一种超薄均热板的全自动化注液与抽真空装置的制作方法

1.本发明涉及超薄均热板的一种生产设备，具体涉及一种超薄均热板的全自动化注液与抽真空装置。


背景技术：

2.超薄均热板是作为高效的二维传热元件，主要用于手机、平板电脑等小型电子设备的散热。超薄均热板的传热原理是通过超薄均热板内工质在蒸发端和冷凝端的相变进行传热，超薄均热板内若工质量不符合注液要求或存在不凝性气体，则会使超薄均热板的传热性能下降，同时超薄均热板的注液精度及内部的真空度也会影响超薄均热板的使用性能。因此，注液与抽真空过程是超薄均热板制造过程中非常关键的一步。注液工艺的具体过程就是在进行注液工艺前对超薄均热板进行一次称重，即记录下超薄均热板注液前的质量；之后将注液针插入到超薄均热板腔体内部，精密注液泵根据设定的注液量向注液针输送对应注液量的工质，通过注液针进入超薄均热板腔体内部。抽真空工艺的具体流程就是将超薄均热板插入到腔体内部，通过气缸带动密封圈的挤压。使密封圈在径向发生形变，从而夹紧超薄均热板，使腔体内部形成一个密闭的空间，大真空管道与真空泵相连，打开真空阀，实现对超薄均热板内部进行抽真空工艺。为了解决人工进行注液与抽真空工艺的生产方式，设计了一种通过机械臂代替人工操作实现全自动注液与抽真空工艺的装置，有效的降低了人工劳动强度，减少了人工成本，提高生产效率，从而提高企业的经济效益。


技术实现要素：

3.基于此，本发明的目的在于，提出了一种超薄均热板的全自动化注液与抽真空装置，可实现自动完成超薄均热板的注液与抽真空过程，提高生产效率。
4.一种超薄均热板的全自动化注液与抽真空装置，包括真空设备机架、大真空管道、小真空管道、真空腔、机械臂、夹料装置、图像采集装置、上料装置、推进装置、送料装置、出料装置、称重装置、注液装置、收料盒和运动控制器。
5.所述大真空管道、真空腔均安装在整个设备的真空设备机架上；所述大真空管道通过小真空管道与真空腔连接；
6.所述机械臂为六轴型工业机器人，由机械臂控制器控制，安装在所述装置机架上；
7.夹料装置安装在机械臂末端；夹料装置用于抓取和放置超薄均热板；
8.图像采集装置用于采集超薄均热板图像；
9.上料装置用于将超薄均热板运送到推进装置设定的输送位置；
10.推进装置用于将超薄均热板推进到送料装置上；
11.送料装置用于对超薄均热板进行定位夹紧；
12.工控机用于对拍摄的超薄均热板图像进行处理，求解出超薄均热板的抓取点，将信息传递给机械臂控制器引导机械臂运动到该点位；
13.称重装置用于对超薄均热板注液前后进行称重；
14.注液装置对超薄均热板注液；
15.运动控制器用于控制各机构的运动，并根据两次称重的质量差来检测当前注液量以及注液精度是否合格；
16.出料装置用于将空物料盒送入物料盒收集箱；
17.所述图像采集装置、上料装置、推进装置、送料装置、出料装置、称重装置、注液装置和收料盒均安装在机架平台底板上；
18.所述真空腔、机械臂、夹料装置、图像采集装置、上料装置、推进装置、送料装置、出料装置、称重装置、注液装置和工控机分别与运动控制器相连。
19.所述夹料装置安装在所述机械臂的末端，所述夹料装置包含真空吸盘安装板和真空吸盘；真空吸盘共安装4个，两个为一组构成双工位，一组负责抓取超薄均热板，一组负责放置超薄均热板；相较于仅用一组真空吸盘实现超薄均热板的抓取与放置，提高了物料的输送效率。
20.所述上料装置包括上料仓底座、料仓限位块、顶料杆、物料盒、上料仓、调节筋、顶料板、上料直线模组和直线模组支撑板；上料仓底座安装在机架底板上；料仓限位块和上料仓安装在上料仓底座上，料仓限位块用于限制上料仓中的物料盒数量；调节筋安装在上料仓上，通过调节筋在上料仓底座上的滑动来实现两个上料仓内部的尺寸调节，以满足不同长度的物料盒尺寸；顶料杆通过顶料板与上料直线模组的滑台进行连接，通过上料直线模组的从下向上移动，将物料盒依次送出料仓。
21.所述推进装置包括两条推进直线模组、两块送料板和直线模组安装底板；推进直线模组安装底板固定在机架底板的支撑柱上；推进直线模组与安装底板通过螺纹连接；送料板安装在推进直线模组的滑台上；通过滑台的前后直线移动来将上料装置送出的物料盒推进到送料装置上。
22.所述送料装置包含送料直线模组、送料底板、夹紧气缸、定位销和送料装置安装底板；送料装置安装底板固定在机架底板的支撑柱上；送料直线模组与送料装置安装底板通过螺纹连接；夹紧气缸安装在送料底板上；定位销固定在送料底板的销孔中；送料底板安装在送料直线模组的滑台上，物料盒通过推进装置运输到送料底板上，底板上的定位销对物料盒进行定位，安装在底板上的气缸夹紧物料盒，通过滑台的左右直线移动来带动物料盒的移动，移动到指定位置后，由图像采集装置拍摄物料盒中的超薄均热板图像，根据相应的图像处理算法确定出超薄均热板的抓取点，从而引导机械臂依次抓取物料盒中的超薄均热板。
23.所述出料装置包括出料气缸和物料盒收集箱；物料盒收集箱固定在机架底板上；出料气缸安装在图像采集装置的安装底板上；当物料盒中的超薄均热板全部被夹料装置搬运完，滑台带动物料盒移动到指定位置后，出料气缸推出，将送料底板上的物料盒推送到固定在机架底板上的物料盒收集箱中，推送完成后，出料气缸撤回，送料装置回到初始点位，等待推进装置将下一个物料盒推进到送料底板上。
24.所述称重装置包括两台精密电子秤和两个超薄均热板称重底座；两台精密电子秤分别安装在注液装置底板上和真空设备机架上；超薄均热板称重底座通过胶接的方式固定在精密电子秤的称重平台上；安装在注液装置底板上的精密电子秤负责计量注液前超薄均热板的质量，安装在真空设备机架上的精密电子秤负责计量注液后超薄均热板的质量；运
动控制器可以通过两次称重的质量差来实现自动化检测当前注液量以及注液精度是否合格。
25.所述注液装置包括注液装置底板、主支撑板、副支撑板、注液直线模组、送料直线模组、注水头安装座、注液针连接板、针头接头、水管接头、连接件、注液针、导向块、气动机构支撑板、夹紧气缸、限位夹板、连接板、定位板、真空吸盘、挡板和光电开关；注液装置底板安装在机架底板的支撑柱上；主支撑板通过螺纹连接固定在注液装置底板上；副支撑板安装在主支撑板上；注液直线模组、送料直线模组、导向块和气动机构支撑板均安装在副支撑板上；注水头安装座安装在注液直线模组的滑台上；注液针连接板安装在注水头安装座上；连接件通过管螺纹连接在注水头安装座上；针头接头和水管接头安装在连接件上；注液针固定在针头接头；水管接头通过四分管道与水箱连通；夹紧气缸安装在气动机构支撑板上；限位夹板安装在夹紧气缸两侧的面板上；连接板安装在送料直线模组的滑台上；定位板安装在连接件上；真空吸盘和挡板安装在定位板上；光电开关共有两个，分别安装在连接件以及限位夹板上；机械臂将抓取的超薄均热板放置在定位板与挡板构成的凹槽中，安装在连接板上的光电开关检测到超薄均热板后，安装在定位板中的真空吸盘开始工作，使超薄均热板在定位板中的位置固定，不会随着送料直线模组的上下移动而晃动；当安装在限位夹板上的光电开关检测到随着送料直线模组向上移动超薄均热板时，运动控制器驱动夹紧气缸工作，使得安装在夹紧气缸两侧的限位夹板向中间限位，对超薄均热板位置进行微调，确保后续向上运动的过程中超薄均热板的注液管能够顺利进入导向块中；当送料模组运动到终点后，运动控制器驱动注液直线模组工作，使注液针能够顺利进入到超薄均热板中进行注液操作；当注液送料模组运动到终点后，运动控制器驱动注液泵，泵从水箱中抽出设定的注液量沿着四分管道，通过水管接头进入注液针中，最后通过注液针进入到超薄均热板中；完成注液过程后，夹紧气缸松开，送料直线模组和注液直线模组同时返回原点。
26.本发明所述的超薄均热板全自动化注液与抽真空装置具有自动注液、自动抽真空和自动上下料的优点。
附图说明
27.图1为本发明的一种热管全自动化抽真空装置的立体结构示意图；
28.图2为本发明的夹料装置的立体结构示意图；
29.图3为本发明的上料装置的立体结构示意图；
30.图4为本发明的推进装置的立体结构示意图；
31.图5为本发明的送料装置的立体结构示意图；
32.图6为本发明的出料装置的立体结构示意图；
33.图7为本发明的称重装置的立体结构示意图；
34.图8为本发明的注液装置的立体结构示意图。
具体实施方案
35.结合附图说明本发明的具体技术方案。
36.请参阅图1，本发明的一种超薄均热板全自动化注液与抽真空装置，包括机架1、大真空管道2、小真空管道3、真空腔4、机械臂5、夹料装置6、图像采集装置7、上料装置8、推进
装置9、送料装置10、出料装置11、称重装置12、注液装置13、收料盒14、工控机和运动控制器；
37.所述大真空管道2、真空腔4均安装在所述装置机架1上；所述大真空管道2通过多个小真空管道3与真空腔4连接；
38.所述机械臂5为六轴型工业机器人，由机械臂控制器控制，安装在所述装置机架1上；夹料装置6包括真空吸盘安装板和真空吸盘，夹料装置6安装在机械臂5末端；
39.所述图像采集装置7、上料装置8、推进装置9、送料装置10、出料装置11、称重装置 12、注液装置13和收料盒14均安装在所述装置机架1上；
40.真空腔4、机械臂控制器、夹料装置6、图像采集装置7、上料装置8、推进装置9、送料装置10、出料装置11、称重装置12、注液装置13和工控机分别与运动控制器相连。
41.如图2所示，所述夹料装置6安装在所述机械臂5的末端，所述夹料装置6包含真空吸盘安装板15和真空吸盘16；真空吸盘16共安装4个，两个为一组构成双工位，一组负责抓取超薄均热板，一组负责放置超薄均热板；相较于仅用一组真空吸盘16实现超薄均热板的抓取与放置，提高了物料的输送效率。
42.如图3所示，所述上料装置8包括上料仓底座17、料仓限位块18、顶料杆19、物料盒 20、上料仓21、调节筋22、顶料板23、上料直线模组24和直线模组支撑板25；上料仓底座17安装在机架底板上；料仓限位块18和上料仓21安装在上料仓底座17上，料仓限位块18 用于限制上料仓21中的物料盒20数量；调节筋22安装在上料仓21上，通过调节筋22在上料仓底座17上的滑动来实现两个上料仓21内部的尺寸调节，以满足不同长度的物料盒20尺寸；顶料杆19通过顶料板23与上料直线模组24的滑台进行连接，通过上料直线模组24的从下向上移动，将物料盒20依次送出料仓。
43.如图4所示，所述推进装置9包括两条推进直线模组26、两块送料板27和直线模组安装底板28；推进直线模组安装底板28固定在机架底板的支撑柱上；推进直线模组26与安装底板28通过螺纹连接；送料板27安装在推进直线模组26的滑台上；通过滑台的前后直线移动来将上料装置8送出的物料盒20推进到送料装置10上。
44.如图5所示，所述送料装置10包含送料直线模组29、送料底板30、夹紧气缸31、定位销32和送料装置安装底板33；送料装置安装底板33固定在机架底板的支撑柱上；送料直线模组29与送料装置安装底板33通过螺纹连接；夹紧气缸31安装在送料底板30上；定位销 32固定在送料底板30的销孔中；送料底板30安装在送料直线模组29的滑台上，物料盒20 通过推进装置9运输到送料底板30上，底板上的定位销32对物料盒20进行定位，安装在底板上的夹紧气缸31夹紧物料盒20，通过滑台的左右直线移动来带动物料盒20的移动，移动到指定位置后，由图像采集装置7拍摄物料盒20中的超薄均热板图像，根据相应的图像处理算法确定出超薄均热板的抓取点，从而引导机械臂5依次抓取物料盒中的超薄均热板。
45.如图6所示，所述出料装置11包括出料气缸34和物料盒收集箱35；物料盒收集箱35 固定在机架底板上；出料气缸34安装在图像采集装置7的安装底板上；当物料盒20中的超薄均热板全部被夹料装置6搬运完，滑台带动物料盒20移动到指定位置后，出料气缸11推出，将送料底板30上的物料盒20推送到固定在机架底板上的物料盒收集箱35中，推送完成后，出料气缸34撤回，送料装置10回到初始点位，等待推进装置9将下一个物料盒20推进到送料底板30上。
46.如图7所示，所述称重装置12包括两台精密电子秤36和两个超薄均热板称重底座37；两台精密电子秤36分别安装在注液装置底板38上和真空设备机架上；超薄均热板称重底座 37通过胶接的方式固定在精密电子秤36的称重平台上；安装在注液装置底板38上的精密电子秤36负责计量注液前超薄均热板的质量，安装在真空设备机架上的精密电子秤36负责计量注液后超薄均热板的质量；运动控制器可以通过两次称重的质量差来实现自动化检测当前注液量以及注液精度是否合格。
47.如图8所示，所述注液装置13包括注液装置底板38、主支撑板39、副支撑板40、气动机构支撑板41、夹紧气缸42、限位夹板43、光电开关44、导向块45、注液直线模组46、注水头安装座47、注液针连接板48、水管接头49、连接件50、针头接头51、注液针52、送料直线模组53、连接板54、定位板55、真空吸盘56和挡板57；注液装置底板38安装在机架底板的支撑柱上；主支撑板39通过螺纹连接固定在注液装置底板38上；副支撑板40安装在主支撑板39上；注液直线模组46、送料直线模组53、导向块45和气动机构支撑板41均安装在副支撑板40上；注水头安装座47安装在注液直线模组46的滑台上；注液针连接板48 安装在注水头安装座47上；连接件50通过管螺纹连接在注水头安装座47上；针头接头51 和水管接头49安装在连接件50上；注液针52固定在针头接头51；水管接头49通过四分管道与水箱连通；夹紧气缸42安装在气动机构支撑板41上；限位夹板43安装在夹紧气缸42 两侧的面板上；连接板54安装在送料直线模组53的滑台上；定位板55安装在连接件50上；真空吸盘56和挡板57安装在定位板55上；光电开关44共有两个，分别安装在连接件50以及限位夹板43上；当机械臂5将抓取的超薄均热板放置在定位板55与挡板57构成的凹槽中后，安装在连接板54上的光电开关44对超薄均热板进行检测，检测到超薄均热板后，安装在定位板55中的真空吸盘56开始工作，使超薄均热板在定位板55中的位置固定，不会随着送料直线模组53的上下移动而晃动；当安装在限位夹板43上的光电开关44检测到随着送料直线模组53向上移动超薄均热板时，运动控制器驱动夹紧气缸42工作，使得安装在夹紧气缸42两侧的限位夹板43向中间限位，对超薄均热板位置进行微调，确保后续向上运动的过程中超薄均热板的注液管能够顺利进入导向块45中；当送料直线模组53运动到终点后，运动控制器驱动注液直线模组46工作，使注液针52能够顺利进入到超薄均热板中进行注液操作；当注液送料模组46运动到终点后，运动控制器驱动注液泵，泵从水箱中抽出设定的注液量沿着四分管道，通过水管接头49进入注液针52中，最后通过注液针52进入到超薄均热板中；完成注液过程后，夹紧气缸42松开，送料直线模组53和注液直线模组46同时返回原点。
48.本发明的利用机械臂实现超薄均热板自动注液、抽真空与上下料结构装置的工作原理：
49.结合图1-图8，将需要进行注液与抽真空操作的超薄均热板放入物料盒20中，将物料盒堆放到上料装置8的上料仓21中，通过上料直线模组24带动物料盒20向上移动，将送料盒 20运送到推进装置9设定的输送位置，之后推进装置9的送料板27将物料盒20推进到送料装置10的送料底板30上，推进装置9返程回到原点；
50.通过送料装置安装底板33上的定位销32进行定位，定位完成后通过夹紧气缸31对物料盒20进行固定，防止其在送料底板30的运动过程发生位置偏移。对物料盒20进行定位夹紧之后，送料直线模组29带动物料盒向图像采集装置7进行移动，当图像采集装置7采集到超薄均热板图像时，送料直线模组29停止运动并通过工控机中编写的软件算法对拍摄的
超薄均热板图像进行处理，求解出超薄均热板的抓取点，并将求解结果输送到机械臂5中，引导机械臂5到达该位置，利用安装在机械臂5末端夹料装置6上的真空吸盘16进行超薄均热板的抓取。
51.抓取完成后，机械臂5运动到安装在注液装置底板38上的称重装置12，并将超薄均热板放置到超薄均热板称重底座37上进行第一次称重，运动控制器记录下注液前超薄均热板的质量。
52.随后机械臂5将超薄均热板放置在定位板55与挡板57构成的凹槽中，安装在连接板54 上的光电开关44检测到超薄均热板后，定位板55中的真空吸盘56开始工作，使超薄均热板在定位板55中的位置固定，不会随着送料直线模组29的上下移动而晃动。
53.当安装在限位夹板43上的光电开关44检测到随着送料直线模组53向上移动超薄均热板时，运动控制器驱动夹紧气缸42工作，使得安装在夹紧气缸42两侧的限位夹板43向中间限位，对超薄均热板位置进行微调，确保其在后续向上运动的过程中超薄均热板的注液管能够顺利进入导向块45中。送料直线模组53运动到终点后，运动控制器驱动注液直线模组38工作，注液直线模组38运动到终点后，运动控制器驱动注液泵，泵从水箱中抽出设定的注液量沿着四分管道，通过水管接头49进入注液针52中，最后通过注液针52进入到超薄均热板中；完成注液过程后，夹紧气缸42松开，送料直线模组53和注液直线模组46同时返回原点。
54.机械臂5抓取注液完成后的超薄均热板，将其输送到安装在真空设备机架上的称重装置 12的超薄均热板称重底座37进行注液后的称重。
55.运动控制器通过两次称重的质量差来检测当前注液量以及注液精度是否合格。合格后，再将超薄均热板送到真空腔中进行抽真空操作，抽真空操作完成后，将超薄均热板放置到安装在注液装置底板38上的收料盒14中。
56.如果检测不合格就直接将该超薄均热板丢弃在位于真空腔正下方的安装在机架底板的废料盒中。在超薄均热板进行抽真空操作时，再重复上述操作，将物料盒20中的其他超薄均热板按照相同的流程，放置到其他未使用的真空腔站中进行抽真空操作。
57.当图像采集装置7在送料底板30上的物料盒20中检测不到超薄均热板时，送料直线模组29会直接运动到设定的终点位置，出料气缸34工作，将送料底板30上的物料盒20推入固定在机架底板上的物料盒收集箱35中。随后出料气缸34返程，送料直线模组29回到原位，上料直线模组24向上移动，再将下一个物料盒20送到指定位置，推进直线模组26再将物料盒20运输到送料底板30上，而后循环上述操作。
58.以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。