半自动热管沸腾排气封口设备.pdf

本发明涉及热管封口设备，尤其是一种半自动热管沸腾排气封口设备，包括封口单元，机械传动装置，加热单元，支架，热管位置调整夹紧单元，电机，气缸，控制单元和底座，控制单元是由设备启动、设备关闭、设备急停、加热启动、加热停止、点动和调试组成的七路输入信号接入单片机，再由单片机控制三路输出信号和数码显示管的；所述的三路输出分别与加热单元，电机和气缸连接。本发明同现有技术相比，操作简单易行；热管的密封性好；采用单片机控制，封口过程实现自动化，生产效率高。

1.  一种半自动热管沸腾排气封口设备，由封口单元(4)，机械传动装置(9)，加热单元(2)，支架(5)，热管位置调整夹紧单元(3)，电机(6)，气缸(7)，控制单元(8)和底座(10)组成，其特征在于：所述封口单元(4)由封口盖帽(41)，机械压头(42)，热电偶(43)，保护挡板(44)，弹簧片(45)和支架(46)组成；所述加热单元(2)由加热丝(21)，加热块(22)和另一加热块(23)组成；所述热管位置调整夹紧单元(3)由定位丝杆(31)，定位台(32)，气动定位块(33)，定位销(34)，支撑台(35)，另一气缸(36)和定位销孔(37)组成；所述控制单元(8)是由七路输入信号接入单片机，再由单片机控制三路输出信号和数码显示管的；所述的电机(6)和气缸(7)通过机械传动装置(9)与封口单元(4)和支架(5)连接，所述的加热单元(2)安装在热管位置调整夹紧单元(3)中的定位台(32)上，所述的支架(5)一端与底座(10)相连，支架(5)另一端与机械传动装置(9)相连，所述的热管位置调整夹紧单元(3)安装在底座(10)上，所述的控制单元(8)通过其上的三路输出分别与加热单元(2)，电机(6)和气缸(7)执行机构输入端连接。

2.  根据权利要求1所述的一种半自动热管沸腾排气封口设备，其特征在于：所述的封口盖帽(41)呈凹陷状设于机械压头(42)底部内；所述的机械压头(42)与机械传动装置(9)连接，由气缸(7)驱动其上下移动，由电机带动其旋转；所述的热电偶(43)安装在保护挡板(44)与固定支架(46)之间，用于测定靠近封口端管壁温度；所述的保护挡板(44)安装于热电偶(43)上方；所述的弹簧片(45)安装在固定支架(46)下方；所述固定支架(46)连接在支架(5)上面。

3.  根据权利要求1所述的一种半自动热管沸腾排气封口设备，其特征在于：所述的加热块(22)和另一加热块(23)相对的一侧开有夹持槽；所述的加热块(22)和另一加热块(23)放置于定位台(32)上，加热块(22)能跟随定位丝杆(31)的调节而上下移动，同时可跟随气动定位块(33)实现前后移动；所述的另一加热块(23)仅做上下移动，由定位销(34)，定位销孔(37)和支撑台(35)来调节上下位置。

4.  根据权利要求1所述的一种半自动热管沸腾排气封口设备，其特征在于：所述的定位丝杆(31)安装在底座(10)上，定位丝杆(31)上装有定位台(32)，定位台(32)能随定位丝杆(31)上升或下降，所述的气动定位块(33)与另一气缸(36)连接，由另一气缸(36)推动活塞来实现位置变化，可在垂直于加热块(22)和另一加热块(23)的接触面方向来回移动，以便使两个加热块合拢和分开；所述另一气缸(36)连接在定位丝杆(31)上，安装于定位台(32)上方，是由独立的气路控制的。

5.  根据权利要求1所述的一种半自动热管沸腾排气封口设备，其特征在于：所述的七路输入分别是设备启动，设备关闭，设备急停，加热启动，加热停止，点动和调试；所述的三路输出分别是输出1用于控制加热块(22)和另一加热块(23)的加热回路，输出2用于控制气缸(7)，从而控制机械压头(42)的上下运行，输出3用于控制电机(6)转动，从而控制机械压头(42)旋转；所述的数码显示管能显示各封口操作的参数设定和热电偶(43)采集的温度数据。

半自动热管沸腾排气封口设备
[技术领域]
本发明涉及热管封口设备技术领域，尤其涉及一种半自动热管沸腾排气封口设备。
[背景技术]
目前，热管因其优良的传热性能，已逐渐成为应用最广泛的传热元件之一。在热管结构一定的情况下，热管的真空度和工质封装量就成为影响热管性能的最主要因素，因此，热管制程中，获得真空和工质填充就成为至关重要的步骤，直接影响到热管的性能。
现有的热管真空获得方法主要有：沸腾排气法和抽真空法。抽真空方法为了获得所需的真空度，往往需要多级真空泵联合运行，设备较为复杂，运行费用高，而且为了维持真空也会带来系统的密封难题。相比之下，沸腾排气法因其能够满足工程上对热管真空度的要求，且系统简单，操作容易，适合大规模的批量生产，因此成为工业生产中获得热管真空的主要方法。
现有的热管封口技术有；机械压合式、焊料填充等方式。机械压合式通常采用公母型夹具从热管两侧同时施力，将热管端头压合在一起，再对压合处施焊，这种方式因为夹具压合时导致热管端头的机械挤压变形，不仅压平部位强度减弱，带来热管的泄漏隐患，且热管径向长度改变，这都制约了热管的使用；而焊料填充法施行复杂，制作成本高，对操作人员依赖性强，批量生产效率收到影响。
因此，有必要寻求一种既能保证热管的性能又对提高生产效率有帮助的方法，以适应工业上对热管逐渐增大的需求量。
[发明内容]
本发明的目的在于克服上述缺点，将沸腾排气法和摩擦焊紧密结合起来，并采用单片机来进行控制，实现了封口过程的自动化。
为实现上述目的，半自动热管沸腾排气封口设备，由封口单元，机械传动装置，加热单元，支架，热管位置调整夹紧单元，电机，气缸，控制单元和底座组成，所述封口单元由封口盖帽，机械压头，热电偶，保护挡板，弹簧片和支架组成；所述加热单元由加热丝，加热块和另一加热块组成；所述热管位置调整夹紧单元由定位丝杆，定位台，气动定位块，定位销，支撑台，另一气缸和定位销孔组成；所述控制单元是由七路输入信号接入单片机，再由单片机控制三路输出信号和数码显示管的；所述的电机和气缸通过机械传动装置与封口单元和支架连接，所述的加热单元安装在热管位置调整夹紧单元中的定位台上，所述的支架一端与底座相连，另一端与机械传动装置相连，所述的热管位置调整夹紧单元安装在底座上，所述的控制单元通过其上的三路输出分别与加热单元，电机和气缸连接。
所述的封口盖帽外结构为一圆柱状，一端面设计有凹陷部，封口盖帽安装于机械压头内部；所述的机械压头与机械传动装置连接，由气缸驱动其上下移动，由电机带动其旋转；所述的热电偶安装在保护挡板与固定支架之间，用于测定靠近封口端管壁温度；所述的保护挡板安装于热电偶上方；所述的弹簧片安装在固定支架下方，用以夹持待封装金属管，定位封口端；所述固定支架连接在支架上面。
所述的加热块和另一加热块相对的一侧开有夹持槽，开槽半径与待封装金属管外径相匹配；所述的加热块和另一加热块放置于定位台上，加热块能跟随定位丝杆的调节而上下移动，同时可跟随气动定位块实现前后移动；所述的另一加热块仅做上下移动，由定位销，定位销孔和支撑台来调节上下位置。
所述的定位丝杆安装在底座上，定位丝杆上装有定位台，定位台能随定位丝杆上升或下降，所述的气动定位块与另一气缸连接，由另一气缸推动活塞来实现位置变化，可在垂直于加热块和另一加热块的接触面方向来回移动，以便使两个加热块合拢和分开；所述另一气缸连接在定位丝杆上，安装于定位台上方，是由独立的气路控制的。
所述的七路输入分别是设备启动，设备关闭，设备急停，加热启动，加热停止，点动和调试；所述的三路输出分别是输出1用于控制加热块和另一加热块的加热回路，输出2用于控制气缸，从而控制机械压头的上下运行，输出3用于控制电机转动，从而控制机械压头旋转；所述的数码显示管能显示各封口操作的参数设定和热电偶采集的温度数据。
本发明同现有技术相比，采用沸腾排气法获得热管真空，能够保证热管性能，且操作简单易行；采用摩擦焊实现封口，摩擦焊利用旋转摩擦产生的高温，使热管封口端头呈熔融状态，从而黏合在一起，热管的密封性好，且端头外观为圆润光滑的球形，成型漂亮；采用单片机控制，封口过程实现自动化，一气呵成，生产效率高，整套设备结构简单实用，占地面积小，便于操作，运行费用少，节约生产成本，既能保证热管的性能又对提高生产效率有帮助的方法，以适应工业上对热管逐渐增大的需求量。
[附图说明]
图1为本发明中热管半自动封口机结构示意图。
图2为本发明中封口单元结构示意图。
图3为本发明中封口盖帽结构示意图。
图4为本发明中加热单元结构示意图。
图5为本发明中热管位置调整夹紧单元示意图。
图6为本发明中控制单元结构示意图。
图7a为本发明中控制单元电气原理图中的输入输出、热电偶采样以及主控芯片原理图。
图7b为本发明中控制单元电气原理图中的按键及数码显示及供电电源原理图。
图8为本发明中封口机工作流程框图。
图9为本发明中封口机工作步骤详细框图。
图10为本发明中封口机封口模具动作示意图。
参见附图1，1为待封装金属管，2为加热单元，3为热管位置调整夹紧单元，4为封口单元，5为支架，6为电机，7为气缸，8为控制单元，9为机械传动装置，10为底座。
参见附图2，41为封口盖帽，42为机械压头，43为热电偶，44为保护挡板，45为弹簧片，46为固定支架。
参见附图4，21为加热丝，22为加热块，23为另一加热块。
参见附图5，31为定位丝杆，32为定位台，33为气动定位块，34为定位销，35为支撑台，36为另一气缸，37为定位销孔。
参见附图6，x为输入按纽
[具体实施例]
下面对本发明的具体热管封口步骤作进一步说明：
首先将待封装金属管一端密闭，另一端预留封口，封口形状为锥形紧缩口，并在端口处紧缩为空心柱状，其内径为2.3mm，封口端保持清洁，通过此封口端口预先充入一定量的工质。然后将待封装金属管放置于该封口机上，根据待封装金属管长度，调整好定位丝杆31上加热块22和另一加热块23以及固定支架46的位置，将待封装金属管固定，并控制另一气缸36通过气动定位块33使加热块22和另一加热块23合拢。在控制单元8上设定封口各参数：包括排气时间，封口时间，排气温度，加热块的设定温度等。通过控制单元8采用89F202型单片机完成以下封口操作：a、启动封口装置，机械压头42自动压下；b、同时启动加热单元2，开始加热，保持加热状态，热管温度会持续上升直到热电偶43测点温度达到设定排气温度；c、达到排气温度后，机械压头42抬起，开始排气；d、达到排气时间后，机械压头42再次压下，并高速旋转，同时进行摩擦焊接，旋转摩擦生热使铜管顶端熔融，则管壁黏合在一起，封口成型；e、达到封口时间后，机械压头42抬起，封口完成。上述过程可参见图10，时间与封口盖帽41位置变化关系已经在图中直观地表现出来了，最后手动取下热管。
控制单元不仅包含了常规的设备启动和加热启动输入等，同时还设置了调试，点动以及急停等输入。其中，调试输入用于设备的调试；点动则有别于自动封口过程，它是在封口时，通过手动来控制排气时间和摩擦焊接时间等，气缸7和电机6的动作信号也由手动给出；急停则是当封口时有异常情况出现时，瞬间停止设备各动作部件，提供安全保障，此功能采用单片机外部中断控制，使其能有效快速的停止异常情况。