一种简易激光陀螺仪电极铟封接自动化设备的制作方法

1.本发明涉及电极铟封接技术领域，具体涉及一种简易激光陀螺仪电极铟封接自动化设备。


背景技术：

2.氦氖激光陀螺仪作为重要的惯性导航器件之一，被广泛应用在航空、航海、航天以及制导等领域。激光陀螺仪谐振腔的封接性能直接影响激光陀螺的使用寿命以及使用性能。电极铟封接技术是维持微晶谐振腔真空环境的关键技术之一，同时也是最直观影响谐振腔封接性能的技术之一。金属铟是一种具有银白色光泽的稀有金属，具有饱和蒸气压低、熔点低(156℃)、金属稳定性好、延展性好等特点。除此之外铟还具有与大多数金属和非金属材料浸润性好的特点，其中就包括玻璃和铝、铜、钛等。综合金属铟各项物理性能，均适用于激光陀螺仪电极封接应用场合。现有的电极铟封接自动化设备一般只能加工固定规格的产品，无法应对多种封接工艺方法，使用成本高。


技术实现要素：

3.基于上述表述，本发明提供了一种简易激光陀螺仪电极铟封接自动化设备，以解决现有设备适用范围小、效率低、封装质量不高的问题。
4.本发明解决上述技术问题的技术方案如下：
5.一种简易激光陀螺仪电极铟封接自动化设备，包括驱动机构、支座、热压头组件、温控装置、谐振腔固定机构，驱动机构安装在支座顶部，谐振腔固定机构安装在支座底部，热压头组件安装在驱动机构的动力输出端；温控装置安装在热压头组件内；热压头组件工作面朝下，且位于谐振腔固定机构的正上方。本技术采用冷压铟封接法，具有封接强度高、气密性高，漏率低，且封接残余应力小的优点。驱动机构通过步进电机控制，可根据需要提供设定的压力，便于加工不同规格的产品。通过温控装置可快速升温和降温，生产效率高，加工精度高。谐振腔固定机构可固定并对产品进行调平，可以适用于不同规格产品的加工生产，因而本技术可适用于不同产品不同工艺的加工。
6.优选的，热压头组件包括由下至上依次固定连接的锥体、支撑衬套、隔热垫环、转接头，支撑衬套内部设置用于安装温控装置的套内腔。本技术的热压头组件集成度高，结构紧凑，保温效果好。
7.优选的，所述的温控装置包括圆柱形的加热体和温度传感器，加热体上端以环形阵列方式均匀设置加热孔，加热孔内安装加热棒，温度传感器安装在热压头组件上。通过温度传感器控制加热棒的加热，实现闭环温度控制，避免加热温度过高，影响封装效果。
8.优选的，所述的温控装置还包括冷却装置，冷却装置安装在加热体内。通过冷却装置对加热后的热压头组件降温制冷，避免影响下一个电极的封装质量。
9.优选的，所述的冷却装置包括水冷桶，水冷桶上端安装密封盖，密封盖上端安装宝塔接头，宝塔接头连接外界水源和水泵。通过水冷桶内和外界循环的常温纯水，可对热压头
组件快速降温，提高生产效率，同时无噪音，也无驱动部件产生振动，使得本设备能长时间保持高精度加工。
10.优选的，所述的谐振腔固定机构包括调平机构和支撑定位组件，调平机构可调节水平角度的安装在支撑定位组件上。通过调平机构对支撑定位组件进行水平调节，使得谐振腔处于水平位置，从而保证铟封质量。
11.优选的，所述的调平机构还包括球面支撑盘、调平压环、球面底盘，球面支撑盘的底部设置球面，球面底盘上表面设置与球面配合的球面内腔，调平压环与球面底盘配合将球面支撑盘封装在球面内腔内。通过球面支撑盘与球面底盘的球面配合，使得球面支撑盘在360
°
范围内都可调整水平角度。通过在调平压环内圈设置的固定孔，便于通过螺钉固定。
12.优选的，所述的调平机构还包括转换盘、压力传感器，转换盘固定在球面底盘的底部，压力传感器安装在转换盘的底部。通过压力传感器控制驱动机构，避免压力过大损坏谐振腔。
13.优选的，所述的支撑定位组件包括l形的限位支架、限位轴、u形的底座，限位轴固定在l形的限位支架的竖向壁上，u形的底座固定在l形的限位支架的底部，底座的u形槽向上对准限位轴轴心。通过限位轴安装谐振腔，通过底座顶住谐振腔，进而支撑谐振腔所受到的压力。
14.优选的，所述的限位轴为圆柱结构，在限位轴两侧径向设置弧面凸起，左右两侧的弧面凸起位于同一个圆内。限位轴为扁平的结构，宽度尺寸大于高度尺寸。通过限位轴限制谐振腔的左右位置，而不限制谐振腔的上下位置，避免底座受到压力而产生形变，具有重复性高，可靠性高等特点。
15.与现有技术相比，本技术的技术方案具有以下有益技术效果：本技术涉及的一种简易激光陀螺仪电极铟封接自动化设备，采用冷压铟封接法，具有封接强度高、气密性高，漏率低，且封接残余应力小的优点。驱动机构通过步进电机控制，可根据需要提供设定的压力，便于加工不同规格的产品。温控装置采用电加热和循环水冷技术，可快速升温和降温，生产效率高，噪音小，振动小，加工精度高。调平机构可对产品进行调平，可以适用于不同规格产品的加工生产，因而本技术可适用于不同产品不同工艺的加工。
附图说明
16.图1为本发明电极铟封接设备的结构示意图；
17.图2为本发明热压头组件的结构示意图；
18.图3为图2的a-a剖视图；
19.图4为本发明热压头组件的分解图；
20.图5为本发明谐振固定机构及谐振安装后的结构示意图；
21.图6为本发明谐振固定机构的结构侧视图；
22.图7为图6的b-b剖视图；
23.附图中，各标号所代表的部件列表如下：
24.1、驱动机构；2、支座；3、热压头组件；4、温控装置；5、谐振腔固定机构；6、控制台；8、谐振腔；11、电动推杆；12、推杆支架；21、底板；22、立杆；23、支撑板；31、锥体；32、支撑衬套；33、隔热垫环；34、转接头；41、加热体；42、水冷桶；43、温度传感器；51、调平机构；52、支
撑定位组件；81、电极；321、套内腔；411、加热棒；421、密封盖；422、宝塔接头；511、球面支撑盘；512、调平压环；513、球面底盘；514、转换盘；515、压力传感器；516、固定孔；521、限位支架；522、限位轴；523、底座。
具体实施方式
25.为了便于理解本技术，下面将参照相关附图对本技术进行更全面的描述。附图中给出了本技术的实施例。但是，本技术可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使本技术的公开内容更加透彻全面。
26.本实施例中，如图1所示。一种简易激光陀螺仪电极铟封接自动化设备，包括驱动机构1、支座2、热压头组件3、温控装置4、谐振腔固定机构5，驱动机构1安装在支座2顶部，谐振腔固定机构5安装在支座2底部，热压头组件3安装在驱动机构1的动力输出端；温控装置4安装在热压头组件3内；热压头组件3工作面朝下，且位于谐振腔固定机构5的正上方。本技术的电极铟封接设备能自动精准对电极铟封接。包括驱动机构1、支座2、热压头组件3、温控装置4、谐振腔固定机构5。支座2对整个设备起支撑作用。驱动机构1驱动热压头组件3向下运动，并压向谐振腔固定机构5上的谐振腔8，谐振腔8上安装电极81和铟环。然后温控装置4加热到100℃左右，将铟环加热，使得铟环更容易将电极81封接在谐振腔8上。这里需要说明的是，铟的熔点为156℃。本技术采用冷压铟封接法，冷压铟封接法是在施加机械压力的同时对压头进行加热并保温，温度远低于铟熔点，使得铟容易被压扁形变。铟与大多数金属和非金属材料浸润性好，其中就包括玻璃和铝、铜、钛等。综合金属铟各项物理性能，均适用于激光陀螺仪电极封接应用场合。激光陀螺仪铟封接采用冷压铟封接法，具有封接强度高、气密性高，漏率为10-13
pa.m3/s，且封接残余应力小等优点。
27.支座2包括底板21、立杆22、支撑板23，支撑板23、底板21分别固定在立杆22上、下两端。本技术采用3根立杆22，将底板21和支撑板23平行固定在一起，底板21用于放置或安装在地面或工作台上。谐振腔固定机构5通过螺栓固定在底板21上，驱动机构1通过螺栓固定在支撑板23上。热压头组件3朝下的安装在驱动机构1的活动推杆上，且对准下方的谐振腔固定机构5。
28.驱动机构1采用直线驱动系统，包括电动推杆11和推杆支架12，电动推杆11固定安装在推杆支架12上，推杆支架12通过螺栓固定在支撑板23上。电动推杆11选用型号为e50-p，可提供最大1280n推力，恒力保压精度
±
2n，总行程大于等于50mm，带刹车功能，通过步进电机提供动能，皮带轮传动，并通过压力传感器515反馈闭环控制，可实现精确保压精度，以及力控制、位移控制等不同控制方式来控制热压头组件3进行压封。
29.本实施例中，如图2、图3、图4所示。所述的热压头组件3包括由下至上依次固定连接的锥体31、支撑衬套32、隔热垫环33、转接头34，支撑衬套32内部设置用于安装温控装置4的套内腔321。转接头34用于和电动推杆11的活动杆固定连接。在支撑衬套32和转接头34之间设置隔热垫环33，避免支撑衬套32内的温控装置4产生的热量直接传导给转接头34，减少热量传导损失，同时避免将热量传导给电动推杆11，造成电动推杆11性能和使用寿命的降低。支撑衬套32为圆筒结构，支撑衬套32圆柱壁可以用于传递电动推杆11的电动压力。支撑衬套32的内部为套内腔321，温控装置4安装在套内腔321内，套内腔321内壁。锥体31下端面为工作面，平面度要求0.01mm，工作时与金属电极上表面接触，通过接触式传递热量。
30.本实施例中，如图2、图3、图4所示。所述的温控装置4包括圆柱形的加热体41和温度传感器43，加热体41上端以环形阵列方式均匀设置加热孔，加热孔内安装加热棒411，温度传感器43安装在热压头组件3上。加热体41为易导热体，锥体31通过螺栓安装在加热体41底部，在锥体31和加热体41之间涂有导热硅胶，通过导热硅胶填充缝隙。加热体41上的加热棒411加热后，通过加热体41传递给锥体31，进而可以作用于锥体31下的铟环。控制台6分别与驱动机构1、温控装置4、压力传感器515电连接。温度传感器43为贴片式温度传感器，安装在锥体31上的预留位置，通过控制台6的温控表信号采集，反馈控制加热棒411通断，实现闭环温度控制，当锥体31温度过高时，控制加热棒411减少加热。加热棒411选用220v/40w大功率电加热棒。所述的圆柱形的加热体41中心设置圆柱内腔，冷却装置安装在圆柱内腔内。
31.本实施例中，如图2、图3、图4所示。所述的温控装置4还包括冷却装置，冷却装置安装在加热体41内。热压头组件3压完铟环，将电极81固定在谐振腔8上后，热压头组件3退出到初始位置，然后通过冷却装置对热压头组件3进行冷却。然后对下一个电极81进行封装。所述的冷却装置包括水冷桶42，水冷桶42上端安装密封盖421，密封盖421上端安装宝塔接头422，宝塔接头422连接外界水源和水泵。本技术中的冷却装置采用水冷，包括水冷桶42、密封盖421、宝塔接头422。水冷桶42和密封盖421组成储水腔，通过宝塔接头422将水冷桶42和外界水源和水泵连接。水冷桶42采用易导热材料。当热压头组件3退出到初始位置，对水冷桶42内注入冷水，进而对加热体41冷却降温。
32.本实施例中，如图5、图6、图7所示。所述的谐振腔固定机构5包括调平机构51和支撑定位组件52，调平机构51可调节水平角度的安装在支撑定位组件52上。谐振腔固定机构5用于对谐振腔8进行固定，便于电极81的封接。谐振腔固定机构5由调平机构51和支撑定位组件52组成，支撑定位组件52用于固定谐振腔8。支撑定位组件52安装在调平机构51上，通过调平机构51对支撑定位组件52进行水平调节，使得谐振腔8处于水平位置，从而保证铟封质量。调平机构51固定在底板21上。
33.本实施例中，如图5、图6、图7所示。所述的调平机构51还包括球面支撑盘511、调平压环512、球面底盘513，球面支撑盘511的底部设置球面，球面底盘513上表面设置与球面配合的球面内腔，调平压环512与球面底盘513配合将球面支撑盘511封装在球面内腔内。调平压环512外圈设置4个螺孔，调平压环512通过螺栓安装在球面底盘513上，进而将球面支撑盘511封装在所述的球面内腔内。通过所述球面和球面内腔的配合，使得球面支撑盘511可相对球面底盘513做上下左右调节。所述球面直径和球面内腔的直径相同，且球面和球面内腔的表面粗糙度为ra0.4。在调平压环512内圈设置3个固定孔516，固定孔516为螺纹通过，固定孔516下方对准球面支撑盘511。工作时将水平仪放置于球面支撑盘511上方，通过轻微挪动球面支撑盘511直至水平仪显示位置正确，拧紧固定孔516上的螺钉，顶紧球面支撑盘511，即完成调平。当将球面支撑盘511上表面调平后，谐振腔8的上表面为水平状态，通过拧紧固定孔516上的螺栓，实现对球面支撑盘511的固定。。调平压环512中心设置圆孔；支撑定位组件52穿过调平压环512的圆孔固定在球面支撑盘511上端。支撑定位组件52用于安装待加工的谐振腔8。
34.本实施例中，如图5、图6、图7所示。所述的调平机构51还包括转换盘514、压力传感器515，转换盘514固定在球面底盘513的底部，压力传感器515安装在转换盘514的底部。压力传感器515直接固定在支座2底部。当热压头组件3对谐振腔8上表面施加压力时，直接通
过调平机构51下的压力传感器515测出压力的大小，当压力达到预设值时，压力传感器515通过控制台6控制电动推杆11停止施压。进而避免压力过大损坏谐振腔8。
35.本实施例中，如图5、图6、图7所示。所述的支撑定位组件52包括l形的限位支架521、限位轴522、u形的底座523，限位轴522固定在l形的限位支架521的竖向壁上，u形的底座523固定在l形的限位支架521的底部，底座523的u形槽向上对准限位轴522轴心。限位轴522垂直于限位支架521的竖向壁进行固定，谐振腔8通过中心孔悬挂在限位轴522上，底座523通过螺栓固定在支架上。u形的底座523位于谐振腔8的正下方，底座523上平面的平面度小于0.01mm。谐振腔8为正八边形，其正对的两个侧面安装电极。在安装谐振腔8时，安装电极的端面水平，其正对面安装好的电极朝下。底座523两侧的u形臂顶住谐振腔8，使得朝下的电极位于底座523的中间凹槽内。
36.本实施例中，如图5、图6、图7所示。所述的限位轴522为圆柱结构，在限位轴522两侧径向设置弧面凸起，左右两侧的弧面凸起位于同一个圆内。所述的限位轴522为圆柱结构，其左右两端设置弧面凸起，所述的左右两侧的弧面凸起在同一圆内，且限位轴522安装在底座523上时，左右两侧的弧面凸起位于同一水平线上。当谐振腔8安装在限位轴522上时，限位轴522两侧的弧面凸起固定谐振腔8，而限位轴522上下面与谐振腔8中心孔无接触。限位轴522限制谐振腔8的左右位置，限位轴522上的夹紧螺钉限制谐振腔8前后位置及各向转动，底座523限制谐振腔8上下位置，即实现谐振腔8位置固定，具有重复性高，可靠性高等特点。
37.以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，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。