DE7915049U1 - Elektronisch geregelter loetkolben - Google Patents

Description

·^: Ratinikvi^eJte.-'bjbl.-Ing. Curt Wallach

' DIpI.-Ing. Günther Koch

Dipl.-Phys. Dr.Tino Haibach Dipl.-Ing. Rainer Feldkamp

D -8000 München 2 · Kaufingerstraße 8 · Telefon (0 89) 24 02 75 ■ Telex 5 29 513 wakai d

Datum: 2} . Mal 1979

Unser Zeichen: 16 528 - Fk/Ne

Cooper Industries, Inc. Houston, Texas / USA

Elektronisch geregelter Lötkolben

ί Die Erfindung bezieht sich auf einen elektronisch geregel-

ί! ten Lötkolben mit einem an einem Handgriff befestigten Heiz-

:;: element, mit einem Temperaturfühler zur Messung der Tempe-

I ratur des Heizelementes bzw. der hiervon beheizten Lötspitze

ί| ^ vnd mit einer Steuerelektronik, die von dem Temperaturfühler

p ' angesteuert wird und einen Halbleiter-Leistungsschalter an-

t| steuert, der zur Steuerung des durch das Heizelement fließen-

I den Stromes dient.

I Bei einem bekannten Lötkolben dieser Art sind das Heizelement

|| sowie der Temperaturfühler über getrennte Verbindungen mit

I einer Lötstation verbunden, die den Schutztransformator und

I die Steuerelektronik enthält. Zur Verbindung des Lötkolbens

I mit der Lötstation 1st daher ein vieladriges Kabel erforder-

1 lieh, da in den meisten Fällen noch ein zusätzlicher Erd- oder

|f Schutzleiter in dem Kabel mitgeführt werden muß. Ein derartiges

Ii vieladriges Kabel muß zur Erzielung einer ausreichenden Sicher-

helt gegen eine Unterbrechung einzelner Leiter auf Grund von Materialermüdung relativ stark ausgebildet sein, so daß sich ein relativ starres Kabel ergibt, das die Handhabung des Lötkolbens behindern kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen elektronisch geregelten Lötkolben der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem die Anzahl der Adern des Anschlußkabels wesentlich verringert werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Halbleiter-Leistungsschalter und die Steuerelektronik im Inneren des Handgriffes des Lötkolbens angeordnet sind.

Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung des elektronisch geregelten Lötkolbens ist es lediglich erforderlich, über das Kabel die Speisespannung zuzuführen, so daß lediglich zwei Adern sowie gegebenenfalls eine Erdungs- oder Schutzader erforderlich ist. Ein derartiges Kabel kann sehr dünn und damit sehr flexibel ausgebildet werden, so daß die handhabung des Lötkolbens nicht behindert wird. Der erfindungsgemäße Lötkolben kann aus einer einfachen Wechselspannungsquelle, vorzugsweise über einen Trenntransformator gespeist

€vv werden, wobei es möglich 1st, eine Vielzahl von Lötkolben beausgehend von dem gleichen Trenntransformator zuvtreiben, da die Steuerelektronik einschließlich des Halbleiter-Leistungsschalters in jedem Lötkolben selbst angeordnet 1st.

Entgegen der zunächst naheliegenden Auffassung, daß die Anordnung des Leistungshalbleiters auf Grund seiner Wärmeentwicklung in dem Handgriff des Lötkolbens selbst nicht möglich ist, wurde festgestellt, daß die von dem Halbleiter-Leistungsschalter abgegebene Verlustwärme durchaus in diesem Bereich abgeführt werden kann. Die Wärmeabfuhr des Halbleiter-Leistungsschalters kann jedoch in überraschender Weise gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung dadurch ab-

geleitet werden, daß das Heizelement über einen Befestigungsflansch am Handgriff befestigt 1st und der Halbleiter-Lelstungs schalter am Befestigungsflansch wärmeleitend befestigt 1st. Durch diesen Befestigungsflansch, der an dem von der Lötspitze abgewandten Ende des vorzugsweise rohrförmig mit einer gewissen Länge ausgebildeten Heizelementes angeordnet ist, kann eine ausreichende Abfuhr der Verlustwärme des Halbleiter-Leistungsschalters erreicht werden.

Eine weitere Verbesserung der Abfuhr der Verlustwärme des Halbleiter-Leistungsschalters kann dadurch erreicht werden, ^ daß das Heizelement über einen Kühlkörper an dem Handgriff

befestigt ist und daß der Halbleiter-Leistungsschalter an dem von dem Heizelement abgewandten Ende des Kühlkörpers wärmeleitend befestigt 1st.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist hierbei vorgesehen, daß der Kühlkörper durch einen Befestigungsflansch am Heizelement und durch eine dem Handgriff zugewandte Metallplatte gebildet ist, daß zwischen dem Befestigungsflansch und der Metallplatte Distanzscheiben zur Bildung eines Luftspaltes angeordnet sind und daß die Metallscheibe wärmeleitend mit dem Halbleiter-Leistungsschalter verbunden ist.

""' , Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist hierbei vorgesehen, daß die Metallplatte in ihrem mittleren Bereich einen in das Innere des Handgriffes unigebogenen ausgestanzten Abschnitt aufweist, an dem der Halbleiter-Leistungsschalter wärmeleitend befestigt 1st. Hierdurch ergibt sich eine besonders einfache Herstellung und Montage des Lötkol-. bens.

Eine weitere Vereinfachung des Aufbaus des Lötkolbens ergibt sich dadurch, daß die Steuerelektronik in Form einer gedruckten Schaltung auf einer Leiterplatte ausgebildet ist, daß der Halbleiter-Leistungsschalter ebenfalls auf der Leiter-

platte angeordnet 1st urtidaß die Leiterplatte an dem ausgestanzten Tell befestigt 1st.

Hierbei 1st der Temperaturfühler vorzugsweise m vorderen Ende der Leiterplatte gehaltert und zwischen dem Temperaturfühler und dem vorderen Ende der Leiterplatte 1st eine Druckfeder angeordnet, die den Temperaturfühler gegen die In dem Heizelement angeordnete Lötspitze vorspannt.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung 1st vorgesehen, daß das Heizelement über einen Kühlkörper an dem Handgriff befestigt 1st und daß das von dem Heizelement abgewandte Ende des Kühlkörpers eine Integrierte Hybridschaltung trägt, die die Steuerelektronik und den Halbleiter-Leistungsschalter einschließt.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen noch näher erläutert.

In dsr Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine teilweise geschnittene Ansicht einer

Ausführungsform des elektronisch geregelten Lötkolbens;

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Pig· 2 eine gegenüber der Flg. 1 um 90° um die

Längsachse gedrehte Teilschnittansicht des Lötkolbens nach Flg. 1.

Fig. > eine Ansicht einer weiteren AusfUhrungsform

des Lötkolbens;

Flg. 4 eine Schnittansicht, die In vergrößertem

Maßstab den mit IV bezeichneten Teil der Flg. 1 einer abgeänderten AusfUhrungsform des Heizelementes und des Wärmefühlers zeigt.

Die In Flg. 1 gezeigte Ausführungsform des elektronisch geregelten Lötkolbens weist einen Handgriff 1 auf, an dessen vorderem Ende ein Heizelement 2 befestigt 1st, In das eine Lötspitze 8 teilweise einschiebbar 1st, wobei die Lötspitze durch eine nicht dargestellte Überwurfhülse in dem Heizelement 2 festgehalten wird. Das Heizelement ist allgemein rohrförmig ausgebildet und lediglich an seinem vorderen, die Lötspitze umgebenden Ende mit einer Heizwicklung versehen. An dem von der Lötspitze 8 abgewandten Ende trägt das rohrförmlge Heizelement einen Befestigungsflansch 2a an dem bei der dargestellten AusfUhrungsform weiterhin ein Außengewinde zur Befestigung der nicht gezeigten Überwurfhülse zur Befestigung der Lötspitze angeordnet 1st. Der Flansch 2a ist über Distanzscheiben la und eine Metallplatte 6 mit Hilfe von Schrauben an dem Handgriff 1 befestigt. Die Metallplatte 6 dient als Kühlflansch und weist einen ausgestanzten und in das Innere des Handgriffes 1 umgebogenen Teil 6a auf, der sowohl zur Befestigung des Halbleiter-Leistungsschalters 4 beispielsweise In Form eines Triac als auch der die Steuerelektronik tragenden Leiterplatte 5 dient. Die Leiterplatte dringt mit einem vorderen, eine geringere Breite aufweisenden Ende 5a durch die Metallplatte 6 hindurch in das Innere des Heizelementes vor und an diesem vorderen Ende 5^a stützt sich

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eine Druckfeder 7 ab, die einen Temperaturfühler 3 gegen das hintere Ende der Lötspitze 8 vorspannt, um eine schnelle und sichere Wärmeübertragung zwischen der Lötspitze 8 und dem Temperaturfühler 3 zu erzielen.

Gegebenenfalls könnte auch der Temperaturfühler j5 starr an dem vorderen Ende der Leiterplatte 5 befestigt sein, wobei in diesem Falle die Leiterplatte 5 gegenüber der Metallplatte verschiebbar angeordnet wäre und durch eine am hinteren Ende der Leiterplatte angeordnete Druckfeder insgesamt zusammen mit dem Temperaturfühler in Richtung auf die Lötspitze 8 vorgespannt würde.

Der Befestigungsflansch 2a des Heizelementes 2 bildet zusammen mit der Metallplatte 6 einen. Kühlkörper, der zur Abführung der von der Heizwicklung zum Handgriff weitergeleiteten Wärme sowie zur Ableitung der Verlustwärme des Halbleiter-Leistungsschalters dient. Der so gebildete Kühlkörper kann selbstverständlich auch auf andere Weise ausgebildet sein, beispielsweise in Form eines zylindrischen mit umlaufenden Rippen versehenen Kühlkörpers, der an einem Ende mit dem Heizelement und am anderen Ende mit dem Halbleiter-Leistungsschalter verbunden ist.

Ein Beispiel für eine derartige Ausführungsform des Lötkolbens ist in I ig. J> dargestellt. Hierbei ist der Befestigungsflansch 2a des Heizkörpers an einem zylindrischen mit umlaufenden Rippen versehenen Kühlkörper befestigt, der an seinem anderen axialen Ende Befestigungseinrichtungen zur wärmeleitenden Befestigung des Halbleiter-Leistungsschalters 4 trägt. Bei der Ausführungsform nach Fig. 5 1st weiterhin ein Beispiel für die Uberwurfhülse 2e dargestellt, die die Lötspitze 8 am vorderen ?.nde des Heizkörpers hält.

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DIe in FIg. 5 dargestellte Ausführungsform des Kühlkörpers stellt lediglich eine Möglichkeit für die Ausgestaltung dieses Kühlkörpers als getrenntes oder gegebenenfalls einstückig mit dem Befestigungsflansch des Heizelementes ausgebildetes Element dar.

Bei beiden A us führung s for men trägt die Leiterplatte die gesamte Steuerelektronik, der das

Ausgangssignal des Temperaturfühlers 3 zugeführt wird und die den Halbleiter-Leistungsschalter 4 In Abhängigkeit von dem Ausgangssignal des Temperaturfühlers 3 so ansteuert, daß eine gewünschte Temperatur der Lötspitze 8 aufrechterhalten wird. Diese Steuerelektronik kann beispielsweise eine Integrierte Schaltung 5b und ein Potentiometer 9 zur Einstellung der gewünschten Temperatur sowie gegebenenfalls einen Gleichrichter zur Gleichrichtung der Versorgungsspannung für die integrierte Schaltung aus der Speisespannung für das heizelement 2 einschließen. Der Halbleiter-Leistungsschalter ist mit seinen Anschlüssen mit auf dieser Leiterplatte angeordnet, so daß sich eine sehr kompakte Anordnung ergibt. Die Leiterplatte 5 kann weiterhin eine Leuchtdiode 10 zur Anzeige des Heizvorganges tragen.

Der Anschluß des gesamten Lötkolben,·? kann auf Grund der Anordnung der Steuerelektronik und des Halbleiter-Leistungsschalters in dem Handgriff 1 über ein einfaches dreiadriges Zuleitungskabel erfolgen, von dem zwei Adern zur Zuführung des Speisestroms dienen, während die dritte Ader als Schutz- oder Erdungsieiter dienen kann.

Bei den Ausführungsformen nach den Figuren 1 bis J5 ist der Temperatürkühler 3 gegen eine Ausnehmung in der Lötspitze 8 vorgespannt. In Fig. 4 ist eine weitere Ausführungsform des Temperaturfühlers y gezeigt, bei der dieser im Inneren des

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Heizelementes 2' an dessen vorderem Ende derart befestigt :■ ist, daß er sich praktisch auf der gleichen Temperatur befindet, wie die Lötspitze 8'. Dieser Temperaturfühler 1st
in diesem Fall vorzugsweise als Thermoelement ausgebildet
und über Verbindungsleitungen 12 mit der Steuerelektronik:
verbunden. In dem Handgriff 1 kann hierbei eine Temperatur- % kompensation vorgesehen sein, um schwankende Temperaturen \i im Griff, wie sie bei schwankender Umgebungstemperatur oder ^; verschiedener Haltung des Griffes entstehen, zu kompensieren, ψ so daß keine Meßwertverfälschung des Ist-Wertes auftritt. 1 Diese Temperaturkompensation kann in Form eines entsprechend ^: festgelegten Widerstandsdrahtes oder mit Hilfe eines Halb- ;■: leiters erfolgen. £

Durch die Anordnung des Temperaturfühlers J' an der vorderen ',;' Spitze des Heizelementes und damit in unmittelbarer Nähe '< der Lötspitze ergibt sich eine Verlagerung des Temperatur- | meßpunktes am Lötpunkt an der Lötspitze selbst hin, so daß
eine genauere Messung und ein schnelleres Ansprechen der
Regelelektronik während des Lötvorganges erfolgen kann.

Claims (1)

1. Patentanwälte Ί "!·':": ·· DtCpC-*!ng. Curt Wallach Europäische Patentvertreter''*"' ' '''' -»'Aiming. Günther Koch European Patent Attorneys Dipl.-Phys. Dr.TIno Haibach

   Dipl.-lng. Rainer Feldkamp

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   D-8000 München 2 · KaufingerstraBe 8 · Telefon (0 89) 2 60 80*78 · Telex 5 29 513 wakal d

   Datum: ^.Dezember I98I Unser Zeichen: 16 528 -

   Schutzansprüche :

   1. Elektronisch geregelter Lötkolben mit einem an einem Handgriff befestigten Heizelement, mit einem Temperaturfühler zur Messung der Temperatur des Heizelementes bzw. der hier» von beheizten Lötspitze und mit einer in dem Handgriff angeordneten Steuerelektronik, die von dem Temperaturfahler angesteuert wird und einen Halbleiter-Leistungaachalter ansteuert, der zur Steuerung des durch das Heizelement" fließenden Stromes dient, dadurch gekennzeichnet,

   daß daa Heizelement (2) aber einen Kühlkörper an dem Händgriff (1) befestigt 1st und daß der Halbleiter-Leiatungsachalter (4) an dem von dem Heizelement (2) abgewandten Ende des Kühlkörpers wärmeleitend befestigt ist.

   2. Lötkolben nach Anspruch t, dadurch gekennzeichnet,

   daß der Kühlkörper einen Befestigungaflansch (2a) einschließt, der zur Befestigung des Heizelementes (2) an dem Handgriff Ί (1) dient..

   ~._; 3. Lötkolben nach Anspruch 2,

   r dadurch gekennzeichnet,

   I. . ^daÄ der Kühlkörper durch den Befestigungaflanach (2a) am Heiz-

   !··· element (2) und eine dem Handgriff (1) zugewandte Metallplatte

   (6) gebildet ist, daß zwischen dem Befeatigungaflanach (2a) und der Metallplatte (6) Distanzacheiben (la) zur Bildung eines

   Luftapaltes zwischen dem Befeatlgungsflansch (2a) und der Me-

   ,·; tallplatte (6) angeordnet sind, und daß der Halbleiter-Leiatunga

   schalter (4) wärmeleitend mit der Metallscheibe (6) verbunden ist.

   4. Lötkolben nach Anspruch 3t dadurch gekennzeichnet,

   daß die Metallplatte (6) in ihrem mittleren Bereich einen in das Innere des Handgriffes (1) umgebogenen ausgestanzten Abschnitt (6a) aufweist, an dem der Halbleiter-Leistungsschalter (4) wärmeleitend befestigt ist.

   5. Lötkolben nach Anspruch 4,

   dadurch gekennzeichnet, * -

   daß die Steuerelektronik in Form einer gedruckten Schaltung auf einer Leiterplatte (5) ausgebildet ist, daß der Halbleiter-Leistungsschalter (4) ebenfalls auf der Leiterplatte (5) angeordnet ist und daß die Leiterplatte (5) an dem ausgestanzten Teil (6a) befestigt ist.

   6. Lötkolben nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,

   daß der Temperaturfühler (3) am vorderen Ende der Leiterplatte (5) gehaltert ist.

   7. Lötkolben- nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,

   daß zwischen dem Temperaturfühler (3) und dem vorderen Ende der Leiterplatte (5) eine Druckfeder (7) angeordnet ist, die den Temperaturfühler (3) gegen die in dem Heizelement (2) angeordnete Lötspitze (8) vorspannt.

   8. Lötkolben nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet,

   daß der Temperaturfühler (3¹) am vorderen Ende des Heizkörpers (<

   und in dessen Innerem angeordnet ist.

   9. Lötkolben nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Temperaturfühler (3') an der Innenfläche einer Wand des Heizelementes angeordnet ist, deren Außenfläche an der Lötspitze (8·) anliegt.

   10. Lötkolben nach einem der Ansprüche 1 bis 3· dadurch gekennzeichnet, daß das von dem Heizelement (2) abgewandte Ende des Kühlkörpers eine integrierte Hybridschaltung trägt, die die Steuerelektronik und den Halbleiter-Leistungsschalter einschließt.

   11. Lötkolben nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Hybridschaltung mit dem Kühlkörper einstückig vereinigt ist.

   12. Lötkolben nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im Griff eine Temperaturkompensation angeordnet ist, die durch einen Widerstandsdraht und/oder einen Halbleiter gebildet ist.

   Lötkolben nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Handgriff (1) ein Temperatureinstellglied (9) angeordnet ist.