DE9205697U1 - Heißluft-Lötvorrichtung für die Oberflächenmontage - Google Patents

Description

HEISSLUFT-LÖTVORRICHTUNG FÜR DIE OBERFLÄCHENMONTAGE

Die Erfindung betrifft eine Heißluft-Lötvorrichtung mit mehreren Heißluftdüsen zum gezielten Erhitzen von Lötbereichen bei der Oberflächenmontage von Bauelementen und eine Vorrichtung zur wahlweisen Positionierung der Heißluftdüsen in Bezug auf die Lötbereiche.

Derartige Heißluft-Lötvorrichtungen werden im Bereich der SMD-Technik (Surface-Mounted-Device) zur Montage Reparatur von Baugruppen eingesetzt. Die Baugruppen bestehen aus mit Leiterbahnen versehenen starren oder flexiblen Trägern und aufgelöteten elektronischen Bauelementen. Die Verwendung von Bauelementen, die sich nach Form und Größe sowie Anordnung und Anzahl der Anschlußflächen und/oder Kontaktbeinchen vielfältig unterscheiden können, machen eine variable Düsenanordnung erforderlich, wenn die Heißluft jeweils gezielt auf die Lötflächen gerichtet werden soll.

Es ist eine Heißluft-Lötvorrichtung mit vier Düsen bekannt, die unabhängig voneinander unter Steuerung eines Mikroprozessors positionierbar sind. Insbesondere zur Fertigung von Kleinserien, zur Mischbestückung, zur Bestückung oder Modifikation von einzelnen Leiterplatten oder zum Austausch einzelner Bauteile erscheint eine derartige Vorrichtung hinsichtlich der Anschaffung und Wartung relativ kostspielig.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Heißluft-Lötvorrichtung der eingangs genannten Art anzugeben, welche bei niedrigen Anschaffungskosten einfach und robust aufgebaut ist und dennoch zuverlässig bei allen gängigen Bauelementeformen und -anschlußkonfigurationen eingesetzt werden kann.

Diese Aufgabe wird gemäß dem kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.

Die Erfindung hat den Vorteil, daß die Bearbeitung von Baugruppen, die aufgrund von hochstehenden Teilen für Lötungen schwer zugänglich sind, auf einfache Weise auch durch weniger qualifiziertes Personal möglich ist. Die erfindungsgemäße Heißluft-Lötvorrichtung ist sehr variabel und es können praktisch alle vorhandenen und unter Umständen zukünftige Bauteilformen und -größen individuell berücksichtigt werden. Hierzu sind bereits alle Komponenten vorhanden, so daß nachträgliche Ergänzungen überflüssig sind. Aufgrund der verwendenten Wechselschalter können einfache Elektromotoren verwendet werden und es sind keine Schrittmotoren zur gezielten Verschiebung der Heißluftdüsen erforderlich.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispieles weiter beschrieben.

Die einzige Figur zeigt schematisch in der Art einer Explosionsdarstellung eine Heißluft-Lötvorrichtung mit zwei in der Horizontalebene lotrecht zueinander angeordneten, ortsfesten Hauptschienen 10a, 10b, auf welchen jeweils eine Hilfsschiene 11a bzw. 11b in beiden Richtungen gemäß Doppelpfeil 12a, 12b verschiebbar angeordnet ist. Die auf der Hauptschiene 10a verschiebbare Hilfsschiene 11a verläuft

parallel zur Hauptschiene 10b und die auf der Hauptschiene 10b angeordnete Hilfsschiene 11b verläuft parallel zur Hauptschiene 10a. Die bewegliche Verbindung erfolgt jeweils über einen Hauptschlitten 13a bzw. 13b.

Auf jeder der Hilfsschienen 11a, 11b befindet sich ein Hilfsschlitten 14a bzw. 14b, die gemäß Doppelpfeil 15a bzw. 15b über die Länge der Hilfsschienen verschiebbar sind.

An jedem der vier Schlitten ist in dem dargestellten Beispiel über jeweils einen Träger 16 eine Heißluftdüse 17 angeordnet, wobei die Richtung des Heißluftstrahls mit Pfeilen 18 veranschaulicht ist. Im Ausführungsbeispiel stehen sich die vier Düsen paarweise gegenüber, wobei die den Hauptschlitten 13a, 13b zugeordneten Düsenköpfe mit 17a bzw. 17b und die den Hilfsschlitten 14a, 14b zugeordneten Düsenköpfe mit 17a' bzw. 17b' bezeichnet sind. Auf diese Weise sind die vier Heißluftströme 18 aus vier Richtungen auf die Lötpunkte eines (nicht dargestellten) Bauelementes gerichtet.

Die Haupt- und Hilfsschlitten 13a,13b und 14a,14b dienen als schienenfeste Trägerköpfe für die Düsenträger 16, die über lösbare Verbindungen an den Trägerköpfen gehalten sind. Ferner sind Versorgungsleitungen 31 für die Druckluftversorgung der Düsen 17 und die elektrische Düsenbeheizung über die Trägerköpfe zu den Trägern 16 bzw. den Düsen 17 geführt.

Zugunsten einer übersichtlichen Darstellung ist lediglich eine einzige derartige Versorgungsleitung 31 in Verbindung mit dem Hilfsschlitten 14b wiedergegeben. Die Querschnitts-

darstellung zeigt, daß elektrische Versorgungskabel 32 innerhalb eines Druckluftschlauches 33 geführt sind, und so mit einfachen Mitteln gehalten und gegen Beschädigung geschützt sind.

Aufgrund der Schienenanordnung ist eine wahlweise X/Y-Positionierung der Düsenköpfe 17 im Hinblick auf die jeweiligen Abmessungen und Lötpunkte des betreffenden Bauelementes möglich. Die Hauptschienen 10a, 10b bilden in ihrem Kreuzpunkt eine definierte Ausgangsposition für die jeweiligen Düsenkopfpaare sowie fest vorgegebene Verschiebewege für die an den Hauptschlitten 13a, 13b angeordneten Heißluftdüsen 17a, 17b. Auf diesen definierten Ausgangspunkt und die Richtung der Hauptschienen 10a, 10b wird jedes zu ver-/ entlötende Bauelement zur definierten Positionierung innerhalb des X/Y-Systems ausgerichtet.

Die beiden Hilfsschlitten 14a, 14b werden im Hinblick auf das jeweilige Bauelement über handbetätigte Schieber 19a, 19b stufenlos und unabhängig voneinander bezüglich ihres Abstandes von der zugehörigen Hauptschiene 10a bzw. 10b und damit von den dort angeordneten Düsenköpfen 17a, 17b positioniert. Die beiden Schieber 19a, 19b sind in Führungsschlitzen einer Führungs- und Deckplatte 21 gelagert. An den Schiebern 19a, 19b befinden sich schienenartige Mitnehmer 22a bzw. 22b jeweils mit einer Führungsnut 23a bzw. 23b, die mit Mitnehmerstiften 24a bzw. 24b auf den Hilfsschlitten 14a bzw. 14b in Eingriff stehen. Der einem Hilfsschlitten zugeordnete Mitnehmer erstreckt sich quer zur betreffenden Hilfsschiene und erstreckt sich im wesentlichen über die Länge der anderen Hilfsschiene. Der Mitnehmer 22a verläuft also parallel zur Hilfsschiene 11b.

Werden also die Hauptschlitten 13a, 13b verschoben, so werden die Hilfsschlitten in den zugehörigen Führungsnuten 23a, 23b im eingestellten Abstand geführt.

Der Antrieb der Hilfsschienen 11a, 11b entlang der Hauptschienen 10a bzw. 10b erfolgt unabhängig voneinander jeweils über einen Elektromotor und ein Endlosantriebsband. Um die Figur übersichtlich zu halten, ist lediglich der Antrieb 25a für die Hilfsschiene 11a dargestellt.

Die Drehrxchtungsumschaltung für den Antrieb 25a erfolgt mit Hilfe von zwei Endlagenschaltern oder Umschaltern, die von einem Auslöser auf dem zugehörigen Hauptschlitten betätigt werden. In der Figur sind im Zusammenhang mit der Hilfsschiene 11a und dem Hauptschlitten 13a ein den definierten Ausgangspunkt festlegender erster, ortsfester Umschalter mit 26a, ein den variablen Endpunkt festlegender zweiter Umschalter mit 27a, der verschiebefest mit dem Mitnehmer 22b der anderen Hilfsschiene 11b verbunden ist, sowie der Auslöser mit 28a gekennzeichnet. Bezüglich der anderen Hilfsschiene 11b sind sinngemäß die gleichen Vorrichtungen vorhanden und mit 26b, 27b und 28b bezeichnet.

Durch die Tatsache, daß die variablen Endlagen-Umschalter 27a, 27b an den Mitnehmern 22b bzw. 22a der jeweils anderen Hilfsschiene angeordnet sind, wird mit dem Einstellen des gewünschten Luftdüsen-Abstandes zugleich die Endposition für die Gegenachse festgelegt. Die Umschalter sind als Magnetschalter und die beiden Auslöser als Magnete ausgebildet, so daß die Schaltvorgänge ohne Verschleiß erfolgen.

Durch eine motorbetriebene Hin- und Herbewegung eines oder beider Hilfsschienen 11a, 11b können mehrere in einer Reihe liegende Lötpunkte oder ausgedehnte Lötflächen alternierend über eine beliebig lange Zeit mit Heißluft beaufschlagt werden, so daß auch großflächige Lötbereiche ausreichend aufgeheizt werden können. Die Dauer und die Geschwindigkeit

der Bewegung kann vom Bediener wahlweise eingestellt werden, so daß auch bei längeren Lötstrecken konstante Löttemperaturen erhalten werden. Auf diese Weise können auch sehr lange Lötflächen, wie sie beipielsweise bei großen Steckverbindern auftreten, einwandfrei und schnell bearbeitet werden.

Die einzelnen Heißluftdüsen-Träger 16 sind über Kupplungen 29 mit den zugehörigen Schlitten lösbar verbunden. Die Kupplungen 29 umfassen sowohl eine Druckluftverbindung zur Versorgung der Heißluftdüsen 17 als auch elektrische Verbindungen zur Versorgung der Heizelemente innerhalb der Träger 16. Die Kupplungen 29 sind bezüglich der Druckluftverbindungen so ausgebildet, daß sie beim Entkuppeln selbsttätig schließen und beim Ankuppeln selbsttätig öffnen. Wenn es die Bauelementekonfiguration erfordert, können also wahlweise Träger 16 mit zugehörigen Heißluftdüsen 17 entfernt werden, so daß auch Arbeiten an besonders engen und/oder unzugänglichen Baugruppen durchgeführt werden können. Zusätzlich können die Düsenköpfe 17 in der Höhe stufenlos verstellbar angeordnet sein, um eine zusätzliche Anpassung an alle in der Praxis vorkommenden Bauteilgruppen vornehmen zu können.

Die Träger 16 sind ferner mit weiteren Kupplungen 30 ausgestattet, welche ein Aneinanderreihen von mehreren Düsenträgern und Düsenköpfen in Schienenrichtung an einem einzigen Schlitten gestattet. Die seitliche Ankupplung in Schienenrichtung kann unmittelbar oder mittelbar über Abstandshalter (nicht dargestellt) erfolgen. Bei einer derartigen Konfiguration werden also mehrere nebeneinander angeordnete Träger 16 und zugehörigen Düsenköpfe 17 über die Versorgungsleitungen eines einzigen Schlittens versorgt.

Nachfolgend wird zum weiteren Verständnis ein typischer Arbeitsvorgang beschrieben.

Eine Baugruppe wird mit dem ein-/auszulötenden Bauelement, welches mit rechteckigem Grundriß und Lötstellen an den vier Seiten angenommen wird, unterhalb der Düsen 17 in der Weise positioniert, daß die Bauelemente-Seitenkanten parallel zu den Hauptschienen 10a, 10b verlaufen und die entsprechende Bauelementeecke unterhalb des definierten Ausgangspunktes am Kreuzpunkt der beiden Hauptschienen 10a, 10b zu liegen kommt. Somit liegen die zu diesen beiden ausgerichteten Seiten gehörigen Lötflächen in den Bewegungsbahnen derjenigen Düsen 17a, 17b, die sich an den Hauptschlitten 13a, 13b befinden. Anschließend verschiebt der Bediener die beiden Hilfsschlitten 14a, 14b, bis die zugehörigen Düsen 17a; 17b' ordnungsgemäß auf die Lötflächen an den beiden übrigen Bauelementeseiten ausgerichtet sind. Anschließend werden die Düsen 17 in Betrieb gesetzt und es werden mittels Motorantrieb die beiden Hilfsschienen 11a, 11b zwischen den beiden Umschaltern 26, 27 so lange hin und her bewegt, bis der Lötvorgang beendet ist.

Als Alternative ist es auch möglich, daß die beiden Hauptschienen gegensinnig parallel zur jeweiligen parallelen Hilfsschiene verschiebbar sind. Haupt- und Hilfsschiene sind dabei paarweise gemeinsam über einen handbetätigten Schieber und eine gegensinnige Kopplung, z.B. zwei scherenartig gekreuzte Hebel, in ihrer Stellung veränderbar (nicht dargestellt).

Claims (1)

1. Heißluft-Lötvorrichtung mit mehreren Heißluftdüsen zum gezielten Erhitzen von Lötbereichen bei der Oberflächenmontage von Bauelementen und mit einer Vorrichtung zur wahlweisen Positionierung der Heißluftdüsen in Bezug auf die Lötbereiche, dadurch gekennzeichnet, daß in der Horizontalebene zwei lotrecht zueinander angeordnete Hauptschienen (10a,10b) vorhanden sind, auf welchen jeweils eine zur anderen Hauptschiene (10a bzw. 10b) parallele Hilfsschiene (11a bzw. lib) verschiebbar angeordnet ist, und

daß jede Hilfsschiene (11a,lib) eine bezüglich der Hilfsschiene (11a,lib) ortsfeste und eine verschiebbare Düse (17a,17b; 17a',17b') trägt.

2. Heißluft-Lötvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Hauptschienen (10a, 10b) ortsfest angeordnet sind.

3. Heißluft-Lötvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils eine Hauptschiene und die jeweils parallele Hilfsschiene paarweise gegensinning gekoppelt und

paarweise gegensinning parallel verschiebbar angeordnet sind.

4. Heißluft-Lötvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, daß der Verschiebeweg des einen Hilfsschlittens (11a,lib) durch einen verschiebbaren Anschlag begrenzt ist, dessen Verschiebung und Positionierung mit der Verschiebung und Positionierung des Hilfsschlittens (14a,14b) auf der anderen Hilfsschiene gekoppelt ist.

5. Heißluft-Lötvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß zur weiteren Begrenzung des Verschiebewegs der Hilfsschienen (11a,lib) ferner jeweils ein ortsfester Anschlag vorhanden ist, und

daß die beiden ortsfesten Anschläge und die mit der bewegbaren Düse auf der jeweils anderen Hilfsschiene (lla,lib) gekoppelten verschiebbaren Anschläge jeweils mit einem Umschalter (26,27) für einen die zugehörige Hilfsschiene beaufschlagenden Antrieb (25a) versehen sind.

Heißluft-Lötvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Umschalter (26a,26b; 27a, 27b) als Magnetschalter ausgebildet sind, und

daß an der jeweils zugeordneten Hilfsschiene (lla,lib) jeweils ein Magnet als Auslöser (28) vorhanden ist.

7. Heißluft-Lötvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, daß die Düsen (17a,17a',17b,17b¹) lösbar an den Hilfsschienen (11a,lib) angeordnet sind.

8. Heißluft-Lötvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Düsen (17a,17a', 17b,17b') über einen Träger (16) lösbar an einem schienenseitigen Trägerkopf befestigt sind.

9. Heißluft-Lötvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Trägerköpfe jeweils einen Anschluß für die Düsen-Versorgungsleitungen (31) sowie eine Kupplung (29) aufweisen, und daß die Träger (16) mit einem Gegenstück dieser Kupplung (29) versehen sind.

10. Heißluft-Lötvorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Träger (16) mit lösbaren Verbindungselementen zum Aneinanderreihen von mehreren Trägern (16) versehen sind.

11. Heißluft-Lötvorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Träger (16) in Verschieberichtung mit einer weiteren Kupplung (30) für Versorgungsanschlüsse versehen sind, und daß die Träger (16) mit einem Verteiler für die Versorgungsleitungen versehen sind.