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Schwallötvorrichtung zum Anbringen von Lötstellen
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an einem# vorzugsweise zylindrischen Werkstück Stand der Technik Die
Erfindung geht aus von einer Schwallötvorrichtung nach der Gattung des Hauptanspruchs.
Bei einer bekannten-Vorrichtung- dieser Art, die zum Wellenlöten von Anlasser-Rotoren,
d.h. zum Anlöten der Kollektorstabe an einen Lötstellenkranz, dient, sind die Kanäle,
welche das flüssige Lot von der Wanne in die Düse leiten, als horizontal verlaufende
Radialbohrungen ausgeführt und in Höhe des Düsenbodens angeordnet. Das flüssige
Lot umspült dabei die gesamte Kollektormantelfläche, was eine starke# Erwärmung
des Kollektors und des sich daran anschließenden Teils des Rotors zur Folge hat.
Versuche haben gezeigt, daß diese Anlage nur für relativ kleine Kollektoren (bis
zu einem Durchmesser von 100 mm) brauchbar ist. Beim Herstellen von Lötverbindungen
an-Ko-l-lektoren mit größerem Durchmesser ergeben sich, bedingt durch die Anordnung
der Bohrungen, verhältnismäßig lange Lötzeiten bei mangelhafter Wärmeableitung und
ungleichmäßiger
Wärmeverteilung, wodurch Beschädigungen, beispielsweise
Verbrennen von Teilen der Isolation und Rißbildungen am Kollektor, auftreten können.
Außerdem werden die Oxid- und Schlackenbestandteile des Lots nicht ausreichend weggeschwemmt,
was sich auf die Qualität der Lötstellen nachteilig auswirkt.
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Vorteile der Erfindung Die erfindungsgemäße Schwallötvorrichtung mit
den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß
sie ohne zusätzlichen Aufwand kurze Lötzeiten bei gleichmäßiger Wärmeverteilung
und geringstmöglicher Wärmebelastung des Kollektors ermöglicht. Außerdem werden
Oxi-d- und Schlackenbestandteile des Lots von den Lötstellen weggeschwemmt. Dies
ist auf die besondere Ausrichtung der Bohrungen zurückzuführen.
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Infolge der ta#ngentialen, schräg nach oben auf die Lötstellen gerichtete
Zuleitung des flüssigen Lots entsteht eine starke, Turbulenzen einschließende Drallströmung
des Lots im Bereich des Kollektor-Lötstellenkranzes und somit eine verbesserte Umspülung'
dieses Bereiches. Die Strömung in der Düse läßt sich als eine Überlagerung einer
Rotationsströmung mit einer Durchfluß strömung darstellen.
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Durch die in den Unteransprüchen aufgeführtem Maßnahmen sind vorteilhafte
Weiterbildungen und Verbesserungen der im Hauptanspruch angegebenen Schwallötvorrichtung
möglich.
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Eine herstellungstechnisch besonders vorteilhafte Au-sführung besteht
darin, daß der Ringkanal als Aussparung in der Wand der Düse ausgebildet ist. Besonders
günstige Ergebnisse hinsichtlich Lötzeit und Qualität der Lötverbindungen ergeben
sich ferner dadurch, daß der Neigungswinkel
der Bohrungen zur Horizontalen
etwa 45 Grad und zur Radialen etwa 30 Grad beträgt.
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Zeichnung Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung
dargestellt. und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Figur
1 die für die Erfindung wesentlichen Teile der Schwallötvorrichtung in einem Längsschnitt,
Figur 2 eine Draufsicht auf die das Werkstück aufnehmende Düse mit den in der Düsenwand
angeordneten Bohrungen, Figur 3 eine gegenüber dem Ausführungsbeispiel nach Figur
1 verbesserte Ausführungsform des Werkstück-Aufnahmekopfes, Figur 4 eine vergrößerte
Darstellung der in Figur 3 gezeigten Dichtungsringe in einem Längsschnitt, Figur
5 die Dichtungsringe in einer Draufsicht.
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Beschreibung des Ausführungsbeisp-iels In einer nicht dargestellten
Wanne, die das flüssige Lot 1 enthält, ist eine Trägerplatte 2 befestigt. Auf der
Trägerplatte sitzt ein Block 3, in dem ein horizontal verlaufender.Pumpkanal 4 ausgebildet
ist. Der Pumpkanal endet in einer vertikalen, konisch ausgebildeten Bohrung 5, auf
die über ein Zwischenstück 6 ein Winkelrohr 7 aufgesetzt ist. Dieses Rohr 7 mündet
in einen in der Wandung einer zylindrischen Düse 8 ausgebildeten Ringkanal 9, der
nach außen, also zum Lötbad 1 hin, durch einen mit der Düsenwand-ung verschweißten
Blech-oder Stahlmantel 10 abgeschlossen ist. Der Mantel 10 hat eine ringförmige
Aussparung# 11 für das Winkelrohr 7.
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In der Wand der auf der Trägerplatte 2 verankerten Düse 8 sind mehrere,
beispielsweise zehn Kanäle angebracht,
die als von der oberen Wand
des Ringkanals 9 ausgehende und in die Düse 8 mündende Bohrungen 12 ausgebildet
sind. Durch diese Bobrungen -12 drückt die nicht gezeigte Pumpe das flüssige Lot
beim Lötvorgang von der Wanne in die Düse 8, so daß es mit einem indie Düse eingesetzten
Werkstück in Berührung kommt.
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Dieses Werkstück ist im Aúsführungsbeispiel der zylindrische Rotor
13 eines Elektromotors, dessen Kollektor 13a einen Lötstellenkranz 14 für die im
einzelnen nicht dargestellten Kollektorstäbe aufweist.
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Zur Aufnahme des Kollektors 13a dient ein nach oben hin offener Kopf
15. Der Durchmesser der Öffnung 16 dieses Kopfes ist geringfügig größer als der
Durchmesser des Kollektors 13a. Letzterer ruht stirnseitig auf einem Bund lt eines
Schaftes 18,der eine zentrische Bohrung 19 zur Aufnahme der Rotorwelle 20 aufweist.
Der Schaft 18 seinerseits sitzt in einer Hülse 21, die in einem an der Unterseite
der Trägerplatte 2 befestigten Rohr 22 in vertikaler Richtung beweglich geführt
ist.
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Der Schaft 18 ist mittels eines aus Zapfen 23 und Kurvenschlitzen
24 bestehenden Bajonettverriegelung lösbar mit der Hülse 21 verbunden, so daß er
zusammen mit dem an ihm befestigten, beispielsweise angeschweißten Kopf 15 bei Bedarf
leicht ausgewechselt werden kann.
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Wie aus Figur 1 ersichtlich-, ist der Ringkanal 9 etwa in halber Höhe
der Düse 8 angebracht. Die von diesem Kanal ausgehenden Bohrungen 12 verlaufen in
der Düsenwand nicht radial, sondern sind zur Radialen im gleichen Drehsinn geneigt
angeordnet. Außerdem sind sie schräg nach oben auf den Lötstellenkranz 14 des Kollektors
13a gerichtet. Auf diese-Weise wird das durch die Pumpe geförderte flüssige Lot
auf dem kürzesten Wege zu den
Lötstellen am Kranz 14 gebracht, so
daß kurze Lötzeiten in der Größenordnung von 30 Sekunden erreicht werden. Durch
die tangentiale, nach oben gerichtete Zuleitung des Lots entsteht eine starke Drallströmung,
in dem in die Düse eintretenden Lot. Es kommt zu einer Uberlagerung einer Rotationsströmung
mit einer Durchflußströmung. Dies zusammen bewirkt, daß der Lötstellenkranz 14 an
seinem gesamten Umfang von einer turbulenten Lot strömung umspült wird, die bei
kurzen Lötzeiten eine gleichmäßige Wärmeverteilung und eine geringe Wärmebelastung
des Kollektors 13a sicherstellt.
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Es lassen sich somit bei kurzen Taktzeiten einwandfreie Lötstellen
erzielen, ohne daß das Werkstück übermäßig erwärmt und dadurch beschädigt wird.
Wie Versuche gezeigt haben, lassen sich optimale Ergebnisse durch eine Anordnung
erzielen, bei der die Bohrungen 12 zur Horizontalen um etwa 45 Grad und zur Radialen
um etwa 30 Grad geneigt sind.
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Nach dem Einschalten der Wannenheizung wird der Kopf 15 mittels der
Hülse 21 in vertikaler Richtung soweit aus der Düse 8 ausgefahren, daß die Öffnung
16 des Kopfes höher liegt als der Rand 25 der Düse 8. Sodann wird der Kollektor
13a in den Kopf eingesetzt und dieser in die in Figur 1 gezeigte Position abgesenkt.
Nach Verflüssigung des Lots und Erreichen der Betriebstemperatur schaltet man die
Pumpe ein, die das flüssige Lot über den Kanal 4 und das Winkelrohr 7 in den Ringkanal
9 und von dort durch die Bohrungen 12 in die Düse 8 drückt.
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Das Lot wird dabei infolge der beschriebenen Anordnung der Bohrungen
12 schräg nach oben gedrückt und in Rotation versetzt. Diese Rotationsströmung umspült
den Lötstellenkranz 14 und stellt dge gewünschten Letverbindungen her. Der dabei
entstehende Lotschwall fließt über den
Rand 25 der Düse- in die
Wanne zurück. Dabei werden Oxid-und Schlackenbestandteile mitgenommen, so daß sie
sich nicht im Bereich der Lötstellen festsetzen k-önnen. Wird die Löt-vorrichtung
nach beendetem Lötvorgang abgestellt-, so kommt die Pumpe zur Ruhe und das flüssige
Lot 1 in der Düse 8 nimmt aufgrund der kommunizierenden Verbindung mit der Düse
in dieser und in der Wanne ein -einheitliches Niveau an, das in Figur 1 durch die
strichpunktierte# Linie 26 angedeutet ist.
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Wie bereits erwähnt, ist der Werkstück-Aufnahmekopf 15 nach oben hin
offen, wobei sein Innendurchmesser, d.h.
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seine lichte Weite, wegen der zwischen den einzelnen Kollektoren vorhandenen
Maßtoleranzen sowie wegen der Ausdehnung der Kollektoren beim Lötvorgang etwas größer
gehalten als derjenige Teil des Kollektors, der vom Kopf umschlossen wird. Zwischen
der zylindrischen Innenwand des Kopfes und dem Außenumfang des Kollektors ist also
ein Spalt vorhanden, durch den das flüssige Lot in den Kopf eindringen und sich
am Boden des Kopfes sowie am Kollektor, insbesondere an dessen dem Kopfboden zugewandten
Stirnfläche, ablagern kann. Dies bedeutet, daß der gelötete Kollektor und ebens-o
der Werkstück-Äufnahmekopf von Lotresten gesäubert werden müssen, wodurch ein zusätzlicher
Arbeitsaufwand entsteht.
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Damit sich im Kopf und an dem von ihm umschlossenen Teilen des Kollektors
13a keine Lotreste festsetzen können, ist beim Ausführungsbe-ispiel nach Figur 3
im Bereich des Kopfrandes 30 eine an der Umfangsfläche des in den Kopf eingesetzten
Kollektors 13a anliegende Dichtung 31 angeordnet. Die Dichtung ist zwischen dem
Rand 30 des Kopfes und eine mit diesem verbundenen Über
wurfring
32 eingespannt, so daß sie sich unter Druck in radialer Richtung ausdehnt und fest
an der Kollektor-Umfangsfläche anliegt.
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Der Überwurfring 32 ist im Ausführungsbeispiel mittels einer aus Zapfen
33 und Kurvenschlitzen 34 bestehenden Bajonettverriegelung lösbar mit dem Kopf 15
verbunden, so daß die Dichtung 31 leicht und schnell ausgetauscht werden kann.
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Die Dichtung 31 besteht im Ausführungsbeispiel aus zwei aufeianderliegenden
Ringen 35, 36 gleichen Durchmessers.
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Jeder Ring hat, wie aus Figur 4 ersichtlich, einen als Schlauchhülle
ausgebildeten Mantel 37 bzw. 38 in den je ein radial geschlitzter Metallring 39
bzw. 40, vorzugsweise aus Federstahl, eingebettet ist. Die Ummantelung 37, 38 besteht
aus einem elastischen, thermisch hoch belastbaren Material, wie Refrasil, Graphit
oder einem Glasfasergewebe. Um Schwachstellen in der Dichtung zu vermeiden, sind
die Stoßstellen (Schlitze 41, 42) der Metallringe 39, 40 in Umfangsrichtung versetzt
zu einander angeordnet (Figur 5).