CN110261145A - 热真空试验机械臂式动态辅助加热装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种热真空试验机械臂式动态辅助加热装置，设置在真空罐罐体内部，真空罐罐体呈圆柱形，真空罐罐体内部设置有热沉装置，热沉装置通过热油和液氮进行升温和降温；真空罐罐体的一端面上设置有罐盖，真空罐罐体和罐盖通过铰链连接并通过密封条密封，罐盖中央设置有观察窗；还包括法兰、直线电机组件、弧形电机组件、三轴机械手、测试台和测试台支架，所述测试台通过测试台支架固定在真空罐罐体的内部，被测元件放置在测试台上；本发明的直线电机组件和弧形电机组件沿着真空罐的罐壁布置，占用空间少，工作空间大，通过直线导轨和弧形导轨可以控制三轴机械手组件上的热沉装置到达罐内的任意地点，方便三轴机械手的设计。

Description

热真空试验机械臂式动态辅助加热装置

技术领域

本发明涉及热真空试验领域，跟具体的说，尤其涉及一种热真空试验机械臂式动态辅助加热装置。

背景技术

热真空试验是指在所规定的真空度和温度条件下，对被测件的性能参数进行测试的试验。热真空试验首先需要有模拟太空中真空和温度环境的装置，其次需要有对被测件进行驱动、加载装置，最后需要有对输出转矩、转速和转角等进行数据采集的装置。

在模拟太空温度对工件进行加热时，主要有通过热沉对工件进行加热，设置灯阵对工件进行辐射加热两种方法。热沉是指温度不会随着接收或释放能量变化而变化的物体。在热真空试验中，在真空罐罐壁内部布置铜管，铜管是良好的热传导材料，并且有良好的延展性，在铜管内部通热油或者液氮，铜管表面可以吸收或释放辐射。在使用热沉加热时，一方面由于真空罐的结构缺陷，例如观察窗、穿线穿轴的法兰，会导致热沉不完整，另一方面测试台，工件自身会阻断一部分的热辐射，工件表面加热并不均匀。灯阵加热一般是指红外灯阵加热，在工件表面布置一层加热灯，通过加热灯的辐射对工件进行加热。灯阵加热可调节各个加热灯的功率大小，达到温度控制的目的，但灯阵形状不可控，每试验一种工件，需要特质一套加热系统，对工件的形状限制较高，一般只适用于大平板，大平面加热，例如太阳能电池板的热真空试验。

热真空试验温度一般高于永磁体的热退磁温度，所以热真空环境下不允许使用带永磁体的电机，或者需要对电机进行隔离，使其工作在正常温度环境下。

发明内容

本发明的目的就在于为了解决现有热真空试验中工件加热不均匀的问题而提供一种热真空试验机械臂式动态辅助加热装置，能够对工件任意位置进行加热。

本发明通过以下技术方案来实现上述目的：一种热真空试验机械臂式动态辅助加热装置，设置在真空罐罐体内部，真空罐罐体呈圆柱形，真空罐罐体内部设置有热沉装置，热沉装置通过热油和液氮进行升温和降温；真空罐罐体的一端面上设置有罐盖，真空罐罐体和罐盖通过铰链连接并通过密封条密封，罐盖中央设置有观察窗；还包括法兰、直线电机组件、弧形电机组件、三轴机械手、测试台和测试台支架，所述法兰设置在真空罐罐体上，所述测试台通过测试台支架固定在真空罐罐体的内部，被测元件放置在测试台上；

所述直线电机组件包括第一导轨、第二导轨、直线电机定子、直线电机动子和轨道支架，所述第一导轨、第二导轨和直线电机定子均水平设置，第一导轨、第二导轨和直线电机定子均固定在真空罐罐体的内壁上，所述直线电机定子由导磁材料制成的导磁光杆和直线电机线圈组成，所述直线电机线圈绕在导磁光杆上，所述直线电机动子上钻有三个平行的通孔，第一导轨、第二导轨和直线电机定子分别穿过这三个平行的通孔，直线电机定子穿过的通孔上加工出直线电机极齿，所述轨道支架焊接在直线电机动子上；

所述弧形电机组件包括第三导轨、第四导轨、弧形电机定子和弧形电机动子，所述第三导轨、第四导轨和弧形电机定子均焊接在直线电机组件的轨道支架上，第三导轨、第四导轨、弧形电机定子均呈圆弧形，且第三导轨的轴心线、第四导轨的轴心线和弧形电机定子的轴心线的圆心在同一点；所述第三导轨和第四导轨为圆弧形的光轴，弧形电机定子由导磁材料支撑的导磁弧形杆和弧形电机线圈组成，所述弧形电机线圈绕在导磁弧形杆上，所述弧形电机动子上钻有三个平行的导向孔，第三导轨、第四导轨和弧形电机定子分别穿过这三个平行的导向孔，弧形电机定子穿过的导向孔上加工出弧形电机极齿；

所述三轴机械手包括底板、第一机械臂、第二机械臂、第三机械臂和加热头，所述底板固定在弧形电机动子上，第一机械臂通过电机和轴承与底板连接，电机控制第一机械臂的运动，所述第一机械臂、第二机械臂、第三机械臂分别通过驱动电机相连，第二机械臂、第三机械臂分别受驱动电机的带动进行运动，所述加热头设置在第三机械臂的顶端，加热头上均匀布置二十五个加热灯。

进一步的，所述测试台支架焊接在真空罐罐体内部，测试台上开有安装被测元件的安装孔。

进一步的，所述直线电机组件和弧形电机组件均沿着真空罐罐体的内壁分布。

进一步的，所述弧形电机组件和三轴机械手设置有一对。

本发明的有益效果在于：本发明的直线电机组件和弧形电机组件沿着真空罐的罐壁布置，占用空间少，工作空间大，通过直线导轨和弧形导轨可以控制三轴机械手上的热沉装置到达罐内的任意地点，方便三轴机械手的设计，防止热传动带组件在工作过程中和工件产生干涉；本发明采用无磁铁设计，适合交宽的温度范围，不需要考虑热退磁现象；本发明的三轴机械手的基本骨架为简单的导轨滑块结构，结构简单，形状可变，联合直线电机组件和弧形电机组件可实现绝大部分区域的加工；第二连杆、第三连杆、弹簧和多个滚子组成预紧机构，在热传送带受热胀冷缩变形后，依然保持一定的预紧力；热传送带靠近热沉装置部分宽度较宽，有足够的时间给热沉装置换热。

附图说明

图1是本发明所述一种热真空试验机械臂式动态辅助加热装置的结构示意图。

图2是本发明弧形电机组件的结构示意图。

图3是本发明直线电机组件的结构示意图。

图4是本发明热传送带的结构示意图。

图中，1-真空罐罐体、2-法兰、3-轨道支架、4-罐盖、5-观察窗、6-第三导轨、7-弧形电机定子、8-第四导轨、9-第一导轨、10-直线电机定子、11-第二导轨、12-三轴机械手、13-被测元件、14-测试台、15-测试台支架、16-直线电机动子、17-直线电机极齿、18-直线电机线圈、19-弧形电机线圈、20-弧形电机极齿、21-弧形电机动子、22-底板、23-第一机械臂、24-第二机械臂、25-第三机械臂、26-加热头、27-加热灯。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明：

如图1～4所示，一种热真空试验机械臂式动态辅助加热装置，设置在真空罐罐体1内部，真空罐罐体1呈圆柱形，真空罐罐体1内部设置有热沉装置，热沉装置通过热油和液氮进行升温和降温；真空罐罐体1的一端面上设置有罐盖4，真空罐罐体1和罐盖4通过铰链连接并通过密封条密封，罐盖4中央设置有观察窗5；还包括法兰2、直线电机组件、弧形电机组件、三轴机械手12、测试台14和测试台支架15，所述法兰2设置在真空罐罐体1上，所述测试台14通过测试台支架15固定在真空罐罐体1的内部，被测元件13放置在测试台14上。

所述直线电机组件包括第一导轨9、第二导轨11、直线电机定子10、直线电机动子16和轨道支架3，所述第一导轨9、第二导轨11和直线电机定子10均水平设置，第一导轨9、第二导轨11和直线电机定子10均固定在真空罐罐体1的内壁上，所述直线电机定子10由导磁材料制成的导磁光杆和直线电机线圈18组成，所述直线电机线圈18绕在导磁光杆上，所述直线电机动子16上钻有三个平行的通孔，第一导轨9、第二导轨11和直线电机定子10分别穿过这三个平行的通孔，直线电机定子10穿过的通孔上加工出直线电机极齿17，所述轨道支架3焊接在直线电机动子16上。

所述弧形电机组件包括第三导轨6、第四导轨8、弧形电机定子7和弧形电机动子21，所述第三导轨6、第四导轨8和弧形电机定子7均焊接在直线电机组件的轨道支架3上，第三导轨6、第四导轨8、弧形电机定子7均呈圆弧形，且第三导轨6的轴心线、第四导轨8的轴心线和弧形电机定子7的轴心线的圆心在同一点；所述第三导轨6和第四导轨8为圆弧形的光轴，弧形电机定子7由导磁材料支撑的导磁弧形杆和弧形电机线圈19组成，所述弧形电机线圈19绕在导磁弧形杆上，所述弧形电机动子21上钻有三个平行的导向孔，第三导轨6、第四导轨8和弧形电机定子7分别穿过这三个平行的导向孔，弧形电机定子7穿过的导向孔上加工出弧形电机极齿19。

所述三轴机械手12包括底板22、第一机械臂23、第二机械臂24、第三机械臂25和加热头26，所述底板22固定在弧形电机动子21上，第一机械臂23通过电机和轴承与底板22连接，电机控制第一机械臂23的运动，所述第一机械臂23、第二机械臂24、第三机械臂25分别通过驱动电机相连，第二机械臂24、第三机械臂25分别受驱动电机的带动进行运动，所述加热头26设置在第三机械臂25的顶端，加热头26上均匀布置二十五个加热灯27。

所述测试台支架15焊接在真空罐罐体1内部，测试台14上开有安装被测元件13的安装孔。所述直线电机组件和弧形电机组件均沿着真空罐罐体1的内壁分布。所述弧形电机组件和三轴机械手12设置有一对。

上述实施例只是本发明的较佳实施例，并不是对本发明技术方案的限制，只要是不经过创造性劳动即可在上述实施例的基础上实现的技术方案，均应视为落入本发明专利的权利保护范围内。

Claims (4)

1.一种热真空试验机械臂式动态辅助加热装置，设置在真空罐罐体(1)内部，其特征在于：真空罐罐体(1)呈圆柱形，真空罐罐体(1)内部设置有热沉装置，热沉装置通过热油和液氮进行升温和降温；真空罐罐体(1)的一端面上设置有罐盖(4)，真空罐罐体(1)和罐盖(4)通过铰链连接并通过密封条密封，罐盖(4)中央设置有观察窗(5)；还包括法兰(2)、直线电机组件、弧形电机组件、三轴机械手(12)、测试台(14)和测试台支架(15)，所述法兰(2)设置在真空罐罐体(1)上，所述测试台(14)通过测试台支架(15)固定在真空罐罐体(1)的内部，被测元件(13)放置在测试台(14)上；

所述直线电机组件包括第一导轨(9)、第二导轨(11)、直线电机定子(10)、直线电机动子(16)和轨道支架(3)，所述第一导轨(9)、第二导轨(11)和直线电机定子(10)均水平设置，第一导轨(9)、第二导轨(11)和直线电机定子(10)均固定在真空罐罐体(1)的内壁上，所述直线电机定子(10)由导磁材料制成的导磁光杆和直线电机线圈(18)组成，所述直线电机线圈(18)绕在导磁光杆上，所述直线电机动子(16)上钻有三个平行的通孔，第一导轨(9)、第二导轨(11)和直线电机定子(10)分别穿过这三个平行的通孔，直线电机定子(10)穿过的通孔上加工出直线电机极齿(17)，所述轨道支架(3)焊接在直线电机动子(16)上；

所述弧形电机组件包括第三导轨(6)、第四导轨(8)、弧形电机定子(7)和弧形电机动子(21)，所述第三导轨(6)、第四导轨(8)和弧形电机定子(7)均焊接在直线电机组件的轨道支架(3)上，第三导轨(6)、第四导轨(8)、弧形电机定子(7)均呈圆弧形，且第三导轨(6)的轴心线、第四导轨(8)的轴心线和弧形电机定子(7)的轴心线的圆心在同一点；所述第三导轨(6)和第四导轨(8)为圆弧形的光轴，弧形电机定子(7)由导磁材料支撑的导磁弧形杆和弧形电机线圈(19)组成，所述弧形电机线圈(19)绕在导磁弧形杆上，所述弧形电机动子(21)上钻有三个平行的导向孔，第三导轨(6)、第四导轨(8)和弧形电机定子(7)分别穿过这三个平行的导向孔，弧形电机定子(7)穿过的导向孔上加工出弧形电机极齿(19)；

所述三轴机械手(12)包括底板(22)、第一机械臂(23)、第二机械臂(24)、第三机械臂(25)和加热头(26)，所述底板(22)固定在弧形电机动子(21)上，第一机械臂(23)通过电机和轴承与底板(22)连接，电机控制第一机械臂(23)的运动，所述第一机械臂(23)、第二机械臂(24)、第三机械臂(25)分别通过驱动电机相连，第二机械臂(24)、第三机械臂(25)分别受驱动电机的带动进行运动，所述加热头(26)设置在第三机械臂(25)的顶端，加热头(26)上均匀布置二十五个加热灯(27)。

2.根据权利要求1所述的一种热真空试验机械臂式动态辅助加热装置，其特征在于：所述测试台支架(15)焊接在真空罐罐体(1)内部，测试台(14)上开有安装被测元件(13)的安装孔。

3.根据权利要求1所述的一种热真空试验机械臂式动态辅助加热装置，其特征在于：所述直线电机组件和弧形电机组件均沿着真空罐罐体(1)的内壁分布。

4.根据权利要求1所述的一种热真空试验机械臂式动态辅助加热装置，其特征在于：所述弧形电机组件和三轴机械手(12)设置有一对。