ELECTRONICALLY CONTROLLED SOLDERING IRON

Abstract: 1. An electronically regulated soldering iron comprising an elongate heated body (2) secured to a handle (1), the heated body having a heating element at its end remote from the handle (1) ; a temperature sensor (3) for measuring the temperature of the heating element or the soldering tip (8) heated thereby ; an electronic control which is controlled by the temperature sensor (3) and which controls a semiconductor power switch (4) which serves to control the current flowing through the heating element, with the semiconductor power switch (4) and the electronic control being arranged in the inside of the handle (1) ; and a securing part for securing the heated body (2) to the handle (1) characterised in that the semiconductor power switch (4) is thermally conductively secured to the end of the securing part (1a, 2a, 6; 16) remote from the heated body (2), with the securing part being constructed as a cooling body.

Description: ilektronisch geregelter Lötkolben Die Erfindung bezieht sich auf einen elektronisch geregelten Lötkolben mit einem an einem Handgriff befestigten langgestreckten Körper, der an seinem vom Handgriff abgewandte Ende ein Heizelement aufweist, mit einem Temperaturfühler zur Messung der Temperatur des Heizelementes bzw. der hiervon beheizten Lötspitze, mit einer Steuerelektronik, die von dem Temperaturfühler angesteuert wird und einen Halbleiter-Leistungsschalter ansteuert, der zur Steuerung des durch die Heizwicklung fliessenden Stromes dient, wobei der Halbleiter-Leistungsschalter und die Steuerelektronik im Inneren des Handgriffes des Lötkolbens angeordnet sind, und mit einem Befestigungsteil zur Befestigung des Heizkörpers an dem Handgriff. Es sind Lötkolben bekannt, bei denen das im Heizkörper angeordnete 11eizelement sowie der Temperaturfühler über getrennte Verbindungen mit einer Lötstation verbunden sind, die den Schutztransformator und die Steuerelektronik enthält. Zur Verbindung des Lötkolbens mit der Lötstation ist daher ein vieladriges Kabel erforderlich, da in den meisten Fällen noch ein zusätzlicher Erd- oder Schutzleiter in dem Kabel mitgeführt werden muss. Ein derartiges vieladriges Kabel muss zur Erzielung einer ausreichenden Sicherheit gegen eine Un terbrechung einzelner Leiter auf Grund von Materialermüdung relativ stark ausgebildet sein, so dass sich ein relativ starres Kabel ergibt, das die Handhabung des Lötkolbens behindern kann. Andererseits ergibt jedoch die Anordnung der Steuerelektronik in gewissem Abstand von dem eigentlichen Lötkolben die Möglichkeit, geeignete Kühlmassnahmen für die Steuerelektronik vorzusehen, was von erheblicher Bedeutung sein kann. Es ist weiterhin ein elektrisch geregelter Lötkolben der eingangs genannten Art bekannt (US-Patentschrift 4 055 744) bei der die Steuerelektronik im Handgriff des Lötkolbens angeordnet ist. Zur Erzielung einer ausreichenden Wärme- ableitung, insbesondere für den den Speisestrom des Heizelementes steuernden Halbleiter-Leistungsschalter, ist hierbei vorgesehen, dass am hinteren Ende des iiandgriffes des Lotkolbens austretende Kabel mit einem relativ starken Metallgeflecht zu umgeben, das bis auf die Leiterplatte geführt und auf dieser abgeflacht ist,so sodass auf diesem abgeflachten Teil des Metallgeflechtes der Halbleiter-Leistungsschalter angeordnet werden kann und eine Wärmeableitung von diesem Halbleiter-Leistungsschalter über das Metallgeflecht erfolgt. Das Metallgeflecht, das am hinteren Ende des Handgriffes frei zugänglich ist, kann hierbei eine erhebliche Temperatur annehmen, was bei der Bedienung des Lötkolbens unangenehm sein kann. Weiterhin befindet sich die gesamte übrige Steuerelektronik zwischen dem Halbleiter Leistungsschalter und dem Heizkörper, so dass erhebliche Temperatureinflüsse auf diese Steuerelektronik einwirken, was aus Gründen der Regelgenauigkeit unerwünscht ist. Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, einen Lötkolben der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem das Problem der rmeableitung, insbesondere des Halbleiter-Leistungsschalters, sowie der Schutz der Steuerelektronik gegen Temperatureinflüsse in besserer Weise gelöst ist. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass der Halbleiter-Leistungsschalter mit dem 3efestigungsteil des Heizkörpers wärmeleitend verbunden ist. Die wärme leitende Verbindung des Halbleiter-Leistungssenalters ermöglicht überraschenderweise eine ausreichende Kühlung des Leistangshalbleiters,da das von dem Heizelement abgewandte Ende des Heizkörpers und insbesondere dessen Befestigungs flansch ausreichend niedrige Temperaturen aufweisen, die im Betriebsbereich derartiger Halbleiter-Leistungsschalter liegen. Durch die Anordnung des Halbleiter-Leistungsschalters an dem dem Heizkörper zugewandtem Ende des Handgriffes kann die gesamte übrige Steuerelektronik im Handgriff an dem vom Heizkörper und dem Halbleiter-Leistungsschalter abgewandten Ende angeordnet werden, so dass die Temperatureinflüsse verringert werden. Gemäss einer Ausgestaltung der Erfindung ist das Befestigungsteil des Heizkörpers durch einen mit dem Heizkörper verbundenen Befestigungsflansch gebildet, der mit dem Halbleiter-Leistungsschalter wärmeleitend verbunden ist. Gemäss einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist der Heizkörper über einen das Befestigungsteil bildenden Kühlkörper an dem Handgriff befestigt, und der Halbleiter-Leistungsschalter ist an dem von dem Heizkörper abgewandten Ende des Kühlkörpers wärmeleitend befestigt. Der Kühlkörper kann hierbei gemäss einer Ausgestaltung der Erfindung durch einen Befestigungsflansch am Kühlkörper und eine dem Handgriff zugewandte Metallplatte gebildet sein, wobei zwischen dem Befestigungsflansch und der Metallplatte Distanzscheiben zur Bildung eines Luftspaltes zwischen dem Befestigungsflansch und der Metallplatte angeordnet sind und die Netallplatte in ihrem mitlerem Bereich einen in das Innere des Handgriffes umgebogenen ausgestanzten Abschnitt aufweist, an dem der Halbleiter-Leistungsschalter wärmeleitend befestigt ist. Hierdurch ergibt sich eine besonders einfache Herstellung und Montage des Lötkolbens. Bei Ausbildung der Steuerelektronik in Form einer gedruckten Schaltung auf einer Leiterplatte ist vorzugsweise vorgesehen, dass der Halbleiter-Leistungsschalter ebenfalls auf der Lei terplatte angeordnet ist und dass die Leiterplatte ebenfalls zusammen mit dem Halbleiter-Leistungsschalter an dem ausgestanzten Abschnitt befestigt ist. Gemäss einer Ausgestaltung der Erfindung erstreckt sich der Temperaturfühler im Inneren des Heizkörpers und zwischen dem Temperaturfühler und dem an dem Handgriff befestigten Ende des Heizkörpers ist eine Druckfeder angeordnet, die den Temperaturfühler gegen die in die dem entgegengesetzten Ende des Heizkörpers angeordnete Lötspitze vorspannt. Gemäss einer anderen Ausgestaltung der Erfindung ist der Temperaturfühler am vorderen, das Heizelement tragenden Ende des Heizkörpers und im Inneren des Heizelementes an der Innenfläche an einer Wand des Heizelementes angeordnet, deren Aussenfläche an der Lötspitze anliegt. Hierdurch ergibt sich eine schnellere Erkennung von Temperaturänderungen an der Lötstelle. Bei Verwendung eines Thermoelementes als Messfühler ist vorzugsweise im Handgriff eine Temperaturkompensation angeordnet, die schwankende Temperaturen im Handgriff kompensiert, so dass keine Messwertverfälschung des Ist-Wertes auftritt. Hierdurch können im Bereich der Steuerelektronik auftretende Temperaturänderungen noch besser ausgeglichen werden. Diese Temperaturkompensation kann durch einen entsprechend festgelegten Widerstandsdraht und/oder einen Halbleiter ausgebildet sein. Eine besondere Vereinfachung des Lötkolbens ergibt sich auch dadurch, dass das Heizelement mit Wechselstrom gespeist wird und dass ein Gleichrichter zur Speisung der Steuerelektronik aus dieser Wechselspannung vorgesehen ist. Gemäss einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Heizkörper über einen Kühlkörper an dem Handgriff befestigt ist und dass das von dem Heizkörper abgewandte Ende des Kühlkörpers eine integrierte Hybridschal- tung trägt, die die Steuerelektronik und den Halbleiter-Leistungsschalter einschliesst. Die Hybridschaltung ist hierbei vorzugsweise mit dem Kühlkörper einstückig vereinigt. Die Erfindung wird im folgenden anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen noch näher erläutert. In der Zeichnung zeigen: Figur 1 eine teilweise geschnittene Ansicht einer Ausführungsform des elektronisch geregelten Lötkolbens; Figur 2 eine gegenüber der Figur 1 um 900 um die Längsachse gedrehte Teilschnittansicht des Lötkolbens nach Figur 1; Figur 3 eine Ansicht einer weiteren Ausführungsform des Lötkolbens; Figur 4 eine Schnittansicht, die in vergrössertem Mass stab den mit IV bezeichneten Teil der Figur 1 einer abgeänderten Ausführungsform des Heizkörpers, des Heizelementes und des Wärmefühlers zeigt. Die in Figur 1 gezeigte Ausführungsform des elektronisch geregelten Lötkolbens weist einen Handgriff 1 auf, an dessen vorderem Ende ein Heizkörper 2 befestigt ist, in das eine Lötspitze 8 teilweise einschiebbar ist, wobei die Lötspitze 8 durch eine nicht dargestellte Überwurfhülse in dem Heizkörper 2 festgehalten wird. Der Heizkörper ist langgestreckt und beispielsweise rohrförmig ausgebildet und lediglich an seinem vorderen, die Lötspitze umgebenden Ende mit einem Heizelement versehen. An dem von der Lötspitze 8 abgewandten Ende trägt der rohrförmige Heizkörper einen Befestigungsflansch 2a an dem bei der dargestellten Ausführungsform weiterhin ein Aussengewinde zur Befestigung der nicht gezeigten uberwurfhülse zur Befestigung der Lötspitze angeordnet ist. Der Flansch 2a ist über Distanzscheiben la und eine Metallplatte 6 mit Hilfe von Schrauben an dem Handgriff 1 befestigt. Die Metallplatte 6 dient als Kühlflansch und weist einen ausgestanzten und in das Innere des Handgriffes 1 umgebogenen Teil 6a auf, der sowohl zur Befestigung des Halbleiter-Leistungsschalters 4 beispielsweise in Form eines Triac als auch der die Steuerelektronik tragenden Leiterplatte 5 dient. Die Leiterplatte dringt mit einem vorderen, eine geringere Breite aufweisenden Ende 5a durch die Metallplatte 6 hindurch in das Innere des Heizkörpers vor und an diesem vorderen Ende 5a stützt sich eine Druckfeder 7 ab, die einen Temperaturfühler 3 gegen das hintere Ende der Lötspitze 8 vorspannt, um eine schnelle und sichere Wärmeübertragung zwischen der Lötspitze 8 und dem Temperaturfühler 3 zu erzielen. Gegebenenfalls könnte auch der Temperaturfühler 3 starr an dem vorderen Ende der Leiterplatte 5 befestigt sein, wobei in diesem Falle die Leiterplatte 5 gegenüber der Metallplatte 6 verschiebbar angeordnet wäre und durch eine am hinteren Ende der Leiterplatte angeordnete Druckfeder insgesamt zusammen mit dem Temperaturfühler in Richtung auf die Lötspitze 8 vorgespannt würde. Der Befestigungsflansch 2a des Heizkörpers 2 bildet zusammen mit der Metallplatte 6 einen Kühlkörper, der zur Abführung der von dem Heizelement zum Handgriff weitergeleiteten Wärme sowie zur Ableitung der Verlustwärme des Halbleiter-Leistungsschalters dient. Der so gebildete Kühlkörper kann selbstverständlich auch auf andere Weise ausgebildet sein, beispielsweise in Form eines zylindrischen mit umlaufenden Rippen versehenen Kühlkörpers, der an einem Ende mit dem Heizkörper und am anderen Ende mit dem Halbleiter-Leistungsschalter verbunden ist. Ein Beispiel für eine derartige Ausführungsform des Lötkolbens ist in Figur 3 dargestellt. Hierbei ist der Befestigungsflansch 2a des Heizkörpers an einem zylind#rischen mit umlaufenden Rippen versehenen Kühlkörper befestigt, der an seinem ande-ren axialen Ende Befestigungseinrichtungen zur wärmeleitenden Befestigung des Halbleiter-Leistungsschalters 4 trägt.Bei der Ausführungsform nach r'igur 3 ist weiterhin ein Beispiel für die Überwurf- hülse 2e dargestellt, die die Lötspitze am vorderen Ende des Heizkörpers hält. Die in Fig. 3 dargestellte Ausführungsform des Kühlkö.rpers 16 stellt lediglich elne Mögllchkelt für die Ausgestaltung dieses Kühlkörpers als getrenntes oder gegebenenfalls einstückig mit dem Befestigungsflansch des Heizkörpers ausgebildetes Element dar. Bei beiden Ausführungsformen trägt die Leiterplatte die gesamte Steuerelektronik, der das Ausgangssignal des Temperaturfühlers 3 zugeführt wird und die den Halbleiter-Lelstungsschalter 4 in Abhängigkeit von dem Ausgangssignal des Temperaturfühlers 3 so ansteuert, dass eine gewiinschte Temperatur der Lötspitze 8 aufrecht- erhalten wird. Diese Steuerelektronik kann beispielsweise eine integrierte Schaltung 5b und ein Potentlometer 9 zur Einstellung der gewttrischten Temperatur sowie gegebenenfalls einen Gleichrichter zur Gleichrichtung der Versorgungsspannung für die integrierte Schaltung aus der Speisespannung für das teizelement einschliessen. Der Halbleiter-Leistungsschalter ist mit seinen Anschlüssen mit auf dieser Leiterplatte angeordnet, so dass sich eine sehr kompakte Anordnung ergibt. Die Leiterplatte 5 kann weiterhin eine Leuchtdiode 10 zur Anzeige des Heizvorganges tragen. Der Anschluss des gesamten Lötkolbens kann auf Grund der Anordnung der Steuerelektronik und des Halblciter-Leistungsschalters in dem Handgriff 1 über ein einfaches dreiadriges Zuleitungskabel erfolgen, von dem zwei Adern zur ZufUhrung des Speisestroms dienen, während die dritte Ader als Schutz- oder Erdungsleiter dienen kann. Bei den AusfUhrungsformen nach den Figuren 1 bis 3 ist der Temperaturffihler 3 gegen eine Ausnehmung in der Lötspitze 8 vorgespannt. In Fig. 4 ist eine weitere Ausführungsform des Temperaturfühlers ?' gezeigt, bei der dieser im Inneren des Heizelementes, des Heizkörpers 2' an dessen vorderen Ende derart befestigt ist, dass er.sich praktisch auf der gleichen Temperatur befindet, wie die Lötspitze 8'. Dieser Temperaturfühler ist in diesem Fall vorzugsweise als Thermoelement ausgebildet und über Verbindungsleitungen 12 mit der Steuerelektronik verbunden. In dem Handgriff 1 kann hierbei eine Temperaturkompension vorgesehen sein, um schwankende Temperaturen im Griff, wie sie bei schwankender Umgebungstemperatur oder verschiedener Haltung des Griffes entstehen, zu kompensieren, so dass keine Messwertverfälschung des Ist-Werstes auftritt. Diese Temperaturkompensation kann in Form eines entsprechend festgelegten Widerstandadrahtes oder mit Hilfe eines Halbleiters erfolgen. Durch die Anordnung des Temperaturfühlers 3' an der vorderen Spitze des Heizkörpers und damit in unmittelbarer #ähe der Lötspitze ergibt sich eine Verlagerung des Temperaturmesspunktes zum Lötpunkt an der Lötspitze selbst hin, so dass eine genauere Messung und ein schnelleres Ansprechen der Regelelektronik während des Lötvorganges erfolgen kann.

Claims: Patentansprüche: 1. Elektronisch geregelter Lötkolben mit einem an einem Handgriff befestigten langgestreckten Heizkörper, der an seinen vom handgriff abgewandte Ende ein Heizelement aufweist, mit einem Temperaturfühler zur Messung der Temperatur des Heizelementes bzw. der hiervon be heizten Lötspitze, mit einer Steuerelektronik, die von dem Temperaturfühler angesteuert wird und einen Halb leiter-Leistungsschalter ansteuert, der zur Steuerung des durch das Heizelement fliessenden Stromes dient, wobei der Halbleiter-Leistungsschalter und die Steuer elektronik im Inneren des Handgriffes des Lötkolbens angeordnet sind, und mit einem Befestigungsteil zur Be festigung des Heizkörpers an dem Handgriff, dadurch gekennzeichnet, dass der Halbleiter-Leistungsschalter (4) mit dem Befe stigungsteil (2a,6;16) wärmeleitend verbunden ist. 2. Lötkolben nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Befestigungsteil durch einen mit dem Heizkörper (2) verbundenen Befestigungsflansch (2a) gebildet ist, mit dem der Halbleiter-Leistungsschalter (4) wärmeleitend ver bunden ist. 3. Lötkolben nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Heizkörper (2) über einen das Befestigungsteil bildenden Kühlkörper (2a,6;-16) an dem Handgriff (1) be festigt ist und dass der Halbleiter-Leistungsschalter (4) an dem von dem Heizkörper (2) abgewandten Ende des Kühl- körpers wärmeleitend befestigt ist. 4. Lötkolben nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlkörper durch einen Befestigungsflansch (2a) am Heizkörper und eine dem Handgriff zugewandte Metall platte (6) gebildet ist, dass zwischen dem Befestigungs flansch (2a) und der Metallplatte (6) Distanzscheiben (la) zur Bildung eines Luftspaltes zwischen dem Befesti gungsflansch (2a) und der Metallplatte (6) angeordnet sind, und dass die Metallplatte (6) in ihrem mittlerem Bereich einen in das Innere des Handgriffes (1) umge bogenen ausgestanzten Abschnitt (6a) aufweist, an dem der Halbleiter-Leistungsschalter (4) wärmeleitend be festigt ist. 5. Lötkolben nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerelektronik in Form einer gedruckten Schal tung auf einer Leiterplatte (5) ausgebildet ist, dass der Halbleiter-Leistungsschalter (4) ebenfalls auf der Lei terplatte (5) angeordnet ist und dass die Leiterplatte (5) ebenfalls an dem ausgestanzten Abschnitt (6a) befe stigt ist. 6. Lötkolben nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Temperaturfühler (3) im Inneren des Heiz körpers erstreckt und dass zwischen dem Temperatur fühler (3) und dem an dem Handgriff (1) befestigten Ende des Heizkörpers (2) eine Druckfeder (7) angeordnet ist, die den Temperaturfühler (3) gegen die in dem entgegen gesetzten Ende des Heizkörpers (2) angeordnete Lötspitze (8) vorspannt. 7. Lötkolben nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Temperaturfühler (3') am vorderen, das Heiz element tragenden Ende des Heizkörpers (2') und im Inneren des Heizelementes an der Innenfläche einer Wand des Heizelementes angeordnet ist, deren Aussen fläche an der Lötspitze (8') anliegt. 8. Lötkolben nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Messfühler ein Thermoelement ist, und dass im Handgriff (1) eine Temperaturkompensation angeordnet ist, die schwankende Temperaturen im Handgriff kompen siert, so dass keine Messwertverfälschung des Ist-Wertes auftritt. 9. Lötkolben nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperaturkompensation durch einen entsprechend festgelegten Widerstandsdraht und/oder einen Halbleiter ausgebildet ist. 10. Lötkolben nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Heizelement (2) mit Wechselspannung gespeist ist und dass ein Gleichrichter zur Speisung der Steuer elektronik (5) aus dieser Wechselspannung vorgesehen ist. 11. Lvtkolben nach einem der Ansprüche 1 und 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Heizkörper (2) über einen das Befestigungs teil bildenden Kühlkörper an dem Handgriff (1) befestigt ist und dass das von dem Heizkörper (2) abgewandte Ende des Kühlkörpers eine integrierte Hybridschaltung tragt, die die Steuerelektronik und den Halbleiter-Leistungs schalter einschliesst. 12. Lötkolben nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Hybridschaltung mit dem Kühlkörper einstückig vereinigt ist.

Inventors: GOERLICH, PETER, RITTMANN, GUNTER, Rittmann, Günter
Applicants: COOPER INDUSTRIES INC.
Application year: 1980
Main classification: B23K3
IPC codes: B23K3