DE4141798A1 - Einrichtung zur temperaturpruefung von erzeugnissen, insbesondere von elektronischen baueinheiten - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Temperaturprüfung von Erzeugnissen, insbesondere von elektronischen Baueinheiten, wie ABS- oder Getriebe-Steuergeräten für Kraftfahrzeuge, der im Oberbegriff des Anspruchs 1 definierten Gattung.

In solchen Temperaturprüfeinrichtungen werden die Erzeugnisse extremen Temperaturen ausgesetzt und dadurch Erzeugnisse mit fehlerhaften Bausteinen oder mit Bausteinen, die außerhalb einer vorgegebenen Toleranz liegen, erkannt, so daß sie dem weiteren Fertigungsprozeß entzogen werden können.

Üblicherweise schließt sich hierzu an den Kältetunnel der Temperaturprüfeinrichtung noch ein Wärmetunnel, in dem die Erzeugnisse anschließend auf eine hohe Temperatur aufgeheizt werden, und an den Wärmetunnel eine Abkühlkammer an, in welcher die Erzeugnisse wieder auf Umgebungstemperatur gebracht werden. Sowohl die zur Abkühlung verwendete Kaltluft als auch die zur Aufheizung verwendete Warmluft werden dadurch auf die erforderliche Temperatur eingestellt, daß sie über einen entsprechend geregelten Wärmetauscher geführt werden. Der Wärmetauscher für die Kaltluft ist dabei an den Kältmittelkreislauf einer Kühlmaschine angeschlossen. Bei solchen Kühlmaschinen wird üblicherweise als Kältemittel FCKW verwendet, das sich als umweltschädlich erwiesen hat und daher zunehmend durch andere, zum Teil weniger effektiver Kältemittel ersetzt wird.

Bei einer bekannten Temperaturprüfeinrichtung der eingangs genannten Art wird die Kaltluft nach Durchströmen des Wärmetauschers an drei Stellen des Kältetunnels radial oder tangential in den Kältetunnel eingeleitet und an drei weiteren Stellen, die vorzugsweise diametral zu den ersten drei Stellen liegen, wieder aus dem Kältetunnel in den Kaltluftkreis zurückgeführt und erneut zur Abkühlung über den Wärmetauscher geleitet. Die den Kältetunnel axial durchlaufenden Erzeugnisse werden dabei von der Kaltluft umspült und allmählich auf die gewünschte Temperatur abgekühlt, wozu eine ausreichend lange Verweilzeit der Erzeugnisse im Kältetunnel erforderlich ist. Mittels einer Steuereinheit, der über einen im Kältetunnel angeordneten Istwertgeber die momentane Tunneltemperatur gemeldet wird, wird der Kältemittelkreislauf so eingestellt, daß im Kältetunnel die gewünschte Kältetemperatur eingehalten wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zur Temperaturprüfung von Erzeugnissen der eingangs genannten Art so zu verbessern, daß die zur Abkühlung der Erzeugnisse erforderliche Verweilzeit im Kältetunnel verkürzt und damit der Prüfdurchsatz erhöht werden kann. Damit einher soll eine Verkleinerung des Bauvolumens der Temperaturprüfeinrichtung gehen und ein Verzicht auf umweltschädliche Kältemittel.

Die Aufgabe ist bei einer Einrichtung zur Temperaturprüfung von Erzeugnissen der im Oberbegriff des Anspruchs 1 definierten Gattung erfindungsgemäß durch die Merkmale im Kennzeichenteil des Anspruchs 1 gelöst.

Bei der erfindungsgemäßen Temperaturprüfeinrichtung werden durch die vorgeschlagene Axialluftströmung mit höherer regelbarer Luftgeschwindigkeit entgegen der Transportrichtung der Erzeugnisse im Kältetunnel diese wesentlich intensiver von der Kaltluft umspült und somit schneller abgekühlt. Die unmittelbare Einspritzung von Flüssigstickstoff, Flüssigargon oder einem anderen verflüssigten, im Luftstrom verdampfenden Kältemittel in den Luftstrom läßt zudem sehr viel schneller den sich an den Erzeugnissen erwärmenden Kaltluftstrom wieder auf die erforderliche Kältetemperatur zurückführen. Die Zeit, in der die mit Umgebungstemperatur in den Kältetunnel eingebrachten Erzeugnisse sich beim Transport durch diesen auf die Prüfungstemperatur von z. B. -40°C abkühlen, ist damit sehr viel kürzer, so daß die Durchsatzgeschwindigkeit der Erzeugnisse durch den Kältetunnel erhöht werden kann.

Durch die direkte Einspritzung des Kältemittels kann auf die Kältemaschine und den Wärmetauscher mit ihren nicht unbeträchtlichen Bauabmessungen verzichtet werden. Die Prüfeinrichtung wird damit insgesamt volumenkleiner, und ihre Herstellungskosten sinken. Flüssigstickstoff oder Edelgase sind umweltverträglich. Durch deren Direkteinspritzung wird zudem im Kältetunnel eine trockene und sauerstoffarme Schutzgasatmosphäre erzeugt, wodurch das Vereisen der Prüfeinrichtungen und die Oxydation der Kontaktpin′s verhindert wird.

Zweckmäßige Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Temperaturprüfeinrichtung mit vorteilhaften Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung sind in den weiteren Ansprüchen angegeben.

Die Erfindung ist anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels im folgenden näher beschrieben. Dabei zeigt die Zeichnung ausschnittweise eine perspektivische Darstellung einer Einrichtung zur Temperaturprüfung von elektronischen Baueinheiten.

Die in der Zeichnung ausschnittweise dargestellte Einrichtung zur Temperaturprüfung von elektronischen Baueinheiten, wie z. B. ABS- oder Getriebe-Steuergeräte für Kraftfahrzeuge, weist in Übereinstimmung mit den bisher bekannten Einrichtungen dieser Art eine Kältezone, in welcher die Erzeugnisse auf eine Temperatur von ca. -40°C abgekühlt werden, eine Wärmezone, in welcher die Erzeugnisse auf eine Temperatur von ca. +80°C aufgeheizt werden, und eine Abkühlzone, in welcher die Erzeugnisse wieder auf Umgebungstemperatur gebracht werden, auf. Die Kälte-, Wärme- und Abkühlzone werden nacheinander von den zu prüfenden Erzeugnissen durchlaufen.

Von dieser Einrichtung ist in der Zeichnung nur die Kältezone perspektivisch dargestellt. Sie umfaßt einen langgestreckten Kältetunnel 11 der am vorderen und hinteren Ende von einer Doppelschleuse 12 bzw. 13 abgeschlossen ist. Durch die Doppelschleuse 12, den Kältetunnel 11 und die Doppelschleuse 13 führt eine Transportvorrichtung in Form eines Förderbandes 14 hindurch, auf das Werkstückträger 15 mit darauf befindlichen elektronischen Baueinheiten 16 aufgesetzt werden. Das Förderband 14 setzt sich durch die Wärme- und Abkühlzone hindurch fort. Unterhalb des Kältetunnels 11 verläuft parallel dazu ein Windkanal 17, der unmittelbar hinter der vorderen Doppelschleuse 12 und unmittelbar vor der hinteren Doppelschleuse 13 in dem Kältetunnel 11 mündet. Die Verbindung von Windkanal 17 und Kältetunnel 11 ist durch jeweils ein Verbindungsgehäuse 18 bzw. 19 hergestellt, das an der Mündungsstelle den Kältetunnel 11 und den Windkanal 17 umschließt. Im hinteren Verbindungsgehäuse 19 ist ein Gebläse 20 angeordnet, das eine Turbine oder eine Lüfterwalze 21 mit axialer Anströmung und radialer bzw. tangentialer Abströmung und einen die Lüfterwalze 21 antreibenden Elektromotor 22 aufweist, der drehzahlgeregelt ist. Der Windkanal 17 bildet zusammen mit dem Kältetunnel 11 und den diese miteinander verbindenden Verbindungsgehäusen 18,19 mit darin angeordnetem Gebläse 20 ein geschlossenes Luftumlaufsystem, in dem ein Luftstrom erzeugt wird, der im Kältetunnel 11 vom hinteren Verbindungsgehäuse 19 zum vorderen Verbindungsgehäuse 18 verläuft und damit der Transportrichtung des Förderbandes 14 entgegengerichtet ist.

Zur Bereitstellung der erforderlichen Kältetemperatur im Kältetunnel 11 ist im Windkanal 17 eine Einspritzdüse 23 angeordnet, über welche Flüssigstickstoff dosiert unmittelbar in den Luftstrom eingespritzt wird. Anstelle von Flüssigstickstoff kann auch ein anderes verflüssigtes, im Luftstrom verdampfendes Kältemittel, z. B. Flüssigargon, verwendet werden. Die Dosierung richtet sich nach der erforderlichen Kältetemperatur. Die Einspritzdüsen 23 ist hierzu über eine durch die Rohrwandung des Windkanals 17 hindurchgehende Leitung 24 mit einem Flüssigstickstoffbehälter 25 verbunden. In der Leitung 24 ist eine Dosiervorrichtung 26 angeordnet, die beispielsweise als ein auf dem Flüssigstickstoffbehälter 25 aufgesetztes, elektrisch steuerbares Reduzierventil ausgebildet sein kann. Die Dosiervorrichtung 26 wird von einem in einem Steuerschrank 27 integrierten Steuer- und Regelsystem gesteuert, wozu eine Steuerleitung 28 von dem Steuerschrank 27 zu der Dosiervorrichtung 26 und eine Meßleitung 29 von dem Steuerschrank 27 zu einem in dem Windkanal 17 angeordneten Temperatur-Istwertgeber 30 führt, der in der Zeichnung nur schematisch angedeutet ist. Das Steuer- und Regelsystem steuert darüber hinaus noch das Öffnen und Schließen der jeweils beiden Schleusentore in den Doppelschleusen 12 und 13, wozu in der Zeichnung strichpunktiert angedeutete Steuerleitungen 31-34 zu entsprechenden Antrieben für die Schleusentore führen. In gleicher Weise ist die Drehzahl des Elektromotors 25 des Gebläses 20 über das Steuer- und Regelsystem beeinflußbar. Die Einrichtung wird dabei so eingestellt, daß ein geringer Überdruck im geschlossenen Luftumlaufsystem entsteht. Ein geringer Anteil des verdampften Flüssigstickstoffs (Schutzgas) wird über die Doppelschleusen 12, 13 abgeführt und damit das Eindringen feuchter atmosphärischer Luft in das geschlossene Luft- bzw. Schutzgasumlaufsystem und dadurch auch eine Vereisung der der mechanischen Teile verhindert. Ein zu hoher Überdruck wird über ein Überströmventil 35 abgebaut. Dieses hierüber abströmende Schutzgas kann weiteren Fertigungsprozessen zugeführt werden, z. B. zum Weichlöten, zur Verhinderung von Krätzebildung, zur Oxydationsverhütung od. dgl. verwendet werden.

Claims (11)

1. Einrichtung zur Temperaturprüfung von Erzeugnissen, insbesondere von elektronischen Baueinheiten, wie ABS- oder Getriebe-Steuergeräte für Kraftfahrzeuge, mit einem Kältetunnel, in dem die Erzeugnisse zwecks Temperaturabsenkung in den Kältetunnel eingeleiteter Kaltluft ausgesetzt sind, und mit einer Transportvorrichtung zum Hindurchführen der Erzeugnisse durch den Kältetunnel, dadurch gekennzeichnet, daß die Kaltluft in Form eines den Kältetunnel (11) entgegen der Transportrichtung der Erzeugnisse (16) im Kältetunnel (11) durchströmenden Luftstroms bereitgestellt wird und daß zur Erzielung der erforderlichen Kältetemperatur in den Luftstrom ein verflüssigtes, im Luftstrom verdampfendes Kältemittel unmittelbar eingespritzt wird.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Windkanal (17) an dem in Transportrichtung der Erzeugnisse (16) gesehen hinteren und vorderen Ende des Kältetunnels (11) angeschlossen ist, daß im Windkanal (17) ein axialer Luftstrom erzeugt wird, der am hinteren Ende des Kältetunnels (11) in diesen eintritt und am vorderen Ende des Kältetunnels (11) in den Windkanal (17) zurückströmt, und daß im Windkanal (17) eine Einspritzdüse (23) zum Einspritzen des Kältemittels angeordnet ist.

3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß im Windkanal (17) ein Gebläse (20) angeordnet ist.

4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Gebläse (20) in Luftströmungsrichtung gesehen zwischen der Einspritzdüse (23) und dem hinteren Ende des Kältetunnels (11), vorzugsweise nahe dem letzteren, angeordnet ist.

5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 2-4, dadurch gekennzeichnet, daß der Kältetunnel (11) und der Windkanal (17) mit dazwischenliegendem Gebläse (20) als geschlossenes Luftumlaufsystem ausgeführt ist, in dem ein Überdruck eingestellt ist.

6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß im Windkanal (17) ein Überströmventil (35) zur gezielten Ableitung des verdampften Kältemittels angeordnet ist.

7. Einrichtung nach einem der Ansprüche 2-6, dadurch gekennzeichnet, daß am vorderen und hinteren Ende des Kältetunnels (11) jeweils jenseits der dortigen Mündungsstelle des Windkanals (17) jeweils eine Doppelschleuse (12, 13) zum Ein- und Ausbringen der Erzeugnisse vorgesehen ist.

8. Einrichtung nach einem der Ansprüche 3-7, dadurch gekennzeichnet, daß das Gebläse (20) ein im Windkanal (17) integriertes Luftumwälzelement, wie Lüfterwalze (21), Turbine etc., und einen drehzahlregelbaren Elektromotor (22) aufweist.

9. Einrichtung nach einem der Ansprüche 2-8, dadurch gekennzeichnet, daß die Einspritzdüse (23) über eine von einem Steuer- und Regelsystem (27) gesteuerte Dosiervorrichtung (26) an einem Flüssigstickstoffspeicher (25) angeschlossen ist.

10. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1-9, dadurch gekennzeichnet, daß die Transportvorrichtung ein die Erzeugnisse (16) aufnehmendes Förderband (14) aufweist, das durch den beidseitig mit Schleusen (12, 13) abgeschlossenen Kältetunnel (11) in dessen Axialrichtung hindurchläuft.

11. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1-10, dadurch gekennzeichnet, daß als Kältemittel Flüssigstickstoff, Flüssigargon od. dgl. verwendet wird.