrichtung, die einen Teil der Vorrichtung nach Fig. 1 darstellt;

Fig. 6 eine vergrößerte Ansicht, teilweise im Schnitt, eines Umkehrbogens, welcher die Enden zweier Rohre miteinander verbindet;

Fig. 7 ein Blockschaltbild einer automatischen Steuerung für die Folgesteuerung der verschiedenen Teile der Vorrichtung nach Fig. 1; und

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Fig. 8 ein Zeitsteuerdiagramm, welches zur Erläuterung des Betriebs der Vorrichtung nach den Fig. 1 und 7 dient.

Die in den Figuren 1 und 2 dargestellten Vorrichtung enthält einen Aufnahmetisch in Form einer Platte, die auf einem schwenkbaren Schaft 2 mit einer horizontalen Schwenkachse 3 gehalten wird. Die obere Oberfläche der Platte 1 liegt in einer Ebene parallel zur Achse 3 und nimmt einen Wärmeaustauscher 4 auf, welche um Rohre 6, 7 etc. verlaufende und daran befestigte Finnen 5 besitzt, vergl. Fig. 6., wobei die Rohre durch Umkehrbogen 8 miteinander verbunden sind. Die Rohre 6, 7 können durch die Umkehrbogen 8 auf verschiedene Weise miteinander verbunden sein. So können z.B. alle Rohre 6,7 etc. zum Führen einer Fluidströmung in Serie verbunden sein. Der Wärmeaustauscher 4 wird auf der Aufnahmefläche der Platte 1 mittels mehrerer Zwingen 9, 10 und 11 sowie mit einer vierten, ähnlichen Zwinge (in Fig. 1 nicht dargestellt) an der restlichen Ecke des Wärmeaustauschers 4 gehalten. Fig. 6 zeigt einen Umkehrbogen 6, der an zwei Rohre 6 und 7 angelötet ist, wobei jedes Rohr 6 und 7 normalerweise die Form einer Haarnadel besitzt, deren Enden, welche den in Fig. 6 gezeigten Enden gegenüberliegen, durch entsprechende Umkehrbogen 8 mit anderen Rohren verbunden sind. Die Rohre 6 und 7 können geradlinige Rohre sein, deren Enden an allen Enden des Austauschers 4 durch Umkehrbogen 8 verbunden sind.

Die Platte 1 ist um die Achse 3 mittels eines Motors und eines Zahnradgetriebe 12 schwenkbar und dadurch von der in ausgezogenen Linien dargestellten Position

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(Fig. 2) , in welcher die Auflagefläche horizontal verläuft, in eine zweite Position auf einer Seite der Achse 3 bewegbar, in der die Auflagefläche vertikal verläuft (in Fig. 2 gestrichelt dargestellt), und die Platte 1 ist in eine dritte Position an der anderen Seite der Achse 3 bewegbar, in der die Oberfläche gegenüber der Horizontalen unter einem bestimmten Winkel verläuft. Die dritte Position ist in Fig. 2 in einer punkt-gestrichelten Linie ausgezogen und entspricht der Position der Platte 1 in der Fig. 1.

Ein Lotbehälter 13 ist derart angeordnet, daß die Umkehrbogen 8 in geschmolzenes Lot 14 eintauchen, wenn die Platte 1 in ihrer zweiten Position ist. Der Behälter 13 ist mit Heizwindungen 15 und Ültraschall-Umwandler 16 bekannter Art versehen. Von der Oberfläche des geschmolzenen Lotes 14 wird Schaum abgenommen, und das Lot 14 wird durch die Abstreifvorrichtung umgerührt, wie in Verbindung mit Fig. 5 noch erläutert wird.

Der Gasbrenner-Viagen 18 wird von einer schwenkbaren Welle 19 gehalten, die von einem Motor und einem Zahnradgetriebe 20 schwenkbar ist. Bei einer bevorzugten Ausfuhrungsform der Erfindung wird der Wagen 18 gemäß den Fig. 3 und 4 in eine hin- und hergehende Bewegung gebracht, die in Fig. 1 durch den Doppelpfeil 21 angedeutet ist, wobei diese Bewegung mit einer Frequenz von etwa einem Zyklus pro Sekunde abläuft. Der Wagen 18 trägt vier Reihen von Brennern 22, die über einen Rohrverteiler 24 über Leitungen 23 gasförmigen Brennstoff zugeführt erhalten. Der Wagen 18 läßt, sich aus der vertikalen Stellung, die in Fig. 1 und 2 ausge-

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zogen dargestellt ist, in eine geschwenkte Stellung bewegen, die in Fig. 2 gestrichelt ist? in der ausgezogen dargestellten Position treffen die Flammen der Brenner 22 auf die Umkehrbogen 8 auf, wenn die Platte 1 die in Fig. 2 ausgezogen dargestellte Lage einnimmt bzw. näherungsweise einnimmt«

Wie in den Fig* 3 und 4 dargestellt ist, wird der Wagen 18 von zwei Paar drehbaren Rädern 25 gehalten, welche auf Schienen 26 laufen, die auf einem Rahmen 27 angeordnet sind, der an der schwenkbaren Welle 19 befestigt ist» Ein Motor und ein Zahnradgetriebe 28, die ebenfalls auf dem Rahmen 27 angeordnet sind, drehen eine Scheibe 29 ₀ die in der Nähe ihrer Peripherie einen Zapfen 30 besitzt» Eine Verbindungsstange 31 erstreckt sich vom Zapfen 30 zn einem ähnlichen 2apfen 32 auf dem Wagen 13, so daß bei einer Drehung der Scheibe 29 dar Wagen 18 gemäß dem Doppelpfeil 21 hin- VLUU. herossilliert.o Der Sweck diessir Hin— und Herbe™ i-JsgoHg des vJagens IG besteht da^in, die durch die Ρ1<Γ:ϊ?:=Γ:'3Β &<BS Bzsnnezs 22 erzeugte Erwärmung der Umkehr= rohr© 8 gleichaiäSig hervorgmnzfeüio

aiES besonders bevorsiagte ÄusfChrungsforin der erfin· d^iigsgesiäSssi Lötvorriehtusg enthält die Äbstreifvorjiieliferig 17 gsiüäs FIg₀ 5_O Ei2is derartige Vorrisii 11 snuhSlt einea abstreifer cS-sp Paddel 33_f der mit SKEgssogener Linie in der j enigspj) !Lage gezeigt ist, in welcher er in das Lot 14 eingetaucht ist» Der Abstrei fer 33 auf der rechten Seite äegr Fig» 5„ gestrichelt dargestellt, befindet sich in dieser Lage in einer Ruhestellung. Auf der linken Sette der Fig„ 5 besitzt

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der gestrichelt dargestellte Abstreifer 33 diejenige Stellung, die er einnimmt, wenn er aus dem Lot 14 herausgenommen wird, nachdem Schaum 34 auf die linke Seite des Lotbehälters 13 gebracht wurde und das Lot 14 umgerührt wurde.

Der Abstreifer 33 steht von einem Arm 35 ab, der an einem Block 36 befestigt ist, welcher einen mit Gewinde versehenen Kragen 37 fest trägt. Eine selbstumkehrende Schraubenwelle 38 bekannter Art erstreckt sich durch den Kragen 37 und wird durch einen Motor und ein Zahnradgetriebe 39 gedreht, welches z.B. die Welle 38 mit etwa 160 Umdrehungen pro Minute dreht. Die Welle 38 dreht sich ständig in derselben Richtung und bewegt dabei den Block 36, und damit den Abstreifer 33, von der ausgezogen dargestellten Lage in die gestrichelt dargestellte Lage am linken Ende der Fig. 5. Unmittelbar vor Erreichen der letztgenannten Position berührt der Block 36 einen festen Nocken 40, der den Abstreifer 33 aus dem Lot 14 heraushebt, und dieses Anheben des Abstreifers 33 läßt eine schwenkbare Klinke 41 abfallen, so daß ihr unteres Ende eine Schiene 43 berührt. Die Bewegungsrichtung des Blocks 36 wird dann durch die Welle 38 umgekehrt, der Abstreifer 33 bleibt jedoch durch das Einklinken der Klinke 41 in die Schiene 43 in der angehobenen Position. Die Welle 3 8 bewegt dann den Block 36 in die gestrichelt dargestellte Position am rechten Ende der Fig. 5, in welcher der Arm 44 das Betätigungselement eines Schalters 45 berührt, welcher daraufhin den Antrieb 39 anhält.

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Der Abstreifer 33 bleibt dann in einer festen angehobenen Position, bis der Antrieb 39 wieder betätigt wird und die Drehung der Welle 38 den Block 36 weiter nach rechts bewegt, vergl. Fig. 5, wodurch die Klinke 41 mit einem Nocken 46 in Eingriff gelangt, welcher das untere Ende der Klinke 41 aus der Schiene 43 nimmt, wodurch der Abstreifer 33 abgesenkt wird und in das Lot 14 eintaucht. Die Richtung der Bewegung des Blocks 36 wird dann durch die Welle 38 geändert, der Block 36 bewegt sich dann nach links, vergl, Fig. 5, wobei der Abstreifer 33 Schaum 34 auf der Oberfläche des geschmolzenen Lots 14 zur linke Seite des Lotbehälters 13 drückt und gleichzeitig das Lot 14 umrührt, um Schwankungen in der Zusammensetzung auf- · grund von Dichte- und Wärmeunterschiede zu eliminieren, Während der letztgenannten Bewegung-läuft die Seitenkante der Klinke 41 auf der Schiene 43. Die Klinke 41 kann nur durch Schwerkraft in die Schienen-Eingriffsstellung fallen, oder sie kann mittels einer Feder in die vertikale Position vorgespannt werden, die gestrichelt dargestellt ist.

Wenn immer also der Betrieb des Antriebs 39 ausgelöst wird, wird der Abstreifer 33 in das geschmolzene Lot 14 abgesenkt und bewegt sich zum linken Ende des Behälters 13, wird dann aus dem Lot 14 herausgenommen und kehrt in eine Ruhestellung am rechten Ende des Behälters 13 in die herausgezogene oder angehobene Stellung zurück.

Bevor der Wärmeaustauscher 4 auf die Platte 1 aufgelegt wird, werden bevorzugt die Umkehrbogen 8 in die erweiterten Enden der Rohre 6 und 7 eingesetzt, vergl. Fig. 6, die einen in zwei Rohre 6 und 7 eingesetzten

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Umkehrbogen 8 zeigt, und die Bogen 8 werden durch Reibungskräfte zwischen den Bogen 8 und den Rohren 6 und 7 in ihrer Lage gehalten. Wenn die Umkehrbogen 8 in das geschmolzene Lot 14 eingetaucht werden, kommen die Umkehrbogen unter die Enden der Rohre 6 und 7 zu liegen, d*h. die Relativlage zwischen Rohren 6 und 7 und Umkehrbogen 8 ist gegenüber der Darstellung nach Fig. 6 vertauscht, und die Bogen 8 und die Enden der Rohre 6 und 7 werden so weit eingetaucht, daß der Spiegel des Lots 14 über den Enden 8a und 8b der Umkehrbogen 8 liegt. In dieser Stellung fließt geschmolzenes Lot 14 in die Zwischenräume 47 und 48 zwischen den Umkehrbogen 8 und den ausgeweiteten Enden der Rohre 6 und 7, und wenn die Passung zwischen den Endbereichen der Umkehrbogen 3 und der Rohre 6 und 7 das Eindringen des Lots nicht angemessen verhindert, strömt Lot in die Rohre 6 und 7 und dann in die Umkehrbogen 8. Wenn dann die Platte 1 um die Achse 3 bewegt wird, läuft das Lot längs der Innenwände der Rohre 6 und 7, sofern es noch geschmolzen ist, wenn das Lot sich jedoch schnell abkühlt, bleibt es in den Umkehrbogen 8 und verstopft entweder vollständig oder teilweise die Umkehrbogen 8, Gleichzeitig bleibt das Lot in den Zwischenräumen 47 und 48 und bildet dort eine Dichtung zwischen den Umkehrbogen 8 und den Rohren 6 und 7, Um sicher zu gehen, daß das Lot aus den Bogen 8 herausfließt, und um Lotzapfen auf den Umkehrbogen 8 zu verringern bzw. zu verhindern, werden Flammen von den Brennern 22 auf die Spitzen der Bogen 8 gerichtet, nachdem diese aus dem geschmolzenen Lot 14 herausgeführt worden sind, während die Platte 1 im wesentlichen ihre horizontale Position gemäß Fig. 2 einnimmt. Die Platte 1,

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und damit der Austauscher 4, werden bevorzugt etwa in eine 45 -Lage gemäß Fig. 4 gebracht, während das Lot noch geschmolzen ist, um das Lot aus den Bogen 8 schneller ablaufen zu lassen, und/oder um das Lot relativ stark auf den Innenwänden der Rohre 6 und 7 zu verteilen. Aufgrund der Kapillarwirkung fließt das Lot während der Erwärmung der Bogen 8 nicht aus den Zwischenräumen 47 und 48 heraus, und da die Flammen der Brenner auf die Bogen 8 konzentriert sind, befindet sich das Lot zwischen den Bogen 8 und den Rohren β und 7 auf einer kleineren Temperatur als die den Flammen ausgesetzten Abschnitte der Bogen 8.

Bei der bevorzugten Ausfuhrungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Betreiben der erfindungsgemäßen Vorrichtung werden folgende Schritte durchgeführt:

(1) in der horizontalen Stellung der Platte 1, vergl. Fig„ 2, mit eingesteckten und durch Reibungskräfte in den Rohren 6 und 7 gehaltenen Bogen 8 wird der Austauscher 4 auf der Platte 1 angeordnet und durch die Zwingen 9, 10, 11 etc.befestigt;

(2) die Bogen 8, und damit die entsprechenden Enden der Rohre 6 und 7, werden durch Flammen der Brenner 22 vor dem Eintauchen in das Lot 14, welches zuvor geschmolzen wurde, vorgewärmt;

(3) die Abstreifvorrichtung 17 wird in Gang gesetzt, um den Schaum 34 aus dem Bereich des geschmolzenen Lots 14

zu entfernen, in den die Bogen 8 ein-

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getaucht werden sollen, dabei wird das Lot 14 umgerührt;

4) die Brenner 22 werden aus dem Pfad der Platte 1 herausbewegt, und die Platte 1 wird in ihre vertikale Position bewegt, so daß die Bogen 8 und die Enden der Rohre 6 und 7 in das geschmolzene Lot 14 eintauchen;

5) nach einer kurzen "Saug"-Zeit werden die Ultraschal1-Umwandler 16 für einen kurzen Zeitraum erregt;

6) kurz nach dem Abschalten der Ultraschal 1-Umwandler 16 wird die Platte aus ihrer vertikalen Stellung in die 45 -Stellung gebracht, die in Fig. gestrichelt dargestellt ist; während diese Bewegung stattfindet, werden die Brenner 22 in die Nähe der Bogen 8 gebracht, so daß die Flammen der Brenner auf den Spitzen der Bogen auftreffen, um das gesamte Lot auf der Außen- oder Innenseite der Bogen 8 flüssig zu halten;

7) die Platte 1 wird in der 45°-Stellung gehalten, bis das Lot hart wird; anschließend wird die Platte in ihre horizontale Lage bewegt. Der Austauscher 4 wird dann von der Platte

1 abgenommen, oder wenn an den gegenüberliegenden Enden ebenfalls Bogen an die Rohre 6 und 7 angelötet werden

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sollen, werden die Enden des Austauschers 4 vertauscht, und der Arbeitszyklus wird wiederholt.

Bevorzugt werden die Brenner 22 mittels des Antriebs 28, während die Flammen auf die Bogen 8 und die Enden der Rohre 6 und 7 auftreffen, hin- und herbewegt.

Die Vorrichtung läßt sich von Hand steuern, um die genannten verschiedenen Schritte durchzuführen. Bevorzugt wird jedoch der Betriebszyklus automatisch ausgeführt, nachdem ein Zyklus von Hand ausgelöst wird.

Fig. 7 zeigt ein vereinfachtes Blockschaltbild eines automatischen Steuersystems, um die erfindungsgemäße Lötvorrichtung zu steuern. Fig. 8 zeigt ein Zeitsteuerdiagramm, das in Verbindung mit Fig. 7 zu betrachten ist und einen üblichen Arbeitsablauf zeigt, wobei die Seiten in gewünschter Weise verändert werden können. In Fig. 8 stellt das oberste Diagramm die Position der Platte 1 zu verschiedenen Zeiten dar, die darunterliegende Kurve gibt die Position des Brennerwagens 18 zu verschiedenen Zeiten wieder. Die restlichen Kurven kennzeichnen durch ihre schraffierten Bereiche diejenigen Zeiten, während derer bestimmte Betriebsabläufe stattfinden. Der schraffierte Bereich 110 kennzeichnet z.B. die Zeitperiode, während derer die Umkehrbogen 8 den Flammen der Brenner 22 ausgesetzt sind, und der schraffierte Bereich 111 gibt das Zeitintervall an, während dem die Flammen des Brenners 22 in einer hohen Stellung stehen. Die schraffierten Bereich 112 und 113 geben die Zeitintervalle an, in denen der Brennerwagen 18 hin- und herbewegt wird und der Motorantrieb 39 arbeitet, welcher den Abstreifer 33 an-

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treibt. Die schraffierten Bereiche 114, 115 und 116 geben die Zeitintervalle von Zeitsteuerglxedern an, die diejenigen Zeiten bestimmen, während derer die Bogen 8 in das geschmolzene Lot 14 vor Aktivierung der Umwandler 16 eingetaucht sind, bzw. die Zeit, innerhalb derer die Umwandler 16 aktiviert sind, bzw. diejenige Zeit, welche die Bogen 8 im geschmolzenen Lot 14 verharren, nachdem die Umwandler 16 abgeschaltet sind.

Während der Zeit, in welcher der Wärmeaustauscher 4 auf die Platte 1 gelegt bzw. abgenommen wird, befindet sich die Platte 1 in ihrer ebenen Stellung, d.h. die obere Auflagefläche ist horizontal (vergl. das rechte Ende der oberen Linie, Fig. 8), und wenn der Austauscher 4 auf die Platte 1 gelegt ist, betätigt der Operator die Startsteuerung 100 von Hand. Die Tragwelle 2 der Platte 1 steuert herkömmliche nockenbetägigte Schalter 101 derart, daß verschiedene Schalter in Abhängigkeit von der Position der Platte 1 geöffnet oder geschlossen werden. Die Schalter 101 sind mit dem Zeitsteuerglied 102 und der Steuerschaltung 103 verbunden, wobei letztere Zeitsteuerglieder und Relais enthält, um den Motor 104 des Antriebs 22 zum Betreiben des Brennerwagens, ein Brennerventil 105, den Antriebsmotor 28 zum Hin- und Herbewegen des Brennerwagens und den Ultraschallgenerator 106 steuern, der mit den Ultraschall-Umwandlern 16 verbunden ist.

Der Brennerwagen 18 liegt in seiner Schwenk- oder Ruhestellung, und die Betätigung der Startsteuerung 100 löst den Betrieb eines Zeitsteuerglieds 102 aus, und über die Steuerschaltung 103 erfolgt eine Bewegung

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des Brennerwagens 18 in seine vertikale Stellung, eine Betätigung des Antriebmotors 28 für die Hin- und Herbewegung, und ein öffnen des Brennerventils 105, so daß die Flammengröße an den Brennern 22 zunimmt. Beim Betätigen der Startsteuerschaltung 100 wird ferner über eine Steuerschaltung 107 der Betrieb des Abstreifmotors 39 ausgelöst, der den Abstreifer 33 bewegt und seinen Arbeitszyklus in etwa 20 bis 25 Sekunden durchläuft (vergl. Fig. 8) .

Der Brennerwagen 18 verharrt in seiner vertikalen Stellung etwa 35 Sekunden lang (vergl. Fig.8 ), anschließend speist die Steuerschaltung 103 den Motor 104 des Brennerwagens, und der Wagen 18 wird in seine geschwenkte Stellung bewegt, in welcher er verharrt, bis der Eintauchschritt des Platten-Arbeitszyklus beendet ist. Anschließend bewegt der Motor 104 den Wagen 18 in seine vertikale Stellung etwa 5 Sekunden lang, und anschließend kehrt der Wagen in seine Schwenklage zurück. In der Zwischenzeit - etwa 42 Sekunden nach dem Betätigen der Startsteuerschaltung 100 - bewegt sich die Platte 1 von ihrer ebenen Position in die 90°-Position, in der die Bogen 8, welche an die Rohre 6 und 7 angelötet werden sollen, in das geschmolzene Lot 14 innerhalb des Behälters 13 eingetaucht werden; in dieser Stellung bleibt die Platte 1 etwa 12 Sekunden lang. Nachdem die Platte 1 in der 90°-Stellung etwa 7 Sekunden lang verharrt ist (um ein Vollsaugen der Rohre im geschmolzenen Lot 14 zu ermöglichen), schaltet die Steuerung 103 den Ultraschallgenerator 106 etwa 3 Sekunden lang an und dann wieder aus. Die Platte 1 wird für weitere 2 Sekunden in ihrer 90°- Stellung gehalten und anschließend in ihre -45°-

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Stellung gebracht, in der die Platte etwa 3 Sekunden lang verharrt. Anschließend kehrt die Platte 1 in ihre ebene Stellung zurück.

Wenn sich die Platte 1 aus ihrer 90 -Stellung in die -45°-Stellung bewegt, laufen die Rohre mit dem daran haftenden Lot durch die Flammen des Brenners 22, da sich der Brennerwagen 18 gleichzeitig in seine vertikale Stellung bewegt (vergl. Fig. 8 ). Die Flammen treffen nur auf die Enden der Umkehrbogen 8 von den Verbindungsstellen entfernt auf, um eine merkliche Wiederaufwärmung des Lotes in den Verbindungsstellen zu verhindern, und um das gesamte Lot auf der Oberfläche oder innerhalb der Umkehrbogen flüssig zu halten, bis die Platte 1 ihre -45 -Stellung erreicht, wodurch die Bildung von Tränen oder Zapfen reduziert oder eliminiert wird, und alles innerhalb der Umkehrbogen 8 befindliche Lot aus den Umkehrbogen 8 herausströmen und sich über eine relativ große Fläche verteilen kann.

Das Brennerventil 105 läßt sich betätigen, um die Flammengröße zu reduzieren, wenn der Brennerwagen sich zu Anfang aus seiner vertikalen Stellung bewegt, und die Flammengröße kann zunehmen, wenn sich der Wagen anschließend in seine Vertikalstellung bewegt, anstatt vom StartZeitpunkt an offen zu bleiben, bis sich der Wagen 18 das zweite Mal in seine Vertikalstellung bewegt, vergl. Fig. 7. Die Zeit zum Verkleinern und Vergrößern der Flammen ist jedoch normalerweise so groß, daß es günstiger ist, die Flammen während des in Fig. 7 gekennzeichneten Zeitintervalls auf einer großen Stärke zu belassen.

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Der Fig. 8 läßt sich entnehmen, daß der Verschiebemotor 28 für den Wagen nur vom Startzeitpunkt an solange in Betrieb ist , bis der Wagen 18 sich aus seiner Vertikalstellung herausbewegt, und dieser Motor geht erneut während der Zeit in Betrieb, während der der Wagen 18 sich zum zweiten Mal in seine vertikale Stellung begibt. Eine derartige Betriebsweise wird als vorteilhaft angesehen, um eine Übertragung von Vibrationen vom Wagen 18 auf die Rohre während derjenigen Zeit zu verhindern, während der die Rohre im geschmolzenen Lot eingetaucht und aus diesem herausgezogen werden.

Am Ende des Betriebszyklus, d.h. wenn die Platte 1 ihre ebene Position wieder erreicht und der Brennerwagen seine Schwenklage einnimmt und der Austauscher 4 heruntergenommen werden kann, wird ers.t dann wieder ein neuer Betriebszyklus gefahren, wenn die Startsteuerung 100 erneut betätigt wird.

Bevorzugt befindet sich die Platte 1 in ihrer horizontalen Stellung, wenn ein Austauscher 4 aufgelegt oder abgenommen wird, da dadurch der Auflade- oder Abladevorgang einfacher wird; es ist jedoch ebenfalls möglich, die Platte 1 während eines Auflade- und/oder Abladevorgangs in ihrer 45 -Stellung zu halten. Anstelle einer 45 -Stellung kann auch ein anderer Winkel verwendet werden, wenn es als praktisch empfunden wird, kann die Bewegung der Platte 1 auch auf ihre horizontale Stellung und ihre +9O°-Stellung begrenzt werden und die 45 -Stellung eliminiert werden. Wenn das Aufladen und Abladen des Austauschers 4 in einer solchen Stellung der Platte 1 erfolgt, daß die Brenner 22 den Auflade- und Abladevorgang nicht stören, kann der Brennerwagen 18 auch in seiner vertikalen Stellung in

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Ruhelage gehalten werden, vergl. die ausgezogenen Linien in Fig. 2, wodurch die Anfangsbewegung des Wagens in seine vertikale Stellung und dessen Endbewegung in eine Schwenkstellung eliminiert werden.

Die Vorrichtung eignet sich besonders gut zum Anlöten von Umkehrbogen an Rohre, die Vorrichtung läßt sich jedoch auch zum Anlöten oder Verlöten anderer Teile einsetzen. Anstatt dieEnden der Rohre 6 und 7 auszuweiten und die Enden der Umkehrbogen 8 in diese ausgeweiteten Enden einzuführen, lassen sich auch die Enden der Umkehrbogen 8 ausweiten und die Enden der Rohre 6 und 7 in diese ausgeweiteten Endstücke einstecken, vorausgesetzt, daß Vorsorge getroffen ist, daß das Lot in den Zwischenräumen zwischen den Rohren 6 und 7 und den Umkehrbogen 8 bleibt.

Bevorzugt werden die Umkehrbogen 8 auf eine Temperatur oberhalb des Schmelzpunktes des Lots 14 erwärmt, während sie sich zwischen derjenigen Stellung, in der die Bogen 8 in das Lot 14 eingetaucht werden, und derjenigen Stellung befinden, in der die Umkehrbogen 8 über den Enden der Rohre 6 und 7 liegen. Die Umkehrbogen 8 lassen sich jedoch auch erwärmen, nachdem sie die letztgenannte Stellung eingenommen haben.

Da ein Schwenklagerung des Brennerwagens 18 einfacher ist, wird diese Lagerung bevorzugt. Der Wagen 18 läßt sich jedoch alternativ auch auf Gleitern oder Schienen derart anbringen, daß er längs eines horizontalen Pfads auf die Umkehrrohre 8 hin bzw. von diesen weg bewegt wird, um die Vorwärmung und Nachwärmung der Umkehrrohre 8 durchzuführen.

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BAD ORIGINAL

Claims

THERMATOOL CORP., eine Gesellschaft nach den Gesetzen des Staates Massachusetts, 280 Fairfield Avenue, Stamford, Connecticut 06902, V.St.A. Verfahren und Vorrichtung zum Anlöten eines ersten Teils an ein zweiten Teil ANSPRÜCHE

1. Verfahren zum Anlöten eines ersten Teils an ein zweites Teil, dadurch gekennzeichnet, daß das
erste Teil am zweiten Teil befestigt wird, daß beide Teile in geschmolzenes Lot eingetaucht werden, daß das erste Teil mindestens so tief im geschmolzenen Lot liegt wie das zweite Teil, daß nach dem Eintauchen der Teile in das geschmolzene Lot die Teile aus dem Lot herausgenommen und in eine vorgegebene Position bewegt werden, in der das erste Teil mindestens so hoch liegt wie das zweite Teil, daß

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mindestens eines der Teile auf eine Temperatur oberhalb des Schmelzpunkts des Lotes erwärmt wird, nachdem die Teile aus dem geschmolzenen Lot herausgenommen werden und mindestens bevor die Teile ihre vorgegebene Position erreichen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Teil ein erstes Rohr ist, und daß das zweite Teil ein zweites Rohr mit einem Ende zur Aufnahme eines Endes des ersten Rohrs ist, daß das Ende des ersten Rohrs in das Ende des zweiten Rohrs vor dem Eintauchen in das geschmolzene Lot eingesteckt wird, und daß das erste Rohr das erwärmte Teil ist und erwärmt wird, bevor das erste und das zweite Rohr die vorgegebene Position erreichen.

3. Verfahren zum Anlöten eines ersten Teils an ein zweites Teil, dadurch gekennzeichnet, daß: die beiden Teile nach ihrem Verbinden in einer ersten Stellung angeordnet werden, die von einer vorgegebenen horizontalen Achse beabstandet ist,

die beiden Teile in einer ersten Richtung um die horizontale Achse aus der ersten Position in eine zweite Position bewegt werden, in der das erste Teil mindestens so tief wie das zweite Teil zu liegen kommt, daß die beiden Teile in dieser zweiten Lage in das geschmolzene Lot eingetaucht werden,

die beiden Teile an den miteinander zu verlötenden Abschnitten vor dem Eintauchen der Teile in das geschmolzene Lot, nach Einnahme der ersten Position auf eine Temperatur er-

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wärmt werden, die mindestens gleich dem Schmelzpunkt des Lotes ist,

nach dem Eintauchen der Teile in das geschmolzene Lot die Teile um die horizontale Achse in einer zweiten, der ersten Richtung entgegengesetzten Richtung aus der zweiten Position in eine Endposition bewegt werden, in der das erste Teil mindestens so hoch liegt wie das zweite Teil und das geschmolzene Lot in den Zwischenräumen zwischen den Teilen hart wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Teile nach dem Verlassen der zweiten Position auf eine Temperatur oberhalb des Schmelzpunktes des Lotes erwärmt werden.

5. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Teil ein erstes Rohr ist, daß das zweite Teil ein zweites Rohr mit einem Ende zur Aufnahme eines Endes des ersten Rohres ist, daß das erste Rohr am zweiten Rohr dadurch befestigt wird, daß das Ende des ersten Rohrs in das Ende des zweiten Rohrs eingesteckt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Rohr in der Endlage sich über dem zweiten Rohr befindet, und daß das erste Rohr auf eine Temperatur oberhalb des Schmelzpunktes des Lotes zwischen der zweiten Position und der Endposition, in welcher das erste Rohr über dem zweiten Rohr zu liegen kommt, erwärmt wird.

7. Vorrichtung zum Anlöten eines ersten Teils an

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ein zweites Teil, dadurch gekennzeichnet, daß: eine Auflage (1) eine obere Auflagefläche zur Aufnahme eines ersten Teils und eines zweiten Teils besitzt, wobei Bereich des ersten und zweiten Teils ineinandergreifen, daß die Auflage (1) schwenkbar um eine horizontale Achse (2, 3) angeordnet ist, daß die Auflage (1) aus einer ersten Position, in der die Oberfläche im wesentlichen horizontal ist, in eine zweite Position auf einer Seite der Achse (3) schwenkbar ist, in der die Auflagefläche unter einem Winkel zur Horizontalen verläuft;

eine Aufwärmevorrichtung (18) zum Erwärmen des ersten und zweiten Teils (6, 7, 8) auf eine Temperatur oberhalb des Schmelzpunktes , des Lotes (14) vorgesehen und zum ersten und zweiten Teil (6, 7, 8) auf der Auflage (1) weg bzw„ hin bewegbar gelagert ist;

ein Lotbehälter (13) zur Aufnahme geschmolzenen Lotes (14) die miteinander in Eingriff stehenden Abschnitte des ersten und zweiten Teils (6, 7, 8) aufnimmt und mit geschmolzenem Lot umgibt, wenn die Auflage (1) sich in der zweiten befindet;

Einrichtungen zum Schx-/enken der Auflage (1) und zum Bewegen der Aufwärmevorrichtung (18) vorgesehen sind.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Auflage (1) in eine dritte Position auf der

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anderen Seite der Achse (3) schwenkbar ist, und daß die Oberfläche der Auflage (1) in der dritten Position unter einem vorgegebenen Winkel zur Horizontalen verläuft.

9. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß Einrichtungen (16) zum Bewegen des geschmolzenen Lotes (14) innerhalb des Behälters (13) mit Ultraschallenergie, und Einrichtungen (15) zum Schmelzen des Lotes innerhalb des Behälters (13) vorgesehen sind.

10. Vorrichtung nach Anspruch 7, 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß Antriebseinrichtungen (28 bis

32) an die Aufwärmevorrichtung (18) angeschlossen sind, um die Aufwärmevorrichtung in einer im wesentlichen parallel zur horizontalen Achse (3) verlaufenden Richtung hin- und herzubewegen.

11. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß eine Abstreifvorrichtung (33 bis 46) zum Abnehmen des Schaums auf dem geschmolzenen Lots innerhalb des Behälters (13) vorgesehen ist, daß die Abstreifvorrichtung (33 bis 46) dem Behälter (13) benachbart angeordnet ist und einen Abstreifer (33) enthält, der in das geschmolzene Lot innerhalb des Behälters (13) eintauchbar und herausnehmbar tat, daß Einrichtungen (36, 37, 38) zum Bewegen des Abstreifers (33) in zwei Richtungen vorgesehen sind, die im wesentlichen parallel zur Oberfläche des geschmolzenen Lots innerhalb des Behälters (13) verlaufen, daß Einrichtungen (44, 45) zum Eintauchen des Abstreifers (33) in das geschmolzene Lot während einer Bewegung des Abstreifers

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(33) in einer der beiden Richtungen, und Einrichtungen (40, 41, 42) zum Herausnehmen des Abstreifers (33) aus dem geschmolzenen Lot während der Bewegung in der anderen der beiden Richtungen vorgesehen sind.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufwärmevorrichtung

(18) schwenkbar um eine Achse (19) gelagert ist, die von der horizontalen Achse (3) beabstandet ist und im wesentlichen parallel zu dieser verläuft.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufwärmevorrichtung (18) um eine Achse (19) schwenkbar gelagert ist, die beabstandet und im wesentlichen parallel zur horizontalen Achse (3) verläuft, daß die Einrichtungen zum , Schwenken der Auflage (1) und zum Bewegen der Aufwärmevorrichtung (18) eine erste motorgetriebene, mit der Auflage (1) verbundene Anordnung zum Schwenken der Auflage (1), eine zweite motorgetriebene, mit der Aufwärmevorrichtung verbundene Anordnung zum Schwenken der Aufwärmevorrichtung (18), und Steuereinrichtungen (100 bis 107) einschließlich Zeitsteuerglieder (102) enthält, die mit der ersten und der zweiten motorgetriebenen Anordnung verbunden sind und sequentiell die Aufwärmevorrichtung (18) in die Nähe der miteinander in Eingriff stehenden Bereiche des ersten und zweiten Teils (6, 7, 8) bewegen, um diese Bereiche aufzuwärmen, während die Auflage (1) sich in der ersten Position befindet, die Aufwärmevorrichtung (18) von diesen Bereichen der Teile (6, 7, 8)wegbewegen, und die Auflage (1) aus der ersten Position in die zweite Position bewegen, die Auflage (1) ein vorgegebenes Zeitintervall lang in der zweiten Position halten, die Auflage (1) aus der zweiten '

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in eine weitere Position bewegen, in welcher das erste und das zweite Teil (6, 7, 8) nach Ablauf der vorgegebenen Zeit aus dem Behälter (13) herausgenommen sind, und die Aufwärmevorrichtung (18) anschließend in die Nähe der sich berührenden Bereiche des ersten und zweiten Teils (6, 7, 8) bewegen und diese Bereiche erwärmen, wenn die Auflage (1) sich zwischen der zweiten Position und der weiteren Position befindet, in welcher die Teile aus dem Lötbehäler (13) herausgenommen sind.

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die weitere Position, in welcher die Teile (6, 7, 8) aus dem Lötbehälter (13) herausgenommen sind, eine dritte Position auf derjenigen Seite der Achse (3) der Auflage (1) ist, auf der die zweite Position liegt, und daß die Steuereinrichtungen (100 bis 107) eine Einrichtung enthalten, um die Auflage (1) aus der dritten Position in die erste Position zu bringen, nachdem die Auflage (1) in der dritten Position eine hinreichend lange Zeit gehalten wurde, die ausreicht, um das Lot mindestens teilweise festwerden zu lassen.

1 5. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß eine Abstreifvorrichtung (33 bis 46) zum Abnehmen des Schaums auf der Oberfläche des geschmolzenen Lots innerhalb des Behälters (13) vorgesehen ist, daß die Abstreifvorrichtung (33 bis 46) dem Behälter (13) benachbart angeordnet ist und eine Abstreifer (33) enthält, der in das geschmolzene Lot (14) innerhalb des Behält ers (13) eintauchbar und herausnehmbar ist, daß ein Motor (39) den Abstreifer

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(33) in zwei Richtungen bewegt, die im wesentlichen parallel zur Oberfläche des geschmolzenen Lots innerhalb des Behälters (13) verlaufen, daß Einrichtungen (41, 46) vorgesehen sind, die den Abstreifer (33) in das geschmolzene Lot (14) eintauchen, wenn der Abstreifer (33) sich in einer der beiden Richtungen bewegt, und daß Einrichtungen (41 bis 43) vorgesehen sind, die den Abstreifer (33) aus dem geschmolzenen Lot (14) herausnehmen, wenn der Abstreifer (33) in der anderen der beiden Richtungen bewegt wird, und daß die Steuereinrichtungen (100 bis 107) mit dem Motor (39) verbunden sind, um den Abstreifer vor Bewegung der Auflage

(1) in ihre zweite Position in der ersten Richtung zu bewegen.

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