全自动封帽机无烘箱结构优化

王鹏程，马轶博

（中国电子科技集团公司第二研究所，山西 太原 030024）

1 全自动封帽机无烘箱结构优化研究背景

全自动封帽机是光通信领域中用来生产光模块的核心设备，广泛应用于TO 系列元器件的封焊[1]。随着5G 的快速发展，为了应对TO 系列元器件的多样化和客户的封焊速度需求，需要设计不同类型的全自动封帽机[2]，无烘箱的全自动封帽机就是其中一种。封焊产品的同轴度和气密性指标决定设备的优良[3]，气密性通过设备密封性来决定，因此设计理念的重中之重是提高设备密封性和封焊速度。

本文设计了一种新型的全自动封帽机无烘箱结构，设备密封外罩整体由钣金件焊接保证其密封性，优化了内部上下料结构，使流程更便捷，稳定性更好，速度更快。

2 全自动封帽机的结构

全自动封帽机主要由管座上下料整体、手套箱、管帽上下料整体三部分拼接组成，全自动封帽机结构见图1。

图1 全自动封帽机结构示意图

全自动封帽机工作开始，TO 元器件管座从管座上下料整体结构中上料组件进行上料，管帽则由管帽上下料整体结构中上料组件上料，分别通过搬运结构输送至封帽组件上下电极进行视觉对位，对位完成后进行封帽，封帽完成后由成品吸嘴吸附运动至管座料盘内，再通过搬运结构分别将管座料盘（成品盘） 和管帽料盘（空盘） 输送至下料组件。封帽机的具体工作流程见图2。

图2 封帽机工作流程图

3 无烘箱设备结构优化

在保证手套箱结构不变的要求下，去掉左右烘箱，对TO 元器件管座管帽上下料进行优化设计，完成设备输送流程。为保证设备整体的密封性，密封罩采用焊接方式连接。

3.1 管座上料结构优化

TO 管座料盘（5 盘） 预先放置在管座上料支撑条上。设备整体复位，升降机构中的横推板运动到上位，与支撑条平齐，将料盘推入升降机构中。升降机构运动至中位，气缸驱动上料阻挡片搁置第二个料盘（从下往上）。此时手套箱中搬运组件开至出料位，升降机构运动至下位，将第一个料盘嵌套在搬运板销钉中。搬运板回至进料位，升降机构上升至上位，上料阻挡片打开，开始第二盘进料，以此类推。管座上料结构见图3。

图3 管座上料结构示意图

3.2 管座下料结构优化

TO 管座完成封帽，由手套箱中搬运板搬出至成品出料位。气缸驱动出料升降机构顶起，回落将料盘搁置在成品阻挡片上，阻挡片由合页连接，可翻上不可翻下。以此重复运动将5 个料盘叠放在阻挡片上。打开下料小门将料盘取出。管座下料结构见图4。

图4 管座下料结构示意图

3.3 管座上下料整体结构优化

为了保证管座上下料整体结构密封性，设备上侧由钣金件焊接在一起，并固定在中间铝板上，减少了设备的螺钉衔接结构。侧面前后设计密封门，卡扣锁紧方便TO 管座的搬入搬出，前后通过大面积有机玻璃封压方便进行设备维修等操作。

设备下侧仅放一组电路板，考虑到设备的稳定性，由铝型材通过角铝搭建，并通过铝型材侧面螺接连接件固定手套箱与管座上下料整体。设备下方安装4 组脚轮，简化了设备与手套箱的调平对齐。

设备调试前期，需要将管座上下料整体结构、管帽上下料整体结构分别与手套箱前后对齐，该结构很大程度上减轻了设备的重量，方便设备的移动调节，并通过连接件无缝隙固定手套箱与管座管帽上下料整体结构，更好地保证了设备的气密性。管座上下料整体结构见图5。

图5 管座上下料整体结构示意图

管帽上下料整体结构同理。借鉴管座上下料结构理念，优化了管帽的上下料结构。管帽料盘由上料结构驱动依次将料盘输送进手套箱，再通过手套箱搬运结构输送至封帽组件进行封帽。当料盘中管帽封帽完，将空盘输送至下料位，气缸顶起回落放置在管帽阻挡片上。

4 结论

基于客户和5G 市场快速发展的要求，本文设计了一种新型的全自动封帽机无烘箱结构，改变传统的烘箱结构，上下料整体结构由上侧钣金件焊接固定在中间铝板上，下侧通过铝型材搭建。该研究结构比原结构更小型化，更经济化，更容易保证设备气密性。考虑到静电对TO 器件的伤害，新结构采用防静电玻璃板进行封压，并增大了操作时的视野空间，方便进行设备维修等操作。优化了内部上下料结构。上料结构通过电机驱动升降到达上中下位，上位为用户放置料盘位，中位为通过阻挡片搁置第二个料盘，下位为料盘放置搬运组件上。下料结构通过气缸驱动升降实现将料盘搁置在阻挡片上，并通过四边导向柱来限制料盘横向移动，使料盘在移动过程中横向位置确定。该结构简化了原上下料流程，使程序更便捷，稳定性更好。实践证明，这种结构的优化具有实际的意义和生产价值，可以推广。