DE3806753A1 - Soldering and/or hardening apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Löt- und/oder Aushärtvorrichtung mit einer Heizstation, die zur Erzeugung eines Wärmeprofils in mehrere Heizbereiche aufgeteilt ist, die jeweils zumin dest eine Heizvorrichtung aufweisen, mit einer Transportein richtung, die die zu behandelnden Werkstücke durch die Heiz station führt, und mit einer Regelvorrichtung zum Regeln der einzelnen Heizbereiche der Heizstationen, die zumindest eine Meßvorrichtung und eine von dieser beaufschlagte Steuerein heit umfaßt.The invention relates to a soldering and / or curing device with a heating station used to generate a heat profile is divided into several heating areas, each at least least have a heater with a transport unit direction that the workpieces to be treated by the heating station leads, and with a control device for controlling the individual heating areas of the heating stations, at least one Measuring device and a control acted upon by this includes.
Derartige Löt- und/oder Aushärtvorrichtungen werden heute vielfach verwendet, um die Weichlötverbindungen SMD-bestück ter Baugruppen oder Leiterplatten in Reflow-Verfahren herzu stellen. Das Reflow-Verfahren ist ein Aufschmelzverfahren, bei dem die miteinander zu verlötenden Flächen jeweils mit Lot überzogen sind, das zur Herstellung der Lötverbindung aufgeschmolzen wird, oder wo eine vorher aufgebrachte Lotpa ste an den Verbindungsstellen zum Schmelzen gebracht wird.Such soldering and / or curing devices are used today widely used to assemble the SMD soft solder connections ter assemblies or printed circuit boards in reflow processes put. The reflow process is a reflow process where the surfaces to be soldered to each other with Solder are coated to make the solder joint is melted, or where a previously applied solder pa is melted at the connection points.
Oftmals werden auch Baugruppen, die statt Lötverbindungen Klebverbindungen mit Leitklebstoffen aufweisen nach dem glei chen Prinzip bearbeitet, wobei die Klebstoffe durch Wärmezu fuhr ausgehärtet werden. Außerdem können Klebstoffverbindun gen alternativ oder zusätzlich durch den Einfluß anderer Energiequellen - z.B. UV-Strahler - ausgehärtet werden.Often, assemblies that have adhesive connections with conductive adhesives instead of soldered connections are also processed according to the same principle, the adhesives being cured by heat supply. Moreover Klebstoffverbindun can gen alternatively or additionally other through the influence of energy sources - are cured - for example UV lamps.
In gebräuchlichen Löt- und Aushärtvorrichtungen wird die Wär meenergie in der Heizstation durch Infrarotstrahler erzeugt. Zusätzlich kann bei aufwendigeren Vorrichtungen Warmeenergie durch Zwangskonvektion, also im Umluftverfahren zugeführt werden. Eine weitere Möglichkeit für die Wärmezufuhr zu den Baugruppen oder Werkstücken besteht darin, die Wärme durch Wärmeleitung z.B. über die Transporteinrichtung zuzuführen.In common soldering and curing devices, the heat energy generated in the heating station by infrared emitters. In addition, heat energy can be used in more complex devices by forced convection, i.e. supplied in a forced air process will. Another way to add heat to the Assemblies or work pieces consist of heat through Heat conduction e.g. to be fed via the transport device.
Ein grundsätzliches Problem bei allen diesen Vorrichtungen besteht darin, die auf das Werkstück zu übertragende Wärme menge möglichst genau zu dosieren. Durch das Nebeneinander von stark reflektierenden Metalloberflächen an Leiterbahnen und Lötstellen und dagegen stark absorbierenden, dunklen Kunststoffoberflächen von Platinen und Bauteilen wird be wirkt, daß da, wo die Wärme eigentlich benötigt wird - näm lich an den Verbindungsstellen - die größte Schwierigkeit be steht, die Wärmeenergie zuzuführen, weil die Metalloberflä chen die Strahlung am stärksten reflektieren, während die aufgenommene Wärmeenergie durch erhöhte Wärmeleitung bei hoher Wärmekapazität mit erhöhter Geschwindigkeit gerade an diesen Stellen abgeführt wird.A basic problem with all of these devices is to dose the amount of heat to be transferred to the workpiece as precisely as possible. The juxtaposition of highly reflective metal surfaces on conductor tracks and solder joints and, on the other hand, strongly absorbent, dark plastic surfaces of circuit boards and components means that where the heat is actually needed - namely at the connection points - the greatest difficulty is thermal energy to supply because the Metalloberflä reflect the radiation most, while the absorbed heat energy is dissipated at these points by increased heat conduction at high heat capacity at increased speed.
Andererseits haben die dunklen Kunststoffgehäuse der Bautei le und die Leiterplatten ein erhöhtes Absorptionsverhalten bei geringer Wärmeleitfähigkeit und geringer Wärmekapazität, so daß in diesen Bereichen, wo die Wärme eigentlich nicht be nötigt wird, diese besonders gut zuzuführen ist. Hierdurch kann es bei den bekannten Vorrichtungen zu einer übermäßigen Erwärmung der Leiterplatten und der Kunststoffgehäuse kommen, was zu einer Zerstörung oder Beschädigung der Leiter platten, z.B. durch Delaminierung der Bauteile, führen kann. On the other hand, the building's dark plastic housings le and the printed circuit boards have an increased absorption behavior with low thermal conductivity and low heat capacity, so that in those areas where the heat is actually not be is necessary to feed it particularly well. Hereby can be excessive in the known devices Heating of the printed circuit boards and the plastic housing come, resulting in destruction or damage to the ladder plates, e.g. by delamination of the components.
Um diesen Schwierigkeiten in der Praxis zu begegnen, wird die Heizstation in mehrere Heizbereiche aufgeteilt, um so ein Wärmeprofil ausbilden zu können, durch das eine schonen de Aufheizung des Werkstücks über einen relativ langen Zeit raum bei verhältnismäßig niedrigen Temperaturen bewirkt wird. Das Wärmeprofil besitzt dabei nur einen kurzen Be reich, in dem eine Wärme- oder Temperaturspitze erzeugt wird, in der dem Werkstück zur Durchführung des Fertigungs prozesses die nötige Reaktionswärme zugeführt wird, so daß das Werkstück auf die hierfür erforderliche Temperatur ge bracht wird.To face these difficulties in practice, the heating station divided into several heating areas, so to be able to develop a heat profile that protects one de heating the workpiece for a relatively long time space at relatively low temperatures becomes. The heat profile has only a short loading rich where a heat or temperature spike is generated is in which the workpiece to carry out the manufacturing process the necessary heat of reaction is supplied so that the workpiece to the required temperature is brought.
Die mit der Heizstation der Löt- und/oder Aushärtvorrichtung zu erzielenden Wärmeprofile werden aufgrund der individuel len Voraussetzungen der jeweiligen Werkstücke empirisch er mittelt und eingestellt. Dabei werden in der Vorrichtung die Verfahrensparameter, also die Temperatur der den einzelnen Heizbereichen zugeordneten Heizvorrichtungen und die Trans portgeschwindigkeit für die Werkstücke durch die Heizsta tion, in der Regel nur gesteuert. Diese Verfahrensparameter können jedoch auch geregelt sein, wobei allerdings nur die Temperatur in den Heizbereichen erfaßt wird, so daß keine Wechselbeziehung mit dem Werkstück besteht.The one with the heating station of the soldering and / or curing device The heat profiles to be achieved are based on the individual conditions of the respective work pieces averaged and set. The device Process parameters, i.e. the temperature of the individual Heating devices assigned to heating areas and the trans port speed for the workpieces through the Heizsta tion, usually only controlled. These process parameters can, however, also be regulated, although only the Temperature in the heating areas is detected, so that none Interrelation with the workpiece exists.
Aufgrund der Trägheit der Heizvorrichtungen ist eine schnel le Anpassung des Wärmeprofils an die unterschiedlichen Gege benheiten der Werkstücke innerhalb eines kontinuierlichen Fertigungsflusses nicht bisher möglich.Due to the inertia of the heaters is a quick one Adapting the heat profile to the different areas uniformity of the workpieces within a continuous Production flow not possible so far.
Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine Löt- und Aushärtvorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die bei gleichmäßiger Energieübertragung auf größere Werk stücke innerhalb eines kontinuierlichen Fertigungsflusses eine schnelle Anpassung an unterschiedliche Werkstückanforde rungen ermöglicht.The invention is based on the object, a soldering and To create curing device of the type mentioned, that with even energy transfer to larger works pieces within a continuous production flow quick adaptation to different workpiece requirements enables.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Transporteinrichtung eine Werkstückauflage aus hitzebeständi gem, zumindest für die im Prozeß benötigte Strahlung transpa renten Material aufweist, das zumindest in einem der Heizbe reiche auf der vom Werkstück abgewandten Seite der Werkstück auflage eine zusätzliche Heizvorrichtung angeordnet ist, und daß die Meßvorrichtung die Temperatur des Werkstücks zumin dest im letzten Heizbereich der Heizstation berührungslos erfaßt.This object is achieved in that the Transport device a workpiece support made of heat-resistant gem, transpa at least for the radiation required in the process pensions material that at least in one of the Heizbe reach on the side of the workpiece facing away from the workpiece edition an additional heating device is arranged, and that the measuring device at least the temperature of the workpiece at least in the last heating area of the heating station without contact detected.
Durch den erfindungsgemäßen Aufbau der Werkstückauflage der Transporteinrichtung aus hitzebeständigem, zumindest für die Strahlung transparenten Material und die Anordnung von zumin dest einer Heizvorrichtung unterhalb der Werkstückauflage wird es erreicht, daß das Werkstück durch die praktisch von allen Seiten einwirkende Wärme gleichmäßig aufgeheizt werden kann, so daß sich die Temperatur des Werkstücks sinnvoll messen läßt, um das Werkstück mit in den Regelkreis einzube ziehen. Es wird damit sichergestellt, daß die für eine ein wandfreie Fertigung erforderlichen Prozeßparameter insbeson dere die Temperatur des Werkstücks, gezielt und reproduzier bar erreicht werden kann.Due to the construction of the workpiece support according to the invention Transport device made of heat-resistant, at least for the Radiation transparent material and the arrangement of at least a heater below the workpiece support it is achieved that the workpiece by the practically of heat acting on all sides can be heated up evenly can, so that the temperature of the workpiece makes sense can measure to include the workpiece in the control loop pull. This ensures that the one wall-free manufacturing required process parameters in particular the temperature of the workpiece, specifically and reproducibly bar can be reached.
Bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist vorgesehen, daß in zumindest einem Heizbereich auf beiden Seiten der Werkstückauflage anstelle von Wärmestrahlern je zumindest eine Strahlungsquelle für Energiestrahlung vorgesehen ist, die von Wärmestrahlung verschieden ist, wobei die Strahlungs quelle ein UV-Strahler ist. Hierdurch lassen sich z.B. Kunst- oder Klebstoffe beidseitig mit UV-Strahlung beauf schlagen, um deren Aushärtung herbeizuführen oder zu beschleu nigen. In one embodiment of the invention, that in at least one heating area on both sides of the Workpiece support instead of heat radiators at least a radiation source for energy radiation is provided, which is different from heat radiation, the radiation source is a UV lamp. This allows e.g. Plastics or adhesives exposed to UV radiation on both sides beat to cause it to harden or accelerate nigen.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß die Werkstückauflage aus Auflageplatten ge bildet ist, die in entsprechende Auflagerahmen eingelegt sind, wobei die Auflageplatten als Rasterbausteine ausgebil det sind. Auf diese Art ist es möglich, durch einfaches An einanderreihen der Auflageplatten die Werkstückauflage an un terschiedliche Arbeitsbreiten der Transporteinrichtung anzu passen. Außerdem braucht im Fall einer Beschädigung nur die jeweilige, als Rasterbaustein ausgebildete Auflageplatte aus getauscht zu werden.Another embodiment of the invention is distinguished characterized in that the workpiece support from support plates ge forms, which is inserted into the corresponding support frame are, the support plates trained as grid modules det. In this way it is possible to simply rows of the support plates on the workpiece support at un different working widths of the transport device fit. In addition, in the event of damage, only that respective support plate designed as a grid module to be exchanged.
Eine Weiterbildung der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß die Werkstückauflage zwischen einzelnen Auflageplatten Lücken aufweist. Hierdurch läßt sich eine selektive, zusätz liche Wärmebeaufschlagung der Werkstücke, z.B. durch Heiß luft, erreichen. Bei einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Auflageplatten aus hitzebeständigem Quarzglas bestehen.A further development of the invention is characterized in that that the workpiece support between individual support plates Has gaps. This allows a selective, additional heat exposure of the workpieces, e.g. through hot air, reach. In a further development of the invention provided that the platen made of heat-resistant Quartz glass exist.
Bei einer anderen Weiterbildung der Erfindung ist vorgese hen, daß die Auflageplatten aus hitzebeständigem, transparen tem Kunststoff bestehen.In another development of the invention, it is provided hen that the platen made of heat-resistant, transparent plastic.
Eine bevorzugte Ausbildung der Erfindung ist dadurch gekenn zeichnet, daß die einzelnen Auflageplatten ein unterschiedli ches Absorptions- und/oder Streuverhalten für Wärmestrahlung aufweisen, wobei die Werkstückauflage teilweise durch wär meundurchlässige Blenden abgedeckt ist. Hierdurch läßt sich die Wärmeübertragung von unten auf das Werkstück gezielt an die jeweilige individuelle Ausbildung der Werkstücke anpas sen, so daß einzelnen Werkstückbereichen eine große und ande ren eine relativ kleine Wärmemenge zuführbar ist.A preferred embodiment of the invention is characterized records that the individual platen a differ ches absorption and / or scatter behavior for heat radiation have, the workpiece support partially by war opaque panels is covered. This allows the heat transfer from below to the workpiece adapt the respective individual training of the workpieces sen, so that individual workpiece areas a large and other a relatively small amount of heat can be supplied.
Bei einer weiteren Ausbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Werkstücke mittels der Werkstückauflage der Trans porteinrichtung kraftschlüssig transportierbar sind und daß als steuerbare Blockiereinrichtung zumindest eine Anschlag barriere vorgesehen ist, um den Transport der Werkstücke wahlweise zu unterbrechen. Durch die erfindungsgemäß vorgese hene steuerbare Blockiereinrichtung lassen sich die kraft schlüssig auf der Werkstückauflage transportierten Werkstüc ke in eine genau vorgegebene Position bringen, ohne daß die Transportvorrichtung gestoppt werden muß, um z.B. gezielt Wärme zuzuführen oder um in bestimmten genau vorgegebenen Stellungen des Werkstücks Messungen oder andere Arbeitsgänge vorzunehmen.In a further embodiment of the invention, that the workpieces by means of the workpiece support of the Trans port device are non-positively transportable and that as a controllable blocking device at least one stop Barrier is provided to transport the work pieces optionally interrupt. By the vorese according to the invention The controllable blocking device allows the force workpiece transported conclusively on the workpiece support ke in a precisely specified position without the Transport device must be stopped, e.g. targeted Add heat or in certain precisely specified Positions of the workpiece measurements or other operations to make.
Um in die Heizstation immer nur so viele Werkstücke einlauf en zu lassen, wie gleichzeitig sicher verarbeitet werden können, ist bei einer anderen Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, daß die Blockeinrichtung mehrere Anschlagbarrie ren aufweißt, von denen zumindest einige miteinander gekop pelt sind.To always only feed so many workpieces into the heating station to let how safely processed at the same time can in another development of the invention provided that the block device several stop barrier other, at least some of which are copied together pelt are.
Mit Hilfe der Anschlagbarrieren ist es ferner möglich, die Werkstücke unabhängig von der Transportgeschwindigkeit inner halb der einzelnen Heizbereiche oder Behandlungsstationen an zuhalten, um je nach den Vorgaben innerhalb des Regelkreises die individuellen parametrischen Funktionen abzurufen, um so sicherzustellen, daß die jeweiligen Prozeßparameter am Werk stück erreicht werden.With the help of the barrier, it is also possible to Workpieces regardless of the transport speed inside half of the individual heating areas or treatment stations to keep depending on the specifications within the control loop to call up the individual parametric functions so ensure that the respective process parameters are at work piece can be achieved.
Eine andere Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekenn zeichnet, daß die Transporteinrichtung eine Schubeinrichtung aufweist, um die Werkstücke formschlüssig über die ruhende Werkstückauflage zu transportieren. Hierbei erfolgt nur wäh rend des Weitertransportes der Werkstücke eine Relativbewe gung zur Werkstückauflage.Another embodiment of the invention is characterized thereby records that the transport device is a pusher has to the workpieces form-fitting over the resting Transport workpiece support. This is done only while relative movement of the workpieces to the workpiece support.
Bei einer anderen Weiterbildung der Erfindung ist vorgese hen, daß die Transporteinrichtung ein Pilgerschrittransport system umfaßt. Hierdurch läßt sich das einmal genau positio niert in die Transporteinrichtung eingelegte Werkstück in einem vorgegebenen festen Rasterabstand immer wieder direkt auf der Werkstückauflage ablegen, so daß es stets die genaue Position für die einzelnen Heiz-, Meß- oder anderen Behande lungsvorgänge einnimmt.In another development of the invention, it is provided hen that the transport device is a pilgrim step transport system includes. This makes it possible to position it precisely workpiece inserted into the transport device a predetermined fixed grid spacing again and again place it on the workpiece support so that it is always the exact one Position for the individual heating, measuring or other treatments processes.
Um den für einen jeweiligen Bearbeitungsprozeß festen Raster abstand für verschiedene Bearbeitungsprozesse wahlweise ein stellen zu können, ist bei einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung vorgesehen, daß das Pilerschrittransportsystem durch Änderung seines Exenterpunktes kontinuierlich in der Schrittweise verstellbar ist.The grid that is fixed for a particular machining process distance for different machining processes to be able to, is in another embodiment the invention provided that the pilots step transport system by changing its eccentric point continuously in the Is gradually adjustable.
Um die Positionierung der Werkstücke in der Transporteinrich tung weiter zu vereinfachen, ist bei einer anderen Ausbil dung der Erfindung vorgesehen, daß die Transporteinrichtung mit Aufnahmeelementen für die Werkstücke (Werkstückträger) versehen ist.To position the workpieces in the transport device Another training is to simplify further training extension of the invention provided that the transport device with holding elements for the workpieces (workpiece carriers) is provided.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß die Transporteinrichtung eine Handhabungs vorrichtung (handling system) umfaßt, die die Werkstücke zu mindest auf die Werkstückauflage auflegt und positioniert. Hierdurch lassen sich die Werkstücke auf besonders einfache Weise in genau vorgegebene Positionen in die Transportein richtung einlegen.Another embodiment of the invention is distinguished characterized in that the transport device is a handling device (handling system) that includes the workpieces at least on the workpiece support and positioned. This allows the workpieces to be particularly simple Way in exactly predetermined positions in the transport insert direction.
Eine andere Weiterbildung der Erfindung ist dadurch gekenn zeichnet, daß die Handhabungsvorrichtung der Transportein richtung die Werkstücke zu den einzelnen Behandlungsstatio nen auf der Werkstückauflage transportiert. Auf diese Weise können die Werkstücke während des Transports durch die Vor richtung an bestimmten Positionen festgehalten werden, wobei die Positionen jeweils entsprechend den individuellen Werk stücken gewählt und angepaßt werden können.Another development of the invention is thereby characterized records that the handling device of the transport the workpieces towards the individual treatment station transported on the workpiece support. In this way the workpieces can be transported through the pre direction at certain positions, where the positions according to the individual work pieces can be selected and adjusted.
Ein anderes Ausführungsbeispiel der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß die Handhabungsvorrichtung die Werkstücke in den einzelnen Behandlungsstationen festhält.Another embodiment of the invention stands out characterized in that the handling device the workpieces in the individual treatment stations.
Um den Bearbeitungsprozeß noch besser an die individuellen Gegebenheiten der Werkstücke anpassen zu können, ist bei einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, daß durch die Handhabungsvorrichtung Eigenbewegungen während des Bearbeitungsprozesses ausführbar sind, um mit zusätzli chen kinematischen Funktionen auf die Werkstücke einzuwir ken.To make the machining process even better to the individual To be able to adapt the conditions of the workpieces is at an advantageous development of the invention, that by the handling device own movements during of the machining process are executable to with additional Chen kinematic functions on the workpieces ken.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist da durch gekennzeichnet, daß eine Werkstückerkennungsvorrich tung vorgesehen ist, die ein die Werkstückart bezeichnende Information an die Regelvorrichtung übermittelt. Hierdurch wird es ermöglicht, daß die Vorrichtung erkennt, was für ein Werkstück als nächstes zu bearbeiten ist, und dementspre chend die erforderlichen Prozeßparameter einstellt.A preferred embodiment of the invention is there characterized in that a workpiece detection device device is provided, which designates the type of workpiece Information transmitted to the control device. Hereby it is possible for the device to recognize what a Workpiece to be machined next, and accordingly sets the required process parameters.
Um die Werkstückerkennung möglichst einfach zu realisieren ist bei einer Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, daß als Werkstückerkennungsvorrichtung eine Code-Lese-Einheit vorgesehen ist.To make workpiece detection as easy as possible is provided in a development of the invention that as a workpiece recognition device, a code reading unit is provided.
Um neben der Werkstückart auch noch den Werkstückzustand er fassen zu können, ist bei einem besonders bevorzugten Ausfüh rungsbeispiel der Erfindung vorgesehen, daß als Werkstücker kennungsvorrichtung eine Bilderkennungseinrichtung vorgese hen ist, wobei die Bilderkennungseinrichtung außer der Infor mation über die Werkstückart auch Informationen über den je weiligen Zustand des Werkstücks an die Regelvorrichtung wei tergibt. Auf diese Weise lassen sich in Abhängigkeit des je weils erkennbaren optischen Zustandes des Werkstücks die Pro zeßparameter für den Regelkreis festlegen.In addition to the workpiece type, it also includes the workpiece status To be able to grasp is a particularly preferred embodiment Example of the invention provided that as a workpiece Identification device vorese an image recognition device hen, the image recognition device in addition to the information Information about the type of workpiece and information about each white state of the workpiece to the control device there. In this way, depending on the because recognizable optical condition of the workpiece the Pro Set the parameters for the control loop.
Bei einer anderen Ausbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß an den einzelnen Meßstellen der Meßvorrichtungen Umlenk spiegel (Galvanometerspiegel) angeordnet sind, die die Meßda ten an eine zentrale, alle Temperaturwerte erfassende Meßvor richtung weiterleiten.In another embodiment of the invention, that deflection at the individual measuring points of the measuring devices mirrors (galvanometer mirror) are arranged, which the Meßda to a central measuring device that records all temperature values forward direction.
Um den Zustand bestimmter Werkstückbereiche bzw. deren Tempe ratur gesondert oder nacheinander erfassen zu können, ist bei der Erfindung ferner vorgesehen, daß die Umlenkspiegel schwenkbar angeordnet sind, so daß beliebig ansteuerbare Werkstückbereiche durch Scannen abtastbar sind.To the condition of certain workpiece areas or their temp rature separately or one after the other in the invention further provided that the deflecting mirror are pivotally arranged so that any controllable Workpiece areas can be scanned.
Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung ist vor gesehen, daß als Meßvorrichtung eine Infrarotstrahlung erfas sende Pyrometersonde vorgesehen ist.In a further embodiment of the invention is before seen that detected infrared radiation as a measuring device transmit pyrometer probe is provided.
Eine andere Ausführungsform der Erfindung ist dadurch gekenn zeichnet, daß als Meßvorrichtung eine Bilderkennungseinrich tung vorgesehen ist. Hierdurch läßt sich auf besonders vor teilhafte Weise nicht nur der Gesamtzustand des Werkstücks erfassen, sondern es kann auch erkannt werden, daß möglicher weise einzelne Werkstückabschnitte die geforderten Prozeßpa rameter noch nicht erreicht haben. Somit läßt sich der Be handlungsprozeß, insbesondere das Aufheizen des Werkstücks noch genauer an die jeweiligen Werkstückgegebenheiten anpas sen. So kann z.B. anhand des Aufschmelzzustandes, der durch Veränderung der Geometrie der Lötstellen und durch veränder te Reflektion erkannt werden kann, der Regelprozeß beeinf lußt werden.Another embodiment of the invention is characterized thereby records that an image recognition device as a measuring device tion is provided. This makes it possible to particularly partial way not only the overall condition of the workpiece capture, but it can also be recognized that possible as individual workpiece sections the required process pair have not yet reached parameters. Thus, the Be process, in particular the heating of the workpiece adapt even more precisely to the respective workpiece conditions sen. For example, based on the melting state caused by Change the geometry of the solder joints and by changing te reflection can be recognized, the control process affects be let.
Bei einer besonders einfachen Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, daß der Heizstation eine weitere Nachheizvor richtung nachgeordnet ist, die in Abhängigkeit vom Ausgangs signal der Meßvorrichtung die Werkstücke mit Wärme beauf schlagt, wobei am Werkstückausgang der Nachheizvorrichtung eine weitere die Temperatur der Werkstücke berührungslos er fassende Meßvorrichtung angeordnet ist.In a particularly simple embodiment of the invention it is envisaged that the heating station a further post-heating direction is subordinate, depending on the output signal from the measuring device to heat the workpieces strikes, at the workpiece outlet of the post-heating device another he touches the temperature of the workpieces comprehensive measuring device is arranged.
Hierbei ist es auf eine praktisch besonders wirkungsvolle und einfache Weise möglich, festzustellen, ob ein Werkstück nach dem Durchlaufen der Heizstation auf die erforderliche Temperatur aufgeheizt wurde. Wird hierbei durch den Soll-Ist-Vergleich des von der Meßsonde gelieferten Ist-Wertes mit dem in Abhängigkeit von der Werkstückart vor gegebenen Soll-Wert festgestellt, daß dieser noch nicht er reicht ist, so kann für das gerade aufgeheizte Werkstück die erforderliche Aufheizung mittels der Nachheizstation er reicht werden. Gleichzeitig kann die Heizstation so geregelt werden, daß die nachfolgenden Werkstücke der gleichen Werk stückart bereits in der Heizstation wie gefordert aufgeheizt werden, ohne daß eine Nachbehandlung erforderlich wird.It is a particularly effective practical and easy way to determine if a workpiece after passing through the heating station to the required Temperature has been heated. Is here by the Target-actual comparison of that supplied by the measuring probe Actual value with that depending on the workpiece type given target value found that this is not yet is sufficient, then for the workpiece that has just been heated required heating by means of the post-heating station be enough. At the same time, the heating station can be regulated in this way that the subsequent workpieces are the same work piece type already heated in the heating station as required be, without the need for post-treatment.
Um die Nachheizvorrichtung möglichst schnell auf den erfor derlichen, werkstückabhängigen Heizvorgang einzustellen, ist bei einer Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, daß die Nachheizvorrichtung einen oberhalb der Werkstückauflagen an geordneten, trägheitsarmen Infrarotstrahler aufweist.In order to get the post-heating device as quickly as possible the workpiece-dependent heating process must be set provided in a development of the invention that the Postheater on one above the workpiece supports ordered, low-inertia infrared radiator.
Bei einer anderen Weiterbildung der Erfindung ist vorgese hen, daß die Nachheizvorrichtung eine oberhalb der Werkstück auflage angeordnete Heißluftdüse aufweist, wobei die Heiß luftdüse zumindest quer zur Transportrichtung der Werkstücke verfahrbar ist. Durch diese erfindungsgemäße Maßnahme läßt sich insbesondere in Verbindung mit einer Bilderkennungsein richtung als Meßsonde erreichen, daß das Werkstück ggfs. nur in einzelnen Werkstückabschnitten gezielt nachgeheizt werden kann.In another development of the invention, it is provided hen that the postheater one above the workpiece Support arranged hot air nozzle, the hot air nozzle at least transversely to the direction of transport of the workpieces is movable. By this measure according to the invention especially in connection with image recognition direction as a measuring probe that the workpiece may only can be specifically reheated in individual workpiece sections can.
Um die gezielte Nachheizung des Werkstücks noch weiter zu verbessern und um bestimmte Werkstückabschnitte noch geziel ter mit Wärme beaufschlagen zu können, ist bei einer beson ders vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, daß die Heißluftdüse in Transportrichtung der Werkstücke ver fahrbar ist.In order to further heat the workpiece improve and target specific workpiece sections The ability to apply heat to a provided advantageous development of the invention, that the hot air nozzle ver in the transport direction of the workpieces is mobile.
Für eine ggfs. erforderliche, besonders gleichmäßige Nachhei zung des Werkstücks ist ferner bei einem anderen Ausführungs beispiel der Erfindung vorgesehen, daß die Nachheizvorrich tung einen unterhalb der Werkstückauflage angeordneten, träg heitsarmen Infrarotstrahler umfaßt.For a possibly even, particularly uniform heating tion of the workpiece is also in another execution example of the invention provided that the Nachheizvorrich tion a sluggish arranged below the workpiece support low-security infrared emitter.
Um nun die Anpassungsmöglichkeiten des Nachheizvorgangs an die jeweils in der Heizstation erzielten Werkstückparameter, insbesondere Werkstücktemperatur zu verbessern, zeichnet sich eine andere Weiterbildung der Erfindung dadurch aus, daß am Werkstückausgang des letzten Heizbereiches der Heiz station unterhalb der Werkstückauflage eine weitere Tempera tur-Meßvorrichtung oder -Meßstelle angeordnet ist, deren Aus gangssignal der Steuerung des unterhalb der Werkstückauflage angeordneten Infrarotstrahlers dient.In order to adjust the options for the post-heating process the workpiece parameters achieved in the heating station, especially to improve workpiece temperature Another development of the invention is characterized by that at the workpiece outlet of the last heating area the heating another tempera below the workpiece support tur measuring device or measuring point is arranged, the off output signal of the control of the below the workpiece support arranged infrared radiator is used.
Um den Regelvorgang für die Heizstation bereits für das gerade aufzuheizende Werkstück wirksam werden zu lassen, zeichnet sich eine weitere bevorzugte Ausführungsform der Er findung dadurch aus, daß mehreren der Heizvorrichtungen eine Meßvorrichtung zur Erfassung der Werkstücktemperatur zuge ordnet ist.In order to control the heating station already for the to allow the workpiece to be heated to take effect, stands out another preferred embodiment of the Er Find out that several of the heaters one Measuring device for detecting the workpiece temperature is arranged.
Bei einer anderen Weiterbildung der Erfindung ist vorgese hen, daß zumindest eine der Heizvorrichtungen mit zugeordne ter Meßvorrichtung einen Wärmestrahlung übertragenden Licht wellenleiter aufweist, dessen ausgangsseitiges Ende zumin dest quer zur Transportrichtung der Werkstücke verschwenkbar oder verschiebbar ist, wobei das ausgangsseitige Ende des Lichtwellenleiters in Transportrichtung verschwenkbar oder verschiebbar ist. Hierdurch wird es ermöglicht gezielt erhöh te Wärmeenergie auf bestimmte Abschnitte des Werkstücks zu bringen, wenn dieses Erfordernis durch die Abfragung des Werkstückzustandes über die Pyrometersonde oder die Bilder kennungseinrichtung festgestellt ist.In another development of the invention, it is provided hen that at least one of the heaters associated ter measuring device a heat radiation transmitting light has waveguide, the output-side end at least least pivotable transversely to the transport direction of the workpieces or is displaceable, the output end of the Optical waveguide can be swiveled in the transport direction or is movable. This enables targeted increases heat energy to certain sections of the workpiece bring if this requirement by querying the Workpiece condition via the pyrometer probe or the pictures identification device is established.
Bei einem anderen Ausführungsbeispiel ist zur gezielten Zu führung von Wärmeenergie vorgesehen, daß zumindest eine der Heizvorrichtungen mit zugeordneter Meßvorrichtung eine Heiß luftdüse aufweist, die quer zur und/oder in Transportrich tung der Werkstücke verschiebbar oder verschwenkbar ist. Bei einer anderen Weiterbildung der Erfindung ist vorgese hen, daß zumindest eine der Heizvorrichtungen eine Heißluft düsenschar aufweist.In another embodiment, for targeted management of thermal energy provided that at least one of the Heaters with associated measuring device a hot has air nozzle that is transverse to and / or in the transport screed device of the workpieces is displaceable or pivotable. In another development of the invention, it is provided hen that at least one of the heaters is hot air has nozzle array.
Um während des Aufheizprozesses der Werkstücke innerhalb der Heizstation besonders wärmeempfindliche Bereiche der Werk stücke vor einer Überhitzung schützen zu können, ist bei einer anderen Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, daß die Heizstation eine oder mehrere verfahrbare Kühlluftdüsen aufweist.In order during the heating process of the workpieces within the Heating station particularly heat sensitive areas of the factory Protecting pieces from overheating is part of Another development of the invention provides that the heating station has one or more movable cooling air nozzles having.
Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung ist vor gesehen, daß die Steuereinheit der Regelvorrichtung eine mit einer Speicher- und/oder Datenausgabeeinheit verbundene Rech neranordnung umfaßt, die die erfaßten, tatsächlichen Werk stückdaten der Speicher- und/oder Datenausgabeeinheit zu führt.In a further embodiment of the invention is before seen that the control unit of the control device with a a computer connected to a storage and / or data output unit that includes the captured, actual work piece data of the storage and / or data output unit leads.
Hierdurch läßt sich von jedem Werkstück eine individuelle Ist-Wert-Aufnahme erstellen, so daß für jedes Werkstück eine individuelle Auswertung des Fertigungsprozesses möglich wird und ein Löt- oder Aushärtprotokoll erarbeitet werden kann, das den entsprechenden Fertigungsprozeß dokumentiert. Dabei lassen sich die während der einzelnen Herstellungsprozeß schritte erzielten Werkstückparameter sowohl alphanumerisch als auch graphisch darstellen.This makes it possible to create an individual workpiece Create actual value recording so that one for each workpiece individual evaluation of the manufacturing process becomes possible and a soldering or curing protocol can be drawn up, that documents the corresponding manufacturing process. Here can be during the individual manufacturing process workpiece parameters achieved both alphanumerically as well as graphically.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, daß der Rechneranordnung ein die Werk stück-Solldaten beinhaltender Speicher zugeordnet ist, so daß die Rechneranordnung die Regelvorgänge innerhalb eines geschlossenen Regelkreises (closed loop), in den die Werk stücke unmittelbar einbezogen sind, einleitet.In a further preferred embodiment of the invention it is provided that the computer arrangement is the work is assigned memory containing target data, so that the computer arrangement the control processes within a closed loop in which the plant pieces are directly involved.
Hierdurch wird erreicht, daß die erfindungsgemäße Vorrich tung, sobald sie erkennt, welche Art Werkstück als nächstes zu behandeln ist, bereits die für die Erzielung des Wärmepro fils auf dem Werkstück erforderlichen Einstellungen vor nimmt, um dann, wenn das Werkstück in den eigentlichen Auf heizprozeß eintritt diesen entsprechend den erfaßten Werk stückzuständen zu regeln. Auf diese Weise läßt sich also der für ein Löten im Aufschmelzverfahren (Reflow-Verfahren) oder für ein Aushärteverfahren erforderliche Aufheizprozeß nicht nur besonders genau für das jeweilige Werkstück regeln, son dern auch beschleunigen, da hierdurch eine Voreinstellung der einzelnen Heizbereiche der Heizstation ermöglicht wird, ohne den Regelprozeß nachteilig zu beeinflussen.This ensures that the Vorrich invention as soon as it recognizes what type of workpiece is next is already to be treated for achieving the heat pro fils necessary settings on the workpiece picks up when the workpiece is actually in the on heating process occurs according to the recorded work to regulate piece conditions. In this way, the for reflow soldering or heating process required for a curing process only regulate particularly precisely for the respective workpiece, son accelerate, because this is a default the individual heating areas of the heating station is made possible, without adversely affecting the control process.
Hierbei entsteht durch die Anordnung der Meßvorrichtungen und durch die Möglichkeit der Nachregelung in Abhängigkeit vom jeweiligen Werkstückzustand ein adaptiver Regelkreis, so daß sich die Vorrichtung selbständig an die optimalen Werte herantastet. Dabei ist die Vorrichtung bei entsprechender Speichermöglichkeit für Werkstück-, Prozeß- und Kennli nien-Daten lernfähig. Auf diese Weise können einmal ermittel te Regelprozesse selbständig jederzeit bei Durchlauf von ent sprechenden Werkstücken wieder abgerufen und durchgeführt werden.This results from the arrangement of the measuring devices and depending on the possibility of readjustment an adaptive control loop from the respective workpiece state, see above that the device independently adapts to the optimal values approaches. The device is appropriate Storage possibility for workpiece, process and characteristic nien data capable of learning. This way you can determine once control processes independently at any time when ent retrieved and carried out speaking workpieces will.
Die Rechneranordnung der Vorrichtung kann somit selbständig die Vorgabe für die erforderlichen Einstellungen herbeifüh ren, während die Zuführung von Wärmeenergie zum Werkstück in nerhalb der einzelnen Heizbereiche durch die Heizvorrichtun gen entsprechend dem jeweiligen Energiezustand des Werk stücks geregelt werden kann, wobei das Werkstück selbst mit in den Regelkreis einbezogen ist.The computer arrangement of the device can thus operate independently set the default for the required settings ren while the supply of thermal energy to the workpiece in within the individual heating areas by the heating device conditions according to the energy status of the plant piece can be controlled, with the workpiece itself is included in the control loop.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Rechneranordnung der Regelvorrich tung mit einem mit einem Expertensystem arbeitenden Rechner verbunden ist. Durch die erfindungsgemäße Verbindung der Rechneranordnung der Regelvorrichtung mit einem Rechner, der mit einem Expertensystem arbeitet, wird es ermöglicht, anhand der eingegebenen Werkstückdaten, die über die Code-Lese-Einheit oder die Bilderkennungseinrichtung erfaßt werden die einzelnen Prozeßparameter für das jeweilige Werk stück eigenständig vorzugeben. Während des dann folgenden Re gelprozesses werden die infolge des jeweiligen Werkstückzu standes durchgeführten Anpassungen der Prozeßparameter erfaßt, so daß ein automatischer Lernprozeß möglich wird, der ständig neue Programmanpassungen zur Optimierung der Pro zeßparameter durchführt.Another embodiment of the invention is thereby characterized in that the computer arrangement of the rule device with a computer working with an expert system connected is. By connecting the Computer arrangement of the control device with a computer that works with an expert system, it is possible on the basis of the entered workpiece data, which via the Code reading unit or the image recognition device is detected are the individual process parameters for the respective plant to specify the piece independently. During the following re gel process due to the respective workpiece made adjustments to the process parameters recorded so that an automatic learning process is possible the constantly new program adjustments to optimize the Pro performs parameters.
Die durch den automatischen Lernprozeß des Expertensystems ermittelten optimierten Programme lassen sich dann auch auf die Rechneranordnung anderer Löt- und/oder Aushärtvorrichtun gen übertragen, die nicht an einen mit einem Expertensystem arbeitenden Rechner angeschlossen sind.The automatic learning process of the expert system The optimized programs determined can then also be opened the computer arrangement of other soldering and / or curing devices gene transfer that is not to one with an expert system working computers are connected.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Rechneranordnung der Regelvorrich tung mit einem den gesamten Fertigungsprozeß der Werkstücke steuernden oder regelnden Rechnersystems verbunden ist, dem die jeweils erreichten Werkstück-Ist-Daten zur Verarbeitung zugeführt sind.Another embodiment of the invention is thereby characterized in that the computer arrangement of the rule device processing with the entire manufacturing process of the workpieces controlling or regulating computer system is connected to the the actual workpiece data reached for processing are fed.
Die Erfindung wird im folgenden beispielsweise anhand der Zeichnung näher erläutert; in dieser zeigt:The invention is described below, for example, with the aid of Drawing explained in more detail; in this shows:
Fig. 1 eine schematische Draufsicht auf eine Werk stückauflage einer Transporteinrichtung der Löt- und/oder Aushärtvorrichtung, Fig. 1 is a schematic plan view of a workpiece support of a transport device of the soldering and / or curing device,
Fig. 2 einen schematischen Längsschnitt durch eine Löt- und/oder Aushärtvorrichtung, Fig. 2 shows a schematic longitudinal section through a brazing and / or curing device,
Fig. 3 einen schematischen Längsschnitt durch eine andere Löt- und/oder Aushärtvorrichtung, Fig. 3 shows a schematic longitudinal section through another soldering and / or curing device,
Fig. 4 eine andere Transporteinrichtung für eine Löt- und/oder Aushärtvorrichtung und Fig. 4 shows another transport device for a soldering and / or curing device and
Fig. 5 ein schematisches Blockschaltbild der Löt und/oder Aushärtvorrichtung. Fig. 5 is a schematic block diagram of the soldering and / or curing device.
In den verschiedenen Figuren der Zeichnung sind einander ent sprechende Bauteile mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet.In the different figures of the drawing, one another is ent speaking components with the same reference numerals.
Fig. 1 zeigt eine Werkstückauflage 11 mit darauf angeordne ten Werkstücken 13, die z.B. durch bestückte Leiterplatten gebildet sind. Die Werkstückauflage 11 weist eine Vielzahl von hitzebeständigen, zumindest für Wärmestrahlung durchläs sigen Auflageplatten 17 auf, die in entsprechende Auflagerah men 18 eingelegt sind. Zwischen den als Rasterbausteinen aus gebildeten Auflageplatten 17 sind an einigen Stellen der Werkstückauflage 11 Lücken 19 belassen, um eine Beaufschla gung der Werkstücke 13 von unten mit Heißluft zu ermögli chen. An ausgewählten Stellen der Werkstückauflage 11 können an Stelle der Auflageplatten 17 auch Wärmestrahlung undurch lässige Blenden 20 angeordnet sein, um bestimmte Werkstüc kabschnitte von einer übermäßigen Wärmebeaufschlagung abzu schirmen. Fig. 1 shows a workpiece support 11 with th workpieces 13 arranged thereon, which are formed for example by populated circuit boards. The workpiece support 11 has a plurality of heat-resistant, at least for heat radiation permeable support plates 17 which are inserted in corresponding Auflagerah men 18 . Between the support plates 17 formed as raster blocks 11 gaps 19 are left at some points of the workpiece support in order to enable the workpieces 13 to be subjected to hot air from below. At selected locations of the workpiece support 11 of the support plates 17 may be arranged heat radiation impenetrable permeable diaphragm 20 in place to certain Werkstüc kabschnitte from excessive heat application ERS shield.
Der Werkstückauflage 11 sind Anschlagbarrieren 21 zuge ordnet, um die Werkstücke 13 in fest vorgegebenen Stellungen genau zu positionieren.The workpiece support 11 are assigned stop barriers 21 in order to position the workpieces 13 precisely in fixed positions.
Oberhalb der Werkstückauflage 11 sind an Querträgern 38, 38′ ein Lichtwellenleiter 31 bzw. eine Kühlluftdüse 33 ange ordnet, deren ausgangsseitiges Ende in Richtung des Doppel pfeils A quer zur Transportrichtung B der Werkstücke 13 ge steuert verschiebbar sind. Wahlweise können der Lichtwellen leiter 31 und die Kühlluftdüse 33 auch mittels der Querträ ger 38, 38′ gesteuert in Richtung des Doppelpfeils B′ paral lel zur Transportrichtung B der Werkstücke 13 verfahrbar sein.Above the workpiece support 11 are on cross beams 38 , 38 'an optical fiber 31 or a cooling air nozzle 33 is arranged, the output end in the direction of the double arrow A transversely to the direction of transport B of the workpieces 13 ge controls are displaceable. Optionally, the light waveguide 31 and the cooling air nozzle 33 can also be moved by means of the Querträ ger 38 , 38 'controlled in the direction of the double arrow B ' paral lel to the transport direction B of the workpieces 13 .
Nach Fig. 2 ist oberhalb der Werkstückauflage 11 einer Trans porteinrichtung 10 an deren eingangsseitigem Ende eine Werk stückerkennungsvorrichtung 24 angeordnet, die z.B. als Code-Lese-Einheit ausgebildet ist. An die Code-Lese-Einheit 24 schließt sich ein UV-Strahler 39 an, der oberhalb der Werkstückauflage 11 angeordnet ist und dem ein zweiter UV-Strahler 39′ unterhalb der Werkstückauflage 11 zugeordnet ist. FIG. 2 is a trans port means 10 at the input-end of a workpiece recognition device 24 is disposed above the workpiece support 11, for example, code-reading unit is designed as. The code reading unit 24 is followed by a UV lamp 39 , which is arranged above the workpiece support 11 and to which a second UV lamp 39 'is assigned below the workpiece support 11 .
Auf die UV-Strahler 39, 39′ folgen einzelne Heizbereiche 12 einer Heizstation 16, in denen oberhalb und unterhalb der sind, die vorzugsweise als Infrarotstrahler ausgebildet sind. Am ausgangsseitigen Ende der Heizstation 16 ist eine obere und eine untere Meßvorrichtung 15 bzw. 15′ vorgesehen, die als Pyrometersonde ausgebildet sein kann, um die Tempera tur der Werkstücke 13 am Ende der Heizstation 16 berührungs los zu erfassen.On the UV radiators 39 , 39 'follow individual heating areas 12 of a heating station 16 , in which are above and below, which are preferably designed as infrared radiators. At the output end of the heating station 16 , an upper and a lower measuring device 15 and 15 'is provided, which can be designed as a pyrometer probe to detect the temperature of the workpieces 13 at the end of the heating station 16 without contact.
In Transportrichtung B der Werkstücke 13 folgt auf die Heiz station 16 eine Nachheizvorrichtung 27, die eine in Richtung des Doppelpfeils B′ verfahrbare Heißluftdüse 30 sowie einen oberen und einen unteren Infrarotstrahler 29 bzw. 29′ umfaßt. Unmittelbar am Ausgang der Nachheizvorrichtung 27 sind weitere Meßvorrichtungen 28 zur Erfassung der Werkstück temperatur vorgesehen.In the transport direction B of the workpiece 13 follows the heating station 16 is an after-heater 27, which comprises a direction of the double arrow B 'movable heat nozzle 30 as well as an upper and a lower infrared radiators 29 and 29'. Immediately at the exit of the post-heating device 27 , further measuring devices 28 are provided for detecting the workpiece temperature.
Die Werkstückerkennungsvorrichtung 24 und die Meßsonden 15, 15′, 28 sind an eine Steuereinheit 25 (Fig. 5) angeschlos sen, die zusammen mit den Meßvorrichtungen 15, 15′, 28 eine Regelvorrichtung 26 für die Heizstation 16 bilden.The workpiece detection device 24 and the measuring probes 15 , 15 ', 28 are connected to a control unit 25 ( FIG. 5), which together with the measuring devices 15 , 15 ', 28 form a control device 26 for the heating station 16 .
Die in Fig. 2 dargestellte Löt- und/oder Aushärtvorrichtung arbeitet wie folgt:The soldering and / or curing device shown in FIG. 2 operates as follows:
Nachdem ein Werkstück 13 auf die Werkstückauflage 11 aufge setzt wurde, erfaßt die Bilderkennungsvorrichtung 24 die Art des Werkstücks und gibt ein entsprechendes Signal an die Steuereinheit 25 ab. Sollen bei dem zu bearbeitenden Werk stück 13 nur Lötverbindungen im Aufschmelzverfahren (Reflow-Verfahren) hergestellt werden, so werden die einzel nen Heizvorrichtungen 14, 14′ der Heizstation 16 von der Steuereinheit 25 so beaufschlagt, daß in der Heizstation 16 das für die Aufheizung der Werkstücke 13 erforderliche Wärme profil eingestellt wird, während die UV-Strahler inaktiviert bleiben. Sollen zusätzlichen zu den oder anstelle der Lötver bindungen Klebstoffverbindung aus leitenden oder nichtleiten den Klebstoffen ausgehärtet werden, so können je nach Bedarf die UV-Strahler 39, 39′aktiviert werden, um das Aushärten der Klebstoffverbindungen durch Beaufschlagung mit UV-Strah lung zu beschleunigen.After a workpiece 13 has been placed on the workpiece support 11 , the image recognition device 24 detects the type of the workpiece and emits a corresponding signal to the control unit 25 . If the workpiece to be machined 13 only solder connections are made in the reflow process (reflow process), then the individual heaters 14 , 14 'of the heating station 16 are acted upon by the control unit 25 so that in the heating station 16 that for heating the Workpieces 13 required heat profile is set while the UV lamps remain inactivated. If, in addition to or instead of the solder connections, adhesive connections made of conductive or non-conductive adhesives are cured, the UV lamps 39 , 39 'can be activated as required to accelerate the curing of the adhesive connections by exposure to UV radiation.
Nachdem das erste Werkstück 13 von der Transporteinrichtung 10 in die Heizstation 16 transportiert wurde, werden weitere Werkstücke 13 nacheinander auf die Werkstückauflage 11 aufge setzt, wobei die Werkstückerkennungsvorrichtung 24 wiederum die Werkstückart erfaßt und an die Steuereinheit 25 meldet.After the first workpiece 13 has been transported by the transport device 10 into the heating station 16 , further workpieces 13 are successively placed on the workpiece support 11, the workpiece detection device 24 in turn detecting the workpiece type and reporting it to the control unit 25 .
Nachdem das erste Werkstück 13 durch die Heizstation 16 transportiert wurde, wobei es sowohl von oben als auch von unten mit Wärmestrahlung, insbesondere mit Infrarotstrah lung, beaufschlagt wurde, erfassen die Meßvorrichtungen 15, 15′ die Temperatur, auf die das Werkstück 13 aufgeheizt wurde. Die von den Meßsonden 15, 15′ gemessenen Temperaturen werden an die Steuereinheit 25 gemeldet.After the first workpiece 13 was transported through the heating station 16 , wherein it was subjected to heat radiation, in particular with infrared radiation, both from above and from below, the measuring devices 15 , 15 'detect the temperature to which the workpiece 13 was heated. The temperatures measured by the measuring probes 15 , 15 'are reported to the control unit 25 .
Liegt nun die erreichte Werkstücktemperatur unterhalb einer Soll-Temperatur, so wird von der Steuereinheit 25 die Nach heizvorrichtung 27 so angesteuert, daß das Werkstück 13 von den Infrarotstrahlern 29, 29′ und/oder der Heißluftdüse 30 weiter auf die gewünschte Temperatur aufgeheizt wird. Dabei kann je nach Bedarf die Heißluftdüse 30 parallel zur Trans portrichtung B des Werkstücks 13 verfahren werden, um einzel ne Werkstückabschnitte gezielt mit Wärme zu beaufschlagen.If the workpiece temperature reached is below a target temperature, the control unit 25 controls the after heater 27 so that the workpiece 13 is further heated by the infrared radiators 29 , 29 'and / or the hot air nozzle 30 to the desired temperature. Depending on requirements, the hot air nozzle 30 can be moved parallel to the transport direction B of the workpiece 13 in order to selectively apply heat to individual workpiece sections.
Gleichzeitig regelt die Steuereinheit 25 die Heizvorrichtun gen 14, 14′ der Heizstation 16 nach, so daß eine verbesserte Aufheizung der folgenden Werkstücke 13 erfolgt.At the same time, the control unit 25 regulates the heating devices 14 , 14 'of the heating station 16 , so that improved heating of the following workpieces 13 takes place.
Am Ausgang der Nachheizvorrichtung 27 überwachen weitere Meß sonden 28 die endgültig erreichte Werkstücktemperatur. Die Messung der Werkstücktemperatur an dessen Unterseite kann durch die unterhalb der Werkstückauflage 11 angeordneten Meß sonden 15, 15′ vorzugsweise in Bereichen erfolgen, in denen die Werkstückauflage 11 Lücken 19 aufweist, so daß eine Ver fälschung der von den Meßvorrichtungen 15′, 28 gelieferten Meßwerte ausgeschlossen ist.At the output of the reheater 27 , further measuring probes 28 monitor the workpiece temperature that has finally been reached. The measurement of the workpiece temperature on its underside can be carried out by the measuring probes 15 , 15 'arranged below the workpiece support 11 , preferably in areas in which the workpiece support 11 has gaps 19 , so that a falsification of the measured values supplied by the measuring devices 15 ', 28 is excluded.
Nachdem nun das zweite Werkstück 13 wiederum die Heizstation 16 verläßt, wird auch dessen Temperatur von den Meßvorrich tungen 15, 15′ am Ausgang der Heizstation 16 erfaßt und der Steuereinheit 25 zugeführt. Diese kann nun entsprechend der erreichten Temperatur die Heizstation erneut nachregeln.Now that the second workpiece 13 again leaves the heating station 16 , the temperature of the measuring lines 15 , 15 'is detected at the output of the heating station 16 and fed to the control unit 25 . This can now readjust the heating station according to the temperature reached.
Dieser Regelvorgang durch die Steuereinheit 25 wiederholt sich so lange, bis praktisch jedes die Heizstation 16 verlas sende Werkstück 13 die geforderte Soll-Temperatur erreicht hat, so daß dann keine nachträgliche Beaufschlagung der Werk stücke 13 mit Wärme in der Nachheizvorrichtung 27 mehr erfor derlich ist.This control process by the control unit 25 is repeated until practically every workpiece 13 leaving the heating station 16 has reached the required target temperature, so that then no subsequent application of the work pieces 13 with heat in the reheating device 27 is neces sary.
Die so erfaßte Einstellung des Wärmeprofils der Heizstation 16 kann nun in der Steuereinheit 25 gespeichert werden, so daß die Steuereinheit, nachdem sie in der Löt- und Aushärt vorrichtung andere Werkstücke 13 bearbeitet wurden, dieses Wärmeprofil wieder einstellen kann, wenn es erneut benötigt wird. Auf diese Art wird eine, das Werkstück einschließende adaptive, optimierfähige, also lernfähige Regelung erreicht.The setting of the heat profile of the heating station 16 detected in this way can now be stored in the control unit 25 , so that the control unit, after it has been processed in the soldering and curing device other workpieces 13 , can set this heat profile again if it is required again. In this way, an adaptive, optimizable, that is, learnable control, including the workpiece, is achieved.
Fig. 3 zeigt nun eine weitere Löt- und Aushärtvorrichtung mit einer Transporteinrichtung 10 die eine Werkstückauflage 11 wie anhand von Fig. 1 beschrieben, aufweist. An eingangs seitigen Ende der Transporteinrichtung 10 besitzt die Löt- und Aushärtvorrichtung wiederum eine Werkstückerkennungsein richtung, die beispielsweise durch eine Bilderkennungsvor richtung 24′ gebildet wird. Daran schließen sich wiederum UV-Strahler 39, 39′ an, die oberhalb und unterhalb der Werk stückauflage 11 angeordnet sind. Die in Heizbereiche 12 un terteilte Heizstation 16 besitzt nun ebenfalls Heizvorrich tungen 14, 14′, wobei jedem Heizbereich 12 eine obere und untere Meßvorrichtung 15 bzw. 15′ zugeordnet ist. FIG. 3 now shows a further soldering and curing device with a transport device 10 which has a workpiece support 11 as described with reference to FIG. 1. At the input end of the transport device 10 , the soldering and curing device in turn has a workpiece detection device, which is formed, for example, by an image detection device 24 '. This is in turn followed by UV lamps 39 , 39 ', which are arranged above and below the workpiece support 11 . The divided into heating areas 12 un heating station 16 now also has Heizvorrich lines 14 , 14 ', each heating area 12 having an upper and lower measuring device 15 and 15 ' is assigned.
Die Transporteinrichtung 10, deren Werkstückauflage 11 fest stehend ausgebildet ist, besitzt eine Schubeinrichtung 22, mittels der die Werkstücke 13 durch die Heizstation 16 ge führt werden.The transport device 10 , the workpiece support 11 is fixed, has a pushing device 22 , by means of which the workpieces 13 are guided through the heating station 16 .
Wie in Fig. 4 dargestellt, kann anstelle der Schubeinrich tung 22 auch eine Handhabungsvorrichtung 23 (handling system) verwendet werden, die die Werkstücke 13 mit Greifern 40 erfaßt, auf die Werkstückauflage 11 auflegt, dort positio niert und/oder während des gesamten Löt- oder Aushärtprozes ses durch die Heizvorrichtung 16 führt.As shown in FIG. 4, instead of the Schubeinrich device 22 , a handling device 23 (handling system) can be used, which detects the workpieces 13 with grippers 40 , places them on the workpiece support 11 , positions them there and / or during the entire soldering or Aushärtsproes ses leads through the heater 16 .
Die anhand von Fig. 3 beschriebene Löt- und Aushärtvorrich tung arbeitet wie folgt:The soldering and curing device described with reference to FIG. 3 operates as follows:
Nachdem die Bilderkennungsvorrichtung 24′ das zu bearbeiten de Werkstück 13 erfaßt und an die Steuereinheit 25 gemeldet hat, stellt die Steuereinheit 25 die Heizstation 16 vorab auf das gewünschte, zu erzielende Wärmeprofil ein. Wenn an dem speziellen Werkstück wiederum nur Lötverbindungen herge stellt werden müssen, wird das Werkstück unmittelbar in den ersten Heizbereich 12 verschoben, wo es aufgeheizt wird. Wäh rend des Aufheizvorgangs der durch die gleichzeitige Beauf schlagung des Werkstücks 13 von oben und unten mit Wärme strahlung besonders gleichmäßig erfolgt, erfassen die Meßvor richtung 15, 15′ des ersten Heizbereiches 12 die Werkstück temperatur, so daß die Steuereinheit 25 die ersten Heizvor richtungen 14, 14′ in Abhängigkeit vom Ausgangssignal der Meßvorrichtung 15, 15′ ausgehend von der Grundeinstellung der Heizvorrichtungen 14, 14′ für diesen Werkstücktyp so nachregelt, daß das Werkstück 13 die geforderte Soll-Tempera tur erreicht. Anschließend wird das Werkstück 13 durch die folgenden Heizbereiche 12 gefahren, in denen sich der Regel vorgang für die diesen zugeordneten Heizvorrichtungen 14, 14′ wiederholt.After the image recognition device 24 'has detected the workpiece 13 to be processed and reported it to the control unit 25 , the control unit 25 sets the heating station 16 in advance to the desired heat profile to be achieved. If in turn only solder connections have to be made to the special workpiece, the workpiece is moved directly into the first heating area 12 , where it is heated. While the heating process is particularly uniform due to the simultaneous application of the workpiece 13 from above and below with heat radiation, the measuring device 15 , 15 'of the first heating area 12 detect the workpiece temperature, so that the control unit 25 the first heating device 14th , 14 'depending on the output signal of the measuring device 15 , 15 ' based on the basic setting of the heaters 14 , 14 'readjusted for this type of workpiece so that the workpiece 13 reaches the required target temperature. Subsequently, the workpiece 13 is moved through the following heating areas 12 , in which the control process is repeated for the heating devices 14 , 14 'associated therewith.
Die bis auf übliche Toleranzen nunmehr für sämtliche Werk stücke 13 einer Werkstückreihe gültige Einstellung des Wärme profils in den einzelnen Heizbereichen 12 kann nun wiederum in einen Rechner 36 der Steuereinheit 25 abgespeichert werden, um später für gleichartige Werkstückserien als Grund einstellung zur Verfügung zu stehen.The up to usual tolerances now valid for all work pieces 13 of a row of workpieces setting of the heat profile in the individual heating areas 12 can in turn be stored in a computer 36 of the control unit 25 in order to later be available as a basic setting for similar workpiece series.
Wie in Fig. 1 angedeutet, können einem oder mehreren Heizbe reichen 12 ein verfahrbarer Lichtwellenleiter 31 zugeordnet sein, um innerhalb des bzw. der entsprechenden Heizbereiche 12 bestimmte Werkstückabschnitte zusätzlich gezielt mit Wär meenergie zu beaufschlagen.As indicated in Fig. 1, one or more Heizbe rich 12 can be assigned a movable optical waveguide 31 in order to specifically apply heat to certain workpiece sections within the or the corresponding heating areas 12 with thermal energy.
Ferner kann die Löt- und/oder Aushärtvorrichtung verfahrbare Kühlluftdüsen 33 aufweisen, um zwischen den Heizbereichen 12 oder in einem gesonderten Kühlbereich dem Werkstück Kühlluft zuzuführen um es abzukühlen oder um bestimmte, insbesondere wärmeempfindliche Abschnitte eines Werkstücks 13 gezielt ab zukühlen.Furthermore, the soldering and / or curing device can have movable cooling air nozzles 33 in order to supply cooling air to the workpiece between the heating regions 12 or in a separate cooling region in order to cool it down or to specifically cool certain, in particular heat-sensitive, sections of a workpiece 13 .
Nach Fig. 5 weist die Löt- und/oder Aushärtvorrichtung eine Steuereinheit 25 auf, die vorzugsweise eine Rechneranordnung 36 umfaßt, um die Heizstation 16 zu steuern. Die von der Heizstation 16 erzeugte Wärmeenergie beaufschlagt das Werk stück 13, dessen Temperatur von der Meßvorrichtung 15 erfaßt wird. Die innerhalb der Heizstation 16 erzielte Temperatur des Werkstücks 13 wird von der Meßvorrichtung 15 an die Steu ereinheit 25 zurückgemeldet, so daß hierdurch ein geschlosse ner Regelkreis gebildet wird, in den das Werkstück 13 unmit telbar mit einbezogen ist.According to FIG. 5, the soldering and / or curing device to a control unit 25, which preferably comprises a computer arrangement 36 to control the heating sixteenth The heat energy generated by the heating station 16 acts on the workpiece 13 , the temperature of which is detected by the measuring device 15 . The temperature of the workpiece 13 achieved within the heating station 16 is reported back by the measuring device 15 to the control unit 25 , so that this forms a closed control loop in which the workpiece 13 is directly involved.
Außerdem wird von der Steuereinheit 25 in nicht dargestell ter Weise die Transporteinrichtung 10 beaufschlagt, so daß sich die Verweildauer der Werkstücke 13 in den einzelnen Heizbereichen 12 ebenfalls regeln läßt.In addition, the transport device 10 is acted upon by the control unit 25 in a manner not shown, so that the dwell time of the workpieces 13 in the individual heating areas 12 can also be regulated.
Die vom Werkstück 13 durchlaufenen Verfahrensparameter, wie Werkstücktemperatur und Verweildauer der Werkstücke 13 in den einzelnen Heizbereichen 12 können von der Steuereinheit je nach Bedarf sowohl einer Datenausgabeeinheit 35 oder einer Speichereinheit 34 zugeführt werden, so daß sich der vom Werkstück 13 durchlaufene Löt- oder Aushärtprozeß doku mentieren läßt.The process parameters traversed by the workpiece 13 , such as workpiece temperature and dwell time of the workpieces 13 in the individual heating areas 12, can be supplied by the control unit to either a data output unit 35 or a storage unit 34 as required, so that the soldering or curing process carried out by the workpiece 13 is documented mentions.
Wie durch die Leitungen 41 in Fig. 5 angedeutet kann die Rechneranordnung 36 der Steuereinheit 25 mit einem weiteren Rechner verbunden sein, der den gesamten Fertigungsprozeß des Werkstücks steuert.As indicated by the lines 41 in FIG. 5, the computer arrangement 36 of the control unit 25 can be connected to a further computer which controls the entire manufacturing process of the workpiece.
Schließlich kann die Rechneranordnung 36 noch mit einem wei teren Rechner 37 in Verbindung stehen, der mit einem Exper tensystem arbeitet.Finally, the computer arrangement 36 can also be connected to a further computer 37 which works with an expert system.
Hierbei läßt sich die Löt- und Aushärtvorrichtung wie folgt regeln:Here, the soldering and curing device can be as follows regulate:
Zunächst erfaßt wiederum die Werkstückerkennungsvorrichtung 24, 24′, die insbesondere als Bilderkennungseinrichtung 24′ausgebildet ist, die Werkstückdaten, insbesondere dessen Zustand und dessen Konfiguration. Diese Werkstückdaten werden der Rechneranordnung 36 zugeführt, die diese an den mit einem Expertensystem arbeitenden Rechner 37 weiterlei gung stehenden Expertenwissens die einzelnen Prozeßparameter für die Bearbeitung des Werkstücks 13 und meldet diese an die Rechneranordnung 36 zurück, die daraufhin den Löt- und/oder Aushärtprozeß wie beschrieben regelt.First of all, the workpiece recognition device 24 , 24 ', which is designed in particular as an image recognition device 24 ', detects the workpiece data, in particular its state and its configuration. This workpiece data are supplied to the computer arrangement 36, the same to the working with an expert system computer 37 weiterlei supply standing expert knowledge, the individual process parameters for machining of the workpiece 13 and reports this back to the computer arrangement 36, then the solder and / or curing process such as described.
Die einzelnen Regelschritte werden ihrerseits wieder dem Rechner 37 zugeführt, der so die tatsächlich vom Werkstück 13 durchlaufenen Prozeßparameter erhält und der nun eine Op timierung des Löt- und/oder Aushärtprozesses vornehmen kann. Um daraufhin für weitere Werkstücke 13 verbesserte Vorgaben für die einzelnen Verfahrensschritte an die Rechneranordnung 36 der Steuereinheit 25 zu liefern.The individual control steps are in turn fed back to the computer 37 , which thus receives the process parameters actually passed through the workpiece 13 and which can now carry out an optimization of the soldering and / or curing process. In order to then supply improved specifications for the individual method steps to the computer arrangement 36 of the control unit 25 for further workpieces 13 .
Auf diese Weise läßt sich in einem automatischen, erweiter ten Lernprozeß die Vorgabe für die Verfahrensparameter, ins besondere für das auf dem Werkstück 13 zu erzielende Wärme profil optimieren.In this way, the specification for the process parameters, in particular for the heat to be achieved on the workpiece 13, can be optimized in an automatic, expanded learning process.
Die auf diese Weise ermittelten optimalen Vorgaben für die einzelnen Verfahrensparameter, insbesondere für das Wärmepro fil können nun auch an andere Löt- und/oder Aushärtvorrich tungen übergeben werden, deren eine Rechneranordnung 36 um fassende Steuereinheit 25 nicht mit einem mit einem Experten system arbeitenden Rechner 37 verbunden sind.The optimal specifications determined in this way for the individual process parameters, in particular for the heat profile, can now also be transferred to other soldering and / or curing devices, the control unit 25 comprising a computer arrangement 36 of which does not have a computer 37 working with an expert system are connected.
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