一种超薄热管二次除气自动定位夹紧机构的制作方法

1.本发明属于超薄热管加工设备技术领域，具体涉及一种超薄热管二次除气自动定位夹紧机构。


背景技术：

2.热管作为一种高效相变传热元件，具有导热性能好、均温性好、体积小、重量轻、可靠性高、无需额外能量驱动等突出优点，广泛应用于电子设备散热领域。热管主要由管壳、吸液芯、工质等组成，管壳多采用金属材料，吸液芯结构形式多样，常采用烧结工艺在管壳内壁成形。为了适应电子设备，尤其是轻薄型电子设备日益狭小的散热空间，热管需要进行减薄处理，即采用薄壁铜管制造薄壁圆柱形热管，再经过相变压扁工艺将其加工为厚度较薄的超薄热管。二次除气工序是热管制造环节的关键工序之一，主要是利用沸腾排气原理进一步除去热管内部的不凝性气体，提高真空度。为了减薄热管的整体厚度，超薄热管的吸液芯结构通常是烧结在其内壁的一侧。而为了便于后续相变压扁工艺作业，烧结工艺完成后，需要在热管表面标记出吸液芯的烧结位置，标记的竖直方向位置在集气段一次除气封口区下方或管身靠集气段锥度末端的位置，标记的方法采用机械模具冲压或化学油墨喷涂。
3.如图4-5所示，传统二次除气加工时，热管竖直放置在夹具中，沿中心轴线旋转热管，确保标记的切平面与封口模具合模面平行，夹具闭合夹紧并加热热管，加热到一定时间后，不凝性气体聚集在集气段内，封口模具合模，热管顶部的集气段末端被彻底压紧密封，切断模具切断被密封的整个集气段，同时封存在集气段内部的不凝性气体随之去除。经过二次除气工序后，封口模具在热管集气段末端的压合痕迹成为新的标记，用于后续相变压扁工艺中指示吸液芯的位置。
4.如图6-7所示，二次除气工序标记准确时，经过精确的相变压扁工艺后，可以得到分离的超薄热管内部结构，即中间是吸液芯，吸液芯的两侧是空腔，从而达到减薄热管厚度目的。
5.如图6和图8所示，二次除气工序标记不准确时，相变压扁工艺会造成吸液芯折叠压到，造成吸液芯内部多孔结构破坏、管身凹陷以及厚度超标，导致产品不合格。因此，二次除气工序时必须确保热管放置准确，即热管上标记的切平面与封口模具合模面平行。实际操作时，该步骤采用人工手动调节，但存在两大弊端，其一，作业时，为提高效率，加热块处于高温预热状态，热管放入后，管身温度迅速升高，此时手动调节有烫伤风险；其二，手动调节时，热管处于未夹紧状态，旋转热管误差大，准确性差，效率低，导致实际二次除气作业良品率较低、制造效率低。


技术实现要素：

6.本发明的目的在于提供一种结构简单、高效稳定的超薄热管二次除气自动定位夹紧机构，它分别通过自动升降装置、自动夹紧装置、视觉定位装置，对不同长度的薄壁热管
实施自动定位和夹紧，确保热管位置准确后，再进行二次除气加工的超薄热管二次除气自动定位夹紧机构，以解决上述背景技术问题。
7.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
8.一种超薄热管二次除气自动定位夹紧机构，包括自动升降装置、自动夹紧装置、视觉定位装置、plc和微型计算机；
9.所述自动升降装置包括设于底板上的手动组件固定支架、固定设于手动组件固定支架前侧的手动组件、设于手动组件上的手动组件平台、固定设于手动组件平台顶部的升降安装板、设于手动组件上的手轮、设于升降安装板上的升降气缸、穿过设于固定板的阶梯通孔且垂直锁固在升降气缸的活塞杆上的浮动接头以及与固定板锁固连接的安装板；
10.所述自动夹紧装置设于安装板的顶部，所述自动夹紧装置包括设于安装板上方的滑环、锁固在滑环上方的夹紧组件安装板、设于夹紧组件安装板内的两块隔热座、设于夹紧组件安装板侧面的夹紧气缸、设于位于后侧的隔热座上且内部设置有加热棒的加热块、设于位于后侧的隔热座上且固定有夹紧软垫的夹紧块、设于夹紧组件安装板底面上的延伸气缸、设于延伸气缸活塞杆端部的定位轴以及设于加热块和夹紧软垫之间的热管；
11.所述视觉定位装置包括固定设于安装板底部的电机支架、固定设于电机支架底部的转动电机、设于安装板前侧面的镜头支架、设于镜头支架前侧的镜头以及设于镜头前方的环形光源。
12.优选的，两块所述隔热座呈前后对称且平行设于夹紧组件安装板内，位于前侧的隔热座锁固在夹紧组件安装板上，位于后侧的隔热座通过导向轴以及直线轴承设于位于前侧的隔热座上，位于前侧的隔热座和位于后侧的隔热座之间设有压簧，且压簧穿过导向轴。
13.优选的，所述夹紧气缸的活塞杆从夹紧组件安装板侧面通孔伸出后与位于后侧的隔热座固定连接。
14.优选的，所述镜头支架与安装板连接固定的安装孔为腰形孔，镜头支架可以沿竖直方向上下移动，实现环形光源相对热管高度的调整。
15.优选的，所述转动电机、镜头、环形光源、夹紧气缸、加热块、延伸气缸、升降气缸分别通过导线与plc电性连接，所述plc电性连接至微型计算机上，所述视觉定位装置可以将检测到热管标记的成像情况传递至微型计算机，通过微型计算机和plc实时控制转动电机的转向、转角及转速，进而实现热管标记的调整。
16.本发明的技术效果和优点：该超薄热管二次除气自动定位夹紧机构，包括自动升降装置、自动夹紧装置、视觉定位装置、plc和微型计算机，自动升降装置能够带动自动夹紧装置和视觉定位装置进行上下升降调节，调节方便，自动夹紧装置对热管的夹紧定位方便，适用于不同长度热管的二次除气加工，能够确保热管位置准确，其设计结构先进，生产稳定高效，通过视觉定位装置和自动夹紧装置，实现了薄壁热管在二次除气工序中的自动定位和夹紧，避免了因人工手动调节带来的烫伤风险以及误差大、准确性差、效率低等弊端，使产品的生产效率、合格率以及企业的经济效益大大提高。
附图说明
17.图1为本发明超薄热管二次除气自动定位夹紧机构的结构示意图；
18.图2为本发明超薄热管二次除气自动定位夹紧机构的侧视图；
19.图3为本发明图2中沿a-a线剖面的结构示意图；
20.图4为传统热管制造二次除气加工时的热管夹具的结构示意图；
21.图5为图4中a-a处的剖面示意图；
22.图6为传统热管制造二次除气工序中圆柱形热管相变压扁前的结构示意图；
23.图7为传统热管制造二次除气工序标记准确时的相变压扁成压扁型热管的结构示意图；
24.图8为传统热管制造二次除气工序标记不准确时的相变压扁成压扁型热管的结构示意图。
25.图中：1、底板；2、手动组件固定支架；3、手动组件；4、转动电机；5、电机支架；6、安装板；7、转轴；8、滑环；9、夹紧组件安装板；10、导向轴；11、直线轴承；12、隔热座；13、夹紧软垫；14、环形光源；15、镜头；16、热管；17、镜头支架；18、夹紧气缸；19、固定板；20、浮动接头；21、手轮；22、加热块；23、升降安装板；24、手动组件平台；25、联轴器；26、轴承；27、延伸气缸；28、定位轴；29、升降气缸；30、连接轴；
26.a、标记ⅰ；b、标记ⅱ；c、一次除气封口区；d、切刀；e、定模；f、动模g、夹具；h、支撑块；i、上模板；j、铜管；k、吸液芯；l、下模板；m、饱和蒸汽。
具体实施方式
27.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
28.本发明提供了如图1-3所示的一种超薄热管二次除气自动定位夹紧机构，包括自动升降装置、自动夹紧装置、视觉定位装置、plc和微型计算机；
29.所述自动升降装置包括垂直设于底板1上的手动组件固定支架2、固定设于手动组件固定支架2前侧且与底板1垂直设置的手动组件3、设于手动组件3的直线导轨滑块上的手动组件平台24、固定设于手动组件平台24顶部的升降安装板23、设于手动组件3的丝杠末端且带有锁紧结构的手轮21、设于升降安装板23上的升降气缸29、穿过设于固定板19的阶梯通孔且垂直锁固在升降气缸29的活塞杆上的浮动接头20以及与固定板19锁固连接的安装板6；
30.所述自动夹紧装置可以按具体需求均等布设的若干套且设于安装板6的顶部，每套所述自动夹紧装置分别包括设于安装板6上方的滑环8、锁固在滑环8上方的夹紧组件安装板9、设于夹紧组件安装板9内的两块隔热座12、设于夹紧组件安装板9侧面的夹紧气缸18、设于位于后侧的隔热座12上且内部设置有热管16的加热块22、设于位于后侧的隔热座12上且固定有夹紧软垫13的夹紧块、设于夹紧组件安装板9底面上的延伸气缸27以及设于延伸气缸27活塞杆端部的定位轴28；
31.夹紧组件安装板9的截面呈“凵”字型且锁固在滑环8和连接轴30上方，两块隔热座12按一前一后、平行设置在夹紧组件安装板9内，其中靠近视觉定位装置的前侧的隔热座12锁固在夹紧组件安装板9内，后侧的隔热座12通过两条导向轴10和直线轴承11安装在前隔热座12上，两条导向轴10贯穿前后两个隔热座12，前后两个隔热座12中间安装压簧，压簧穿
过导向轴10，安装完成后侧的隔热座12在夹紧组件安装板9内可以前后移动；夹紧气缸18安装在夹紧组件安装板9侧面，其活塞杆可以从夹紧组件安装板9侧面的通孔伸出，推动后侧的隔热座12向前运动，当夹紧气缸18的活塞杆退回时，前后两个隔热座12中间的压簧恢复弹力将后侧的隔热座12顶回至原位；内部设置加热棒的加热块22安装在后侧的隔热座12上，安装了夹紧的夹紧块安装在前侧的隔热座12上，加热块22和夹紧块平行安装，加热块22上竖直方向设置了横截面“u”型槽，槽的尺寸与热管16直径相匹配，热管16是插入槽内；夹紧气缸18活塞杆伸出推动后隔热座12向前移动，驱动加热块22向夹紧软垫13平行移动夹紧热管16；夹紧气缸18活塞杆退回时，压簧将后侧的隔热座12顶回至原位，加热块22远离夹紧软垫13，松开热管16；延伸气缸27固定在夹紧组件安装板9的底面上；定位轴28安装在延伸气缸27的活塞杆上，定位轴28的上端面位于加热块22上“u”型槽正下方；热管16放入加热块22前，延伸气缸27的活塞杆伸出，定位轴28的上端面与加热块22上的“u”型槽下端面接触，定位轴28的上端面作为热管16的竖直方向的基准面，夹紧热管16后，延伸气缸27的活塞杆退回，定位轴28的上端面与热管16脱离接触，热管16竖直方向悬空，有效释放因封口模具合模产生的竖直向下分力，避免管身弯曲和凹陷。
32.所述视觉定位装置包括固定设于安装板6底部的电机支架5、固定设于电机支架5底部的转动电机4、设于安装板6前侧面的镜头支架17、设于镜头支架17前侧的镜头15以及设于镜头15前方的环形光源14；
33.如图3所示，滑环8由转子和定子两部分组成，其转子部分与夹紧组件安装板9锁固连接，定子部分锁紧在安装板6上方；转动电机4的转子轴与转轴7通过联轴器25连接，实现转矩的传递，转轴7通过轴承26与安装板6连接，连接轴30的两端面分别锁固转轴7和夹紧组件安装板9；连接完成，转动电机4的转矩通过联轴器25、转轴7和连接轴30传递到自动夹紧装置，驱动夹紧装置转动，同时滑环8的转子部分同步转动，实现旋转过程自动夹紧装置的气、电的正常输送；环形光源14固定套在镜头15前方，镜头支架17下端安装在安装板6上，环形光源14垂直固定在镜头支架17上端的通孔内。
34.所述镜头支架17与安装板6连接固定的安装孔为腰形孔，镜头支架17可以沿竖直方向上下移动，实现环形光源14和镜头15相对热管16高度的调整。
35.所述转动电机4、镜头15、环形光源14、夹紧气缸18、加热块22、延伸气缸27、升降气缸29分别通过导线与plc电性连接，所述plc电性连接至微型计算机上，所述视觉定位装置可以将检测到热管16标记的成像情况传递至微型计算机，通过微型计算机和plc实时控制转动电机4的转向、转角及转速，进而实现热管16标记的周向定位。
36.该超薄热管二次除气自动定位夹紧机构，在实际生产操作时，先根据待加工热管16的直径选取合适的加热块22及封口模具，根据热管16的长度，转动手轮21来调整升降安装板23在竖直方向的位置，根据热管16标记的高度调整镜头支架17在竖直方向的位置，环形光源14相对镜头支架17的前后位置，装配调整完毕后，再在各个自动夹紧装置中插入热管16；按照plc的程序指令控制，自动夹紧装置安装在夹紧组件安装板9底面的延伸气缸27动作，延伸气缸27活塞杆伸出，定位轴28的上端面与加热块22上“u”型槽下端面接触，将热管16放入加热块22的“u”型槽内，使热管16的底面与定位轴28的上端面接触，安装在夹紧组件安装板9侧面的夹紧气缸18动作，夹紧气缸18活塞杆伸出，推动后隔热座12向前运动，驱动加热块22向夹紧软垫13平行移动夹紧热管16，延伸气缸27活塞杆退回，定位轴28与热管
16脱离接触，热管底部悬空，插装在加热块22内部的加热棒开始加热热管；同时视觉检测装置的镜头15检测热管16管身上的标记，并将成像情况实时传递至微型计算机，根据相应的算法及程序，驱动转动电机4转动，直至热管16标记的切平面与封口模具合模面平行，同时也处于镜头15的中心正前方；到达设定的加热温度和时间后，安装在底板1上的升降气缸29动作，升降气缸29活塞杆伸出推动安装板6先上运动，将热管16送入封口作业区，封口模具动作，封口动模向定模运动，两模具闭合挤压热管16的集气段末端形成新的密封区；切断机构动作，切刀沿密封区的上方末端切断集气段，封口切断完毕后，自动升降装置复位，升降气缸29活塞杆退回，底板1回到原位；自动夹紧装置复位，延伸气缸27活塞杆伸出，定位轴28与热管16接触，夹紧气缸18的活塞杆退回，在压簧恢复弹力作用下后隔热座12回至原位，加热块22和夹紧软垫13分离，松开热管16，取回加工完毕的热管16，自此一个工作循环完成。
37.由于本发明的自动夹紧装置是独立单元，可以根据实际需要设置数量，视觉定位装置和自动夹紧装置按相同数量配套设置。
38.最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。