DE68910131T2

DE68910131T2 - Heissgasschweisssystem.

Info

Publication number: DE68910131T2
Application number: DE1989610131
Authority: DE
Inventors: William Samuel Fortune
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1989-11-10
Filing date: 1989-11-10
Publication date: 1994-05-05
Anticipated expiration: 2009-11-11
Also published as: AU620663B2; EP0426919B1; EP0426919A1; DE68910131D1; AU4534389A

Description

Diese Erfindung bezieht sich allgemein auf das Gebiet der mit der Hand zu haltenden Löt/Ablötwerkzeuge, und sie betrifft spezieller solche Geräte bei denen ein Strom aus Gas dazu verwendet wird, um Wärme von ihrer Quelle entlang wenigstens eines Abschnitts seines Weges zu dem Lötpunkt zu führen, wobei der Ausdruck "mit der Hand zu halten" Roboter oder roboterartige Anwendungen einschließen soll. Der Ausdruck "Gas" bedeutet, wie er hier verwendet wird, üblicherweise Umgebungsluft, kann jedoch auch inerte oder relativ inerte Gase wie z.B. Kohlendioxid oder Stickstoff oder die Edelgase oder dergleichen einschließen, wenn Oxidation, korrosive Reaktionen oder andere unerwünschte chemische Wirkung minimalisiert werden soll.
Die Vorteile des Heißgaslötens sind in den letzten Jahren bekannt und verstanden worden. Es ist ausreichend, hier darauf hinzuweisen, daß Heißgaslöten durch einen Strom aus sehr heißem Gas mit einem sehr kleinen Querschnitt präzise die gewünschte Wärmemenge an genau den gewünschten Arbeitspunkt hinführen kann, ohne daß anderes angrenzendes oder benachbartes Material oder Gegenstände in schädlicher Weise erhitzt werden.Außerdem führt der Gasstrom dem Arbeitspunkt eine im wesentlichen konstante Temperatur-Wärmequelle zu - anders als eine herkömmliche Lötspitze, deren Temperatur in der ihr eigenen Weise etwas variiert, wenn variierende Wärmemengen van ihr abgezogen werden und dann entlang eines metallischen Leitweges wieder ersetzt werden müssen. Ein zugehöriger Vorteil liegt darin, daß das Gas sofort erhitzt werden kann, wenn es mit Wärmeaustauschmöglichkeit an der Wärmequelle vorbeiströmt, und es wirkt sofort auf den Arbeitspunkt, während ein herkömmliches Lötwerkzeug, das einen signifikant größeren Grad an Wärmeträgheit besitzt, erfordert, daß Wärme durch die festen Komponenten des Gerätes geleitet wird, bis die Spitze, die in diesem Fall einen gewissen Abstand von der Quelle hat, eine Temperatur erreicht, die für das Arbeiten richtig ist.
Es sollte auch darauf hingewiesen werden, daß durch Heißgasverfahren eine dünnwandige Lötspitze mit geringer Trägheit an ihrer Innenseite durch einen innen strömenden Heißgasstrom erhitzt werden kann, was die meisten der oben beschriebenen Vorteile bietet. Obgleich die Lötwirkung mehr wie herkömmliches Löten ist, kann die Spitze mit sehr großem Vorteil aus einer Eisenzusammensetzung bestehen, da Kupfer wegen seiner hohen Wärmeleitfähigkeit nicht erforderlich ist. Auf diese Weise werden Gewicht und Kosten von Kupfer und sein Plattieren und auch seine hohe Anfälligkeit gegen Zerstörung durch chemische Reaktionen, hervorgerufen durch die intensive heiße Umgebung, vermieden.
Diese und andere Vorteile des Heißgaslötens sind beim Stand der Technik nicht erreicht worden wegen der Schwierigkeit, den Gasstrom zu erzeugen, ihn zufriedenstellend zu erhitzen und Mittel zu schaffen, um ihn zu formen und auf den Arbeitspunkt zu richten.
Es ist dementsprechend eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Heißgaslötsystem zu schaffen.
EP-A-0048772 beschreibt ein Heißgaslötgerät, in dem Gas einen einfachen Durchgang über ein Heizelement von dem Handgriff zu der Spitze des Gerätes durchläuft. In GB-A-2154921 wird ein Gerät beschrieben, bei dem heiße Luft verwendet wird, um Modulbausteine an einer gedruckten Leiterplatte zu befestigen oder um sie von ihr zu entfernen.

Zusammenfassung der Erfindung

Die vorliegende Erfindung ist ein Heißgaslötgerät, das einen Grundgehäusekörper; elektrische Stromversorgungseinrichtungen, die in ihm angebracht sind, zur Stromversorgung eines Lötgasheizers; eine elektronisch ferngesteuerte Temperaturregelschaltung, die von dem Gehäusekörper getragen wird; Gasversorgungsdurchflußregeleinrichtungen, die von dem Gehäusekörper getragen werden; Lötwerkzeug-Halteeinrichtungen, die von dem Gehäusekörper getragen werden; ein Heißgaslötwerkzeug mit einem Handgriffabschnitt, einem elektrischen Heizelement, das von dem Handgriff abschnitt getragen wird und mit der elektrischen Stromversorgung und der Temperaturregelschaltung verbunden ist; Gasheizeinrichtungen, die mit dem besagten Heizelement verbunden sind, zum Übertragen von Wärme von dem Heizelement an das Gas und Lötgasstrahlformungseinrichtungen, die mit den Gasheizeinrichtungen verbunden sind, zum Bewirken, daß das erhitzte Gas auf einen vorherbestimmten Lötpunkt auftrifft und ihn erhitzt, und eine kombinierte Schlauch- und elektrische Leitungseinrichtung, die den Gehäusekörper und den Handgriffabschnitt miteinander verbindet, umfaßt, wobei die Leitungen innerhalb des Schlauches angeordnet sind und der Schlauch auch einen Träger für das Gas von dem Gehäusekörper zu dem Heißgaslötwerkzeug bildet, das dadurch gekennzeichnet ist, daß das Heißgaslötwerkzeug weiterhin einen hohlen rohrförmigen Metallmantel, der von dem Handgriffabschnitt getragen wird und sich von diesem nach vorn erstreckt, ein hohles zylindrisches keramisches Heizelementhalterungsrohr, auf dessen äußerer Oberfläche seines vorderen Endes das elektrische Heizelement angebracht ist, wobei dieses Heizelementhalterungsrohr innerhalb des rohrförmigen Metallmantels gehaltert ist und von diesem radial beabstandet ist, um einen ersten Heizkammerbestandteil von den Gasheizeinrichtungen zu bilden, ein inneres Gaszirkulationsrohr, das von dem vorderen Ende des rohrförmigen Metallmantels getragen wird und sich von diesem um näherungsweise die Länge des elektrischen Heizelementes nach hinten erstreckt und innerhalb des und radial beabstandet von dem hohlen keramischen Halterungsrohr angeordnet ist, um dadurch einen zweiten Heizkammerbestandteil der Gasheizeinrichtungen zu bilden, und Gasdurchflußeinrichtungen umfaßt, die mit dem Inneren des Handgriffabschnitts verbunden sind, um Gas von der kombinierten Schlaucheinrichtung durch das Innere des Handgriffabschnitts nach vorn entlang der Länge der ersten Heizkammer, radial nach innen über das vordere Ende des keramischen Heizelementhalterungsrohres, zurück nach hinten entlang der Länge der zweiten Heizkammer, radial nach innen über das hintere Ende des Zirkulationsrohres und nach vorn in Richtung auf einen Lötarbeitspunkt zu führen.

Beschreibende Liste der Zeichnungsfiguren

Es werden nun Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung als Beispiele unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, in denen
Figur 1 eine perspektivische Ansicht eines Beispiels für ein Heißgaslötsystem ist, das gemäß der vorliegenden Erfindung aufgebaut ist;
Figur 2 eine teilweise auseinandergezogene perspektivische Ansicht seiner Grundeinheit ist;
Figur 3 eine Aufrißansicht der Grundeinheit von hinten ist;
Figur 4 eine Ansicht des Handgriffes und der Zuführungsleitung, teilweise im Längsschnitt, ist;
Figur 5 eine Längsschnittansicht des Lötspitzenendes ist;
Figur 6 eine Längsschnittansicht von Teilen des Handgriffes und des Heizers mit einer anderen Lötspitze ist;
Figur 7 eine Querschnittsansicht des in Figur 6 gezeigten Aufbaues, genommen entlang der Bezugslinien 7-7 in ihr ist;
Figur 8 eine Querschnittsansicht des in Figur 6 gezeigten Aufbaues, genommen entlang der Bezugslinien 8-8 in ihr, ist;
Figur 9 eine Querschnittsansicht des in Figur 6 gezeigten Aufbaues, genommen entlang der Bezugslinien 9-9 in ihr, ist;
Figur 10 eine Querschnittsansicht des in Figur 6 gezeigten Aufbaues, genommen entlang der Bezugslinien 10-10 in ihr, ist;
Figur 11 eine Querschnittsansicht des in Figur 6 gezeigten Aufbaues, genommen entlang der Bezugslinien 11-11 in ihr, ist;
Figur 12 eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht eines Teils der in Figur 5 gezeigten Vorrichtung ist;
Figur 13 eine ähnliche Ansicht von zwei alternativen Spitzenanordnungen der Erfindung ist;
die Figuren 14, 15 und 16 ähnliche Ansichten von weiteren alternativen Spitzenanordnungen, alle gemäß der vorliegenden Erfindung sind und
Figur 17 eine Ansicht ähnlich der Figur 1 ist, die zusätzliche und alternative Merkmale der Erfindung darstellt.

Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen

Das Beispiel der Erfindung, das in den Figuren 1, 2 und 3 dargestellt ist, umfaßt eine Grundeinheit 10, ein mit der Hand zu haltendes Lötgerät 12 mit einer Heißgasspitze 14 und einer Versorgungsverbindungsleitung 16 zum Tragen der elektrischen Leitungen und zum Führen des Gases an das Gerät 12. Ein entfernbarer isolierter und schützender Halter 18 für das Gerät 12 ist gezeigt, wie er an dem Grundgehäuse 20 durch die mittlere von drei angepaßten Gleithaltern 22, 23, 24 befestigt ist. Alternativ dazu kann ein Paar nicht gezeigter Geräte von dem Grundgehäuse gehälten werden, indem zwei Halter 18 und die zwei Halterungen 22, 24 an der Außenseite verwendet werden.
Das Gehäuse 20 trägt auch einen elektrischen Stromeingangsanschluß 26, einen parallelen Hilfs-Stromausgangsanschluß 28, einen Gasversorgungseinlaßanschluß 30, der mit einem Luftkompressor verbunden werden kann, welcher nicht gezeigt ist, oder mit anderen Quellen für Druckgas, einen Gasversorgungsauslaßanschluß 32 und einen elektrischen Ausgangsanschluß 34, wobei die letzteren zwei Anschlüsse, wie es in Figur 1 gezeigt ist, mit dem gemeinsamen Kabel-/Schlauchrohr der Versorgungsleitung 16 verbunden sind, die ihrerseits mit dem Handgriff 36 des Lötgeräts 12 verbunden ist.
In dem Gehäuse 20 ist eine Druckregeleinheit 38 zum Steuern des Gasstromes zu dem Lötgerät 12 enthalten. Die Einheit 38 umfaßt ein EIN-AUS-Ventil 40, eine Regelsteuerung 42 und ein Ausgangsdruckmeßgerät 43.
Eine elektronische Schaltplatte 44 empfängt Strom von einer äußeren Quelle über den Anschluß 26 und ein Paar innerer Leitungen 46,48. Eine zugeordnete Erdleitung 50 verbindet den Anschluß 26, die Schaltungsplatte 44, den Ausgangsanschluß 34 und schließlich die exponierten Metallteile des Lötgerätes 12 mit der Erde der äußeren elektrischen Stromquelle. Das Bezugszeichen 50 oder 50' wird konsistent durch diese Beschreibung dazu benutzt, um eine Leitung zu bezeichnen, die eine Verbindung zwischen geerdeten Teilen oder Teilen, die geerdet werden sollen, schafft.
Die elektronische Schaltung der Platte 44 ist in diesem Beispiel der Art, daß sie die Temperatur des Heizelementes des Lötgeräts 12 fernsteuert, indem über einen sehr kurzen Abschnitt der Periode jedes Zyklus, einschließlich eines Wendepunktes, der angelegten Wechselspannung zur Durchführung einer Widerstandsmessung des elektrischen Heizelementes die Größe von diesem elektrischen Widerstand ausgenutzt wird, der eine Funktion seiner Temperatur ist. Ein Signal, das repräsentativ für den momentanen Wert des Widerstandes ist, wird erzeugt, das dann in einem Feedback- Sinn verwendet wird, um den Stromfluß zu dem Heizelement zu steuern, damit bewirkt wird, daß dieses eine vorherbestimmte gewünschte Temperatur beibehält. Auf diese Weise wird, ohne daß ein getrennter Sensor in der Lötspitze und ohne daß getrennte Leitungen für ein Temperatur-Feedback- Signal verwendet werden, im wesentlichen die volle Wellenkraft kontinuierlich auf das Heizelement gegeben. Dieses Verfahren und seine Anwendung, wie es hier beschrieben ist, ist in dem US-Patent No. 4,507,546, ausgegeben 26.März 1985, und US-Patent No. 4,734,559, ausgegeben am 29.März 1988, beide an William S. Fortune and Wayne A. Murray, beschrieben. Eine einzige Steuerung 52 wird für EIN-AUS- und Lötspitzentemperatur-Einstellung verwendet. Eine Testlampe 54 ist dargestellt für die Anzeige, wenn die Schaltung mit Strom versorgt wird und wenn tatsächlich dem Heizelement Energie zugeführt wird, wobei die unterschiedlichen "EIN"-Moden z.B. durch ein konstantes bzw. ein wechselndes Leuchten der Lampe 54 unterschieden werden.
Um die Beschreibung der Grundeinheit 10 und des Gehäuses 20 zu vervollständigen, soll angemerkt werden, daß ein Spitzenreinigungsschwamm 56, der durch ein Wasser- oder anderes Reinigungsfluid-Reservoir 58 angefeuchtet wird, an seinem vorderen Ende gezeigt ist. Es kann ein kleiner Werkzeugkasten 60 vorgesehen werden, wie es gezeigt ist, um Gegenstände wie Ersatzspitzen, einen Spitzenschraubenzieher oder dergleichen aufzuheben. Die Grundeinheit ist aus einem schlagfesten Kunststoff relativ hoher Dichte ausgeformt und ist vorzugsweise mit Kohlenstoff beladen oder auf andere Weise adäquat leitfähig gemacht, um jeglichen Aufbau statischer Ladungen auszuschließen.
Es wird nun auf Figur 4 bezug genommen; die zusammengesetzte Versorgungsleitung 16 ist so gezeigt, daß sie ein Kabelanschlußstück 34' zum Verbinden mit dem Gehäuseanschluß 34 umfaßt und vier Leitungen trägt:zwei Stromleitungen 62,64, eine Faseroptikleitung 66 und einen blanken Erdungsdraht 50' entlang einer Verbindungsleitung 68 zu einem Y-Verbindungspaßstück 70 mit einem Gasversorgungsrohr 72 zum Verbinden mittels eines Kupplungsstückes 74 mit dem äußeren Gasanschluß 32. Die Leitung 68 ist blockiert in bezug auf den Durchgang irgendeines Gases durch diese Leitung. Das Paßstück 70 koppelt das Gasversorgungsrohr 72 an die zusammengesetzte Versorgungsleitung 16, wodurch Gas von der Regeleinheit 38 durch das hohle Innere der Leitung 16 zu dem Inneren des Handgriffs 36 des Lötgeräts 12 geführt wird. Eine Rückhaltebuchse 76 mit vergrößertem Durchmesser ist in das Ende der Leitung 16 innerhalb des Handgriffs 36 gepreßt, um das Rohr an dem Lötgerät zu verriegeln. Die vier Leitungen, elektrische und optische, werden auch innerhalb der Leitung 16 geführt, die praktisch den Charakter haben kann, daß sie in geeigneter Weise isolierend, flexibel und mechanisch schützend für die Leitungen ist. Darüber hinaus kann das Material der Leitung 16 ausreichend beladen oder beschichtet sein, um Aufbau von statischen Ladungen zu verhindern.
Es ist wichtig, zwei Wirkungen innerhalb der Versorgungsleitung 16 zu erwähnen, wenn das Gas dort hindurchströmt: (1) statische Elektrizität, die sich sonst wegen der Gasströmung über den dielektrischen Materialien darin ansammeln kann und ein hohes und gefährliches Potential verursacht, wird effektiv durch die blanke Erdleitung 50' abgeleitet; und 2) die Zufuhr wird etwas vorerhitzt durch ihr Strömen über die stromtragenden Leitungen 62,64, die aufgrund ihrer eigenen I²R-Verluste erwärmt werden.
Den vorderen Abschnitt des Handgriffs 36 umgebend ist ein Fingerschutz 78 angeordnet, der einen vorderen Flanschabschnitt 80 mit einem größeren Durchmesser umfaßt, der eine zentrale Öffnung hat, durch die der Basis-Endstopfenkörper 82 der Heizanordnung 84 hindurchgeht. Ein Mantelabschnitt 86, der einstückig und konzentrisch mit dem Flanschabschnitt 80 ausgeformt ist, erstreckt sich hiervon nach hinten über den vorderen Abschnitt des Handgriffs 36. Ein ringförmiger Spalt ist zwischen dem Mantelabschnitt und der äußeren Oberfläche des Handgriffs vorgesehen, um den Fingerschutz zu isolieren und für weitere Kühlung zu sorgen als Annehmlichkeit für die Betriebsperson, und zwar durch die erzwungene Strömung des unter Druck stehenden Gases von dem Hohlraum des Inneren des Handgriffs 36 dort hindurch. Der tatsächliche Strömungsweg ist im einzelnen in den nachfolgenden Figuren dargestellt.
Der Steckerkörper 82 hat eine Rückhalteschulter 88 mit größerem Durchmesser, die innerhalb des Fingerschutzes angeordnet ist; und ein elastomerer O-Ring 90 ist dargestellt, der zusammengedrückt zwischen dem hinteren Teil des Flanschabschnittes 80 und der Rückhalteschulter 88 angeordnet ist. Der Steckerkörper 82 hinter der Rückhalteschulter 88 ist innerhalb des vorderen Endes des Handgriffs 36 angeordnet mit Ausnahme eines Paars Drehung verhindernder Paßlaschen 92 und Kerben 94 auf diesen jeweiligen Elementen. Der Zusammenbau wird zusammengehalten durch ein diametral gegenüberliegendes Paar Verriegelungslaschen 86, die an der Außenseite des Handgriffs 36 angeformt sind, und einem passenden Satz Schlitze 98, die auf der inneren Oberfläche des Mantelabschnitts 86 ausgeformt sind. Wenn der Satz Laschen 92 und die Kerben 94 ausgerichtet sind, wird der Handgriff 36 nach vorn gegen die Rückseite der Halteschulter 88 gedrückt, die ihrerseits den O-Ring 90 gegen den Flansch 80 drückt, bis die Laschen 96 in ihre entsprechenden Schlitze 98 einrasten. Die Anordnung kann weggenommen werden, indem der deformierbare Kunststoff-Mantelabschnitt 86 radial nach innen an einem Paar diametral gegenüberliegenden Punkten auf ihm, die winkelmäßig um 90º von den Schlitzen 98 entfernt liegen, gedrückt wird.
Andere Elemente der Heizanordnung 84, die in Figur 4 dargestellt sind, sind das Gebrauchsgewinde 100 zum Befestigen spezieller Spitzen und Zusatzgeräte an dem Gerät, ein Abschnitt von seinem Metallschutz 102 mit seiner Erdungslasche 103, das hintere Ende des keramischen Heizzylinders 104 mit einem seiner elektrischen Anschlüsse 62', 64' und ein gewisses silastisches* Vergußmaterial 106, um das Ende des Zylinders gegen Luftströmung durch ihn hindurch zu verstopfen und um die optische Faserleitung 66 festzuhalten.
Es wird nun auf Figur 5 bezug genommen; das vordere Ende der Heizanordnung von diesem Beispiel der Erfindung ist so gezeigt, daß es die Metallhülle 102 umfaßt, die an ihrem vorderen Ende in einem Abschnitt mit verringertem Durchmesser endet, der mit eingedrückten Schraubengängen 108 ausgeformt ist, die sich sowohl an seiner inneren als auch an seiner äußeren Oberfläche ausprägen. Eine Rückhaltehülse 110 ist in das Innere des Schraubgewindes 108 geschraubt, bis ihr vorderer Abschnitt 112 mit größerem Durchmesser fest gegen das Ende der Metallhülle 102 gedrückt wird. Eine zentrale Bohrung 114 hält das vordere Ende 116 mit vergrößertem Durchmesser eines Gaszirkulationsrohres 118 zurück. Eine aufgeschraubte Düsenspitze 120 als ein Beispiel für die Spitze 14, die in Figur 1 gezeigt ist, ist gezeigt, wie sie auf das Äußere der Gewindegänge 108 geschraubt ist, um das mit Flansch versehene Rohr 118 fest gegen
*) Siliconkautschuke von Dow Corning
die und innerhalb der Rückhaltehülse 110 zu halten.
Das meiste von der Länge des Zirkulationsrohrs 118 ist mit einem Wärmeaustausch vergrößernden fadenartigen Element in Form einer Metallfeder 121 umwickelt, die passend auf seine äußere Oberfläche gewickelt ist. Dieser Abschnitt des Zirkulationsrohrs ist innerhalb des vorderen Endes des keramischen Heizrohrs 104 angeordnet, wobei er axial benachbart zu dem tatsächlichen Heizelement 122 ist, das auf dem Keramikrohr 104 aufgelegt ist, dann mit einer sehr dünnen Glas- oder Keramik-Isolationsbeschichtung überglasiert ist und von dem Typ sein kann, der von z.B. Kyocera in Kyoto, Japan, erhalten werden kann, Modell No. F1495.
Um das keramische Heizrohr 104 ist benachbart zu dem Heizelement 122 ein zweites Wärmeaustausch vergrößerndes fadenartiges Element in der Form eines Metallbandes 124 gewickelt, das passend für die äußere Oberfläche des Keramikzylinders gewunden ist.
Die Metallhülle 102 umgibt das Keramikrohr und ist von diesem beabstandet, um eine zylindrische ringförmige Heizkammer 125 und einen Weg für das Lötgas zu bilden. Wie durch die Gasfließpfeile 126 angezeigt ist, wird Gas von dem Handgriffhohlraum, wie nachfolgend beschrieben, entlang der ringförmigen Kammer 125 über das gewickelte Band 124 für vergrößerte Wärmeaufnahme geführt, dann um das Ende 128 des Keramikrohrs 104, zurück entlang der inneren ringförmigen Kammer 129 über das federartige Element 121 für stärkere Turbulenz und Wärmeaufnahme von dem Keramikheizrohr, dann wieder nach vorn durch das Innere des Kollektorrohrs 118 und schließlich nach vorn heraus durch die Bohrung 130 der Düsenspitze 120 geführt.
Es wird nun auf Figur 6 bezug genommen; eine detailliertere Ansicht des Inneren des Handgriffs 36 und der Heizanordnung 84 ist jedoch mit einer alternativen Spitzenanordnung gezeigt. Die volle Länge des Keramikheizrohrs 104 ist mit einem seiner elektrischen Anschlüsse 62' und einem silastischen Materialstopfen 106 an seinem hinteren Grundende gezeigt. Die Faseroptik und die elektrischen Leitungen 66, 62, 64 sind schematisch gezeigt, zusammen mit der Erdleitung 50', die sich nach hinten von dem Keramikrohr erstreckt. Ein ringförmiger Abstandsring 132 zentriert das Keramikrohr 104 innerhalb des Steckerkörpers 82, und eine zweite Menge silastisches Material bildet einen Rückhaltestopfen 134, um das Keramikrohr 104 gegen den Steckerkörper 82 abzudichten. Die Metallhülle 102 ist durch Druck in den vorderen Abschnitt des Steckerkörpers eingepaßt und wird fest darin durch ihr nach außen aufgeweitetes Ende 136 gehalten. Gasflußkommunikation zwischen dem ringförmigen Raum 125 und dem hohlen Inneren des Handgriffs 36 wird durch sich radial ausdehnende Bohrungen 138 in der Wand des Steckerkörpers 82 ermöglicht. Gasfluß zwischen dem Hohlraum und dem ringförmigen Raum zwischen dem Mantelabschnitt 86 und dem Fingerschutz 78 und der äußeren Oberfläche des Handgriffs 36 wird durch den axialen ringförmigen Spalt 140 zwischen der Rückhalteschulter 88 des Steckerkörpers 82 und dem vorderen Ende des Handgriffs 36 ermöglicht, welcher durch den Kontakt der Extralänge der Verriegelungslasche 92 in der kürzeren Kerbe 94 des Handgriffs 36 gehalten wird (vgl. Figur 4).
Die faseroptische Leitung 66, die sich in diesem Beispiel von einer Lichtquelle 66' auf der Schaltplatte 44 erstreckt, ist so gezeigt, daß sie in einer Linse 142 endet, um Licht nach vorn entlang der zentralen Bohrung des Lötgeräts zu projezieren, wodurch ein Lichtstrahl normalerweise den Arbeitspunkt für die Betriebsperson erleuchtet und ihr zeigt, wo das heiße Gas auf das Arbeitsstück auffallen wird. Dieses Merkmal kann verstanden werden, wenn man die Grundanordnung der Heißgasdüsenspitze in Figur 5 betrachtet, da in der alternativen Anordnung von Figur 6 die zentrale Bohrung optisch durch eine feste Spitze 144 blockiert ist, die an ihrer Stelle durch eine Rückhaltemutter 146 gehalten wird, die auf das Äußere der Gewindegänge 108 der Metallhülle 102 geschraubt ist. Eine sich nach innen erstreckende Rückhalteschulter 148 der Mutter 146 greift in eine sich nach außen erstreckende Schulter 150 auf dem Körper der Spitze 144 ein. Die Mutter 146 wird auf die Gewindegänge 108 geschraubt, bis das Basisende der Spitze fest gegen einen festen Kragen 152 auf einem verlängerten Gaszirkulationsrohr 154 gedrückt wird, das sich gut in den Heizerabschnitt des Keramikrohrs 104 und nach vorn konzentrisch in eine zentrale Bohrung 156 mit Übergröße in der Spitze 144 erstreckt. Die Bohrung erstreckt sich axial nach vorn von dem Ende des Zirkulationsrohrs, wodurch das heiße Gas, das durch die lange zentrale Bohrung 155 des Zirkulationsrohrs 154 strömt, aus seinem vorderen Ende austritt und auf den vorderen Boden der Bohrung 156 der Spitze 144 auftrifft und entlang des ringförmigen Spalts 158 zwischen dem Rohr 154 und der Bohrung 156 zurückkehrt und durch radial gerichtete Öffnungen 160 austritt. Es kann angemerkt werden, daß die vordere innere Oberfläche 147 der Mutter 146 konisch geformt ist zum Wenden des abgelassenen Gases nach vorn in Richtung auf den Arbeitspunkt. Dieses Merkmal liefert nicht nur ein Mittel zum Blasen übermäßig schädlicher Dämpfe von dem Arbeitsbereich, sondern kann, wenn es gewünscht wird, verwendet werden, um den allgemeinen Bereich des Arbeitspunktes schonend vorzuerhitzen.
In dieser Form der Erfindung wirkt die Spitze viel wie eine herkömmliche Lötspitze aber mit dem Vorteil, daß sie sich sehr schnell erhitzt, weil die Wärme durch das schnell strömende heiße Gas mitgetragen wird und nicht nur durch Leitung durch einen Metallweg mit hoher Trägheit transportiert wird. Demzufolge können die Spitzenmaterialien aus Eisen anstelle von aus Kupfer und mit Eisen plattiertem Kupfer sein, wodurch auf diese Weise der in hohem Maße unerwünschte Plattierungsprozeß vermieden wird sowie die teuren Ausgaben dafür und auch das Gewicht und die Anfälligkeit gegen Korrosion von Kupfer vermieden werden. Es sollte angemerkt werden, daß durch Gas erhitzte Spitzen gemäß dieser Erfindung beträchtlich dünnere Wände haben können als durch die Geometrie der Spitze 144, die dargestellt ist, nahegelegt wird.
Figur 7 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht durch die Spitze 144, die ihren festen Eisenkörper, das Zirkulationsrohr 154, den zentralen Gasdurchflußweg der Bohrung 155 und den Rückkehrweg des ringförmigen Spalts 158 zwischen der Spitze und dem inneren Rohr zeigt.
Figur 8 ist eine ähnliche Ansicht, die weiter hinten genommen ist und die Ausblasbohrungen 160 und die konische vordere Gasrichtungsoberfläche 147 der Rückhaltemutter 146 zeigt.
Figur 9 ist eine Querschnittsansicht, die noch weiter hinten liegt und das keramische Heizrohr 104 mit seinem aufgebrachten Heizelement 122 und umwickelt mit dem flachen Metallband 124 als Wärmeaustauschverbesserer zeigt. Konzentrisch angeordnet innerhalb des keramischen Heizrohres ist das Gaszirkulationsrohr 154, das in ähnlicher Weise von dem federartigen 121 Wärmeaustauschverbesserer umwikkelt ist. Diese Ansicht zeigt die drei konzentrischen kaskadeartigen Heißgasströmungswege: den ringförmigen Spalt 125 über dem Band 124 und zwischen der äußeren Metallhülle 102, den ringförmigen Spalt 129 über der Feder 121 und zwischen dem Keramikrohr 104 und dem inneren Rohr 154 und schließlich die innere Bohrung 155 desselben.
Es wird nun auf Figur 10 bezug genommen; die im wesentlichen konzentrische Geometrie des Handgriffabschnitts des Lötgeräts 12 ist so gezeigt, daß es den äußeren Handgriffabschnitt 36 umfaßt, der von dem Mantelabschnitt 86 des Fingerschutzes 78 umgeben ist. Die Verriegelungslaschen 96 und ihre Schlitze 98 sind entsprechend in Aufriß und gestrichelten Linien gezeigt. Die Winkelverriegelungslaschen 92 und Kerben 94 des Steckerkörpers 82 bzw. des Handgriffabschnitts 36 sind auch in dieser Ansicht dargestellt. Direkt radial nach innen liegend von dem Steckerkörper 82 ist die Metallhülle 102 gerade vorn von ihrem aufgeweiteten hinteren Ende 136 dargestellt. Diese Ansicht zeigt auch ihren Erdungsansatz 103, der sich von der Metallhülle 102 nach hinten erstreckt. Andererseits ist innerhalb der Metallhülle das Keramikrohr 104 und die Faseroptikleitung 66 angeordnet.
Die ähnliche Ansicht der Figur 11, die gerade hinter der vorhergehenden Figur liegt, zeigt wieder den äußeren Mantelabschnitt 86 des Fingerschutzes 78, den Handgriffabschnitt 36 und die Verriegelungslaschen 96 und ihre Schlitze 98, wobei der hintere Abschnitt des Steckerkörpers 82 mit dem silastischen Vergießmaterial 134 gefüllt ist, den hinteren Abschnitt des keramischen Heizrohrs 104 und die innere Faseroptikleitung 66.
In den Figuren 12, 13, 14, 15 und 16 ist eine Reihe alternativer Heißgaslötspitzen und ihre jeweiligen Zirkulationsrohre gezeigt.
Die Kombination der Figur 12 ist im wesentlichen gleich derjenigen, die in Figur 5 gezeigt ist, mit der Ausnahme, daß die Rückhaltebuchse 110' einstückig mit dem Zirkulationsrohr 118' ausgebildet und nicht mit Schraubgewinde versehen ist. Die Buchse 110' - das Rohr 118' und die Wärmeaustauschverbesserungsfeder 121 werden innerhalb des Endes der Manschette 102 zurückgehalten, indem die mit Schraubgewinde versehene Düsenspitze 120 auf die Gewindegänge 108 des vorderen Endes der Manschette 102 geschraubt wird.
In Figur 13 sind zwei Beispiele gezeigt, die ähnlich dem Beispiel von Figur 6 sind, mit der Ausnahme, daß das langgestreckte Gaszirkulationsrohr 154 verwendet wird, um einen gut definierten Strom aus heißem Gas direkt auf den Arbeitspunkt zu richten, anstatt die hintere innere Oberfläche einer Spitze 144 zu erhitzen; das heißt, die Spitze 144 ist einfach von hinter der Rückhaltemutter 146 entfernt, so daß das vordere Ende des Zirkulationsrohrs 154 direkt das heiße Gas auf den Arbeitspunkt richten kann. Das andere Beispiel von Figur 13 kombiniert das Zirkulationsrohr 118' des in Figur 12 gezeigten Aufbaus mit einem feineren, sich nach vorn ausdehnenden Rohr 164 mit kleinerem Durchmesser, das einen zentralen Rückhaltekragen 165 hat und dessen hinterer Abschnitt 166 in das Zirkulationsrohr 118' paßt und dessen vorderer Abschnitt 168 sich bis jenseits der Rückhaltemutter 146 erstreckt, für den Einsatz, wenn ein besonders feiner und präziser Strahl aus Lötgas gewünscht wird.
In Figur 14 ist das gezeigte Beispiel im wesentlichen gleich dem von Figur 6, das in einer auseinandergezogenen Form ohne die Rückhaltebuchse 110 zur Vereinfachung und mit einer spaten- oder meißelförmigen Spitze 114' gezeigt ist.
Es wird nun auf Figur 15 bezug genommen; der Aufbau des vorderen Endes von Figur 12 wird mit der Ausnahme wiederholt, daß die mit Schraubgewinde versehene Düsenspitze 120 ersetzt durch eine innen mit Schraubgewinde versehene Spitze 170 für hohe Belastung gezeigt ist.
Figur 16 stellt wieder den gleichen Aufbau mit der Ausnahme dar, daß die spezielle innen mit Schraubgewinde versehene Spitze 172 in diesem Fall die Form eines rechteckigen Ofens über den Umfangskanten 174 hat, aus dem das heiße Gas strömt, wenn er dicht über einem oberflächlich angebrachten Leiterplattenteil placiert wird. Mit solch einer Spitze können all die Lötanschlüsse von solch einem oberflächlich montierten Teil zur gleichen Zeit geschmolzen werden zwecks Vereinfachung des Lötens oder Ablötens des Teils bezüglich der Leiterplatte.
Es wird auf Figur 17 bezug genommen; der in Figur 1 gezeigte Grundaufbau ist hier gezeigt, wobei er jedoch eine Anzahl zusätzlicher oder alternativer Merkmale eines Heißgaslötsystems hat, welches als im wesentlichen vollständig angesehen werden kann. Zu diesem Zweck ist ein kompakter elektrischer Kompressor 180 innerhalb des Grundgehäuses 20 mit seiner zugeordneten Regeleinheit 182 angebracht. Der Kompressor kann bezüglich seiner EIN- oder AUS-Moden durch den Hebelschalter 40, durch einen Fußschalter 184 oder durch einen Kontaktschalter 186, der durch Zurückziehen der Löteinheit 12 von ihrem Halter 18 aktiviert wird, gesteuert werden. Jede der letzteren Typen von Steuerungen kann auf einer "momentanen-Kontakt"-Basis angewendet werden, wobei der Kompressor nur arbeitet und einen Luftstrom liefert, wenn dies tatsächlich gewünscht wird, wodurch somit der Energieverbrauch, der Verschleiß der mechanischen Kompressorteile und Lärm in der Umgebung des Werkzeugs minimalisiert werden. Außerdem kann in bezug auf das letztere eine Filter-Dämpfer-Einheit 188 von dem Gehäuse 20 gehalten werden, um den Betrieb des Kompressors noch ruhiger zu machen.
Das Ausnutzen des Eingangs zu dem Kompressor als eine Vakuumquelle ist ein Hauptmerkmal dieses Beispiels der Erfindung. Ein Vakuumschlauch 190, der in einer Vakuumdüse 192 endet, kann verwendet werden zum Entfernen schädlicher Lötdämpfe an dem Werkstück und/öder zum Ablöten, wenn es gewünscht wird. Für das Arbeiten in solch einer Mode enthält die Düse 192 vorzugsweise ein entfernbares Filtersystem, das aus einer Stahlwollenpatrone 191 zum Aufsammeln von groben Lötstücken und einer Filzscheibe 193 zum Aufsammeln kleinerer Lötstücke und verfestigtem Harz und dergleichen besteht.
Das Grundgehäuse 20 kann auch einen Transformator 194 tragen, um hohe Netzspannung in beispielsweise 12 oder 24 Volt umzuwandeln, um den Kompressor, den Heizer, die Faseroptiken und alle Steuer- und Regelfunktionen zu betreiben.

Claims

1. Heißgaslötgerät, umfassend einen Grundgehäusekörper (10); elektrische Stromversorgungseinrichtungen, die in ihm angebracht sind, zur Stromversorgung eines Lötgasheizers; eine elektronisch ferngesteuerte Temperaturregelschaltung, die von dem Gehäusekörper getragen wird; Gasversorgungsdurchflußregeleinrichtungen (42), die von dem Gehäusekörper getragen werden; Lötwerkzeug-Halteeinrichtungen (18), die von dem Gehäusekörper getragen werden; ein Heißgaslötwerkzeug (12) mit einem Handgriffabschnitt (36), einem elektrischen Heizelement (122), das von dem Handgriffabschnitt getragen wird und mit der elektrischen Stromversorgung und der Temperaturregelschaltung verbunden ist, Gasheizeinrichtungen, die mit dem besagten Heizelement (122) verbunden sind, zum Übertragen von Wärme von dem Heizelement (122) an das Gas und Lötgasstrahlformungseinrichtungen (160), die mit den Gasheizeinrichtungen verbunden sind, zum Bewirken, daß das erhitzte Gas auf einen vorherbestimmten Lötpunkt auftrifft und ihn erhitzt, und eine kombinierte Schlauch- und elektrische Leitungseinrichtung (16), die den Gehäusekörper und den Handgriffabschnitt miteinander verbindet, wobei die Leitungen (62,64,66) innerhalb des Schlauches angeordnet sind und der Schlauch auch einen Träger für das Gas von dem Gehäusekörper zu dem Heißgaslötwerkzeug bildet, dadurch gekennzeichnet, daß das Heißgaslötwerkzeug weiterhin einen hohlen rohrförmigen Metallmantel (102), der von dem Handgriffabschnitt (36) getragen wird und sich von diesem nach vorn erstreckt, ein hohles zylindrisches keramisches Heizelementhalterungsrohr (104), auf dessen äußerer Oberfläche seines vorderen Endes das elektrische Heizelement (122) angebracht ist, wobei dieses Heizelementhalterungsrohr innerhalb des rohrförmigen Metallmantels gehaltert ist und von diesem radial beabstandet ist, um einen ersten Heizkammerbestandteil von den Gasheizeinrichtungen zu bilden, ein inneres Gaszirkulationsrohr (118), das von dem vorderen Ende des rohrförmigen Metallmantels getragen wird und sich von diesem um näherungsweise die Länge des elektrischen Heizelementes nach hinten erstreckt und innerhalb des und radial beabstandet von dem hohlen keramischen Halterungsrohr (104) angeordnet ist, um dadurch einen zweiten Heizkammerbestandteil der Gasheizeinrichtungen zu bilden, und Gasdurchflußeinrichtungen umfaßt, die mit dem Inneren des Handgriffabschnitts verbunden sind, um Gas von der kombinierten Schlaucheinrichtung durch das Innere des Handgriffabschnitts nach vorn entlang der Länge der ersten Heizkammer, radial nach innen über das vordere Ende des keramischen Heizelementhalterungsrohres, zurück nach hinten entlang der Länge der zweiten Heizkammer, radial nach innen über das hintere Ende des Zirkulationsrohres und nach vorn in Richtung auf einen Lötarbeitspunkt zu führen.

2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperaturregelschaltung von einer solchen Art ist, daß sie die Verwendung der elektrischen Leitungseinrichtungen zeitteilt, wodurch sie periodisch benutzt werden, um den elektrischen Widerstand des Heizelementes zu messen, wodurch die Schaltung seine Temperatur bestimmt und sofort den hindurchgehenden elektrischen Stromfluß einstellt, um ihn innerhalb eines vorherbestimmten Bereichs zu halten.

3. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gasversorgungsdurchflußregeleinrichtung eine von einem Operator einstellbare Einrichtung (42) zum Wählen der Gasdurchflußmenge zu dem Heißgaslötwerkzeug umfaßt.

4. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gasversorgungsdurchflußregeleinrichtung einen elektrisch betriebenen Luftkompressor umfaßt.

5. Gerät nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch visuelle Lichterzeugungseinrichtungen (142), die an dem Gehäusekörper getragen werden, und eine Lichtfaserleitung (66), die damit verbunden ist und sich zu dem Heißgaslötwerkzeug entlang und innerhalb der Länge der kombinierten Schlauch- und elektrischen Leitungseinrichtung erstreckt, um Beleuchtung eines Lötarbeitspunktes zu liefern.

6. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gasheizeinrichtung einen spiralförmigen fadenförmigen Körper (124) umfaßt, der um das keramische Halterungsrohr (104) entlang der Länge der ersten Heizkammer gewickelt ist, zum Erhöhen des Wärmeaustausches zwischen dem Heizelement und dem Gas.

7. Gerät nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Gasheizeinrichtung einen spiralförmigen fadenförmigen Körper (121) umfaßt, der um das Sammelrohr entlang der Länge der zweiten Heizkammer gewickelt ist, um den Wärmeaustausch zwischen dem Heizelement und dem Gas zu erhöhen.

8. Gerät nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Lötspitze (144) , die von dem vorderen Ende des rohrförmigen Metallmantels getragen wird, wobei diese Lötspitze ein hohles Inneres aufweist, das zu ihrer Rückseite offen ist, um den Gasstrom von dem Zirkulationsrohr aufzunehmen, und quer über ihr vorderes Lötoberflächenende geschlossen ist, um den Gasfluß auf ihm auftreffen zu lassen, und Gasabsaugöffnungen (160) rückwärts gelegen vön dem vorderen Lötoberflächenende zum Freisetzen des verbrauchten Gases an die Umgebung des Werkzeugs aufweist.

9. Gerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Luftkompressor eine Einlaß-Vakuumöffnung umfaßt und daß das Heißgaslötsystem weiterhin eine Vakuumdüse umfaßt, die ein entfernbares Filter enthält, und einen Vakuumschlauch, der diese Vakuumdüse mit der Vakuumöffnung verbindet, zum Entfernen von giftigen Lötdämpfen und/oder geschmolzenem Lot von dem Werkstück umfaßt.