CH639580A5

CH639580A5 - Loetanlage zum loeten von leiterplatten und verfahren zu deren betrieb.

Info

Publication number: CH639580A5
Application number: CH64279A
Authority: CH
Inventors: Karl Flury
Original assignee: Karl Flury
Priority date: 1979-01-23
Filing date: 1979-01-23
Publication date: 1983-11-30
Also published as: DE3001408A1; JPS55100869A; GB2041809A; DE3001408C2; GB2041809B; US4363434A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Lötanlage zum Löten von Leiterplatten mit einer Lötmaschine sowie ein Verfahren zu deren Betrieb.

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Es sind Lötanlagen bekannt, welche als sog. Durchlaufanlagen ausgebildet sind. Bei diesen werden die zu lötenden Leiterplatten in sog. Lötrahmen befestigt, am einen Ende der Anlage aufgegeben und am anderen in gelötetem Zustand abgenommen. Diese Lötanlagen weisen eine derart hohe Kapazität auf, dass ihre Auslastung selbst in grossen Werken nur ungefähr 10% beträgt. Dies ist wirtschaftlich uninteressant, da solche Durchlaufmaschinen bis zu 12 kW eingebaute Leistung aufweisen und daher bei der erwähnten, schwachen Auslastung bis zu 10 kW pro Stunde nutzlos verbrauchen. Die Umstellung der Lötparameter ist bei diesen Hochleistungsmaschinen aufwendig und nur durch ausgebildetes Personal möglich.

Es sind aber auch Lötanlagen bekannt, bei welchen die zu lötenden Leiterplatten zwecks Einsparung von Bedienungskräften auf der einen Seite der Lötanlage aufgegeben und nach dem Fertiglöten in die Ausgangsstelle zurücktransportiert werden. Derartige Lötanlagen weisen Kapazitäten auf, die 25 bis 50% derjenigen einer Durchlaufmaschine entsprechen. Es ist dem Lötfachmann ausserdem bekannt, dass Leiterplatten oder Komponenten, die vor dem Löten lange gelagert wurden, bei der ersten Lötung schlechte Verbindungen ergeben und erst nach einem zweiten Durchgang abgenommen werden können.

Seit kurzer Zeit sind auch ohne Abisolieren mit ca. 260 bis 280 °C Löttemperatur lötbare Wickeldrähte bekannt geworden, bei welchen in einem ersten Durchlauf die Isolation abgebrannt wird und erst bei einem zweiten Durchlauf die eigentliche Lötung erfolgt.

Es fehlt aber in der Elektronikindustrie eine Maschine, welche sinnvoll sowohl für kleine als auch für grosse Mengen von zu lötenden Leiterplatten eingerichtet ist, welche, mit anderen Worten, sowohl für einen Pendelbetrieb geeignet ist als auch für einen Durchlaufbetrieb für momentane Höchstleistungen sich in eine Fabrikationsstrasse einbauen lässt.

Die vorliegende Erfindung bezweckt die Schaffung einer derartigen Lötanlage.

Diese zeichnet sich aus durch einen Zubringerteil für Leiterplatten aufnehmende Lötrahmen, welcher Teil eine Transportlänge zur Aufnahme von mindestens zwei Rahmen aufweist, mindestens ein in der ersten Hälfte des Zubringerteils angeordnetes programmgesteuertes Organ zum Festhalten eines Rahmens, einen Betätiger zum Freigeben des Rahmens, einen mit dem Zubringerteil synchron laufenden, der Lötmaschine zugeordneten Transferteil, durch einen mindestens den Transferteil antreibenden, programmsteuerbaren Elektromotor mit verstellbarer Drehzahl und Drehrichtungsänderung sowie durch Mittel zum gesteuerten Ein- und Ausschalten von Anlageteilen, das Ganze derart, dass die Anlage sowohl im Durchlauf- wie auch im hin- und hergehenden Betrieb arbeiten kann.

Eine derartige Lötanlage ist eine Universalanlage. Ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes wird anschliessend anhand einer Zeichnung erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 eine schemaartige Darstellung einer Lötanlage für Durchlauf- und Pendel- sowie Doppellötbetrieb mit den einzelnen Aggregaten und ihren Steuerelementen,

Fig. 2 eine Darstellung einer Schalttafel einer Lötanlage gemäss Fig. 1,

Fig. 3 die Lötanlage nach den Fig. 1 und 2 in Betriebslage in perspektivischer Ansicht.

In Fig. 1 ist eine Lötanlage zum Löten von Leiterplatten ersichtlich. Diese Lötanlage 1 umfasst eine Lötmaschine 2. Vor dieser befindet sich eine Zubringereinrichtung 4. Über der Lötmaschine befindet sich eine Transporteinrichtung 5. Am Ende der Lötmaschine 2 ist eine Abtransporteinrichtung angefügt. Sie ist als Rutsche konzipiert.

Über einem Lötmaschinentisch mit zwei Schienen 9 der Lötmaschine 2 und seitlich dieses Tisches ist ein Transport in Form eines Zahnriemens 11 ersichtlich, welcher seitlich hinausragende Mitnehmerstifte 13 aufweist. Der Riemen 11 5 läuft um zwei Zahnräder 14 und 15. Auf der Welle des Zahnrades 14 befindet sich eine Riemenscheibe 17.

Die zu lötenden bzw. gelöteten Leiterplatten befinden sich in Rahmen 18 und 19 bzw. 20. Diese Rahmen sind mit Mitnehmern 22 bzw. 23 ausgerüstet.

io Die Lötmaschine 2 weist einen Fluxer 25, gefolgt von einem Trockner 26, einem Vorwärmer 27 und der eigentlichen Lötstation 28 auf und bildet eine Ausführung, die zum Stande der Technik gehört. Als Lötstation 28 wird vorzugsweise eine elektrodynamische Lötpumpe gemäss CH-PS 523 734 i5 und CH-PS 555 213 eingesetzt, die elektronisch verzögerungsfrei ein- und ausgeschaltet werden kann.

Zur Zubringereinrichtung 4 gehört ein Riegel 31, mit einem vorzugsweise magnetischen Betätiger 32, einer Feder 33 und einem Stift 34. Eine Steuerleitung 35 versorgt den Be-20 tätiger 32 mit Steuerstrom. Wie aus Fig. 1 ersichtlich, werden die Leiterplatten über ein Transportband 39 oder von Hand dem Transportband 40 der Zubringereinrichtung 4 zugeschoben. Das Transportband 40 läuft über zwei Walzen 42 und 43. Auf der Welle der letzteren ist eine Riemenscheibe 25 44 befestigt, die über einen Riemen 46 mit dem Zahnriemen 11 der Transporteinrichtung 5 antriebsmässig verbunden ist. Zur Zubringereinrichtung 4 gehört ferner ein Kühlventilator 48. Diesem nachgeschaltet ist ein weiterer Riegel 50, welcher gleich aufgebaut ist wie der Riegel 31. Er empfängt seine Im-30 pulse über eine Steuerleitung 51.

Das Ende der Transporteinrichtung 5 weist einen Kühlventilator 52 auf.

Es ist ferner eine Programmsteuerstation 54 vorgesehen, deren Ansicht grundsätzlich aus Fig. 2 ersichtlich ist. Zu die-35 ser Station gehört grundsätzlich ein Drehzahlregler 61 und eine Drehrichtungsumsteuerung 62 zum Regulieren eines Antriebsmotors 37 für die Transporteinrichtung 5 und über den Riemen 46 der Zubringereinrichtung 4. Zur Programmsteuerstation gehört ferner ein Durchlauf/Rücklaufschalter 40 64 sowie ein Doppel/Einfach-Lötschalter 65. Durch Betätigung des Schalters 64 wird festgelegt, ob die Lötanlage nach dem Durchlaufsystem oder nach dem Pendelsystem (hin und zurück) gemäss der offenen Lage des Schalters 62 arbeitet. Der Schalter 65 legt fest, ob ein Lötvorgang an einer Leiter-45 platte nur einmal oder ob er doppelt ausgeführt werden muss.

Ein Synchronisiersensor 67 meldet das jeweilige Vorbeidrehen eines Mitnehmerstiftes 13. Der Sensor 68 meldet das Vorhandensein eines Rahmens auf dem Riegel 50. Über ei-50 nen Steuerkasten 70 erfolgt die Addition dieser Signale, so dass bei richtiger gegenseitiger Lage von Stift und Rahmen der Riegel 50 über die Steuerleitung 51 aus seiner Festhaltelage gezogen wird und den Rahmen zum Weitertransport freigibt. Es ist aber auch möglich, die beiden Sensoren 67 55 und 68 auf ein Schieberegister 72 wirken zu lassen und von diesem aus, durch entsprechendes Zählen der Impulse des Synchronisier-Sensors 67, beim Durchgehen eines Mitnehmerstiftes 13 nach Abfahrt des Rahmens die entsprechenden Stationen der Lötmaschine einzuschalten.

60 Am Anfang der Zubringereinrichtung 4 befindet sich ein Programmleser 74 mit Sensoren 75, welche an der entsprechenden Stelle des Rahmens 18, die für die Behandlung der im Rahmen liegenden Leiterplatten vorgesehenen Parameter abtasten und in die Programmsteuerstation 54 geben. Der 65 Sensor 77 meldet das Vorhandensein eines Rahmens 18 auf dem Riegel 31 und löst den Programm-Leser 74 aus.

Die beschriebene Lötmaschine arbeitet wie folgt:

Zu lötende Leiterplatten werden in den Rahmen 18 ge

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packt und der Zubringer-Einrichtung 4 durch Auflegen auf das Transportband 39 übergeben oder von Hand auf das Band 40 aufgelegt. Der Rahmen fahrt vor, bis der Stift 34 einrastet. Sobald der Rahmensensor 77 den Rahmen 18 feststellt, meldet er diese Feststellung der Programmsteuerstation 54 und dem Programmleser 74. Gleichzeitig beginnt der Programmleser 74 das für die Leiterplatten vorgesehene Programm abzulesen und der Programmsteuerstation 54 einzugeben. Das abgelesene Programm erscheint in einem der quadratischen Felder 1 bis 4, worauf automatisch die gewünschten Behandlungsschritte der Programmsteuerstation 55 eingegeben werden. Wenn der Progratnmleser 74 seine Arbeit beendet hat, gibt die Programmsteuerstation 55 auf die Steuerleitung 35 einen Betätigungsimpuls für den Riegel 31, welcher unter Zusammendrücken der Feder 33 den Stift 34 aus dem Mitnehmer 23 zieht, worauf das Transportband 40 den Rahmen 18 erfasst und ihn in die Lötmaschine 2 einführt. Am Ende der Zubringereinrichtung 4 kühlt der Kühlventilator 48, insbesondere wenn es sich um eine zweite Lötung handelt. Der sich in Festhaltelage befindende Stift des Riegels 50 wird von der Auflaufflanke des Mitnehmers 23 rückgeschoben und anschliessend unter dem Druck seiner Feder in die Ausnehmung des Mitnehmers 23 geschoben. Auf diese Weise wird der Rahmen 18, nun in Lage II, der Zubringereinrichtung 4 festgehalten. Ist gleichzeitig ein weiterer Rahmen auf das Transportband 40 aufgebracht worden, so befindet sich dieser nun in der in Fig. 1 dargestellten 1. Programmleselage.

Wenn nun der Synchronisiersensor 67 das Vorbeigehen des entsprechenden Mitnehmerstiftes 13 gemeldet und der Freigabesensor 68 anderseits das Vorliegen des Rahmens 18 der richtigen Lage bekanntgab, so wird über den Steuerkasten 70 und die Leitung 51 dem Riegel 50 ein Impuls vermittelt, der über einen Magnetanker den Stift des Riegels 50 aus seiner Festhaltelage zieht, worauf das Transportband 40 den Rahmen 18 weiterbewegt. Der entsprechende Mitnehmerstift 13 greift in den vordem Mitnehmer 22 ein und bewegt damit den Rahmen entsprechend der im Programm vorgewählten Fortbewegungsgeschwindigkeit über die Lötmaschine 2. Zwecks sicherer Führung greift ein weiterer Mitnehmerstift 13 in den hinteren Mitnehmer 22, so dass der

Rahmen 19, wie in Fig. 1 ersichtlich, an zwei Stellen über die Stationen der Lötmaschine 2 geführt wird. Die Ausgänge 1 bis 3 des Schieberegisters 52 schalten den Fluxer 25, den Trockner 26, den Vorwärmer 27 und die Lötstation 28 ent-s sprechend der Position der Rahmen auf der Maschine ein und aus, so dass die im Rahmen 19 angeordneten Leiterplatten den entsprechenden Behandlungen ausgesetzt werden. Wenn als letztes die Lötstation 28 das eigentliche Löten der Leiterplatte vorgenommen hat, wird diese durch die nach io oben bewegte Luft des Kühlventilators 52 abgekühlt. Der Rahmen 20 gelangt dann, sofern die Maschine auf Durchlauf und auf einmaliges Löten geschaltet ist, über die Rutsche 8 aus der Lötanlage 1.

Wenn der Schalter 64 nicht wie in Fig. 1 auf Durchlauf 15 geschaltet ist, sondern auf Rücklauf, so wird der Antriebsmotor nach Abschluss des Lötvorganges umgesteuert und auf maximale Geschwindigkeit geschaltet. Der Rahmen mit den fertiggelöteten Leiterplatten fahrt bis auf den Riegel 50 zurück, wonach mittels des Signals von Sensor 68 der Motor 20 gestoppt wird.

Hier steht die Bedienungsperson und nimmt den Rahmen mit den gelöteten Leiterplatten in Empfang. Ein auf dem Riegel 31 wartender Rahmen wird nach dem Entfernen des fertigen Rahmens automatisch freigegeben. Wenn sich 25 der Schalter 65 in der Lage «zweimal löten» befindet, wird der zurückkommende Rahmen auf dem Riegel 50 gestoppt, neu synchronisiert, und der vorbeschriebene Vorgang wiederholt sich. Während dieser Zeit wird die heisse Leiterplatte durch den Ventilator 48 abgekühlt.

30 Wenn die Anlage mittels des Schalters 64 auf Durchlauf geschaltet ist und mittels des Schalters 65 auf Doppellötung, so wird nach dem zweiten Lötdurchgang der Rahmen wie erläutert über die Rutsche 8 seinem Bestimmungsort zugeführt.

35 Bei einer derartigen Lötanlage werden verschiedene vorprogrammierte Lötparameter durch Knopfdruck oder automatisch abgerufen. Die durch einfache Umschaltung, ohne Zuhilfenahme komplizierter mechanischer Hilfseinrichtungen ausserhalb der Maschine abgerufenen Leiterplatten kön-40 nen automatisch zweimal gelötet werden. Während der Wartezeiten wird nur äusserst wenig Energie verbraucht.

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3 Blatt Zeichnungen

Claims

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1. Lötanlage zum Löten von Leiterplatten mit einer Lötmaschine, gekennzeichnet durch einen Zubringerteil für Leiterplatten aufnehmende Lötrahmen, welcher Teil eine Transportlänge zur Aufnahme von mindestens zwei Rahmen aufweist, mindestens ein in der ersten Hälfte des Zubringerteils angeordnetes programmgesteuertes Organ zum Festhalten eines Rahmens, einen Betätiger zum Freigeben des Rahmens, einen mit dem Zubringerteil synchron laufenden, der Lötmaschine zugeordneten Transferteil, durch einen mindestens den Transferteil antreibenden, programmsteuerbaren Elektromotor mit verstellbarer Drehzahl und Drehrichtungsänderung sowie durch Mittel zum gesteuerten Ein- und Ausschalten von Anlageteilen, das Ganze derart, dass die Anlage sowohl im Durchlauf- wie auch im hin- und hergehenden Betrieb arbeiten kann.

2. Lötanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Lötmaschine einen Fluxer und einen Trockner/Vorwärmer sowie eine Lötstation enthält und gekennzeichnet durch Mittel, um nur beim Durchgang eines Rahmens den Fluxer, den Trockner/Vorwärmer und die Lötstation ein-und auszuschalten.

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PATENTANSPRÜCHE

3. Lötanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Trockner/Vorwärmer einen IR-Strahler aufweist.

4. Lötanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass vor und/oder nach der Lötmaschine kühlende Mittel^ z. B. Gebläse, angeordnet sind, die vorzugsweise erst bei der Erreichung der Betriebstemperatur des Lotes oder beim Durchgang eines Rahmens automatisch eingeschaltet werden.

5. Lötanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Transferteil als Schlepporgan eine Kette oder einen Zahnriemen mit Mitnehmerstiften aufweist, wobei zur Synchronisierung der Rahmenaufgabe auf das Schlepporgan auf dem Zubringerteil vorzugsweise ein weiteres Rahmenfesthalte- und Freigabe-Organ vorgesehen ist.

6. Lötanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im freien Raum zwischen den Umlenkrädern des Transferteils zwei Abluftsauggebläse mit getrennter Ansaugöffnung und getrennter Ausstossleitung angeordnet sind, das Ganze derart, dass eine Ansaugöffnung dem Fluxer-Trock-ner/Vorwärmerteil und die zweite Ansaugöffnung der Lötstation zugeordnet ist.

7. Lötanlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Übersetzung zwischen Transfer- und Zubringerteil so gewählt wird, dass der Zubringerteil langsamer läuft und damit das Einhalten eines Minimalabstandes von Rahmen zu Rahmen auf dem Transferteil sicherstellt.

8. Lötanlage nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch einen vorzugsweise elektronischen Mitnehmerstiftfühler (67) und Präsenz-Sensoren (68, 77) im Bereich der Festhalte-Organe, deren Signale die stiftsynchrone Freigabe der Rahmen sicherstellen.

9. Lötanlage nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch eine Ablaufsteuerung mit einem Schieberegister, dessen Takteingang an den Mitnehmerstiftfühler und dessen Informationseingang an einen Präsenz-Sensor angeschlossen ist, das Ganze derart, dass im Schieberegister oder einer gleichwertigen Mikroprozessorschaltung elektronische Abbilder der über die Transferstrecke laufenden Rahmen entstehen, welche über entsprechende Register- oder Interface-Ausgänge die Anlageteile gemäss der jeweiligen Rahmenposition ein-und ausschalten.

10. Lötanlage nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Schalttafel mit Schaltern und Reglern zum Wählen und Verändern sämtlicher Betriebsarten und Lötparameter, insbesondere Hinundherbetrieb, Einfach- und Doppeldurchlauf, der Geschwindigkeit über Fluxer und Trockner/Vorwärmer und der Lötgeschwindigkeiten bei einfachem Durchlauf und bei Doppeldurchlauf sowie der Fluxmenge und der Trockner/Vorwärmer-Leistung.

11. Lötanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man die Heisslufttemperatur der Trockner/Vor-wärmer-Station und deren Strahlungsleistung mit der Vorschubgeschwindigkeit der Rahmen derart koppelt, dass bei Vergrösserung der Vorschubgeschwindigkeit die Leistung dieser Einheiten mitvergrössert wird, damit die Wirkung unabhängig von der frei wählbaren Geschwindigkeit konstant bleibt.

12. Lötanlage nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Lötrahmen mit einem Codestreifen ausgerüstet sind und dass sich am Anfang des Zubringerteils ein entsprechender Codeleser befindet, das Ganze derart, dass die für jeden Rahmen geeignete Betriebsart, insbesondere Einfachoder Doppeldurchlauf und die für die mitgeführten Leiterplatten optimale Lötparametergruppe automatisch abruft.

13. Verfahren zum Betrieb der Lötanlage nach dem Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man bei einer vorwählbaren Betriebsart einen ersten mit Leiterplatten belade-nen Rahmen über die sich automatisch einschaltenden Stationen der Anlage fördert und dass man während mindestens einem Teil dieser Förderzeit einen zweiten Rahmen mittels eines Festhalteorgans festhält.

14. Verfahren zum Betrieb der Lötanlage nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass man bei der Betriebsart hin und her einen ersten mit Leiterplatten beladenen Rahmen über die sich automatisch einschaltenden Stationen der Anlage fördert und nach dem Lötvorgang den Transferteil und Zubringer auf volle Geschwindigkeit rückwärts schaltet, um den Rahmen auf die zweite Hälfte des Zubringerteils zurückzuführen und festzuhalten, und dass durch Wegnahme dieses Rahmens die Vorwärtsbewegung eines auf dem ersten Festhalteorgan wartenden nächsten Rahmen ausgelöst wird.

15. Verfahren zum Betrieb der Lötanlage nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass bei Durchlaufbetrieb das im Zubringerteil angeordnete Rahmenfesthalte-Organ das Einhalten eines für das einwandfreie Arbeiten der geschalteten Anlageteile und gegebenenfalls der Anlage nachfolgender weiterer Behandlungsstufen notwendigen Minimalabstandes von Rahmen zu Rahmen sicherstellt.

16. Verfahren zum Betrieb der Lötanlage nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass man zum Doppellöten von Leiterplatten die Programmwahl für Durchlauf-Betrieb und Doppeldurchlauf vornimmt, dass man einen ersten Rahmen über die Stationen führt, dessen Bewegungsrichtung nach dem Löten umkehrt und diesen Rahmen auf die zweite Hälfte des Zubringerteiles zurückführt, während ein zweiter Rahmen, festgehalten durch das Festhalteorgan, wartet, dass man die Bewegungsrichtung der Anlage nach dem Eintreffen des ersten Rahmens auf dem Zubringerteil umsteuert, das Festhalteorgan auslöst und zwei Rahmen hintereinander über die Stationen der Anlage führt und nach deren Durchlaufen den ersten Rahmen über die Ausgabevorrichtung wegführt und den zweiten zur zweiten Lötung auf den Zubringer zurückführt, um ihn, zusammen mit einem weiteren Rahmen, einer zweiten Lötung zu unterziehen, anschliessend wegführt und den weiteren Rahmen zurücklaufen lâsàt usw.