本发明涉及光学器件领域,具体涉及光学器件在生产加工阶段的质量优化设计。
背景技术:
1、光学器件特指用于光通信、传感或其他光电系统中的零部件,如激光二极管、微型透镜、光学滤波器、窗口片、pin光电二极管、雪崩光电二极管等。光学器件在生产加工过程中,存在压装环节。压装环节是将上述的光学器件,精确、稳定地嵌入或固定到承载基座、管壳上的指定工位中的一道关键装配工序。其目标是实现器件与基体之间稳固的机械连接,为后续的光学校准,如ld耦合奠定基础。
2、在现有技术中,光学器件的压装方法为直接的单向压制,压头在驱动部件作用下,以基本恒定的速度或力,将光学器件沿直线轨迹直接压入工位。
3、然而,在实际压装过程中,当器件与工位存在微小配合偏差或毛刺时,瞬时应力容易导致器件外壳变形、内部晶粒破裂或焊点损伤,直接造成器件毁损。即使没有直接毁损,压头与工位之间可能存在同轴度误差,极易造成器件压入后发生偏斜、卡滞或不到位。这种定位误差会严重影响后续的光学校准效率与最终的光学性能。
技术实现思路
1、本发明的目的是提供适用于光学器件的压装系统与压装方法,采用二段式独立压装方案,有效避免了因直接刚性压入导致的器件偏斜、卡滞或机械损伤风险。克服了传统单段压装工艺的固有缺陷,实现了高质量、高一致性的自动化装配。
2、本发明是通过以下技术方案得以实现的:适用于光学器件的压装系统,包含用于放置目标器件的定位座和用于对所述目标器件执行压装动作的压紧装置,所述压紧装置包含固定架、安装在所述固定架的压紧驱动装置和压头;
3、所述定位座包含导向口;
4、所述压紧装置被配置为:
5、在第一阶段,所述压头以第一压力下压,将目标器件沿着所述导向口进入所述定位座;
6、在所述第一阶段结束后的第二阶段,所述压头以第二压力下压,将目标器件压入到位;
7、所述第一压力小于第二压力。
8、作为本发明的优选,所述固定架上安装有用于获得距离所述定位座距离值d的激光位移传感器,所述压紧装置被配置为,当检测到所述距离值d达到预设启动值d,则开始所述第一阶段。
9、作为本发明的优选,所述压紧装置被配置为,当检测到所述距离值d达到预设切换值d1,则从所述第一阶段切换为所述第二阶段;所述距离值d2达到预设结束值d3,则结束所述第二阶段。
10、作为本发明的优选, 还包含用于夹持目标器件的夹爪,所述夹爪被配置为:
11、在第一阶段开始之前,所述夹爪握紧目标器件;
12、在第一阶段中,所述夹爪以第一张开行程值保持张开;
13、在第二阶段中,所述夹爪以第二张开行程值保持张开;
14、所述第二张开行程值大于所述第一张开行程值。
15、作为本发明的优选,所述定位座为多个,成环形阵列间隔均匀的排布在转台上,还包含用于驱动所述转台旋转的旋转驱动器。
16、作为本发明的优选,所述旋转驱动器为凸轮分度器。
17、作为本发明的优选,还包含布置在所述转台下方位置的反向支撑装置,所述反向支撑装置被配置为,用于在所述压紧装置执行压紧动作时,为所述定位座提供反向支撑力。
18、作为本发明的优选,所述反向支撑装置包含安装架和连接在所述安装架的抵触轮,所述抵触轮与所述转台的底面抵触,所述抵触轮被布置在所述压头的正下方位置。
19、作为本发明的优选,还包含离子风机,所述离子风机用于形成离子风,对所述目标器件去除静电。
20、适用于光学器件的压装系统的压装方法,包含如下步骤:
21、目标器件被放入所述定位座;
22、第一阶段下压,所述压头以第一压力下压,将目标器件沿着所述导向口进入所述定位座;
23、第二阶段下压,所述压头以第二压力下压,将目标器件压入到位,所述第二压力大于第一压力;
24、所述压头复位。
25、综上所述,本发明具有如下有益效果:
26、1、第一阶段以较小压力将目标器件沿导向口导入,有效利用几何结构进行初步对中与扶正,显著降低了因直接施加大压力导致的器件偏斜、卡滞或机械损伤风险;第二阶段再以较大压力完成最终压入,确保了压装深度的一致性与装配可靠性,从而整体提升了压装精度与产品良率。
27、2、通过增设激光位移传感器并设定压装启动距离阈值,将压装起始条件量化为精确的距离信号,消除了因器件放置位置偏差或机械振动导致的压装时机误判,确保了每次压装动作起始位置的一致性,为后续两阶段压装的精确执行提供了可靠的时间基准与位置基准。
28、3、配置夹爪在不同阶段采用不同的张开行程,实现了夹持力与约束的自由度释放。在第一阶段,夹爪以较小张开行程保持对器件的柔性持握,既防止掉落,又允许器件在导向作用下微调对中,有效消除了刚性夹持带来的摩擦约束与偏斜风险;在第二阶段,夹爪完全张开并避让,为压装过程提供无干涉的操作空间,进一步保证了压装的同轴度。
29、4、利用凸轮分度器固有的高定位精度、刚性锁定特性及平稳的运动特性,确保了每个定位座在压装工位都能实现快速、精准且无滑移的定位,为高精度的压装操作提供了极其稳定的基准,有效抑制了因转盘定位误差导致的压装质量问题。
30、5、在压紧装置执行压装时,反向支撑装置为定位座及其下方的转台提供了直接的反向支撑力,有效抑制了转台在受压时产生的弹性变形、径向跳动或倾斜,从而保证了压头与定位座之间的同轴度在受力状态下依然保持稳定,显著提升了压装过程的重复精度与一致性。
31、6、离子风机产生的离子风能够有效中和目标器件、料盘及治具表面在搬运过程中积累的静电荷,从根本上预防了静电放电击穿娇贵的光学器件芯片的风险,保护了器件完整性,提高产品良率。
1.适用于光学器件的压装系统,包含用于放置目标器件的定位座(23)和用于对所述目标器件执行压装动作的压紧装置(1),其特征在于:所述压紧装置(1)包含固定架(11)、安装在所述固定架(11)的压紧驱动装置(13)和压头(12);
2.根据权利要求1所述的适用于光学器件的压装系统,其特征在于:所述固定架(11)上安装有用于获得距离所述定位座(23)距离值d的激光位移传感器(14),所述压紧装置(1)被配置为,当检测到所述距离值d达到预设启动值d1,则开始所述第一阶段。
3.根据权利要求2所述的适用于光学器件的压装系统,其特征在于:所述压紧装置(1)被配置为,当检测到所述距离值d达到预设切换值d2,则从所述第一阶段切换为所述第二阶段;所述距离值d达到预设结束值d3,则结束所述第二阶段。
4.根据权利要求1或2或3所述的适用于光学器件的压装系统,其特征在于: 还包含用于夹持目标器件的夹爪,所述夹爪被配置为:
5.根据权利要求1所述的适用于光学器件的压装系统,其特征在于:所述定位座(23)为多个,成环形阵列间隔均匀的排布在转台(21)上,还包含用于驱动所述转台(21)旋转的旋转驱动器(22)。
6.根据权利要求5所述的适用于光学器件的压装系统,其特征在于:所述旋转驱动器(22)为凸轮分度器。
7.根据权利要求5所述的适用于光学器件的压装系统,其特征在于:还包含布置在所述转台(21)下方位置的反向支撑装置(3),所述反向支撑装置(3)被配置为,用于在所述压紧装置(1)执行压紧动作时,为所述定位座(23)提供反向支撑力。
8.根据权利要求7所述的适用于光学器件的压装系统,其特征在于:所述反向支撑装置(3)包含安装架(31)和连接在所述安装架(31)的抵触轮(32),所述抵触轮(32)与所述转台(21)的底面抵触,所述抵触轮(32)被布置在所述压头(12)的正下方位置。
9.根据权利要求1所述的适用于光学器件的压装系统,其特征在于:还包含离子风机,所述离子风机用于形成离子风,对所述目标器件去除静电。
10.根据权利要求1-9任意一项所述的适用于光学器件的压装系统的压装方法,其特征在于,包含如下步骤: