阅读说明：本技术 用于对准激光焊接用部件的设备和方法 (Apparatus and method for aligning components for laser welding ) 是由 S·林 M·圣皮埃尔 于 2018-07-27 设计创作，主要内容包括：一种用于对准焊接用部件的设备和方法,该设备具有底部焊接固定件和顶部焊接固定件。底部焊接固定件具有多个固定的定位销,这些固定的定位销用于定位待焊接的部件并限制部件沿第一轴线和垂直的第二轴线的运动。至少一对对准块组件,以致动待焊接的部件沿第一轴线和第二轴线的运动。对准块组件具有对准块,该对准块可从第一位置移动到第二位置以用于接触和对准部件。致动器联接到顶部焊接固定件或底部焊接固定件,以在顶部焊接固定件接合到底部焊接固定件时致动对准块从第一位置到第二位置的运动。(An apparatus and method for aligning components for welding has a bottom weld fixture and a top weld fixture. The bottom weld fixture has a plurality of fixed locating pins for locating the parts to be welded and limiting movement of the parts along a first axis and a perpendicular second axis. At least one pair of alignment block assemblies to actuate movement of the parts to be welded along a first axis and a second axis. The alignment block assembly has an alignment block that is movable from a first position to a second position for contacting and aligning the components. An actuator is coupled to the top weld fixture or the bottom weld fixture to actuate movement of the alignment block from the first position to the second position when the top weld fixture is engaged to the bottom weld fixture.)

用于对准激光焊接用部件的设备和方法

相关申请的交叉引用

本申请要求2017年7月28日提交的美国临时专利申请第62/538,296号的权益和优先权，其标题为“用于对准激光焊接用部件的设备和方法”(DEVICE AND METHOD FORALIGNMENT OF PARTS FOR LASER WELDING)。上述专利申请的内容通过引用明确地结合到本文的详细说明中。

技术领域

本公开总体上涉及一种用于部件对准的设备，特别是用于制造超薄传热设备的部件、在部件的激光焊接之前，并且涉及一种部件对准的方法。

背景技术

由个人电子设备中的计算机芯片产生的热量必需被发散，以维持较高的处理速度并且避免可能导致设备损坏或使用户不适的高温。随着芯片尺寸的不断减小和运行速度的提高，导致功率密度增加和在单位面积上有更高热量产生，因此散热受到更大的关注。

一些个人电子设备包括薄的散热设备，诸如石墨和/或铜的平面的片材、和/或安装在平面的片材上的热管，用以将计算机芯片产生的热量在设备的整个区域上分散和发散。可以相信的是，这些现有技术的有效性可能不足以应对下一代计算机芯片的增加的功率密度。

已知有紧凑的冷却设备，其中计算机芯片的热量作为冷凝的潜热而从芯片被带走。这些设备被称为“蒸气室”，可具有扁平的、平面的、面板状的结构，并且内部腔室包含工作流体。蒸气室与计算机芯片接触的区域包括贮液器。由计算机芯片产生的热量使液体储存器中的工作流体沸腾，并且由沸腾产生的气态工作流体通过内部气体流动通道在整个蒸汽室区域中循环。储液器中工作流体的沸腾使芯片冷却。当气态工作流体从计算机芯片上流动离开时，其温度下降并冷凝，在芯片的远端区域释放冷凝热，从而将热量在整个蒸汽室区域上分散。然后，冷凝的工作流体被输送回储存部以重复该循环。例如，腔室可以包含亲水芯吸材料，该亲水芯吸材料使冷凝的工作流体的毛细流回到储存部以重复该循环。蒸气室的示例在Mochizuki等人的公布的第US 2016/0290739 A1号中公开。

蒸气室通常由铜制成，组成部件的各层通过扩散粘接在一起。铜柔韧且昂贵，难以在满足工业厚度要求的同时生产出足够刚性的部件。同样，扩散粘接是一个缓慢的分批处理，并且每个部件可能需要几个小时才能生产。因此，将扩散粘接用于蒸气室的大量生产是不经济的。

仍然需要有足够刚性的、薄的、耐用的、且低成本制造的改进的蒸气室以及它们的制造方法。此外，由于这些传热设备是超薄的，因此构成超薄传热设备的部件的正确对准和焊接可能是有挑战性的，因此需要一种能够在焊接之前有助于超薄传热设备的部件正确对准以确保它们被正确地制造的设备。此外，本领域中需要一种在焊接之前适当地对准用于制造超薄传热设备的部件的方法。

具体实施方式

参考附图描述用于对准焊接用的部件的设备和方法。

图1示出了用于在焊接之前对准成对的板8的设备1的底部焊接固定件(fixture)2的平面图。设备1具有底部焊接固定件2和顶部焊接固定件4(图5)。尽管底部焊接固定件2的形状通常是如本领域技术人员应认识到的八边形，但是固定件的形状没有特别限制，可以取决于设计和应用要求而变化。在图1中所示的实施例中，底部焊接固定件2可以设置有轮廓6，轮廓6勾画了待焊接的板8的位置(为待焊接的板8的位置定下外廓)。可以通过蚀刻出或标记出待焊接的板8的周缘的外廓来形成轮廓6。尽管图1中所示的轮廓6具有大致呈矩形的形状，但是如本领域技术人员应当认识到的，轮廓6的形状可以根据设计和应用要求而变化。另外，不必要或不需要在底部焊接固定件2上提供轮廓，只要底部焊接固定件2设置有如本文所述的用于使板8对准的特征即可。因此，底部焊接固定件2可以不具有如图1中所示的蚀刻或标记的轮廓，而是通过销10和对准块组件12(如下所述)的存在来建立轮廓。

底部焊接固定件2还设置有一组固定的定位销10和一组对准块组件12。固定的定位销10的结构没有具体限制，并且可以取决于设计和应用要求而变化。在所示的实施例中，固定的定位销10是圆柱形的，并且突出于纸的平面。另外，固定的定位销10被固定在底部焊接固定件2上的适当位置中，以助于防止板8移动。固定的定位销10的数量和位置没有具体限制，并且可以取决于设计和应用要求而变化。在图1所示的实施例中，三个固定的定位销10沿着板8的轮廓6的边缘设置在底部焊接固定件2上。两个固定的定位销10定位在板8的轮廓6的第一边缘14处，防止板8沿第一轴线(X)移动，并且单个定位销10定位在板8的轮廓6的第二边缘16处，防止板8沿第二轴线(Y)移动。如上所述，销10用作止挡件，以防止板8移动并且有助于板8对准。因此，销10的数量可以变化，例如，取决于设计和应用要求，在板8的每一侧上使用1、2、3、4、5或6个销10。

在图1所示的实施例中，底部焊接固定件2还设置有一对对准块组件12，其有助于确保在焊接之前使板8对准。对准块组件12中的一个沿轮廓6的第三边缘18定位，并且通过使板8沿第一轴线(X)的方向运动来有助于使板8对准。第二对准块组件沿轮廓6的第四边缘20定位，并且通过使板8沿第二轴线(Y)的方向运动来有助于使板8对准。

底部焊接固定件2上的对准块组件12的位置没有具体限制，并且可以取决于设计和应用要求而变化。在图1中所示的实施例中，对准块组件12被定位成与防止板8移动的固定的定位销10相对。但是，如图9至图11中所示，只要固定的定位销10和对准块组件12同步工作以确保在焊接之前将板8正确对准，则对准块组件12可以偏移并且与固定定位销10不相对。如本文所述，对准块组件12推动板8抵靠销10，其中至少一个对准块组件12在沿第一轴线(X)推抵板8，并且另一个对准块组件12沿第二轴线(Y)推抵压板8。为了对准这个目的，一个或多个对准块组件12可用于沿第一轴线(X)和/或第二轴线(Y)推动上述板。

作为示例性实施例，将参考图2和图3描述对准块组件12至底部焊接固定件2的连接和结构。

在一个实施例中，如图2中所示，对准块组件12定位在底部焊接固定件2中的底部焊接固定件腔体22内。对准块组件12具有L形对准块24(图3)、块保持器26、螺钉28和块弹簧30，块弹簧30定位在L形对准块24的腔室32(图2)中。底部焊接固定件腔体22的尺寸允许L形对准块(24)在底部焊接固定件2的平面中横向移动。块保持器26通过螺钉28安装到底部焊接固定件2，并且与L形对准块24的唇部34接合以限制L形对准24移动出纸的平面(沿垂直于X轴线和Y轴线两者的轴线)。

如图2中所示，L形对准块24具有腔室32，腔室32中定位有块弹簧30。L形块24具有与板或成对的板8接合的板接触面36，以有助于在焊接之前使板8对准。此外，L形块24具有与板接触面36相对的渐缩形(tapered)或倒圆形表面38。在静止阶段期间，当顶部焊接固定件4未接合时或在板8对准之前，块弹簧30将L形块24朝着在底部焊接固定件2的底部焊接固定件腔体22中的L形块24的第一位置偏置。在L形块24的第一位置中，L形块24的板接触面36被定位成远离轮廓6或板8的边缘，使得板8更容易被定位在底部焊接固定件2上的对准块组件12和定位销10之间或从对准块组件12和定位销10之间移除。

如本文中进一步描述的，当将顶部焊接固定件4定位在底部焊接固定件2上以用于焊接板8时，L形块24朝着在底部焊接固定件2的底部焊接固定件腔体22中的L形块24的第二位置(图6)移动。在第二位置10中，块弹簧30被压缩，并且L形块24的板接触面36靠近轮廓6的边缘并与轮廓6的边缘对准，使得板8在焊接之前和焊接期间对准。

图4示出了图2的圈出部分的放大图，示出在对准和焊接之前位于底部焊接固定件2上的成对的板8。

在一个实施例中，与图2中所示的底部焊接固定件2一起使用的顶部焊接固定件4具有定位在顶部焊接固定件2中的两个楔形推动件组件40，以当将顶部焊接固定件4和底部焊接固定件2放在一起以形成焊接设备1时，与底部焊接固定件2上的对准块组件12对准。楔形推动件组件40用作致动器78以致动对准块组件12的运动。楔形推动件组件40的数量可以变化并且取决于对准块组件12的数量。楔形推动件组件40的数量等于对准块组件12的数量，并且每个焊接推动件组件被定位成与对准块组件12接合。

每个楔形推动件组件40具有楔形推动件42、楔形推动件组件弹簧44、一个弹簧盖46和一组螺钉48。在所示的实施例中，两个螺钉48用于将弹簧盖46安装到顶部焊接固定件4的顶部表面50。楔形推动件组件弹簧44的一端与弹簧盖46接合，而另一端与楔形推动件42接合。

在图5中所示的实施例中，楔形推动件组件40位于顶部焊接固定件4的孔52中。在所示的实施例中，楔形推动件42具有总体上T形的轮廓，并且楔形推动件42的顶端54与形成在顶部焊接固定件4的壁中的限定了孔52的台阶部56相接合，以确保楔形推动件在孔52中的正确定位。楔形推动件组件弹簧44定位成与楔形推动件42的顶端54接合以限制楔形推动件42的运动并将楔形推动件偏置到如下的位置，在该位置处，楔形推动件42的顶端54与被形成在限定了孔52的顶部焊接固定件4的壁中的台阶部56相接合。楔形推动件42的底端58具有总体上平的表面，在一个实施例中，例如但不限于，该平的表面可以与顶部焊接固定件4的底表面60齐平或对准。楔形推动件的底端58还设置有渐缩表面62，该渐缩表面62接合并致动L形对准块24以使其从L形对准块24的第一位置移动到第二位置。

顶部焊接固定件4的底表面60具有被形成为用来接纳L形对准块24的切口64，并且当顶部焊接固定件4放置在底部焊接固定件2上时允许L形对准块移动从第一位置移动到第二位置以接合并使板8对准，从而形成焊接设备1，上述L形对准块24在底部焊接固定件2的顶表面66上方延伸。当将顶部焊接固定件4放置在底部焊接固定件2上时，顶部焊接固定件4中的楔形推动件42接触底部焊接固定件2中的L形对准块24并推动L形对准块24，将其朝向第二位置移动，以在顶部焊接固定件4和底部焊接固定件2完全闭合之前对准部件(待焊接的板8)。L形对准块24在其接触底部焊接固定件2的侧壁68时停止移动。顶部焊接固定件4向下移动直到其完全闭合，这可能导致楔形推动件42被向上推以压缩楔形推动件组件弹簧44，如图6中所示。

图7和8涉及本文公开的焊接设备1的第二实施例。焊接设备1的第二实施例类似于图1至图6中公开的第一实施例，其不同之处在此公开。

底部焊接固定件2可以具有类似于图1所示轮廓的轮廓6，并且设置有固定的定位销10和成对的对准块组件12。如上所述，轮廓6不是必须的，并且也可以使用没有轮廓6的底部焊接固定件2。在第二实施例中，形成在底部焊接固定件2中的腔体22的体积比第一实施例的形成在底部焊接固定件2中的腔体22更大。图7中所示的腔体22具有两个部段，其中一个部段具有对准块组件12而另一较深的部段具有致动器78以致动对准块24，但是腔体22的深度可以取决于设计和应用要求而变化。第二实施例中的对准块组件12具有位于底部焊接固定件2中的致动器78，而不是如第一实施例中那样位于顶部焊接固定件4中。另外，由于致动器78在底部焊接固定件2中的位置，致动器78的结构与第一实施例中的致动器78的结构不同；然而，在两个实施例中，当顶部焊接固定件4闭合在底部焊接固定件2上时，致动器78都会致动对准块组件12的运动。

第二实施例的对准块组件12具有L形对准块24、块弹簧30和块保持器26，其中L形对准块可从第一位置移动到第二位置，类似于结合图2和3描述的第一实施例的对准块组件12。

为了致动对准块组件12，第二实施例的对准块组件12具有致动器78，致动器78设置有倾斜块70、轴线销72、锚定块74和一个或多个螺钉28，螺钉28用以将锚定块74固定在底部焊接固定件2的腔体22中。在图7中所示的实施例中，致动器78位于腔体22的较深部段中。轴线销72联接到锚定块74和倾斜块70，允许倾斜块70绕销72的轴线枢转。

所提供的倾斜块70的结构不受具体限制。倾斜块70具有中间本体部分80，该中间本体部分80具有用于接收轴线销72以穿过倾斜块70并使之保持在适当位置的孔口(未示出)。倾斜块70还设置有在底部焊接固定件2的顶部表面66上方延伸的倾斜块顶部焊接板接触表面82。当顶部焊接固定件4与底部焊接固定件2接触时，顶部焊接固定件4还接触倾斜块顶部焊接板接触表面82，使倾斜块70绕轴线销72枢转。当顶部焊接固定件4在底部焊接固定件2上闭合(图8)时，倾斜块顶部焊接板接触表面82位于与顶部焊接固定件4的底部表面60的平面平行的平面中。另外，倾斜块顶部焊接板接触表面82被构造成当顶部焊接固定件4定位在底部焊接固定件2上时位于腔体22中。

倾斜块70还设置有与倾斜块顶部焊接板接触表面82相对的倾斜块对准块接触表面84，并且倾斜块本体80位于倾斜块顶部焊接板接触表面82和倾斜块对准块接触表面84之间。倾斜块对准块接触表面84的结构和形状不受具体限制，并且可以取决于设计和应用要求而改变。此外，当倾斜块70围绕轴线销72枢转时，倾斜块对准块接触表面84从缩回位置移动到接合位置，在缩回位置处，对准块24处于第一位置并与板8间隔开，在接合位置处，对准块24处于第二位置，使板8对准。

倾斜块70的整体结构没有具体限制，并且可以取决于设计和应用要求而变化。在所示的实施例中，倾斜块70具有弧形轮廓，其一端(倾斜块顶部焊接板接触表面82)在底部焊接固定件2的顶部表面66上方延伸，并且当顶部焊接固定件4与底部焊接固定件2接触时，致动器78致动L形对准块24的运动以从第一位置移动到第二位置，当顶部焊接固定件4与底部焊接固定件2接触时，其第二端(倾斜块对准块接触表面84)接合对准块24。当顶部焊接固定件4移开时，块弹簧30将L形对准块24推动到第一位置而离开轮廓6或板8，以提供用于使待焊接的板8易于装卸的空间。

如图8中所示，顶部焊接固定件4在底表面60中具有切口64，该切口64被定位成接纳L形对准块24并允许其从第一位置移动到第二位置。与图5和图6中所示的第一实施例不同，第二实施例的顶部焊接固定件4没有楔形推动件组件。相反，当将顶部焊接固定件4放置到底部焊接固定件2上时，顶部焊接固定件4的底表面60接触对准块组件12中的倾斜块70，使倾斜块70围绕轴线销72转动，从而将L形对准块24朝着第二位置推动以对准用于焊接的板8。

图9-13示出了根据本文公开内容的焊接设备1的第三实施例的平面图。图9示出了在板8被定位在底部焊接固定件2上之前的底部焊接固定件2。一旦将板8放置在底部焊接固定件2上，它们可能如图11中所示的呈偏置或未对准的状态。然后如本文所述的，将顶部焊接固定件4定位在底部焊接固定件2上以焊接板8。焊接后，如图10中所示，将顶部焊接固定件4去除以获得对准并焊接好的板8。

图12和13示出了在顶部焊接固定件4中具有狭缝76的两种不同类型的顶部焊接固定件4。最外的狭缝76示出了待焊接的板8的外边缘，并提供了用于板8的激光焊接的开口。

当焊接板8时，首先，将图12中所示的顶部焊接固定件4放置在底部焊接固定件2上以使板8对准。在图12中所示的实施例中，狭缝76在第二轴线(Y)上延伸，而在图13中所示的实施例中，狭缝76在第一轴线(X)上延伸。一旦定位并关闭，就可以使用由狭缝76提供的开口来焊接板8。例如，在定位如图12中所示的顶部焊接固定件4之后，沿着第二轴线(Y)延伸的板8的边缘被焊接。顶部焊接固定件4被去除并被图13中所示的顶部焊接固定件4代替，该顶部焊接固定件4类似地用于焊接沿第一轴线(X)延伸的板8的边缘。在另一个进一步的实施例中，顶部焊接固定件4可以设置有在第一和第二轴线两者上均延伸的狭缝76。

可以对所描述的实施例进行某些改编和修改。因此，以上讨论的实施例被认为是说明性的而非限制性的。

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