石英半球谐振陀螺真空排气封装用装置及排气封装方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及石英半球谐振陀螺真空排气封装用装置及排气封装方法，装置整体至于真空腔内，其中，上加热板、下加热板及散热铜块上下依次设置；上下加热板滑动安装在多根竖向导轨上，竖向导轨下端与底座固连，散热铜块通过支架固定在固定底座上方；两加热板分别连接于两套独立的加热系统中，上加热板通过隔热垫块与真空升降台上端连接，真空升降台下端连接固定底座；上加热板上均布设有供陀螺外壳伸入的多个加热孔，上加热板上对应于加热孔的下端通过活动连接件安装有用于固定陀螺外壳的加热套筒；下加热板上设有陶瓷底盖安装孔；在散热铜块上安装有磁铁，在散热铜块上端安装有能顶起活动连接件的施力作用件。本发明专利技术实现了真空排气和封装。气和封装。气和封装。

Device and method for vacuum exhaust packaging of quartz hemispherical resonator gyroscope

【技术实现步骤摘要】
石英半球谐振陀螺真空排气封装用装置及排气封装方法


[0001]本专利技术属于石英半球谐振陀螺生产制造
，涉及石英半球谐振陀螺真空排气封装技术，特别涉及一种石英半球谐振陀螺真空排气封装用装置及排气封装方法。

技术介绍

[0002]石英半球谐振陀螺是新一代的长寿命、高可靠、低功耗、轻重量的惯性敏感元件，它是一种新型惯导级固体陀螺。它具有启动准备时间短，测量精度高，输出信号噪声小，零偏及标度因数长期稳定性强等诸多优点。
[0003]在石英半球谐振陀螺的长期使用过程中，会因为腔体内器件材料的表面放气、气体渗透以及密封泄漏等原因导致真空度下降，而该型陀螺对真空环境的要求很高，在陀螺全寿命周期中内部腔体真空度要保持在以下，真空度升高后会造成阻尼增加，从而降低陀螺性能。故陀螺密封结构、材料排气、真空设备、除气方法等相关因素是陀螺研制的要点难点。
[0004]目前传统技术方案为：壳体与底盖结构用激光焊接密封，卡口使用无氧铜气嘴，对陀螺整体进行加温实现高温排气，排气路径为无氧铜气嘴内腔，该方案缺点如下：1.由于气嘴结构露在陀螺外侧，造成陀螺体积偏大，陀螺安装不便；2.气嘴的特殊结构使得真空排气路径太长且截面积小，造成排气效率低下，每个陀螺需要至少14天才能满足排气要求；3.目前谐振陀螺装配技术飞速发展，新材料应用成为主流，陶瓷材料底盖和薄膜吸气剂等技术的应用与传统排气方案有较大冲突；4、由于陀螺内部有焊点，故陀螺整体允许的温度上限较低，严重影响排气效率。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是在于克服现有技术的不足之处，提供一种能实现快速排气、减小陀螺体积、可提高陀螺密封的可靠性和后期使用过程中真空保持性的石英半球谐振陀螺真空排气封装用装置及排气封装方法。
[0006]本专利技术的上述目的之一通过如下技术方案来实现：一种石英半球谐振陀螺真空排气封装用装置，其特征在于：该装置适用的石英半球谐振陀螺包括陀螺外壳、电极组件和陶瓷底盖，在陀螺外壳的内壁涂覆有薄膜吸气剂，在陶瓷底盖上端与陀螺外壳下端的对应封装配合部位镀一圈金层，并在金层上表面涂覆有铟焊料；该装置整体至于一套真空系统的真空腔内，包括固定底座、多组弹性支架、散热铜块、下加热板、上加热板、多根竖向导轨、真空升降台、隔热垫块、加热套筒；所述上加热板、下加热板及散热铜块上下依次设置；所述上加热板和下加热板均通过多个耐高温直线轴承滑动安装在多根竖向导轨上，竖向导轨的下端与底座固定连接，所述散热铜块通过支架固定在固定底座的上方；所述上加热板和下加热板分别连接于两套独立的加热系统中，在上加热板和下加热板上分别安装有测温元件；所述上加热板通过隔
热垫块与真空升降台的上端连接，所述真空升降台的下端与固定底座连接；在上加热板上沿圆周方向均布设置有供陀螺外壳伸入的多个加热孔，在上加热板上对应于加热孔的下端通过活动连接件安装有用于固定陀螺外壳的加热套筒；在下加热板上对应于上加热板上每个加热孔的位置对正设置有一陶瓷底盖安装孔，四个弹性支架的下端安装到固定底座上，四个弹性支架的上端支承下加热板；在散热铜块上安装有用于吸附固定下加热板的磁铁，并在散热铜块的上端安装有能顶起所述活动连接件的施力作用件。
[0007]进一步的：所述加热套筒为法兰套筒，在加热套筒的法兰部及上加热板上对正设置有螺杆孔，且加热套筒的法兰部上的螺杆孔为上大下小的阶梯孔；所述活动连接件采用锥型活动螺钉，所述活动连接件由可实现径向弹性变形的下锥形头段和上螺纹杆段构成，下锥形头段的大端直径大于上螺纹杆段的直径；活动连接件的螺纹杆段由下至上穿过加热套筒和上加热板上的螺杆孔，所述下锥形头段的上端与加热套筒法兰部的螺杆孔的下边沿接触，在螺杆孔的上部连接有锁紧螺母，使加热套筒固定连接于加热板的下端。
[0008]更进一步的：所述施力作用件由支撑柱和横臂构成，所述支撑柱的下端与散热铜块的上端部固定连接，所述横臂水平固定安装在支撑柱的上端，在横臂上对应于活动连接件的位置设置有上大下小的锥形孔，所述锥形孔的大端孔径大于活动连接件的下部小端外径，且小于活动连接件的上部大端外径。
[0009]本专利技术的上述目的之二通过如下技术方案来实现：一种石英半球谐振陀螺真空排气封装方法，其特征在于：采用上述的真空排气封装用装置，包括如下步骤：步骤1、进行封装件的预处理：包括在陀螺外壳的内壁涂覆薄膜吸气剂，在陶瓷底盖上端封装面镀金后涂覆铟焊料；步骤2、进行封装件的安装：将上加热板调整至处于远离下加热板的上工作位后，将预处理后的陀螺外壳固定到加热套筒内，将加热套筒安装到上加热板的下端与加热孔对应的位置；同时，将安装到一体的电极组件和陶瓷底盖放置定位于下加热板上的陶瓷底盖安装孔内；步骤3、进行真空排气：开启真空系统，进行抽真空排气，并对上加热板和下加热板进行加热，通过两加热板上的测温元件监测对应加热板的加热温度，使加热温度均达到设计的温度值，控制加热时间，按照设定的时间完成真空排气；步骤4、激活陀螺外壳上的薄膜吸气剂：提高上加热板的加热温度到设定温度，使陀螺外壳上的薄膜吸气剂激活；步骤5、进行真空封装：提高下加热板的加热温度，使陶瓷底盖上的铟焊料熔化，同时使上加热板保持在设定的加热温度下，启动真空升降台，使上加热板带动陀螺外壳下行，陀螺外壳的下端与陶瓷底盖的上端接触，通过铟焊料焊接连接；步骤6、进行真空冷却：在上加热板的作用下，下加热板进行下行运动，使下加热板下端与散热铜块接触并通过磁力吸固在散热铜块上，并同时关闭两套加热系统；在下加热板与散热铜块吸附接触的同时，在施力作用件的顶力作用下，活动连接件上行脱落与加热套筒的连接，反向启动真空升降台，使上加热板上行复位，实现上加热板与陀螺壳体的分离。
[0010]进一步的：步骤3中，上加热板的加热温度达到300℃，下加热板的加热温度达到
150℃。
[0011]进一步的：步骤4中，上加热板的加热温度达到400℃。
[0012]进一步的：步骤5中，下加热板的加热温度达到170℃，上加热板的加热温度保持在300℃。
[0013]本专利技术具有的优点和积极效果：1、本专利技术采用敞口式排气，陀螺内部器件表面暴漏在高真空环境中，加快了材料的放气速度，排气效率高排气时间缩短为5天。
[0014]2、本专利技术利用铟与金的高可焊性在真空腔体内实现密封封装，实现了无气嘴式密封，减小了陀螺体积，实现了陶瓷底盖在陀螺中的应用，同时也提高了陀螺密封的可靠性。
[0015]3、本专利技术采用两套独立的加热系统，分别控制陀螺外壳与陶瓷底盖组件的加热温度，因陀螺腔体内部放气率最高的材料为外壳的金属材料，由于外壳与陶瓷底盖组件分开加热，外壳加热温度可以到300℃以上，提高了排气效率；4、本专利技术外壳单独加热满足了薄膜吸气剂的应用，将薄膜吸气剂镀在外壳内腔，将外壳单独加热可实现吸气剂的激活，从而实现了陀螺使用过程中能长期稳定的保持真空。
[0016]5、本专利技术根据真空腔体设计大小，可实现批量生产。
附图说明
[0017]图1是本专利技术石英半球谐振陀螺真空排气封装用装置的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种石英半球谐振陀螺真空排气封装用装置，其特征在于：该装置适用的石英半球谐振陀螺包括陀螺外壳、电极组件和陶瓷底盖，在陀螺外壳的内壁涂覆有薄膜吸气剂，在陶瓷底盖上端与陀螺外壳下端的对应封装配合部位镀一圈金层，并在金层上表面涂覆有铟焊料；该装置整体至于一套真空系统的真空腔内，包括固定底座、多组弹性支架、散热铜块、下加热板、上加热板、多根竖向导轨、真空升降台、隔热垫块、加热套筒；所述上加热板、下加热板及散热铜块上下依次设置；所述上加热板和下加热板均通过多个耐高温直线轴承滑动安装在多根竖向导轨上，竖向导轨的下端与底座固定连接，所述散热铜块通过支架固定在固定底座的上方；所述上加热板和下加热板分别连接于两套独立的加热系统中，在上加热板和下加热板上分别安装有测温元件；所述上加热板通过隔热垫块与真空升降台的上端连接，所述真空升降台的下端与固定底座连接；在上加热板上沿圆周方向均布设置有供陀螺外壳伸入的多个加热孔，在上加热板上对应于加热孔的下端通过活动连接件安装有用于固定陀螺外壳的加热套筒；在下加热板上对应于上加热板上每个加热孔的位置对正设置有一陶瓷底盖安装孔，四个弹性支架的下端安装到固定底座上，四个弹性支架的上端支承下加热板；在散热铜块上安装有用于吸附固定下加热板的磁铁，并在散热铜块的上端安装有能顶起所述活动连接件的施力作用件。2.根据权利要求1所述的石英半球谐振陀螺真空排气封装用装置，其特征在于：所述加热套筒为法兰套筒，在加热套筒的法兰部及上加热板上对正设置有螺杆孔，且加热套筒的法兰部上的螺杆孔为上大下小的阶梯孔；所述活动连接件采用锥型活动螺钉，所述活动连接件由可实现径向弹性变形的下锥形头段和上螺纹杆段构成，下锥形头段的大端直径大于上螺纹杆段的直径；活动连接件的螺纹杆段由下至上穿过加热套筒和上加热板上的螺杆孔，所述下锥形头段的上端与加热套筒法兰部的螺杆孔的下边沿接触，在螺杆孔的上部连接有锁紧螺母，使加热套筒固定连接于加热板的下端。3.根据权利要求2所述的石英半球谐振陀螺真空排气封装用装置，其特征在于：所述施力作用件由支撑柱和横臂构成，所述支撑柱的下端与散热铜块的上端部固定连接，所述横臂水平固定安装在支撑柱的上端，在横臂上对应于活动连接件的位置设置有上大下小的锥形孔...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘仁龙，赵小明，姜丽丽，崔云涛，严飞，韩邦杰，赵丙权，
申请(专利权)人：中国船舶重工集团公司第七零七研究所，
类型：发明
国别省市：