一种全自动激光器贴片装置及方法与流程

1.本发明涉及激光器管座贴装技术领域，具体涉及一种全自动激光器贴片装置及方法。


背景技术：

2.在光通讯行业中，激光器的封装工艺：通常是先贴装热沉、再贴装焊料，之后是焊线、封帽等流程。现有的激光器贴片装置贴装效率低，在热沉及焊料的贴装中不能保证物料全自动快速贴装，且一致性差。


技术实现要素：

3.为了克服上述现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种全自动激光器贴片装置及方法，能够实现激光器管座的全自动贴装，提高贴装效率及产品一致性。
4.为实现上述目的，本发明的技术方案为一种全自动激光器贴片装置，包括本体模块、进料取料模块、热沉进给模块、焊料进给模块以及用于热沉和焊料贴装到激光器管座上的贴装模块，所述进料取料模块、所述热沉进给模块、所述焊料进给模块和所述贴装模块均设置于所述本体模块上；所述进料取料模块设置于所述贴装模块的一侧，用于向所述贴装模块自动进给激光器管座以及将所述贴装模块中贴装完的激光器管座自动取出；所述热沉进给模块和所述焊料进给模块设置于所述进料取料模块的两侧，分别用于向所述贴装模块自动进给热沉和焊料。
5.进一步地，所述进料取料模块包括底板、第一龙门架、第二龙门架、第一x向线性模组、第二x向线性模组、y向线性模组、翻转机构和第一吸取机构；所述底板、所述第一龙门架和所述第二龙门架均固定于所述本体模块上，所述第一x向线性模组固定于所述第一龙门架上，用于带动装有激光器管座的料盘移动；所述第二x向线性模固定于所述底板上，所述第二x向线性模上滑动安装有用于向所述贴装模块自动进给激光器管座以及将所述贴装模块中贴装完的激光器管座自动取出的翻转机构；所述y向线性模组固定于所述第二龙门架上，所述y向线性模组上滑动安装有用于在所述翻转机构和所述料盘之间搬运激光器管座的第一吸取机构。
6.更进一步地，所述翻转机构包括u型固定架、顶出组件、固定座、连接锟、用于驱动所述连接锟转动的驱动装置以及用于夹持激光器管座的线性气爪；所述连接锟转动安装于所述u型固定架上，所述u型固定架滑动安装于第二x向线性模上；所述连接锟上安装有固定座，所述固定座上滑动安装有所述线性气爪，所述固定座上还安装有用于带动所述线性气爪自动进给和自动取出激光器管座的顶出组件。
7.更进一步地，所述顶出组件包括顶出驱动电机、顶出驱动齿轮和顶出从动齿条，所述顶出驱动电机固定于所述固定座上，所述顶出驱动电机的输出轴与所述顶出驱动齿轮连接，所述顶出从动齿条固定于所述线性气爪上，所述顶出从动齿条与所述顶出驱动齿轮啮合。
8.更进一步地，所述第一吸取机构包括吸嘴、第一转接板、第二转接板、线性微动台、连接板以及用于带动所述吸嘴上下移动的带轮组件；所述带轮组件安装于所述第一转接板上，所述吸嘴通过所述第二转接板与所述带轮组件连接；所以第一转接板与所述线性微动台连接，所述线性微动台通过所述连接板滑动安装于所述y向线性模组上。
9.进一步地，所述热沉进给模块和所述焊料进给模块的结构相同，均包括连接底座、直线模组、用于自动进给热沉或焊料的进给机构、用于自动顶出热沉或焊料的顶出机构、用于调整热沉或焊料位置的调整机构以及用于在所述进给机构和所述调整机构之间搬运热沉或焊料的第二吸取机构；所述连接底座固定于所述本体模块上，所述直线模组固定于所述连接底座上，所述第二吸取机构滑动安装于所述直线模组上；所述调整机构设置于所述顶出机构的一侧。
10.更进一步地，所述进给机构的上方设置有第一监视机构，所述调整机构的上方设置有第二监视机构。
11.进一步地，所述贴装模块包括夹持机构、压紧机构、用于将所述焊料进给模块进给的焊料送至所述夹持机构上的第一送料机构以及用于将所述热沉进给模块进给的热沉送至所述夹持机构上的第二送料机构；所述夹持机构设置于所述进料取料模块的一侧，用于夹持所述进料取料模块进给的激光器管座；所述压紧机构设置于所述夹持机构的一侧，用于在共晶后将热沉和焊料与激光器管座压紧。
12.更进一步地，所述夹持机构的顶部设置有第三监视机构，所述夹持机构的正上方设置有第四监视机构。
13.本发明还提供一种全自动激光器贴片方法，包括如下步骤：将装有待贴装激光器管座的料盘安装在进料取料模块上，将装有待贴装热沉的蓝膜盘安装在热沉进给模块的进给机构上，将装有待贴装焊料的蓝膜盘安装在焊料进给模块的进给机构上；贴装模块中夹持机构的夹持部位保持低温加热；进料取料模块的第一吸取机构吸取料盘中的激光器管座并搬运至指定位置后，进料取料模块的翻转机构将激光器管座夹紧并翻转送至贴装模块的夹持机构中；热沉进给模块的第二吸取机构吸取蓝膜盘中的热沉并搬运至热沉进给模块的调整机构中，将热沉调整到合适位置；焊料进给模块的第二吸取机构吸取蓝膜盘中的焊料并搬运至热沉进给模块的调整机构中，将焊料调整到合适位置；贴装模块中的第二送料机构先将热沉进给模块的调整机构中的热沉送至夹持机构中，第一送料机构再将焊料进给模块的调整机构中的焊料送至夹持机构中，之后对夹持机构升温加热进行共晶，然后通过压紧机构将热沉和焊料与激光器管座压紧，完成激光器管座的贴装。
14.与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：（1）本发明能够实现激光器管座的全自动贴装，提高贴装效率及产品一致性；（2）本发明的贴装模块中夹持机构的低温加热是常态，高温加热及冷却时间短，大大提高激光器管座的贴装效率；（3）本发明的贴装模块结构简单，焊料可同时贴装2件，整个装置的节拍紧凑、连贯。
附图说明
15.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
16.图1为本发明实施例提供的全自动激光器贴片装置的结构示意图；图2为本发明实施例提供的本体模块的结构示意图；图3为本发明实施例提供的进料取料模块的结构示意图；图4为本发明实施例提供的翻转机构的结构示意图；图5为本发明实施例提供的吸取机构的结构示意图；图6为本发明实施例提供的热沉进给模块的结构示意图；图7为本发明实施例提供的焊料进给模块的结构示意图；图8为本发明实施例提供的贴装模块的结构示意图；图中：1、本体模块；2、进料取料模块；3、热沉进给模块；4、焊料进给模块；5、贴装模块；6、底座；7、立板；8、支撑梁；9、底板；10、第二x向线性模组；11、翻转机构；12、第一立柱；13、第一横梁；14、第一x向线性模组；15、料盘；16、第二立柱；17、第二横梁；18、y向线性模组；19、第一吸取机构；20、u型固定架；21、连接锟；22、固定座；23、从动齿轮；24、减速机；25、顶出驱动电机；26、顶出驱动齿轮；27、顶出从动齿条；28、线性气爪；29、爪头；30、连接板；31、线性微动台；32、第一转接板；33、带轮驱动电机；34、带轮组件；35、第二转接板；36、吸嘴；37、连接底座；38、直线模组；39、第二吸取机构；40、第一监视机构；41、进给机构；42、顶出机构；43、调整机构；44、第二监视机构；45、夹持机构；46、压紧机构；47、第三监视机构；48、第四监视机构；49、第一送料机构；50、第二送料机构。
具体实施方式
17.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
18.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
19.术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征；在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
20.如图1所示，本实施例提供一种全自动激光器贴片装置，包括本体模块1、进料取料模块2、热沉进给模块3、焊料进给模块4以及用于热沉和焊料贴装到激光器管座上的贴装模块5，所述进料取料模块2、所述热沉进给模块3、所述焊料进给模块4和所述贴装模块5均设
置于所述本体模块1上；所述进料取料模块2设置于所述贴装模块5的一侧，用于向所述贴装模块5自动进给激光器管座以及将所述贴装模块5中贴装完的激光器管座自动取出；所述热沉进给模块3和所述焊料进给模块4设置于所述进料取料模块2的两侧，分别用于向所述贴装模块5自动进给热沉和焊料。本发明中，通过本体模块1完成装置本身及其他模块零部件的连接和固定，通过沉进给模块完成激光器管座的自动进给和自动取出，通过热沉进给模块3完成热沉可靠、自动进给到激光器管座，通过焊料进给模块4完成焊料可靠、自动进给到激光器的管座，通过贴装模块5完成热沉和焊料在激光器管座上的可靠贴装，不仅能够实现激光器管座的全自动贴装，还可以提高贴装效率及产品一致性。
21.进一步地，所述进料取料模块2包括底板9、第一龙门架、第二龙门架、第一x向线性模组14、第二x向线性模组10、y向线性模组18、翻转机构11和第一吸取机构19；所述底板9、所述第一龙门架和所述第二龙门架均固定于所述本体模块1上，所述第一x向线性模组14固定于所述第一龙门架上，用于带动装有激光器管座的料盘15移动；所述第二x向线性模固定于所述底板9上，所述第二x向线性模上滑动安装有用于向所述贴装模块5自动进给激光器管座以及将所述贴装模块5中贴装完的激光器管座自动取出的翻转机构11；所述y向线性模组18固定于所述第二龙门架上，所述y向线性模组18上滑动安装有用于在所述翻转机构11和所述料盘15之间搬运激光器管座的第一吸取机构19。如图3所示，第一x向线性模组14和第二x向线性模组10平行设置且位于y向线性模组18的同一侧；第一x向线性模组14带动装有激光器管座的料盘15沿x轴方向移动，y向线性模组18带动第一吸取机构19沿y轴方向移动，通过两者配合实现第一吸取机构19逐排吸起料盘15中的激光器管座；y向线性模组18带动第一吸取机构19在料盘15和翻转机构11之间搬运激光器管座，翻转机构11夹紧激光器管座并将其翻转，之后在第二x向线性模组10的作用下将翻转机构11送至夹取机构的上方，翻转机构11松开并将激光器管座放到夹取机构的夹取部位。
22.如图3所示，第一龙门架包括第一横梁13和两个第一立柱12，两个第一立柱12分别通过螺钉固定在本体模块1中的底座6上，第一横梁13沿x轴方向布置且其两端分别固定在两个第一立柱12上，第一x向线性模组14通过螺钉固定在第一横梁13上；第二龙门架包括第二横梁17和两个第二立柱16，两个第二立柱16分别通过螺钉固定在本体模块1中的底座6上，第二横梁17沿y轴方向布置且其两端分别固定在两个第二立柱16上，y向线性模组18通过螺钉固定在第二横梁17上；第二x向线性模组10通过螺钉固定在底板9上；翻转机构11和装有激光器管座的料盘15均位于第二横梁17的下方，且均在第一吸取机构19的作业范围内。本实施例中的所有线性模组均可以采用现有的线性模组结构，如可以采用电机驱动滑块沿滑轨直线运动的结构形式。
23.更进一步地，所述翻转机构11包括u型固定架20、顶出组件、固定座22、连接锟21、用于驱动所述连接锟21转动的驱动装置以及用于夹持激光器管座的线性气爪28；所述连接锟21转动安装于所述u型固定架20上，所述u型固定架20滑动安装于第二x向线性模上；所述连接锟21上安装有固定座22，所述固定座22上滑动安装有所述线性气爪28，所述固定座22上还安装有用于带动所述线性气爪28自动进给和自动取出激光器管座的顶出组件。如图4所示，u型固定座22通过螺钉与第二x向线性模组10的滑块固定连接，连接锟21的两端转动安装u型固定架20的两侧板中，固定座22固定与连接锟21的中部固定连接，通过驱动装置驱动连接锟21转动可以带动固定座22及其上的线性气爪28转动，在接收第一吸取机构19输送
的激光器管座时，驱动装置驱动线性气爪28转动至竖直布置以便夹紧第一吸取机构19输送的激光器管座，之后驱动装置驱动线性气爪28转动至水平布置以便于将夹取的激光器管座送至夹持机构45中。
24.其中，驱动装置包括驱动电机、减速机24、主动齿轮和从动齿轮23，驱动电机的输出轴通过减速机24与主动齿轮连接，从动齿轮23固定于连接锟21的一端上，主动齿轮与从动齿轮23啮合，减速机24固定于u型固定座22上；驱动电机通过减速机24带动主动齿轮转动，主动齿轮带动与其啮合的从动齿轮23转动，从而带动连接锟21转动。线性气爪28包括气爪本体和爪头29，固定座22上设有与第二x向线性模组10布置方向垂直的线性滑轨，气爪本体的固定端滑动安装于线性滑轨上，气爪本体的一端设有用于夹紧激光器管座的爪头29。
25.更进一步地，所述顶出组件包括顶出驱动电机25、顶出驱动齿轮26和顶出从动齿条27，所述顶出驱动电机25固定于所述固定座22上，所述顶出驱动电机25的输出轴与所述顶出驱动齿轮26连接，所述顶出从动齿条27固定于所述线性气爪28上，所述顶出从动齿条27与所述顶出驱动齿轮26啮合。其中，顶出从动齿条27固定于气爪本体上，通过顶出驱动电机25驱动顶出驱动齿轮26转动，顶出驱动齿轮26带动与其啮合的顶出从动齿条27直线运动，从而带动气爪本体沿线性滑轨移动，从而带动激光器管座移动，通过顶出组件与翻转机构11和第二x向线性模组10配合实现将激光器管座送至夹持机构45中。优化地，固定座22上并排安装有若干线性气爪28，各线性气爪28分别连接有对应的顶出组件，可以一次翻转和转移多个激光器管座，提高装配效率。
26.更进一步地，所述第一吸取机构19包括吸嘴36、第一转接板32、第二转接板35、线性微动台31、连接板30以及用于带动所述吸嘴36上下移动的带轮组件34；所述带轮组件34安装于所述第一转接板32上，所述吸嘴36通过所述第二转接板35与所述带轮组件34连接；所以第一转接板32与所述线性微动台31连接，所述线性微动台31通过所述连接板30滑动安装于所述y向线性模组18上。如图5所示，第一吸取机构19通过连接板30与y向线性模组18的滑块连接，实现y向线性模组18带动第一吸取机构19在y轴方向上移动；其中，带轮组件34包括带轮驱动电机33、皮带轮和套装于皮带轮上的皮带，皮带的竖直部分与第二转接板35连接，通过带轮驱动电机33驱动皮带上下移动，从而带动第二转接板35及其上的吸嘴36上下移动；第一转接板32上还可以设置导轨，并与第二转接板35滑动配合，对第二转接板35上下移动起到导向作用。
27.进一步地，所述热沉进给模块3和所述焊料进给模块4的结构相同，均包括连接底座37、直线模组38、用于自动进给热沉或焊料的进给机构41、用于自动顶出热沉或焊料的顶出机构42、用于调整热沉或焊料位置的调整机构43以及用于在所述进给机构41和所述调整机构43之间搬运热沉或焊料的第二吸取机构39；所述连接底座37固定于所述本体模块1上，所述直线模组38固定于所述连接底座37上，所述第二吸取机构39滑动安装于所述直线模组38上；所述调整机构43设置于所述顶出机构42的一侧。如图6和图7所示，进给机构41、顶出机构42和调整机构43设置于直线模组38的一侧，且均位于第二吸取机构39的作业范围内；直线模组38的滑轨通过螺钉固定于连接底座37上，直线模组38的滑块与吸取机构通过螺钉连接；装有热沉或焊料的圆形蓝膜盘安装在进给机构41上，顶出机构42位于圆形蓝膜盘的正下方，通过进给机构41调整圆形蓝膜盘的位置，以便于顶出机构42顶出圆形蓝膜盘中的热沉或焊料，之后第二吸取机构39吸取顶出的热沉或焊料并转移至调整机构43上。
28.更进一步地，所述进给机构41的上方设置有第一监视机构40，所述调整机构43的上方设置有第二监视机构44。第一监视机构40通过螺钉固定于连接底座37上，用于定位圆形蓝膜盘中热沉或焊料的位置，便于第二吸取机构39准确吸取圆形蓝膜盘中热沉或焊料；第二监视机构44通过螺钉固定于本体模块1的支撑梁8上，用于调整机构43中热沉或焊料的位置，便于调整机构43及时调整其上的热沉或焊料的位置，以使贴装模块5中的第二送料机构50和第一送料机构49可以准确抓取调整机构43上的热沉或焊料。
29.进一步地，所述贴装模块5包括夹持机构45、压紧机构46、用于将所述焊料进给模块4进给的焊料送至所述夹持机构45上的第一送料机构49以及用于将所述热沉进给模块3进给的热沉送至所述夹持机构45上的第二送料机构50；所述夹持机构45设置于所述进料取料模块2的一侧，用于夹持所述进料取料模块2进给的激光器管座；所述压紧机构46设置于所述夹持机构45的一侧，用于在共晶后将热沉和焊料与激光器管座压紧。如图8所示，夹持机构45和压紧机构46固定于底板9上，且夹持机构45的一侧是翻转机构11，另一侧是压紧机构46；第一送料机构49和第二送料机构50的结构类似，均是采用送料吸取机构滑动安装于送料线性模组上的结构形式，其中送料线性模组可以通过螺钉固定于本体模块1的立板7上，通过送料吸取机构沿送料线性模组直线运动从而将热沉进给模块3的调整机构43中的热沉送至夹持机构45中以及将焊料进给模块4的调整机构43中的焊料送至夹持机构45中。第一送料机构49上的送料线性模组上可以安装两个送料吸取机构，同时吸取两件焊料，实现焊料同时贴装2件。
30.其中，夹持机构45的夹持部位保持低温加热，待进料取料模块2将料盘15中的激光器管座送至夹持机构45的夹持部位后，夹持机构45夹紧激光器管座；热沉进给模块3和焊料进给模块4分别将蓝膜盘中对应的热沉和焊料运至对应的调整机构43中，第二送料机构50和第一送料机构49分别将对应的调整机构43中的热沉和焊料送至夹持机构45的激光器管座上，先通过对夹持机构45升温加热进行共晶，之后通过压紧机构46将热沉和焊料与激光器管座压紧，完成激光器管座的贴装。
31.更进一步地，所述夹持机构45的顶部设置有第三监视机构47，所述夹持机构45的正上方设置有第四监视机构48。第三监视机构47和第四监视机构48均固定于本体模块1上，用于定位夹持机构45，便于热沉进给模块3、第二送料机构50和第一送料机构49分别将激光器管座、热沉和焊料放至夹持机构45中预设的位置处，提高装配质量以及产品一致性。
32.具体地，所述本体模块1包括底座6、立板7和支撑梁8，立板7呈龙门架结构形式，立板7的梁用于固定送料机构，立板7的柱通过螺钉固定于底座6上；支撑梁8固定于立板7的顶部，用于固定部分监视机构。底板9、第一立柱12、第二立柱16、连接底座37均固定于底座6上。
33.如图1-8所示，本发明还提供一种全自动激光器贴片方法，包括如下步骤：分别调整进料取料模块2、热沉进给模块3、焊料进给模块4、贴装模块5的位置和初始工作状态；将装有待贴装激光器管座的料盘15安装在进料取料模块2的第一x向线性模组14上，将装有待贴装热沉的蓝膜盘安装在热沉进给模块3的进给机构41上，将装有待贴装焊料的蓝膜盘安装在焊料进给模块4的进给机构41上；贴装模块5中夹持机构45的夹持部位保持低温加热；
启动装置，进料取料模块2的第一吸取机构19的吸嘴36吸取料盘15中的激光器管座并搬运至指定位置后，进料取料模块2的翻转机构11的爪头29将激光器管座夹紧，再通过翻转机构11的作用将其翻转，并通过第一x向线性模组14的配合将激光器管座送至贴装模块5的夹持机构45中；热沉进给模块3的顶出机构42将蓝膜盘中的热沉顶出，热沉进给模块3的第二吸取机构39吸取蓝膜盘中的热沉并搬运至热沉进给模块3的调整机构43中，经焊料进给模块4的第二监视机构44的分析计算将热沉调整到合适位置；焊料进给模块4的顶出机构42将蓝膜盘中的焊料顶出，焊料进给模块4的第二吸取机构39吸取蓝膜盘中的焊料并搬运至热沉进给模块3的调整机构43中，经焊料进给模块4的第二监视机构44的分析计算将焊料调整到合适位置；贴装模块5中的第二送料机构50先将热沉进给模块3的调整机构43中的热沉送至夹持机构45中，第一送料机构49再将焊料进给模块4的调整机构43中的焊料送至夹持机构45中，之后对夹持机构45升温加热进行共晶，然后通过压紧机构46将热沉和焊料与激光器管座压紧，完成激光器管座的贴装。
34.本实施例中贴装模块5中夹持机构45的低温加热是常态，高温加热及冷却时间短，大大提高激光器管座的贴装效率。
35.以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。