全自動封帽機無烘箱結構優化

王鵬程，馬軼博

（中國電子科技集團公司第二研究所，山西 太原 030024）

1 全自動封帽機無烘箱結構優化研究背景

全自動封帽機是光通信領域中用來生產光模塊的核心設備，廣泛應用于TO 系列元器件的封焊[1]。隨著5G 的快速發展，為了應對TO 系列元器件的多樣化和客戶的封焊速度需求，需要設計不同類型的全自動封帽機[2]，無烘箱的全自動封帽機就是其中一種。封焊產品的同軸度和氣密性指標決定設備的優良[3]，氣密性通過設備密封性來決定，因此設計理念的重中之重是提高設備密封性和封焊速度。

本文設計了一種新型的全自動封帽機無烘箱結構，設備密封外罩整體由鈑金件焊接保證其密封性，優化了內部上下料結構，使流程更便捷，穩定性更好，速度更快。

2 全自動封帽機的結構

全自動封帽機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，全自動封帽機結構見圖1。

圖1 全自動封帽機結構示意圖

全自動封帽機工作開始，TO 元器件管座從管座上下料整體結構中上料組件進行上料，管帽則由管帽上下料整體結構中上料組件上料，分別通過搬運結構輸送至封帽組件上下電極進行視覺對位，對位完成后進行封帽，封帽完成后由成品吸嘴吸附運動至管座料盤內，再通過搬運結構分別將管座料盤（成品盤） 和管帽料盤（空盤） 輸送至下料組件。封帽機的具體工作流程見圖2。

圖2 封帽機工作流程圖

3 無烘箱設備結構優化

在保證手套箱結構不變的要求下，去掉左右烘箱，對TO 元器件管座管帽上下料進行優化設計，完成設備輸送流程。為保證設備整體的密封性，密封罩采用焊接方式連接。

3.1 管座上料結構優化

TO 管座料盤（5 盤） 預先放置在管座上料支撐條上。設備整體復位，升降機構中的橫推板運動到上位，與支撐條平齊，將料盤推入升降機構中。升降機構運動至中位，氣缸驅動上料阻擋片擱置第二個料盤（從下往上）。此時手套箱中搬運組件開至出料位，升降機構運動至下位，將第一個料盤嵌套在搬運板銷釘中。搬運板回至進料位，升降機構上升至上位，上料阻擋片打開，開始第二盤進料，以此類推。管座上料結構見圖3。

圖3 管座上料結構示意圖

3.2 管座下料結構優化

TO 管座完成封帽，由手套箱中搬運板搬出至成品出料位。氣缸驅動出料升降機構頂起，回落將料盤擱置在成品阻擋片上，阻擋片由合頁連接，可翻上不可翻下。以此重復運動將5 個料盤疊放在阻擋片上。打開下料小門將料盤取出。管座下料結構見圖4。

圖4 管座下料結構示意圖

3.3 管座上下料整體結構優化

為了保證管座上下料整體結構密封性，設備上側由鈑金件焊接在一起，并固定在中間鋁板上，減少了設備的螺釘銜接結構。側面前后設計密封門，卡扣鎖緊方便TO 管座的搬入搬出，前后通過大面積有機玻璃封壓方便進行設備維修等操作。

設備下側僅放一組電路板，考慮到設備的穩定性，由鋁型材通過角鋁搭建，并通過鋁型材側面螺接連接件固定手套箱與管座上下料整體。設備下方安裝4 組腳輪，簡化了設備與手套箱的調平對齊。

設備調試前期，需要將管座上下料整體結構、管帽上下料整體結構分別與手套箱前后對齊，該結構很大程度上減輕了設備的重量，方便設備的移動調節，并通過連接件無縫隙固定手套箱與管座管帽上下料整體結構，更好地保證了設備的氣密性。管座上下料整體結構見圖5。

圖5 管座上下料整體結構示意圖

管帽上下料整體結構同理。借鑒管座上下料結構理念，優化了管帽的上下料結構。管帽料盤由上料結構驅動依次將料盤輸送進手套箱，再通過手套箱搬運結構輸送至封帽組件進行封帽。當料盤中管帽封帽完，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 結論

基于客戶和5G 市場快速發展的要求，本文設計了一種新型的全自動封帽機無烘箱結構，改變傳統的烘箱結構，上下料整體結構由上側鈑金件焊接固定在中間鋁板上，下側通過鋁型材搭建。該研究結構比原結構更小型化，更經濟化，更容易保證設備氣密性。考慮到靜電對TO 器件的傷害，新結構采用防靜電玻璃板進行封壓，并增大了操作時的視野空間，方便進行設備維修等操作。優化了內部上下料結構。上料結構通過電機驅動升降到達上中下位，上位為用戶放置料盤位，中位為通過阻擋片擱置第二個料盤，下位為料盤放置搬運組件上。下料結構通過氣缸驅動升降實現將料盤擱置在阻擋片上，并通過四邊導向柱來限制料盤橫向移動，使料盤在移動過程中橫向位置確定。該結構簡化了原上下料流程，使程序更便捷，穩定性更好。實踐證明，這種結構的優化具有實際的意義和生產價值，可以推廣。