一种超薄热管自动功率测试机及其工作方法与流程

本发明涉及热管测试技术领域，特别涉及一种超薄热管自动功率测试机及其工作方法。

背景技术：

热管是一种基于汽液相变原理的高效导热元件,被广泛应用于电子产品的散热领域。随着手机等电子产品的芯片集成度的不断提高，不可避免地造成芯片功耗的攀升，因此采用热管进行手机等电子产品的热管理成为一种有效的解决措施。但是手机、平板等电子产品内部空间非常有限，则需要采用压扁处理后的超薄热管作为传热元件。判断一根热管的性能好坏主要有三个标准：传热功率、响应时间、温差。目前超薄热管的传热功率测试方法是在热管一端在一定长度上进行恒定功率加热，在固定的时间内，测试热管加热端与冷却端的温度，根据两端温度差以及加热块温度判断热管的传热功率是否满足要求。

在实际使用过程中，超薄热管的工作环境各不相同，因此测试过程往往需要模拟不同的使用环境。目前的热管测试主要采用人工手动装夹，手动测试，难以模拟热管不同角度工作状态下的重力环境，人工成本高，效率低，并且人工手动上下料过程极易对超薄热管造成机械损伤。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种超薄热管自动功率测试机，无需人工对热管进行上料和下料，提高工作效率，降低人工成本，避免人工上下料过程对超薄热管造成损伤。

本发明的另一目的在于，提供的另一技术方案，一种上述超薄热管自动功率测试机的工作方法。

本发明的技术方案为：一种超薄热管自动功率测试机，其特征在于，包括机架、物料提升机构、物料高度检测机构、送料机构、测试夹具机构、程控直流电源、恒温水箱、温度采集卡和plc控制器；所述机架设有基板，物料提升机构和物料高度检测机构分别安装于基板的下方和上方，物料高度检测机构设有料槽、物料感应器和光电传感器，物料感应器用以感应料槽内是否有物料，光电传感器用以检测料槽内热管的高度，物料提升机构用以将料槽内的热管维持在指定高度；所述送料机构设于基板上，送料机构设有真空吸盘，送料机构通过真空吸盘实现热管的上料和下料；所述测试夹具机构位于送料机构后方，测试夹具机构设有热管放置块和感温块，热管放置块上设有加热块和冷却块，程控直流电源用以对加热块进行加热，恒温水箱用以对冷却块进行冷却，送料机构通过真空吸盘将热管放置于热管放置块上，热管一端与加热块接触，另一端与冷却块接触，感温块与温度采集卡电性连接，感温块用以采集热管两端的温度；所述plc控制器分别与物料提升机构、物料高度检测机构、送料机构、测试夹具机构、程控直流电源和温度采集卡电性连接。通过plc控制器实现各机构完全自动化，大大提高了效率，节约了人工成本。

进一步，所述物料提升机构包括竖直模组、支撑柱底板、加强筋、水平导轨、水平导轨滑块、顶杆底板、顶杆、磁铁更换块、置料背板、竖直模组滑块、加强筋安装块和竖直电机，置料背板的一端与基板底面连接，竖直模组通过螺栓固定于置料背板，竖直模组滑块与竖直模组滑动连接，竖直电机安装于竖直模组的底部，竖直电机带动竖直模组滑块在竖直模组上做竖直往返运动，加强筋安装块与竖直模组滑块连接，加强筋安装于加强筋安装块上，支撑柱底板安装于加强筋上，支撑柱底板上设有水平导轨跟水平导轨滑块，水平导轨滑块与水平导轨滑动连接，顶杆设于水平导轨滑块上，顶杆的顶部设有磁铁更换块。通过顶杆将料槽内的物料顶推至指定高度，磁铁更换块可针对不同宽度的热管进行更换。

进一步，所述物料高度检测机构位于物料提升机构的上方，物料高度检测机构包括料槽、料槽底座、物料感应器和光电传感器，所述料槽底座安装于基板上方，料槽安装于料槽底座上，料槽上开设有开口，光电传感器设于料槽底座上且位于料槽的两侧，物料感应器设于料槽内。当热管通过开口放入料槽后，物料感应器检测到此时料槽内热管已经放置完毕，输出信号至plc控制器；光电传感器一端发射红外线另一端接收红外线，通过热管对于红外光线的遮挡实现料槽内物料高度的检测；可根据热管的尺寸不同，更换不同的料槽。

进一步，所述送料机构包括送料直线电缸底板、送料直线电缸、电缸滑块、送料摆动电缸、送料摆动电缸基板、摆动杆组件、真空吸盘固定座、真空发生器和真空吸盘，送料直线电缸底板安装于基板上且位于物料高度检测机构后方，送料直线电缸安装于送料直线电缸底板上，送料直线电缸的活塞杆与电缸滑块连接，送料摆动电缸基板安装于电缸滑块上，送料摆动电缸安装于送料摆动电缸基板上，送料摆动电缸的活塞杆与摆动杆组件连接，真空吸盘固定座安装于摆动杆组件上，真空吸盘安装于真空吸盘固定座，真空发生器通过气管与真空吸盘连接。采用真空吸盘实现热管的转移，更准确的吸取热管，并避免了热管被压伤，解决了热管在上下料过程中因为体积小，厚度薄等原因易出现损伤的问题。

进一步，所述摆动杆组件包括第一主动杆、第二主动杆、两个第一斜杆、一个第二斜杆、一个联动杆和三个轴承座，三个轴承座分别设于送料摆动电缸基板上，第一主动杆与送料摆动电缸的活塞杆连接，第一主动杆的两端分别通过轴承固定于轴承座上，第二主动杆与第一主动杆平行，两个第一斜杆的两端分别通过轴承与第一主动杆和第二主动杆连接，两个第一斜杆、第一主动杆和第二主动杆构成一平行四边形结构，第二斜杆的一端通过联动杆与第一斜杆连接，第二斜杆的另一端通过轴承和销轴固定于轴承座，真空吸盘固定座安装于第二主动杆上。摆动杆组件用以带动真空吸盘做平行移动，保证真空吸盘移动过程的稳定性。

进一步，所述测试夹具机构包括测试夹具基板、直线电缸、直线电缸背板、直线电缸滑块、钣金面板、热管放置块、支撑柱、夹爪气缸组件、下压测试组件、横向导轨、横向导轨滑块、短铰链块和长铰链块；直线电缸背板安装于机架上，直线电缸安装于直线电缸背板底部，直线电缸的活塞杆与直线电缸滑块连接，测试夹具基板固定于直线电缸滑块上，支撑柱和热管放置块分别安装于测试夹具基板上，夹爪气缸组件安装于支撑柱上，下压测试组件安装于夹爪气缸组件上，感温块安装于下压测试组件上，夹爪气缸组件用以控制下压测试组件做往复运动；横向导轨安装于基板上，横向导轨上设有横向导轨滑块，长铰链块安装于横向导轨滑块上，短铰链块安装于测试夹具基板的底面，短铰链块和长铰链块通过销轴连接。当直线电缸带动直线电缸滑块做竖直方向往复运动时，横向导轨滑块做水平方向往复运动实现测试夹具基板的倾斜运动，可实现测试夹具基板0°～90°的倾角调节。

进一步，所述夹爪气缸组件包括夹爪气缸、主调节杆、副调节杆和固定把手，下压测试组件包括笔形气缸、探针和探针安装块，所述夹爪气缸的夹爪与主调节杆连接，主调节杆和副调节杆上分别设有通槽，固定把手设于通槽内并固定主调节杆和副调节杆的相对位置，笔形气缸安装于副调节杆上，笔形气缸上设有调速阀，笔形气缸的顶杆与探针安装块连接，探针安装于探针安装块，探针的末端与感温块连接，感温块上安装有感温线。主调节杆和副调节杆配合可以灵活调节感温块的位置，笔形气缸的一端装有调速阀用来调节气缸运动速度，探针具有一定弹性，可以防止笔形气缸压力过大而损伤热管。

进一步，所述钣金面板上设有四个感温线接头和两个直流电源接头，感温线连接至感温线接头，程控直流电源连接至直流电源接头。

进一步，所述测试夹具机构还包括加强板和三角加强筋，加强板安装于直线电缸背板的一侧，三角加强筋分别与加强板和直线电缸背板连接，通过设置三角加强筋，增强测试夹具机构的整体强度。

本发明还提供了一种上述超薄热管自动功率测试机的工作方法，首先在恒温水箱内注入冷却水，设定冷却水水温和流量，将热管放入物料高度检测机构的料槽内，物料感应器检测到料槽内的热管并传输信息至plc控制器，plc控制器接收信息并控制物料提升机构开始工作，物料提升机构对料槽内的热管进行提升，光电传感器检测到热管到达指定高度后，光电传感器传输信息至pcl控制器，plc控制器控制送料机构的真空吸盘吸附热管，并将热管放置于测试夹具机构上的热管放置座上，程控直流电源用以对加热块进行加热，恒温水箱的冷却水对冷却块进行冷却，测试夹具机构控制感温块采集热管两端的温度，感温块将采集数据传输至温度采集卡。

本发明相对于现有技术，具有以下有益效果：

本发明的超薄热管自动功率测试机，采用真空吸盘实现被测物料的转移，更准确的吸取超薄热管，并避免了超薄热管被压伤，解决了超薄热管在上下料过程中因为体积小，厚度薄等原因易出现损伤的问题。

本发明的超薄热管自动功率测试机，采用了摆动杆组件，实现了超薄热管在运输过程中的匀速平稳运行，解决了速度控制不良和震动对超薄热管造成的损伤。

本发明的超薄热管自动功率测试机，可多工位同时工作，送料机构运送一组物料的同时，另外一组测试夹具机构正在进行测试，大大节约了工作时间，提高了测试效率。

本发明的超薄热管自动功率测试机，通过plc控制实现了各机构的完全自动化，大大提高了效率，节约了人工成本。

本发明的超薄热管自动功率测试机，当直线电缸带动直线电缸滑块做竖直方向往复运动时，横向导轨滑块做水平方向往复运动实现测试夹具基板的倾斜运动，可实现测试夹具基板0°～90°的倾角调节，实现了超薄热管测试过程中倾斜角度的灵活调整。

附图说明

图1为本发明的超薄热管自动功率测试机的结构示意图。

图2为本发明的物料提升机构的结构示意图。

图3为本发明的物料高度检测机构的结构示意图。

图4为本发明的送料机构的结构示意图。

图5为本发明的测试夹具机构的结构示意图。

具体实施方式

下面结合实施例，对本发明作进一步的详细说明，但本发明的实施方式不限于此。

实施例

如图1所示，本实施例提供一种超薄热管自动功率测试机，包括机架1、物料提升机构2、物料高度检测机构3、送料机构4、测试夹具机构5、程控直流电源、电脑6、恒温水箱7、温度采集卡和plc控制器。

如图1和图2所示，所述机架设有基板101，基板上设有凹槽102用于放置合格品及不合格品，物料提升机构包括竖直模组201、支撑柱底板202、加强筋203、水平导轨204、水平导轨滑块205、顶杆底板206、顶杆207、磁铁更换块208、置料背板209、竖直模组滑块210、加强筋安装块211和竖直电机212，置料背板的一端与基板底面连接，竖直模组通过螺栓固定于置料背板，竖直模组滑块与竖直模组滑动连接，竖直电机安装于竖直模组的底部，竖直电机带动竖直模组滑块在竖直模组上做竖直往返运动，加强筋安装块与竖直模组滑块连接，加强筋安装于加强筋安装块上，支撑柱底板安装于加强筋上，支撑柱底板上设有水平导轨跟水平导轨滑块，水平导轨滑块与水平导轨滑动连接，顶杆设于水平导轨滑块上，顶杆的顶部设有磁铁更换块，磁铁更换块可针对不同宽度的热管进行更换。

如图3所示，物料高度检测机构位于物料提升机构的上方，物料高度检测机构包括料槽31、料槽底座32、物料感应器33和光电传感器34，料槽底座安装于基板上方，料槽安装于料槽底座上，料槽上开设有开口35，光电传感器设于料槽底座上且位于料槽的两侧，物料感应器设于料槽内。当热管通过开口放入料槽后，物料感应器检测到此时料槽内热管已经放置完毕，输出信号至plc控制器；光电传感器一端发射红外线另一端接收红外线，通过热管对于红外光线的遮挡实现料槽内物料高度的检测；可根据热管的尺寸不同，更换不同的料槽。

如图4所示，送料机构包括送料直线电缸底板401、送料直线电缸402、电缸滑块403、送料摆动电缸404、送料摆动电缸基板405、摆动杆组件、真空吸盘固定座406、真空发生器407和真空吸盘408，送料直线电缸底板安装于基板上且位于物料高度检测机构后方，送料直线电缸安装于送料直线电缸底板上，送料直线电缸的活塞杆与电缸滑块连接，送料摆动电缸基板安装于电缸滑块上，送料摆动电缸安装于送料摆动电缸基板上，送料摆动电缸的活塞杆与摆动杆组件连接，真空吸盘固定座安装于摆动杆组件上，真空吸盘安装于真空吸盘固定座，真空发生器通过气管与真空吸盘连接。

如图4所示，摆动杆组件包括第一主动杆409、第二主动杆410、两个第一斜杆411、一个第二斜杆412、一个联动杆413和三个轴承座414，三个轴承座分别设于送料摆动电缸基板上，第一主动杆与送料摆动电缸的活塞杆连接，第一主动杆的两端分别通过轴承固定于轴承座上，第二主动杆与第一主动杆平行，两个第一斜杆的两端分别通过轴承与第一主动杆和第二主动杆连接，两个第一斜杆、第一主动杆和第二主动杆构成一平行四边形结构，第二斜杆的一端通过联动杆与第一斜杆连接，第二斜杆的另一端通过轴承和销轴固定于轴承座，真空吸盘固定座安装于第二主动杆上。摆动杆组件用以带动真空吸盘做平行移动，保证真空吸盘移动过程的稳定性。

如图5所示，测试夹具机构包括测试夹具基板501、直线电缸502、直线电缸背板503、直线电缸滑块504、钣金面板505、热管放置块506、支撑柱507、夹爪气缸组件、下压测试组件、横向导轨508、横向导轨滑块509、短铰链块510和长铰链块511；直线电缸背板安装于机架上，直线电缸安装于直线电缸背板底部，直线电缸的活塞杆与直线电缸滑块连接，测试夹具基板固定于直线电缸滑块上，支撑柱、热管放置块和钣金面板分别安装于测试夹具基板上，钣金面板上设有四个感温线接头和两个直流电源接头，热管放置块上设有加热块512和冷却块513，程控直流电源用以对加热块进行加热，恒温水箱用以对冷却块进行冷却，加热块和冷却块一般采用导热系数较高的材料，比如紫铜或黄铜；所述加热块一般采用加热棒进行加热，加热棒和直流电源接头连接，程控直流电源与直流电源接头连接，冷却块与恒温水箱和流量控制阀连接，恒温水箱中的冷却水分别流经流量控制阀和冷却块后又重新流回恒温水箱内将热管传输到冷却块的热量不断带走。

如图5所示，夹爪气缸组件安装于支撑柱上，下压测试组件安装于夹爪气缸组件上，感温块安装于下压测试组件上，夹爪气缸组件用以控制下压测试组件做往复运动；横向导轨安装于基板上，横向导轨上设有横向导轨滑块，长铰链块安装于横向导轨滑块上，短铰链块安装于测试夹具基板的底面，短铰链块和长铰链块通过销轴连接。测试夹具机构还包括加强板514和三角加强筋515，加强板安装于直线电缸背板的一侧，三角加强筋分别与加强板和直线电缸背板连接，通过设置三角加强筋，增强测试夹具机构的整体强度。为了保证测试的准确性，热管放置块通常采用导热系数比较低的材料，比如酚醛塑料。

如图5所示，夹爪气缸组件包括夹爪气缸516、主调节杆517、副调节杆518和固定把手519，下压测试组件包括笔形气缸520、探针521和探针安装块522，夹爪气缸的夹爪与主调节杆连接，主调节杆和副调节杆上分别设有通槽523，固定把手设于通槽内并固定主调节杆和副调节杆的相对位置，笔形气缸安装于副调节杆上，笔形气缸上设有调速阀，笔形气缸的顶杆与探针安装块连接，探针安装块上有两个圆孔用来安装探针，探针具有一定弹性，可以防止笔形气缸压力过大而损伤热管；探针的末端与感温块524连接，感温块上开有四个直径0.5mm的圆孔用来安装感温线。

plc控制器分别与物料提升机构、物料高度检测机构、送料机构、测试夹具机构、程控直流电源和温度采集卡电性连接，plc控制器用以控制各机构动作，电脑用以控制程控直流电源，且对温度采集卡获得的温度进行数据处理。

上述超薄热管自动功率测试机的工作方法，操作人员开机后，首先在恒温水箱内注入一定量的冷却水，设定冷却水水温和流量；热管通过开口放入料槽内，物料感应器检测到料槽内热管放置完毕后将信号传递给plc控制器，plc控制器物料提升机构开始工作，物料提升机构对料槽内的热管进行提升，当光电传感器检测到料槽内热管并未到达指定高度时，plc控制器控制竖直电机带动竖直模组滑块向上运动带动顶杆持续向上运动顶推热管，直到光电传感器检测到料槽内热管到达指定高度位置，当料槽内热管到达指定高度时，plc控制器控制夹爪气缸张开，再控制直线电缸动作到第一工位指定位置，plc控制器控制送料摆动电缸动作使摆动杆组件作平移运动，带动真空吸盘运动至料槽的热管上方，plc控制器控制真空发生器工作使真空吸盘吸附热管，然后plc控制器控制送料摆动电缸反向旋转，使摆动杆组件平移运动带动真空吸盘平移运动，真空吸盘携带热管运动至测试夹具机构上方，真空吸盘到达热管放置块的指定位置后，plc控制器控制真空吸盘动作放开热管，将热管放置在热管放置块上；热管放置完毕后送料直线电缸运动至第二工位，重复上述上料动作；热管放置于热管放置座后，plc控制器控制夹爪气缸闭合，夹爪气缸闭合后笔形气缸动作，笔形气缸的顶杆带动感温块下压开始测试，开始测试后plc控制器根据测试需求控制直线电缸运动使测试夹具基板倾斜一定角度；第一工位和第二工位都开始测试后送料直线电缸带动送料直线电缸滑块，带动送料机构运动至分类区等待测试结束。当第一工位测试结束后，plc控制器控制送料机构运动至第一工位的指定位置，然后笔形气缸和夹爪气缸按与开始测试相反顺序动作，送料机构按上料顺序动作取下热管后，根据测试结果，运动至凹槽处放下热管，完成第一工位的下料。第一工位下料完成后按相同的动作顺序完成第二工位的下料。两个工位下料完成后重复以上动作不断将料槽内的热管进行测试后分类，以此循环直至料槽内的热管测试完毕。充分利用测试时间，实现了一个送料机构同时为两个工位上下料，最后电脑内安装有功率测试程序，对温度采集卡采集到的数据进行测试，并进行自动判定，具体判断程序并不复杂，该领域技术人员可以根据需要进行编写，在此不再赘述。

如上所述，便可较好地实现本发明，上述实施例仅为本发明的较佳实施例，并非用来限定本发明的实施范围；即凡依本发明内容所作的均等变化与修饰，都为本发明权利要求所要求保护的范围所涵盖。