一种用于质子交换设备的搅拌装置的制作方法

本发明涉及质子交换设备，尤其涉及一种用于质子交换设备的搅拌装置。

背景技术：

近年来，光通讯技术飞速发展，铌酸锂光波导器件在其中扮演着重要角色。在光通信系统中可大量应用的铌酸锂光波导器件主要有强度调制器、相位调制器、耦合器、光开关及光开关阵列、波长可调谐滤波器以及偏振控制器，这些器件无一例外都需要在铌酸锂晶体上制作光波导，利用铌酸锂晶体的光电效应改变铌酸锂晶体上光波的物理参量，实现器件功能。现有铌酸锂调制器的光波导有两种制作途径：钛扩散和质子交换，相比之下，后者更加简单易行，应用较广泛。

质子交换通常采用熔融的苯甲酸作为质子源，质子交换的工艺过程为：1、在铌酸锂抛光基片上制作一层掩膜，掩膜可以是金属膜或介质薄膜；2、用光刻工艺刻蚀波导区区域的掩膜，露出供质子交换的晶体表面；3、将做好掩膜图形的铌酸锂基片浸入熔融的苯甲酸中，让铌酸锂晶体中的Li⁺与苯甲酸中的H⁺进行交换反应。

现有大量使用的质子交换设备如附图1所示，铌酸锂基片101置于基片架102中，基片架102通过中心孔联接在片架安装轴103上；工艺过程中基片架102置于质子交换源104（如熔融的苯甲酸）中，质子交换源104置于石英管105中，石英管的外围还有加热控制装置（图中未示出），为了提高质子交换的工艺质量，促使各基片的质子交换工艺一致性更好，在进行质子交换工艺时，每过一段时间会安排操作人员上下抖动片架安装轴103，带动基片架102上下运动，实现对质子交换源104的搅拌，使质子交换源104中的离子分布更均匀。质子交换源104经过搅拌后，质子交换工艺的效果得到了提升，但是人工抖动搅拌的方式成本高，劳动强度大、且搅拌幅度、搅拌时间长短、搅拌间隔时间难以保持准确统一的问题，存在诸多不确定因素。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种结构简单、自动化程度高、可减少人为因素影响的用于质子交换设备的搅拌装置。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：一种用于质子交换设备的搅拌装置，质子交换设备包括片架安装轴，用于质子交换设备的搅拌装置包括升降组件、用于夹持所述片架安装轴的夹持组件以及用于驱动升降组件上下往复直线运动的驱动组件，所述夹持组件与所述升降组件上侧连接，所述驱动组件与所述升降组件下侧连接。

作为上述技术方案的进一步改进：

所述夹持组件包括夹臂、压紧块以及夹紧缸，所述夹臂一端与所述升降组件上侧连接，夹臂另一端与所述压紧块一端铰接且铰接轴沿上下方向布置，所述夹紧缸和所述压紧块分设于所述夹臂两侧，且夹紧缸的输出轴穿过所述夹臂与所述压紧块另一端连接。

所述压紧块另一端设有供夹紧缸的输出轴穿过的缺口，所述夹紧缸的输出轴上套设有转动块且输出轴端部固设有限位块，所述缺口的宽度为d1，所述转动块的最小宽度为d2，转动块的最大宽度为d3，d2≤d1＜d3。

所述压紧块于所述缺口处开设有转动块限位凹槽。

所述夹臂及所述压紧块上均开设有半圆孔，所述夹臂上的半圆孔和所述压紧块上的半圆孔配合形成所述片架安装轴的定位部，且所述半圆孔的孔壁上固设有橡胶垫。

所述夹臂一端与所述升降组件上侧铰接且铰接轴沿上下方向布置，所述升降组件上装设有用于限制所述夹臂转动的限位插销，所述夹臂上开设有与所述限位插销配合的限位孔。

所述升降组件包括升降杆及固设于升降杆上端的连接臂，所述夹臂一端与所述连接臂铰接，所述驱动组件包括电机、偏心轮及连杆，所述偏心轮安装于所述电机的转轴上，所述连杆两端分别与所述偏心轮和升降杆连接。

所述偏心轮上设有多个连杆安装孔，各连杆安装孔离轴心距离不同；所述升降杆的升降行程为3mm-100mm。

还包括升降导向组件，所述升降导向组件包括一对导向轴及一对直线轴承，所述升降杆下端固设有横向连接板，一对所述直线轴承分设于所述横向连接板两端，一对所述导向轴安装于一安装架上，一对所述直线轴承一一对应安装于一对所述导向轴上，所述横向连接板上固设有铰接座，所述连杆一端与所述铰接座铰接。

还包括高度定位组件，所述高度定位组件包括微动开关和高度定位缸，所述安装架包括底板、顶板以及连接底板和顶板的竖向连接板，所述导向轴安装于底板和顶板之间，所述铰接座和所述高度定位缸分设于所述横向连接板两侧，所述微动开关装设于所述底板上表面，所述电机位于所述底板下方，所述连杆穿过所述底板与所述铰接座铰接，所述高度定位缸的输出轴朝下布置，所述微动开关与所述电机联接且微动开关的触头朝上布置，当所述高度定位缸的输出轴触发所述微动开关的触头时，所述电机停止转动。

与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明公开的用于质子交换设备的搅拌装置，利用夹持组件夹持固定住片架安装轴，夹持组件安装于升降组件上并通过驱动组件带动升降组件上下往复运动，从而实现对质子交换源的搅拌，其结构简单，自动化程度高，减少了操作人员的劳动强度，也避免了人工搅拌存在的不确定性因素，保证了搅拌的统一性。

附图说明

图1是现有质子交换设备的结构示意图。

图2是本发明用于质子交换设备的搅拌装置的立体结构示意图。

图3是图2中A处的放大图。

图4是图2中B处的放大图。

图5是本发明中的压紧块的放大图。

图6是本发明中的升降组件的立体结构示意图。

图7是本发明中的驱动组件的立体结构示意图。

图8是图7中的C-C视图。

图9是本发明中的偏心轮的结构示意图。

图10是本发明使用状态时的立体结构示意图。

图中各标号表示：101、铌酸锂基片；102、基片架；103、片架安装轴；104、质子交换源；105、石英管；100、驱动组件；106、电机；107、偏心轮；108、连杆；109、连杆安装孔；200、夹持组件；201、夹臂；202、压紧块；203、夹紧缸；204、半圆孔；205、定位部；206、橡胶垫；207、缺口；208、转动块；209、转动块限位凹槽；210、限位孔；211、L形定位块；212、限位块；300、升降组件；301、限位插销；302、升降杆；303、连接臂；304、横向连接板；305、铰接座；400、升降导向组件；401、导向轴；402、直线轴承；500、安装架；501、底板；502、顶板；503、竖向连接板；600、高度定位组件；601、微动开关；602、高度定位缸。

具体实施方式

以下将结合说明书附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明。

如图2至图10所示，本实施例的用于质子交换设备的搅拌装置，包括升降组件300、用于夹持片架安装轴103的夹持组件200以及用于驱动升降组件300上下往复直线运动的驱动组件100，夹持组件200与升降组件300上侧连接，驱动组件100与升降组件300下侧连接，该用于质子交换设备的搅拌装置结构简单，自动化程度高，减少了操作人员的劳动强度，也避免了人工搅拌存在的不确定性因素，保证了搅拌的统一性。

夹持组件200包括夹臂201、压紧块202以及夹紧缸203，夹臂201一端与升降组件300上侧连接，夹臂201另一端与压紧块202一端铰接且铰接轴沿上下方向布置，夹紧缸203和压紧块202分设于夹臂201两侧，且夹紧缸203的输出轴穿过夹臂201与压紧块202另一端连接，需要夹紧片架安装轴103时，由夹紧缸203的输出轴带动压紧块202靠紧夹臂201即可，结构简单、可靠，夹紧缸203的作用力连续可调并保持稳定。本实施例中，夹紧缸203为气缸，在其他实施例中也可采用液压缸。

压紧块202另一端设有供夹紧缸203的输出轴穿过的缺口207，夹紧缸203的输出轴上套设有转动块208且输出轴端部固设有限位块212，缺口207的宽度为d1，转动块208的最小宽度为d2，转动块208的最大宽度为d3，d2≤d1＜d3，需要夹紧片架安装轴103时，先将转动块208绕夹紧缸203的输出轴转动，使转动块208无法穿过缺口207，然后夹紧缸203输出轴回缩，其端部的限位块212带动转动块208压紧压紧块202，进而将片架安装轴103夹持固定；需要放松夹紧片架安装轴103时，夹紧缸203的输出轴充分伸出，然后将转动块208绕夹紧缸203的输出轴转动，使转动块208可穿过缺口207，最后将压紧块202绕铰接轴转动即可。本实施例中，转动块208为长方形块，在其他实施例中，也可采用除了圆形之外的其他形状。

本实施例中，压紧块202于缺口207处开设有转动块限位凹槽209，便于转动块208的定位，转动块208置于转动块限位凹槽209内后可避免不必要的转动，夹持组件200能够更好地夹紧片架安装轴103。

本实施例中，夹臂201及压紧块202上均开设有半圆孔204，夹臂201上的半圆孔204和压紧块202上的半圆孔204配合形成片架安装轴103的定位部205，通过一对半圆孔204能够更好地将片架安装轴103夹紧固定；在半圆孔204的孔壁上固设有橡胶垫206，一方面可以缓冲夹臂201及压紧块202的夹紧力，避免夹臂201及压紧块202损坏片架安装轴103，另一方面可以增加与片架安装轴103之间的静摩擦力，便于带动片架安装轴103上下往复运动。

升降组件300包括升降杆302及固设于升降杆302上端的连接臂303，夹臂201一端与连接臂303铰接，且铰接轴沿上下方向布置，使得夹臂201可以相对升降组件300摆动，升降组件300上装设有用于限制夹臂201转动的限位插销301，夹臂201上开设有与限位插销301配合的限位孔210，在将片架安装轴103置于石英管105内时，夹臂201摆动至可让出石英管105管口的位置，片架安装轴103置于石英管105内之后，夹臂201摆动至石英管105管口上方，限位插销301插入限位孔210中将夹臂201定位，便于进行后续的搅拌操作。本实施例中，夹臂201与连接臂303之间设有L形定位块211，L形定位块211一边与夹臂201固定连接，另一边开设有上述限位孔210。

本实施例中，驱动组件100包括电机106、偏心轮107及连杆108，偏心轮107安装于电机106的转轴上，连杆108两端分别与偏心轮107和升降杆302连接，搅拌时，电机106转动带动偏心轮107转动，偏心轮107带动连杆108摆动，连杆108带动升降组件300上下往复直线运动。在其他实施例中，驱动组件100也可采用电机106及丝杠螺母副，电机106带动丝杠正反转，丝杠螺母带动升降组件300上下往复直线运动。

偏心轮107上设有多个连杆安装孔109，各连杆安装孔109离轴心距离不同，连杆108与不同的连杆安装孔109连接，可实现升降杆302升降行程的调节，也即搅拌幅度的调节；本实施例中，升降杆302的升降行程为3mm-100mm；偏心轮107为T形轮，小径端与电机106的转轴同步转动，连杆安装孔109开设于大径端。

本实施例中，用于质子交换设备的搅拌装置还包括升降导向组件400，升降导向组件400包括一对导向轴401及一对直线轴承402，升降杆302下端固设有横向连接板304，一对直线轴承402分设于横向连接板304两端，一对导向轴401安装于一安装架500上，一对直线轴承402一一对应安装于一对导向轴401上，横向连接板304上固设有铰接座305，连杆108一端与铰接座305铰接，搅拌时，升降杆302通过横向连接板304带动一对直线轴承402上下运动，在一对导向轴401的作用下，可避免升降组件300整体发生晃动，使得升降组件300运动更加平稳、顺畅。

用于质子交换设备的搅拌装置还包括高度定位组件600，高度定位组件600包括微动开关601和高度定位缸602，安装架500包括底板501、顶板502以及连接底板501和顶板502的竖向连接板503，导向轴401安装于底板501和顶板502之间，微动开关601装设于底板501上表面，电机106位于底板501下方，连杆108穿过底板501与铰接座305铰接，高度定位缸602的输出轴朝下布置，微动开关601与电机106联接且微动开关601的触头朝上布置，当高度定位缸602的输出轴触发微动开关601的触头时，电机106停止转动。调试升降组件300的最低高度时，高度定位缸602的输出轴伸出，电机106缓慢转动，当高度定位缸602的输出轴触发微动开关601的触头时，电机106停止转动并锁定即可；开始搅拌时，高度定位缸602的输出轴回缩，电机106以工艺设定的速度旋转，实现搅拌。本实施例中，铰接座305和高度定位缸602分设于横向连接板304两侧，一对直线轴承402和铰接座305位于横向连接板304同侧，且铰接座305位于一对直线轴承402中间。

本发明用于质子交换设备的搅拌装置的使用方法如下：

1）将升降组件300及夹持组件200的位置调至最低：高度定位缸602的输出轴伸出，使电机106缓慢转动，高度定位缸602缓慢下降，当高度定位缸602的输出轴触发微动开关601的触头时，电机106停止转动并锁定；

2）安装片架安装轴103：使夹臂201摆动至可让出石英管105管口的位置，片架安装轴103置于盛有质子交换源104溶液的石英管105内，之后夹臂201摆动至石英管105管口上方，片架安装轴103位于两个半圆孔204配合形成定位部205内，限位插销301插入限位孔210中将夹臂201定位，再将转动块208绕夹紧缸203的输出轴转动至转动块限位凹槽209内，最后夹紧缸203的输出轴回缩，其端部的限位块212带动转动块208压紧压紧块202，进而将片架安装轴103夹持固定；

3）搅拌质子交换源104：高度定位缸602的输出轴回缩，电机106旋转带动偏心轮107转动，偏心轮107带动连杆108摆动，连杆108带动升降组件300上下往复直线运动，夹持组件200带动片架安装轴103上下往复直线运动实现对质子交换源104的搅拌，搅拌时间、幅度等按照搅拌工艺的设计确定；

4）完成搅拌：搅拌完成之后，电机106停止转动，先将夹紧缸203的输出轴充分伸出，将转动块208移出转动块限位凹槽209并绕夹紧缸203的输出轴转动，使得转动块208可穿过缺口207，将压紧块202绕其与夹臂201的铰接轴转动，使压紧块202绕铰接轴转动以充分展开，然后将限位插销301从限位孔210中拔出，将夹臂201摆动至可让出石英管105管口的位置，最后将片架安装轴103自石英管105内取出。

虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围的情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应落在本发明技术方案保护的范围内。