DE4136723A1 - Pastenloetvorrichtung - Google Patents

Description

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Lötvorrichtung zu entwickeln, welche Pastenlot in variabler, vorprogrammierbarer Menge den Verbindungsstellen zuführen kann und nach erfolgter Dosierung die Löt- bzw. Schmelzwärme durch eine dem einzelnen Lötpunkt angepaßte Gasflamme einbringen kann. Diese Pastenlötvorrichtung wird zum Zwecke der automatischen Arbeits­ weise an eine Bewegungseinheit in Form einer Hubachse, eines Mehrachsensystems, eines Handlinggerätes, oder eines Roboters angebaut.

Bekannt ist, daß Lotpaste mit pneumatischen, oder mechanischen Dispensern aufgebracht wird und anschließend von Hand, oder mit einem mechanisch gesteuerten Lötkolben getrennt von der Dosiereinrichtung, verlötet wird. Die Lötwärme wird dabei durch Berührung der Lötkolbenspitze mit dem Pastenlot in die Lötsteile eingebracht. Nachteilig dabei ist die mechanische Berührung der Lötkolbenspitze mit dem Pastenlot bzw. mit den zu verbindenden Bauteilen, das Abziehen einer unkontrollierbar großen Rest-Lot­ menge durch die Lötkolbenspitze, sowie die unkontrollierbar in die Lötstelle einfließende Wärmemenge, welche neben der durch Wärmeträgheit unterschiedlichen Lötkolbentemperatur auch stark von der Größe der Berührungsfläche abhängt.

Bei der Kolbenlötung wird die Wärmemenge bestimmt durch die Größe der Berührungsfläche, die Temperatur der Lötspitze, der Berührungsintensität sowie der Berührungszeit. Von diesen 4 Pa­ rametern kann lediglich die Zeit in welcher die Lötspitze den Lötpunkt berührt genau bestimmt und reproduziert werden.

Ferner ist bekannt, daß Lotpaste insbesondere im Bereich der oberflächenmontierten Bauteile durch Siebdruck aufgebracht wird und die Lötung in einem Durchlaufofen oder durch Heißluftzufuhr erfolgt.

Die der Erfindung zugrundeliegende Einrichtung ist in der Lage, alle den Lötprozeß an einer Punktlötstelle bestimmenden Parame­ ter exakt zu kontrollieren und zu reproduzieren. Es erfolgt eine Auflösung des Gesamt-Lötvorganges in einzelne Teilphasen, wel­ che nacheinander von einer elektronischen Steuerung kontrolliert und prozeßgesteuert abgewickelt werden. Dazu gehören:

• 1. Zustellen der Dosiereinrichtung unter geeigneten geometri­ schen Verhältnissen, so daß das Pastenlot exakt auf die Punktlötstelle aufdosiert werden kann.
• 2. Einbringen der vorbestimmten Menge an Pastenlot.
• 3. Zurückstellen der Dosiereinrichtung.
• 4. Zustellen der Mikrogasflamme unter geeigneten, von der Ein­ richtung bestimmten geometrischen Verhältnissen, so daß die zur Lötung benötigte Wärmeenergie in die Lötstelle einflie­ ßen kann.
• 5. Einbringen der notwendigen Schmelz- bzw. Lötwärme durch Steuerung der Einwirkzeit der Mikrogasflamme.
• 6. Zurückstellen der Mikrogasflamme.

Mit diesem, in sich geschlossenen Steuerungsablauf, können sequentiell unterschiedliche Lötstellen bearbeitet werden. Sowohl die Lotmenge, als auch deren prozeßgesicherte Lötung sind über das Steuerungsprogramm beeinflußbar und können in kleinsten Teilschritten an die erforderlichen Verhältnisse angepaßt werden.

Für unterschiedlich große Lötstellen, welche nacheinander zu bearbeiten sind, wird der Pastenlötvorrichtung ein Servoventil vorgeschaltet, über welches die elektronische Steuerung programmierbaren Zugriff auf die Flammgröße hat. Die Flammlänge wird über den gesteuerten Gasdruck verändert, so daß je nach er­ forderlicher Energiemenge eine Lötzeit-Optimierung möglich ist. Darüberhinaus kann nach erfolgter Lötung, in den Zykluspau­ sen, auf eine Parkflamme zurückgeschaltet werden, um Brenngas und damit Energie einzusparen.

Die Erfindung ist anhand eines Ausführungsbeispieles dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung erläutert.

Es stellen dar:

Fig. 1, die Vorderansicht der Pastenlötvorrichtung

Fig. 2, eine im Schnitt dargestellte Seitenansicht

Fig. 3, eine Ansicht von oben auf die Pastenlöteinrichtung.

In der Fig 1 ist beispielhaft gezeigt, wie die beiden Hauptkomponenten Dosiereinrichtung auf Grundkörper 1 und Brenner auf Grundkörper 9 aufgebaut sind.

In Fig. 2 ist dargestellt, wie beide Komponenten auf einer ge­ meinsamen Achse 25 gelagert sind und durch einen pneumatischen oder elektrischen Schwenkantrieb 24 um die Achse 25 gedreht wer­ den können. Die konstruktive Ausführung ist so gewählt, daß die Arbeitsposition der Dosierkanüle 4 und die Arbeitsposition der Flamme 16 durch eine in der Vorrichtung begründete Drehbewegung jeweils den richtigen geometrischen Ort in Bezug auf die anzule­ gende Lötstelle einnehmen können.

In einer anderen Ausführungsform können die beiden Hauptkomponenten auch auf relativ zueinander bewegbaren Li­ nearschlitten angeordnet werden die unter einem bestimmten Win­ kel so einander zugeordnet sind und eine Einheit bilden, daß die Dosierkanüle 4 und die Brennerkanüle 15 auf denselben Arbeits­ punkt hinbewegt werden und durch Vor- und Zurückschieben den zur Dosierung und Lötung notwendigen geometrischen Ort einnehmen.

In Fig. 2 ist beispielhaft eine Dosiereinrichtung mit Förder­ schnecke dargestellt. Auf dem Grundkörper 1 angeordnet befindet sich eine mit Pastenlot gefüllte Kartusche 7, welche über den Druckluftanschluß 8 das Pastenlot über die Zuführbohrung 6 der Förderschnecke 3 zuführt.

Der Gleichstrom - oder Schrittmotor 5 wird über die Steckbuchse 22 mit der notwendigen eingesteuerten elektrischen Energie beaufschlagt. Sobald der Motor in Drehung versetzt wird, wird das Pastenlot über die Förderschnecke 3 und das Schneckengehäuse 2 über die Dosierkanüle 4 ausgepreßt. Die Drehbewegung der För­ derschnecke 3 ist direkt proportional der zu dosierenden Pastenlotmenge.

In vereinfachter Form kann die Dosiereinrichtung auch darin bestehen, daß die Pastenlotkartusche 7 direkt mit der Dosierka­ nüle 4 in Verbindung steht und die Pastenlotmenge über einen ge­ steuerten, pneumatischen Dosierimpuls ausgepreßt wird.

Pastenlote verändern ihre Konsistenz mit der Temperatur. Aus diesem Grund ist die vorliegende Erfindung mit einer elektri­ schen Heizpatrone 11 ausgestattet, welche über den Grundkörper 1 die Fließwege und die Förderschnecke auf eine erhöhte Temperatur bringt. Die Arbeitstemperatur wird an der elektronischen Steue­ rung eingestellt und über den Sensor 12, der ebenfalls im Grund­ körper 1 eingebaut ist, abgefragt. Die elektronische Steuerung regelt die Arbeitstemperatur durch lfd. Soll-Ist-Vergleich.

Der Brenner besteht aus dem Grundkörper 9, in welchem der Gasan­ schluß 10 eingesetzt ist. Das Brenngas, vorzugsweise Oxyhydrogen mit einer durch eine Verdampfereinrichtung aufgenommenen dritten Gaskomponente, welche den Sauerstoffmangel und damit die reduzierende Wirkung der Gasflamme herstellt, wird über den Gas­ anschluß 10 zugeführt. Danach durchströmt das Brenngas den Flammrückschlagfilter 13 und gelangt über das Brennrohr 14 zur Brennerkanüle 15. Die Brennerkanüle 15 bestimmt mit ihrem Quer­ schnitt den Flammdurchmesser. Der eingeregelte Gasdruck ist be­ stimmend für die Flammlänge.

Zur Steuerung der Flammlänge und damit zur Bestimmung der Heizleistung der Gasflamme wird der Pastenlötvorrichtung im Gas­ fluß ein Servoventil 23 vorgeschaltet. Diesem Ventil wird von der elektronischen Steuerung ein digitalisierter Sollwert vorge­ geben. Im Ventil selbst findet ein Soll-Ist-Wert-Vergleich statt, woraus eine Stellgröße den Ist-Wert ausregelt. Durch Änderung der Soll-Wertvorgabe ist es damit möglich, alle dem Gas­ druck folgenden Flammgrößen zu programmieren.

Der beispielhaft skizzierte, pneumatische Drehantrieb 24 ist mit der Aufspannplatte 22 konstruktiv so verbunden, daß sich eine zum Werkstück geeignete Arbeitsstellung des Pastenlötkopfes er­ gibt. Der pneumatische Drehantrieb 24 kann auch durch einen elektrischen, oder mechanisch betätigten Schwenkantrieb ersetzt werden. Die Sensoren 18 und 20 signalisieren der elektronischen Steuerung die eingenommene Endlage.

Claims (16)

1. Pastenlötvorrichtung für das automatische, prozeßsichere Do­ sieren und Einschmelzen von pastösem Lot, vorzugsweise zum Ein­ satz in automatischen Fertigungsmaschinen für das punktuelle oder linienförmige Verlöten von elektrischen/elektronischen Bau­ elementen und mechanischen Kleinteilen, dadurch gekennzeichnet, daß eine für pastöses Lot geeignete Dosiereinrichtung mit einer berührungslos arbeitenden Wärmequelle in einer Funktionseinheit vereinigt sind und diese an einer gemeinsamen Bewegungsmechanik montiert, Punkt- und Streckenlötungen in der Weise durchzuführen vermag, daß alle zur Dosierung des Pastenlotes und dessen Ein­ schmelzung und Verlötung notwendigen Parameter bestimmbar und kontrollierbar sind.

2. Pastenlötvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine geeignete Dosiereinrichtung und ein Mikrogasbrenner so kombiniert sind, daß durch eine mechanisch, pneumatisch oder elektrisch bewirkte Linear- oder Drehbewegung ein genau positio­ niertes Dosieren und danach eine berührungslose Schmelzwärme- Übertragung durch eine Gasflamme oder auch durch Heißgaszufuhr den Einschmelzvorgang und damit die Lötung am selben geometri­ schen Ort vollzieht.

3. Pastenlöteinrichtung nach Anspruch 1+2, dadurch gekennzeich­ net, daß die erforderliche Lötwärme durch Verbrennen eines ge­ eigneten Brenngases erzeugt wird, welches über eine fest mit dem Brenner verbundene Brennerkanüle (15) der Lötstelle zugeführt wird.

4. Pastenlöteinrichtung nach Anspruch 1+2, dadurch gekennzeich­ net, daß die Lötpaste unabhängig von der Umgebungstemperatur mit einer elektr. Heizpatrone (11) auf eine konstante Arbeitstempera­ tur erwärmt wird.

5. Pastenlöteinrichtung nach Anspruch 1-4, dadurch gekennzeich­ net, daß die Arbeitstemperatur des Pastenlotes über einen Temperatursensor (12) erfaßt und von einer elektronischen Steue­ rung geregelt wird.

6. Pastenlöteinrichtung nach Anspruch 1-5, dadurch gekennzeich­ net, daß durch eine Förderschnecke das Pastenlot direkt propor­ tional ihrer Drehung über die Dosierkanüle (4) ausgepreßt wird.

7. Pastenlöteinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß nach freier Wahl Dosier- und Lötvorgänge sequentiell abgear­ beitet werden können.

8. Pastenlöteinrichtung nach Anspruch 1+2, dadurch gekennzeich­ net, daß über ein Servoventil (23) die Gasflamme (16) und damit die Energiezufuhr zur Lötstelle programmiert werden kann.

9. Pastenlöteinrichtung nach Anspruch 1+2, dadurch gekennzeich­ net, daß im Brennergehäuse (9) der Flammrückschlagfilter (13) einge­ baut ist.

10. Pastenlöteinrichtung nach Anspruch 1-6, dadurch gekennzeich­ net, daß die Förderschnecke (3) durch einen gesteuerten Gleichstrommotor (5) angetrieben wird.

11. Pastenlöteinrichtung nach Anspruch 1-6, dadurch gekennzeich­ net, daß die Förderschnecke von einem Schrittmotor (5) angetrieben wird.

12. Pastenlöteinrichtung nach Anspruch 1-6, dadurch gekennzeich­ net, daß handelsübliche Lötpasten-Kartuschen (7) verwendet werden können.

13. Pastenlöteinrichtung nach Anspruch 1-12, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerung der die Lötung bestimmenden Einzelparameter von einer elektronischen Steuerung erfolgt.

14. Pastenlöteinrichtung nach Anspruch 1+2, dadurch gekennzeich­ net, daß durch Anbau an eine entsprechende Bewegungseinheit Lot­ stränge ausgebracht werden können.

15. Pastenlöteinrichtung nach Anspruch 1+2, dadurch gekennzeich­ net, daß durch Anbau an ein geeignetes Bewegungssystem Pasten­ lotstränge verlötet werden können.

16. Pastenlöteinrichtung nach Anspruch 1+2, dadurch gekennzeich­ net, daß durch Austausch des Kopfstückes (26) die Arbeitsposition der Pastenlöteinrichtung zum Werkstück bzw. zur Lötstellenebene verändert werden kann.