CN113380461A - 一种扁平电缆排气装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种扁平电缆排气装置，包括：第一排气装置、第二排气装置、收卷装置和检测装置，所述第一排气装置由张力控制与纠偏机构、冷压成型机构组成，第一排气装置为冷压压合；所述第二排气装置由排气控制系统、运动机构和热力缓冲装置组成，第二排气装置为热压压合；通过张力控制与纠偏机构、冷压成型机构，将扁平电缆一体式保护膜与扁平电缆线路压合在一起。本发明将为控制系统用柔性印制电路、空间太阳电池阵用扁平电缆提供广阔的应用市场，提高我国太阳电池阵的应用水平。
Description
技术领域
本发明涉及一种扁平电缆排气装置及方法，属于柔性印制电缆板技术领域。
背景技术
柔性印制电路是一种广泛应用于电子、航天、汽车等领域的电路板，可以用来传输功率和信号。传统的柔性印制电路结构尺寸小，通常其长度小于0.5m，厚度小于0.1mm，表面设计有焊接窗口或定位窗口等，可实现单段覆膜及压合，且可通过表面的焊接窗口或定位窗口进行排气，在地面应用时很少用于真空环境中，对线路的气泡控制要求相对较低。
随着航天技术的发展，供电需求越来越高，达数百千瓦甚至更高的功率，其太阳电池翼面积达数百平米甚至数千平米，因此需要研制具有重量轻，收拢包络小，一体式的大尺寸的空间航天器供电传输用柔性电缆，其线路结构复杂，外形尺寸要求严格，能在空间环境下长久工作。
而空间用扁平电缆具有特殊的要求，其工作于10-4Pa以下的真空环境，250V的高压环境下工作，且在轨道运行中将经历±100℃甚至更高的温差环境，因此对扁平电缆的性能要求较高。如我国某空间型号用扁平电缆宽度达300mm，长度达数十米乃至上百米，中间无任何排气窗口，其厚度0.5mm。传统印制电缆行业生产工艺及其制备设备已经无法满足一体式扁平电缆研制需求，为解决一体式扁平电缆排气工艺难题，业界急需一种一体式扁平电缆排气工艺方法及成型装置。
发明内容
本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提出一种扁平电缆排气装置及方法，以解决空间用一体式扁平电缆排气制作工艺难题。
本发明解决技术的方案是：
一种扁平电缆排气装置，包括：第一排气装置、第二排气装置、收卷装置和检测装置，
所述第一排气装置由张力控制与纠偏机构、冷压成型机构组成，第一排气装置为冷压压合；
所述第二排气装置由排气控制系统、运动机构和热力缓冲装置组成，第二排气装置为热压压合；
所述检测装置由第一外观检测装置和第二外观检测装置组成；
扁平电缆一体式保护膜装于第一排气装置上的第一张力控制与纠偏机构、冷压成型机构上，扁平电缆线路装于第一排气装置上的第二张力控制与纠偏机构、冷压成型机构上，通过张力控制与纠偏机构、冷压成型机构，将扁平电缆一体式保护膜与扁平电缆线路压合在一起；通过第一排气装置将一体式扁平电缆复合压合在一起，形成首段扁平电缆；
首段扁平电缆放于第二排气装置上，启动第二排气系统温度控制装置，达到高温后再启动运动机构将首段扁平电缆向上运动，直至运动机构上第一热力缓冲装置与第二热力缓冲装置将首段扁平电缆压合在一起，依次完成两次热压压合；
用检测装置对扁平电缆表面进行检测和记录，合格后将扁平电缆放于收卷装置上。
进一步的，第一排气装置为冷压压合，其压力和温度与扁平电缆粘结剂材料破坏强度Fp、Tg符合
进一步的，第二排气装置为热压压合，其压力和温度与扁平电缆粘结剂材料破坏强度Fp、Tg符合
T2＝Tg～Tg+10℃。
进一步的，第二排气装置热力缓冲装置为硅橡胶材料，其厚度dg与扁平电缆厚度dd满足
一种扁平电缆排气方法，包括以下步骤：
(1)将扁平电缆一体式保护膜装于第一排气装置上的第一张力控制与纠偏机构、冷压成型机构上，将扁平电缆线路装于第一排气装置上的第二张力控制与纠偏机构、冷压成型机构上，通过张力控制与纠偏机构、冷压成型机构，将扁平电缆一体式保护膜与扁平电缆线路压合在一起；通过第一排气装置将一体式扁平电缆复合压合在一起，形成首段扁平电缆；
(2)完成2次以上热压后用检测装置对扁平电缆表面进行检测和记录，合格后将扁平电缆放于收卷装置上；
(3)重复以上步骤，直至线路压合完毕，实现连续数十米以上扁平电缆制作。
进一步的，首段扁平电缆长度至少3m。
进一步的，第1次热压压合，将首段扁平电缆放于第二排气装置上，打开电源，启动第二排气系统温度控制装置，达到高温后再启动运动机构将首段扁平电缆向上运动，直至运动机构上第一热力缓冲装置与第二热力缓冲装置将首段扁平电缆压合在一起，完成第1次热压压合。
进一步的，第2次热压压合，将首段扁平电缆移动距离L后，重复第1次热压压合过程，完成第2次热压压合。
进一步的，第一排气装置为冷压压合，其压力和温度与扁平电缆粘结剂材料破坏强度Fp、Tg符合
进一步的，第二排气装置为热压压合，其压力和温度与扁平电缆粘结剂材料破坏强度Fp、Tg符合
T2＝Tg～Tg+10℃。
进一步的，第二排气装置热力缓冲装置为硅橡胶材料，其厚度dg与扁平电缆厚度dd满足
本发明与现有技术相比的有益效果是：
(1)本发明可以有效解决一体式扁平电缆线路排气难题，实现1个大气压下排气工艺制作，降低了生产成本，提高了生产效率，满足10-4Pa以下的真空、高低温等空间环境要求，推动了一体式扁平柔性电缆的工程应用进度；
(2)本发明所提供的一种扁平电缆排气装置及方法将为控制系统用柔性印制电路、空间太阳电池阵用扁平电缆提供广阔的应用市场，提高我国太阳电池阵的应用水平。
附图说明
图1为本发明提供的一种扁平电缆排气装置及方法结构示意图；
图2为本发明实施例提供的一种一体式扁平电缆冷压成型装置；
图3为本发明实施例提供的一种一体式扁平电缆热压成型装置；
图4为本发明实施例提供的一种扁平电缆热压成型用运动装置；
图5为本发明实施例提供的一种扁平电缆热压成型用热力缓冲装置；
图6为本发明实施例提供的一种扁平电缆直行线路设计结构；
图7为本发明实施例提供的一种扁平电缆“王”字线路设计结构；
图8为本发明实施例提供的一种扁平电缆典型部位横向剖面结构。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步阐述。
本发明实施例的一种扁平电缆主要用于空间航天器上，其所用金属材料、表面绝缘材料和粘结剂材料具有良好的热力学性能，其中金属材料热膨胀系数δ1、表面绝缘材料热膨胀系数δ2匹配，满足以下要求：
δ1≈δ2
粘结剂材料的Tg满足在轨工作温度Tgz环境要求，并留有设计余量Tyd，通常设计余量不低于10℃，满足以下关系。粘结剂材料的破坏强度为Fp，通常粘结剂为热固型环氧类粘结剂材料。
Tg≈Tgz+Tyd
本发明实施例的一种扁平电缆排气装置及方法，如图1-8所示，包括：第一排气装置1；第二排气装置2；收卷装置3和检测装置4。其中第一排气装置由张力控制与纠偏机构(1-1-1、1-1-2)、冷压成型机构(1-2-1、1-2-2)组成；第二排气装置2由排气控制系统2-1、运动机构2-2和热力缓冲装置(2-3-1、2-3-2)组成；检测装置4由第一外观检测装置4-1和第二外观检测装置4-2组成，如此形成整套系统实现连续加工。
第一排气装置由张力控制与纠偏机构1-1-1用于控制一体式保护膜，实现其张力控制与纠偏，确保其满足复合平整性要求；第一排气装置由张力控制与纠偏机构1-1-2用于控制扁平电缆线路，实现其张力控制与纠偏，确保其满足复合平整性要求。冷压成型机构由上压合滚轴1-2-1和下压合滚轴1-2-2，两个滚轴之间施加压力为F1，其满足以下要求：
两个滚轴表面具有弹性材料且均具有加热功能，其温度控制为T1，满足以下要求：
第二排气装置2由排气控制系统2-1、运动机构2-2、第一热力缓冲装置2-3-1和第二热力缓冲装置2-3-2组成；排气控制系统2-1用于控制运动机构2-2上下往复运动、温度以及压力。运动机构2-2其长度尺寸与宽带尺寸满足以下要求：
L＝(2～3)W
运动机构2-2边缘具有倒角R，通常R不小于5mm；第一热力缓冲装置2-3-1固定于运动机构2-2上，第二热力缓冲装置2-3-2固定于气控制系统2-1-1内测；运动机构2-2可携带第一热力缓冲装置2-3-1上下运动直至与第二热力缓冲装置2-3-2面面贴合。扁平电缆位于第一热力缓冲装置2-3-1与第二热力缓冲装置2-3-2之间。通过排气控制系统2-1控制，实现第一热力缓冲装置2-3-1与第二热力缓冲装置2-3-2接触面温度为T2，满足以下要求：
T2＝Tg～Tg+10℃
实现第一热力缓冲装置2-3-1与第二热力缓冲装置2-3-2接触面压力为F2，满足以下要求：
收卷装置3用于将排气后的电缆收卷起来。收卷卷轴直径不小于50mm。
检测装置4由第一外观检测装置4-1和第二外观检测装置4-2组成。第一外观检测装置4-1用于对热压前的线路进行外观检测，第二外观检测装置4-2用于对热压后的线路进行外观检测。
实现一种扁平电缆线路排气时，具体工作步骤如下：
步骤一，将扁平电缆一体式保护膜装于第一排气装置1上的第一张力控制与纠偏机构1-1-1、冷压成型机构1-2-1上，将扁平电缆线路装于第一排气装置上的第二张力控制与纠偏机构1-1-2、冷压成型机构1-2-2上，通过张力控制与纠偏机构(1-1-1、1-1-2)、冷压成型机构(1-2-1、1-2-2)，将扁平电缆一体式保护膜与扁平电缆线路压合在一起；通过第一排气装置1将一体式扁平电缆复合压合在一起，形成首段扁平电缆。首段电缆压合后经第一外观检测装置4-1对线路图形进行确认，记录直线或“王”字型线路。其中“王”字型线路具有较好的横向和纵向力学性能，特别是能随柔性太阳电池翼弯曲、扭转及剪切，力学响应低，空间环境适应性强；直线型线路具有较低的阻抗，通过厚度控制，扁平电缆较同级载流能力的圆形导线重量降低50％以上。
第一排气装置由张力控制与纠偏机构1-1-1用于控制一体式保护膜，实现其张力控制与纠偏，确保其满足复合平整性要求；第一排气装置由张力控制与纠偏机构1-1-2用于控制扁平电缆线路，实现其张力控制与纠偏，确保其满足复合平整性要求。冷压成型机构由上压合滚轴1-2-1和下压合滚轴1-2-2，两个滚轴之间施加压力为F1，其满足以下要求：
两个滚轴表面具有弹性材料且均具有加热功能，其温度控制为T1，满足以下要求：
步骤二，第1次热压压合，将首段扁平电缆放于第二排气装置2上，打开电源，启动第二排气系统温度控制装置2-1，设置运动机构2-2上下往复运动速度V、热压温度T2以及压力F2，其中T2符合以下要求：
T2＝Tg～Tg+10℃
实现第一热力缓冲装置2-3-1与第二热力缓冲装置2-3-2接触面压力为F2，满足以下要求：
第一热力缓冲装置2-3-1与第二热力缓冲装置2-3-2为硅橡胶材料，其厚度dg与扁平电缆厚度dd满足以下要求：
步骤三，完成第1次热压压合后，扁平电缆向前移动距离d，开始第2次热压，其中移动距离d与压合设备长度L满足以下要求：
步骤四，完成2次热压后，将扁平电缆经第二外观检测装置4-2进行外观检测，记录表面状态，确认后将扁平电缆放于收卷装置3上。
步骤五，重复以上步骤，直至线路压合完毕，通过此方法可对一体式扁平电缆进线排气压合，实现连续数十乃至上百米扁平电缆制作。
本发明可以有效解决一体式扁平电缆线路排气难题，实现1个大气压下排气工艺制作，降低了生产成本，提高了生产效率，满足10-4Pa以下的真空、高低温等空间环境要求，推动了一体式扁平柔性电缆的工程应用进度。
本发明所提供的一种扁平电缆排气装置及方法将为控制系统用柔性印制电路、空间太阳电池阵用扁平电缆提供广阔的应用市场。该技术创新填补国内了空白，提高我国太阳电池阵的应用水平，为国防做出贡献。
本发明虽然已以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出可能的变动和修改，因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化及修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。
Claims (11)
1.一种扁平电缆排气装置，其特征在于，包括：第一排气装置、第二排气装置、收卷装置和检测装置，
所述第一排气装置由张力控制与纠偏机构、冷压成型机构组成，第一排气装置为冷压压合；
所述第二排气装置由排气控制系统、运动机构和热力缓冲装置组成，第二排气装置为热压压合；
所述检测装置由第一外观检测装置和第二外观检测装置组成；
扁平电缆一体式保护膜装于第一排气装置上的第一张力控制与纠偏机构、冷压成型机构上，扁平电缆线路装于第一排气装置上的第二张力控制与纠偏机构、冷压成型机构上，通过张力控制与纠偏机构、冷压成型机构，将扁平电缆一体式保护膜与扁平电缆线路压合在一起；通过第一排气装置将一体式扁平电缆复合压合在一起，形成首段扁平电缆；
首段扁平电缆放于第二排气装置上，启动第二排气系统温度控制装置，达到高温后再启动运动机构将首段扁平电缆向上运动，直至运动机构上第一热力缓冲装置与第二热力缓冲装置将首段扁平电缆压合在一起，依次完成两次热压压合；
用检测装置对扁平电缆表面进行检测和记录，合格后将扁平电缆放于收卷装置上。
2.根据权利要求1所述的一种扁平电缆排气装置，其特征在于，第一排气装置为冷压压合，其压力和温度与扁平电缆粘结剂材料破坏强度Fp、Tg符合
3.根据权利要求1所述的一种扁平电缆排气装置，其特征在于，第二排气装置为热压压合，其压力和温度与扁平电缆粘结剂材料破坏强度Fp、Tg符合
T2＝Tg～Tg+10℃。
4.根据权利要求1所述的一种扁平电缆排气装置，其特征在于，第二排气装置热力缓冲装置为硅橡胶材料，其厚度dg与扁平电缆厚度dd满足
5.一种扁平电缆排气方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将扁平电缆一体式保护膜装于第一排气装置上的第一张力控制与纠偏机构、冷压成型机构上，将扁平电缆线路装于第一排气装置上的第二张力控制与纠偏机构、冷压成型机构上，通过张力控制与纠偏机构、冷压成型机构，将扁平电缆一体式保护膜与扁平电缆线路压合在一起；通过第一排气装置将一体式扁平电缆复合压合在一起，形成首段扁平电缆；
(2)完成2次以上热压后用检测装置对扁平电缆表面进行检测和记录，合格后将扁平电缆放于收卷装置上；
(3)重复以上步骤，直至线路压合完毕，实现连续数十米以上扁平电缆制作。
6.根据权利要求5所述的一种扁平电缆排气方法，其特征在于，首段扁平电缆长度至少3m。
7.根据权利要求5所述的一种扁平电缆排气方法，其特征在于，第1次热压压合，将首段扁平电缆放于第二排气装置上，打开电源，启动第二排气系统温度控制装置，达到高温后再启动运动机构将首段扁平电缆向上运动，直至运动机构上第一热力缓冲装置与第二热力缓冲装置将首段扁平电缆压合在一起，完成第1次热压压合。
8.根据权利要求7所述的一种扁平电缆排气方法，其特征在于，第2次热压压合，将首段扁平电缆移动距离L后，重复第1次热压压合过程，完成第2次热压压合。
9.根据权利要求5所述的一种扁平电缆排气方法，其特征在于，第一排气装置为冷压压合，其压力和温度与扁平电缆粘结剂材料破坏强度Fp、Tg符合
10.根据权利要求5所述的一种扁平电缆排气方法，其特征在于，第二排气装置为热压压合，其压力和温度与扁平电缆粘结剂材料破坏强度Fp、Tg符合
T2＝Tg～Tg+10℃。
11.根据权利要求5所述的一种扁平电缆排气方法，其特征在于，第二排气装置热力缓冲装置为硅橡胶材料，其厚度dg与扁平电缆厚度dd满足
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20210910 |
|
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |