[發(fā)明專利]控制傳送帶型熱處理器中工件的溫度響應(yīng)的方法與設(shè)備

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 00815979.3
• 申請日: 2000-09-18
• 公開（公告）號: CN1391667A
• 公開（公告）日: 2003-01-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 菲利普·C·卡茨米爾羅維克茲;埃里克·德蘭斯費(fèi)爾德特;斯坦利·D·舒爾茨
• 申請（專利權(quán)）人: KIC熱仿形公司
• 主分類號: G05D23/22
• 分類號: G05D23/22;G05B13/04
• 代理公司: 永新專利商標(biāo)代理有限公司
• 代理人: 韓宏

相關(guān)的申請

本申請與美國專利申請09/404,572相關(guān)，后者于1999年9月23日遞交，標(biāo)題為“Method?and?Apparatus?for?Optimizing?Control?of?aPart?Temperature?in?a?Conveyorized?Thermal?Processor(對傳送帶型熱處理器中工件的優(yōu)化控制的方法與設(shè)備)”，發(fā)明人為Steven?ArthurSchultz和Philip?C.Kazmierowicz及共同受讓人為KIC?ThermalProfiling，INC.(公司名)。

本發(fā)明的領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種利用閉環(huán)反饋控制傳送帶型熱處理器中工件的溫度響應(yīng)的改進(jìn)方法。

本發(fā)明的背景

熱處理涉及一系列可能讓一個(gè)工件暴露在一個(gè)溫度受控的環(huán)境中的處理，它被用于各種各樣的生產(chǎn)過程中，例如加熱處理、淬火、和冷凍儲藏。熱處理器的一個(gè)例子是回流爐。焊接回流爐中的例如電子線路板等各種工件的生產(chǎn)經(jīng)常需要在仔細(xì)的控制之下于一些特定的時(shí)期內(nèi)暴露于加熱和/或冷卻的環(huán)境中。焊接元件所需的高溫環(huán)境導(dǎo)致對印刷電路板的加熱必須緩慢而均勻，以便使熱膨脹應(yīng)力最小化。因此，在這種焊接“回流”操作中可以利用熱量的對流傳導(dǎo)。焊劑與一種汞劑材料共同起焊接作用，后者必須在不同的溫度下發(fā)生相變。可以通過讓工件(例如需變成為經(jīng)處理的產(chǎn)品的印刷電路板)依次地經(jīng)過一系列互相熱隔離的，各自的溫度獨(dú)立受控的相鄰區(qū)域或“區(qū)帶”，來實(shí)現(xiàn)焊接回流。

典型地，在整個(gè)熱處理過程中，這些對流熱傳導(dǎo)室或區(qū)帶被設(shè)定在固定的控制溫度上。一個(gè)區(qū)帶可含有一個(gè)或幾個(gè)受控?zé)嵩總€(gè)熱元件又有一個(gè)相應(yīng)的控制監(jiān)視位置。熱元件的定義是，一個(gè)用于加熱的熱源或一個(gè)用于冷卻的熱換能器，它們都可以按命令來控制溫度。各個(gè)控制監(jiān)視位置處的指定溫度構(gòu)成了沿著回流爐的一條“控制溫度(分布)曲線”。工件的溫度暴露情況可以由每個(gè)區(qū)帶中的處理器空氣溫度和在每個(gè)區(qū)帶中的暴露時(shí)間來控制。沿著各個(gè)區(qū)帶的空氣溫度構(gòu)成了一條“處理器溫度(分布)曲線”。當(dāng)工件沿著傳送帶經(jīng)過回流爐時(shí)其各個(gè)瞬時(shí)溫度值將構(gòu)成所謂的“工件溫度曲線”，如果該曲線是根據(jù)測量數(shù)據(jù)得到的，則可稱為“測量工件溫度曲線”。工件的溫度響應(yīng)必須滿足制造商的工件規(guī)范要求，其中包括已確定的容差范圍或相對目標(biāo)值的容差極限。當(dāng)測量值落在相應(yīng)的容差極限范圍內(nèi)時(shí)即為滿足規(guī)范。通過對爐子的操作來獲得溫度數(shù)據(jù)的處理(用于生成一條測量工件溫度曲線)可以稱作“測試處理”。

工件的溫度響應(yīng)可以這樣監(jiān)測到：在把工件放入回流爐之前，把一個(gè)或幾個(gè)熱電偶(或其他接觸式測溫器件，如熱敏器件或熱敏電阻溫度探測器)安裝到工件或其相鄰位置上，或者用一個(gè)熱傳感器進(jìn)行遙測。另外，也可以用諸如紅外或光學(xué)掃描器等遙測裝置來測量工件的溫度響應(yīng)。熱電偶的測量結(jié)果可以通過連接電纜或無線發(fā)射器等傳送給一個(gè)數(shù)據(jù)獲取裝置。沿著傳送帶的溫度也可以用不同的方法測量，其中的兩個(gè)方法是：(a)連結(jié)在傳送帶上(雖然并無熱接觸)的熱電偶，這樣熱電偶將隨工件一起運(yùn)動，或者(b)一個(gè)其內(nèi)部設(shè)有多個(gè)熱電偶的固定控頭，它沿著爐子的長度方向伸展，并鄰近于傳送帶。

諸如回流爐這樣的一個(gè)熱處理器可以被n個(gè)控制參數(shù)C_j(j＝1-n)調(diào)制。這些控制參數(shù)可以包括：每個(gè)區(qū)帶處的爐子設(shè)定點(diǎn)溫度，傳送帶速度，工件的傳送帶密度(單位傳送帶長度上的工件數(shù))，或者這些參數(shù)的組合以及在熱處理器操作時(shí)需直接調(diào)節(jié)或會產(chǎn)生間接影響的變量。對熱處理的其他物理影響有：可能與環(huán)境溫度和濕度有關(guān)的初始條件，以及諸如對流率等難以直接測量的特性。這些因素可以統(tǒng)稱為不可控制的處理器參數(shù)。