CN112077316B - 一种面向机器人驱动关节的散热管的制备装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种面向机器人驱动关节的散热管的制备装置，该装置包括底板、压板、芯管、限位环、齿槽条、条形水槽、多孔坩埚、喷嘴、支撑架，通过将芯管嵌套在压板中，压板和齿槽条形成直线电动机的装置，芯管移动的同时实现自转，并由条形水槽的水进入芯管内，实现对微流管的冷却。本发明的生成过程易控制，生产效率高。

Description

一种面向机器人驱动关节的散热管的制备装置

技术领域

本发明属于非晶微成型领域，具体涉及一种面向机器人驱动关节的散热管的制备装置。

背景技术

仿人机器人的体重跟人相当，在快速大荷载运动时关节承受的力矩大，电机需要的驱动功率大。电机在大功率输出的同时自身产生大量热量，需要通过冷却系统及时散热。目前的散热系统有空冷和水冷两种形式，循环水冷相比于空冷震动和噪音小。而震动对机器人关节连接可靠性，以及机器人整体的续航时间有直接影响，噪音会降低机器人的静音能力。因此，目前循环水冷系统在大功率输出的仿人机器人里开始有创新性的应用。

非晶微流管通常是由Cu基材料制造的直径为5um～10um的管材。这种管材的优势是：(1)表面积与体积的比值大，使得单位体积的热流体的散热速率大，(2)非晶不易腐蚀，长期在热流体环境中使用不变质，(3)管道直径小，流体流动稳定，冲击和噪声小。(4)管径小，适用于体积较小的发热体。因此非晶微流管适合作为散热管用于仿人机器人驱动关节的散热系统。但是制造非晶微流管存在几个难题：(1)由于微流管直径小，小于金属液滴的直径，因此在喷射成型时极易造成厚薄不均；(2)与非晶薄板材制备时的基板不同，微流管的基体为小直径的芯管，散热慢，造成成型出的管材非晶率低。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提出一种面向机器人驱动关节的散热管的制备装置，该装置能够有效提高非晶管材的非晶率以及厚度均匀性，同时生产效率高，可实现批量化生产。

本发明的目的通过如下的技术方案来实现：

一种面向机器人驱动关节的散热管的制备装置，该装置包括底板、压板、芯管、限位环、齿槽条、条形水槽、多孔坩埚、喷嘴、支撑架；

所述的多孔坩埚固定在支撑架的上部，多孔坩埚的每个出口连接一个喷嘴，每个喷嘴的出口处设置两个对称布置的高压气体出口；

所述的底板的两端固定在支撑架的侧边横杆上，且底板为两条，平行布置；

多根所述的芯管放置在所述的底板上，且芯管为空心芯管，其两个端部均开设有沿轴向的矩形孔；

所述的压板为两个，设置在芯管两端的上部，多个芯管平行嵌套在压板的下表面开设的弧形通槽中，压板的上部开设多个平行的线圈通孔；

所述的齿槽条也为两个，位于所述的压板上方，齿槽条的两端固定在支撑架的侧边横杆上，齿槽条的下表面平行设置有多个线圈齿槽，第一股铜线串联缠绕在线圈齿槽中间，第二股铜线的每个分股并联通过压板的线圈通孔中；

所述的条形水槽也为两个，对称设置在芯管的两端，且位于齿槽条的外侧。条形水槽的两端也支撑在支撑架的侧边横杆上，条形水槽的底部开设有出水通槽，出水通槽正对芯管的两端的矩形孔；

喷嘴在高压气体带动下喷射金属液滴到芯管表面，铜线通电带动压板直线运动，进而带动芯管滚动，条形水槽的水通过芯管两端的矩形孔进入芯管，对芯管表面的金属进行冷却，从而得到散热管。

进一步地，所述的芯管的两端与压板接触的位置设置限位环，所述的底板上开设有垂直于两个卡接凹槽的用于限位的第一限位槽，所述的压板侧面开设有垂直于弧形通槽的第二限位槽，芯管通过限位环卡接在所述的的第一限位槽和第二限位槽中，对芯管进行轴向限位。

进一步地，所述的压板为多组，紧密排布在底板和齿槽条之间。

进一步地，所述的喷嘴为多个，呈五边形分布。

本发明的有益效果如下：

本发明能实现非晶箔材微流管的高精度成型和大批量生产。微流管的直径在20um-200um范围内可调，壁厚在1um-6um之间可调，非晶率93％-97％，生产过程易控制，生产效率高。对于设计直径为200um，长度为50cm，壁厚3um的管，直径、长度绝对误差限分别为7um、1cm。与管芯剥离后圆度误差为1um。

附图说明

图1为装置整体示意图；

图2为装置运动和冷却系统结构示意图；

图3为底板结构示意图；

图4为芯管排列示意图；

图5为底板、压板、齿槽配合的结构示意图；

图6为单块压板结构示意图；

图7为齿条槽局部放大图；

图8为条形水槽结构示意图；

图9为坩埚喷嘴分布示意图；

图10为喷嘴结构示意图。

图中，底板1、压板2、芯管3、限位环4、齿槽条5、条形水槽6、多孔坩埚7、喷嘴8、支撑架9、卡接凹槽11、第一限位槽12、弧形通槽21、线圈通孔22、第二限位槽23、矩形孔31、线圈齿槽51、定位槽52、定位槽53、出水通槽61、惰性气体输气管81、高压气体出口82、高压气体83、非晶液滴84、锥形体的轮廓85。

具体实施方式

下面根据附图和优选实施例详细描述本发明，本发明的目的和效果将变得更加明白，应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1所示，一种面向机器人驱动关节的散热管的制备装置，该装置包括底板1、压板2、芯管3、限位环4、齿槽条5、条形水槽6、多孔坩埚7、喷嘴8、支撑架9；

多孔坩埚7固定在支撑架9的上部，其每个出口连接一个喷嘴8。如图2和3所示，底板1为两条，其两端均开设有卡接凹槽11，两条底板1平行设置，通过卡接凹槽11凹槽卡接在支撑架9的侧边横杆上。底板1上开设有垂直于两个卡接凹槽11的用于限位的第一限位槽12。

如图2和4所示，多根芯管3放置在底板1上，芯管3为空心芯管，其两个端部均开设有沿轴向的矩形孔31。芯管3上设置压板2，芯管3的两端与压板2接触的位置设置限位环4。

如图5和6所示，压板2的下表面开设有多个平行设置的弧形通槽21，芯管3嵌套在每个弧形通槽21中，压板2的上部开设多个平行的线圈通孔22，侧面开设有垂直于弧形通槽21的第二限位槽23。芯管3通过限位环4卡接在底板1的第一限位槽12和压板2的第二限位槽23中，对芯管3进行轴向限位。

齿槽条5也为两个，位于压板2上方，且齿槽条5的两端设置有定位槽53，齿槽条5通过定位槽52卡接在支撑架9的侧边横杆上。如图7所示，齿槽条5的下表面平行设置有多个线圈齿槽51，第一股铜线54串联缠绕在线圈齿槽51中间，如图7所示；第二股铜线24的每个分股并联通过压板2的线圈通孔22中，如图6所示。

齿槽条5和压板2配合，构成了直线电动机的装置。第一铜线54通入交流电后在周围产生行波磁场，压板2中的由第二铜线24组成的并联线圈通电后，在行波磁场中受到水平向前的分力，从而带动压板2向前运动。压板2下端的弧形槽嵌套有芯管3，压板2带动芯管3向前运动。

如图1和8所示，条形水槽6也为两个，对称设置在芯管3的两端，且位于齿槽条5的外侧。条形水槽6的两端也支撑在支撑架9的侧边横杆上，条形水槽6的底部开设有出水通槽61，出水通槽61正对芯管3的两端的矩形孔31。

优选地，压板2为多个，每个压板2嵌套多个芯管3。多个压板2紧密排布在齿槽条5下部。

优选地，每个压板2中，相邻的芯管3按照矩形孔31沿轴向顺时针旋转15度的位置嵌套在压板2中，保证每个压板2嵌套的一组芯管3在移动过程中，每个芯管3的矩形孔31按顺序先后接收到水槽的水。

如图9所示，作为其中一种实施方式，多孔坩埚7的底部喷嘴8的位置分布为五边形，五边形中有两相邻边为长边，三相邻边为短边，长边长度是短边的1.87倍。相邻长边夹角为120°，相邻短边夹角为108°，相邻长边和短边的夹角为102°。

如图10所示，多孔坩埚底部喷嘴8处设置两个高压气体出口82，两出口为对侧分布，上面连接惰性气体输气管81。气体出口喷射高压气体83，与喷嘴流8出的液柱混合形成非晶液滴84，并形成锥形体的轮廓85。

本发明的装置的工作原理如下：

分别将底板1、齿槽条5、条形水槽6、多孔坩埚7放置在支撑架9的对应位置。压板2下端嵌套芯管3，并依次放置在底板1上。向齿槽条5的线圈54和压板的线圈23通电。在两侧的条形水槽6中加入水。齿槽条5和压板2配合，构成了直线电动机的装置，芯管3在水平向前运动的同时，由于与底板1有较大的静摩擦力，芯管3在向前移动的同时自旋转。

将金属液倒入坩埚7中，并同时打开喷嘴8，金属液柱在高压气体的干涉下分散成液滴，高速地喷射到芯管3表面。在芯管3边移动边旋转过程中，两端的矩形孔31接收到水槽中的冷却水，冷却水进入芯管3后，对喷射在芯管3上的微流管进行冷却，然后再随着芯管3旋转，吸热后的水再从矩形孔31中流出。

芯管3向前运动至底板1端部时，取出压板2，拿出镶嵌在其底部的芯管3，对芯管3表面的微流管旋转揉搓，抽出微流管。

本领域普通技术人员可以理解，以上所述仅为发明的优选实例而已，并不用于限制发明，尽管参照前述实例对发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实例记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在发明的精神和原则之内，所做的修改、等同替换等均应包含在发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种面向机器人驱动关节的散热管的制备装置，其特征在于，该装置包括底板（1）、压板（2）、芯管（3）、限位环（4）、齿槽条（5）、条形水槽（6）、多孔坩埚（7）、喷嘴（8）、支撑架（9）；

所述的多孔坩埚（7）固定在支撑架（9）的上部，多孔坩埚（7）的每个出口连接一个喷嘴（8），每个喷嘴（8）的出口处设置两个对称布置的高压气体出口（82）；

所述的底板（1）的两端固定在支撑架（9）的侧边横杆上，且底板（1）为两条，平行布置；

多根所述的芯管（3）放置在所述的底板（1）上，且芯管（3）为空心芯管，其两个端部均开设有沿轴向的矩形孔（31）；

所述的压板（2）为两个，设置在芯管（3）两端的上部，多个芯管（3）平行嵌套在压板（2）的下表面开设的弧形通槽（21）中，压板（2）的上部开设多个平行的线圈通孔（22）；

所述的齿槽条（5）也为两个，位于所述的压板（2）上方，齿槽条（5）的两端固定在支撑架（9）的侧边横杆上，齿槽条（5）的下表面平行设置有多个线圈齿槽（51），第一股铜线（54）串联缠绕在线圈齿槽（51）中间，第二股铜线（24）的每个分股并联通过压板（2）的线圈通孔（22）中；

所述的条形水槽（6）也为两个，对称设置在芯管（3）的两端，且位于齿槽条（5）的外侧；条形水槽（6）的两端也支撑在支撑架（9）的侧边横杆上，条形水槽（6）的底部开设有出水通槽（61），出水通槽（61）正对芯管（3）的两端的矩形孔（31）；

喷嘴（8）在高压气体带动下喷射金属液滴到芯管（3）表面，铜线通电带动压板（2）直线运动，进而带动芯管（3）滚动，条形水槽（6）的水通过芯管（3）两端的矩形孔（31）进入芯管（3），对芯管（3）表面的金属进行冷却，从而得到散热管。

2.根据权利要求1所述的面向机器人驱动关节的散热管的制备装置，其特征在于，所述的芯管（3）的两端与压板（2）接触的位置设置限位环（4），所述的底板（1）上开设有垂直于两个卡接凹槽（11）的用于限位的第一限位槽（12），所述的压板（2）侧面开设有垂直于弧形通槽（21）的第二限位槽（23），芯管（3）通过限位环（4）卡接在所述的第一限位槽（12）和第二限位槽（23）中，对芯管（3）进行轴向限位。

3.根据权利要求1所述的面向机器人驱动关节的散热管的制备装置，其特征在于，所述的压板（2）为多组，紧密排布在底板（1）和齿槽条（5）之间。

4.根据权利要求1所述的面向机器人驱动关节的散热管的制备装置，其特征在于，所述的喷嘴（8）为多个，呈五边形分布。

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