王鵬程，馬軼博

（中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第二研究所，山西 太原 030024）

1 全自動(dòng)封帽機(jī)無(wú)烘箱結(jié)構(gòu)優(yōu)化研究背景

全自動(dòng)封帽機(jī)是光通信領(lǐng)域中用來(lái)生產(chǎn)光模塊的核心設(shè)備，廣泛應(yīng)用于TO 系列元器件的封焊[1]。隨著5G 的快速發(fā)展，為了應(yīng)對(duì)TO 系列元器件的多樣化和客戶的封焊速度需求，需要設(shè)計(jì)不同類型的全自動(dòng)封帽機(jī)[2]，無(wú)烘箱的全自動(dòng)封帽機(jī)就是其中一種。封焊產(chǎn)品的同軸度和氣密性指標(biāo)決定設(shè)備的優(yōu)良[3]，氣密性通過(guò)設(shè)備密封性來(lái)決定，因此設(shè)計(jì)理念的重中之重是提高設(shè)備密封性和封焊速度。

本文設(shè)計(jì)了一種新型的全自動(dòng)封帽機(jī)無(wú)烘箱結(jié)構(gòu)，設(shè)備密封外罩整體由鈑金件焊接保證其密封性，優(yōu)化了內(nèi)部上下料結(jié)構(gòu)，使流程更便捷，穩(wěn)定性更好，速度更快。

2 全自動(dòng)封帽機(jī)的結(jié)構(gòu)

全自動(dòng)封帽機(jī)主要由管座上下料整體、手套箱、管帽上下料整體三部分拼接組成，全自動(dòng)封帽機(jī)結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖1。

圖1 全自動(dòng)封帽機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖

全自動(dòng)封帽機(jī)工作開(kāi)始，TO 元器件管座從管座上下料整體結(jié)構(gòu)中上料組件進(jìn)行上料，管帽則由管帽上下料整體結(jié)構(gòu)中上料組件上料，分別通過(guò)搬運(yùn)結(jié)構(gòu)輸送至封帽組件上下電極進(jìn)行視覺(jué)對(duì)位，對(duì)位完成后進(jìn)行封帽，封帽完成后由成品吸嘴吸附運(yùn)動(dòng)至管座料盤內(nèi)，再通過(guò)搬運(yùn)結(jié)構(gòu)分別將管座料盤（成品盤） 和管帽料盤（空盤） 輸送至下料組件。封帽機(jī)的具體工作流程見(jiàn)圖2。

圖2 封帽機(jī)工作流程圖

3 無(wú)烘箱設(shè)備結(jié)構(gòu)優(yōu)化

在保證手套箱結(jié)構(gòu)不變的要求下，去掉左右烘箱，對(duì)TO 元器件管座管帽上下料進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，完成設(shè)備輸送流程。為保證設(shè)備整體的密封性，密封罩采用焊接方式連接。

3.1 管座上料結(jié)構(gòu)優(yōu)化

TO 管座料盤（5 盤） 預(yù)先放置在管座上料支撐條上。設(shè)備整體復(fù)位，升降機(jī)構(gòu)中的橫推板運(yùn)動(dòng)到上位，與支撐條平齊，將料盤推入升降機(jī)構(gòu)中。升降機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)至中位，氣缸驅(qū)動(dòng)上料阻擋片擱置第二個(gè)料盤（從下往上）。此時(shí)手套箱中搬運(yùn)組件開(kāi)至出料位，升降機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)至下位，將第一個(gè)料盤嵌套在搬運(yùn)板銷釘中。搬運(yùn)板回至進(jìn)料位，升降機(jī)構(gòu)上升至上位，上料阻擋片打開(kāi)，開(kāi)始第二盤進(jìn)料，以此類推。管座上料結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖3。

圖3 管座上料結(jié)構(gòu)示意圖

3.2 管座下料結(jié)構(gòu)優(yōu)化

TO 管座完成封帽，由手套箱中搬運(yùn)板搬出至成品出料位。氣缸驅(qū)動(dòng)出料升降機(jī)構(gòu)頂起，回落將料盤擱置在成品阻擋片上，阻擋片由合頁(yè)連接，可翻上不可翻下。以此重復(fù)運(yùn)動(dòng)將5 個(gè)料盤疊放在阻擋片上。打開(kāi)下料小門將料盤取出。管座下料結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖4。

圖4 管座下料結(jié)構(gòu)示意圖

3.3 管座上下料整體結(jié)構(gòu)優(yōu)化

為了保證管座上下料整體結(jié)構(gòu)密封性，設(shè)備上側(cè)由鈑金件焊接在一起，并固定在中間鋁板上，減少了設(shè)備的螺釘銜接結(jié)構(gòu)。側(cè)面前后設(shè)計(jì)密封門，卡扣鎖緊方便TO 管座的搬入搬出，前后通過(guò)大面積有機(jī)玻璃封壓方便進(jìn)行設(shè)備維修等操作。

設(shè)備下側(cè)僅放一組電路板，考慮到設(shè)備的穩(wěn)定性，由鋁型材通過(guò)角鋁搭建，并通過(guò)鋁型材側(cè)面螺接連接件固定手套箱與管座上下料整體。設(shè)備下方安裝4 組腳輪，簡(jiǎn)化了設(shè)備與手套箱的調(diào)平對(duì)齊。

設(shè)備調(diào)試前期，需要將管座上下料整體結(jié)構(gòu)、管帽上下料整體結(jié)構(gòu)分別與手套箱前后對(duì)齊，該結(jié)構(gòu)很大程度上減輕了設(shè)備的重量，方便設(shè)備的移動(dòng)調(diào)節(jié)，并通過(guò)連接件無(wú)縫隙固定手套箱與管座管帽上下料整體結(jié)構(gòu)，更好地保證了設(shè)備的氣密性。管座上下料整體結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖5。

圖5 管座上下料整體結(jié)構(gòu)示意圖

管帽上下料整體結(jié)構(gòu)同理。借鑒管座上下料結(jié)構(gòu)理念，優(yōu)化了管帽的上下料結(jié)構(gòu)。管帽料盤由上料結(jié)構(gòu)驅(qū)動(dòng)依次將料盤輸送進(jìn)手套箱，再通過(guò)手套箱搬運(yùn)結(jié)構(gòu)輸送至封帽組件進(jìn)行封帽。當(dāng)料盤中管帽封帽完，將空盤輸送至下料位，氣缸頂起回落放置在管帽阻擋片上。

4 結(jié)論

基于客戶和5G 市場(chǎng)快速發(fā)展的要求，本文設(shè)計(jì)了一種新型的全自動(dòng)封帽機(jī)無(wú)烘箱結(jié)構(gòu)，改變傳統(tǒng)的烘箱結(jié)構(gòu)，上下料整體結(jié)構(gòu)由上側(cè)鈑金件焊接固定在中間鋁板上，下側(cè)通過(guò)鋁型材搭建。該研究結(jié)構(gòu)比原結(jié)構(gòu)更小型化，更經(jīng)濟(jì)化，更容易保證設(shè)備氣密性?？紤]到靜電對(duì)TO 器件的傷害，新結(jié)構(gòu)采用防靜電玻璃板進(jìn)行封壓，并增大了操作時(shí)的視野空間，方便進(jìn)行設(shè)備維修等操作。優(yōu)化了內(nèi)部上下料結(jié)構(gòu)。上料結(jié)構(gòu)通過(guò)電機(jī)驅(qū)動(dòng)升降到達(dá)上中下位，上位為用戶放置料盤位，中位為通過(guò)阻擋片擱置第二個(gè)料盤，下位為料盤放置搬運(yùn)組件上。下料結(jié)構(gòu)通過(guò)氣缸驅(qū)動(dòng)升降實(shí)現(xiàn)將料盤擱置在阻擋片上，并通過(guò)四邊導(dǎo)向柱來(lái)限制料盤橫向移動(dòng)，使料盤在移動(dòng)過(guò)程中橫向位置確定。該結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化了原上下料流程，使程序更便捷，穩(wěn)定性更好。實(shí)踐證明，這種結(jié)構(gòu)的優(yōu)化具有實(shí)際的意義和生產(chǎn)價(jià)值，可以推廣。