CN104259710B - 同轴型光电子器件耦合焊接的可调定位型光收发组件夹具 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种同轴型光电子器件耦合焊接的可调定位型光收发组件夹具，包括底座以及用于夹持工件的夹具组件，夹具组件包括夹具安装板以及装设于夹具安装板上的夹具头，夹具头设有工件插孔以及多个沿圆周布置于工件插孔的端部的弹性夹瓣，工件插孔内设有用于给工件供电的电极插芯，电极插芯通过弹性浮动机构装设于工件插孔中并可沿工件插孔的轴向浮动，夹具组件还包括用于驱动所有弹性夹瓣同步径向向内运动夹紧工件的驱动机构。本发明具有可调整工件的轴向装夹位置、利于实现自动化控制、提高耦合焊接精度及产品质量等优点。

Description

同轴型光电子器件耦合焊接的可调定位型光收发组件夹具

技术领域

本发明涉及光电子器件自动化耦合封装技术领域，具体涉及一种同轴型光电子器件耦合焊接的可调定位型光收发组件夹具。

背景技术

随着光纤通信和光纤传感技术的发展,光电子器件的制备成为了光信息技术进一步发展的关键。有源器件是光纤通信系统中将电信号转换成光信号或将光信号转换成电信号的关键器件。同轴型有源光器件在光纤通信领域中得到了广泛的应用。光收发组件是同轴型有源光器件中的重要器件。

现有同轴光器件封装工艺中的关键步骤之一为激光器与光纤的耦合，封装要求所被焊接的光收发组件有极高的同轴度和定位精度,并且要求装卸器件简单快捷,在装载器件后能够对模块接通电源，一种高效率、高精度的同轴有源光器件光收发组件夹具，能使同轴型有源光器件耦合封装效率大幅度提高，保证产品的质量。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术存在的不足，提供一种可调整工件的轴向装夹位置、利于实现自动化控制、提高耦合焊接精度及产品质量的同轴型光电子器件耦合焊接的可调定位型光收发组件夹具。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种同轴型光电子器件耦合焊接的可调定位型光收发组件夹具，包括底座以及用于夹持工件的夹具组件，所述夹具组件包括夹具安装板以及装设于所述夹具安装板上的夹具头，所述夹具头设有工件插孔以及多个沿圆周布置于工件插孔的端部的弹性夹瓣，所述工件插孔内设有用于给工件供电的电极插芯，所述电极插芯通过弹性浮动机构装设于工件插孔中并可沿工件插孔的轴向浮动，所述夹具组件还包括用于驱动所有弹性夹瓣同步径向向内运动夹紧工件的驱动机构。

作为本发明的进一步改进：

所述工件插孔为贯通所述夹具头的通孔，所述弹性浮动机构包括伸缩弹簧和堵头座，所述堵头座装设于工件插孔与弹性夹瓣相对的一端，所述工件插孔内设有限位台阶，所述电极插芯和伸缩弹簧装设于堵头座和限位台阶之间；所述工件插孔的径向尺寸大于电极插芯的径向尺寸，且所述电极插芯的电极端面在未装夹工件时伸出弹性夹瓣的端面。

所述夹具头以螺纹连接方式可拆卸的装设于所述夹具安装板上；所述夹具安装板设有安装通孔，所述安装通孔沿轴向依次设有螺纹孔和夹具头定位孔，所述夹具头装设于安装通孔中并设有与螺纹孔配合的外螺纹以及与夹具头定位孔配合定位的夹具头定位面，所述堵头座通过紧固件可拆卸的连接于夹具安装板上；所述夹具还包括转接板，所述转接板通过紧固件可拆卸的连接于所述底座上。

所述驱动机构包括锁紧套筒以及与所述锁紧套筒相连的拨杆，所述锁紧套筒套设于夹具头上并与夹具头螺纹连接，所述夹具头设有位于多个弹性夹瓣上的第一锥面，所述锁紧套筒设有用于与第一锥面配合迫使所有弹性夹瓣同步径向向内运动的第二锥面。

所述夹具还包括用于对工件进行轴向安装定位的定位件，所述定位件设有用于与弹性夹瓣接触定位的定位面以及可使工件插入的定位沉孔，所述定位沉孔设于所述定位面上。

所述夹具组件沿竖直方向滑设于所述底座上，所述底座上设有以恒定的支承力支承夹具组件并可使夹具组件上下滑动的支承组件；所述支承组件包括与恒压气源相连的气缸以及用于限制夹具组件滑动范围的限位机构，所述气缸装设于底座上，所述夹具组件与所述气缸的伸缩杆相连。

所述限位机构包括支架以及装设于所述支架上的调节螺钉，所述调节螺钉位于夹具安装板的上方并与夹具安装板相抵。

所述底座上设有第一安装座和第二安装座，所述夹具安装板的一侧通过导轨组件沿竖直方向滑设于所述第一安装座上，所述气缸装设于所述第二安装座上，所述夹具安装板的另一侧与所述气缸的伸缩杆相连。

所述夹具还包括用于检测夹具安装板位移的位移检测组件，所述位移检测组件包括设于第一安装座上的涡流式位移传感器以及设于夹具安装板上的传感器感应片。

所述底座上还设有用于在气缸不工作时支承夹具组件的支承弹簧，所述支承弹簧上端与夹具安装板之间留有间距。

与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明同轴型光电子器件耦合焊接的可调定位型光收发组件夹具中，电极插芯通过弹性浮动机构装设于夹具头的工件插孔中，并可沿工件插孔的轴向浮动，在装夹工件时可以调整工件的轴向位置，进而调整工件伸出夹具头的长度，保证工件正确的装夹位置，该夹具应用到同轴型光电子器件耦合焊接设备中时，可以保证工件始终装夹在设定位置，有利于耦合对准工序的自动化控制，并提高产品的质量。

附图说明

图1为本发明同轴型光电子器件耦合焊接的可调定位型光收发组件夹具的立体结构示意图。

图2为本发明同轴型光电子器件耦合焊接的可调定位型光收发组件夹具的俯视结构示意图。

图3为本发明同轴型光电子器件耦合焊接的可调定位型光收发组件夹具的局部剖视结构示意图。

图4为本发明同轴型光电子器件耦合焊接的可调定位型光收发组件夹具中夹具组件的分解结构示意图。

图5为本发明同轴型光电子器件耦合焊接的可调定位型光收发组件夹具中定位件的立体结构示意图。

图6为本发明同轴型光电子器件耦合焊接的可调定位型光收发组件夹具在正常状态下的示意简图。

图7为本发明同轴型光电子器件耦合焊接的可调定位型光收发组件夹具在进行补偿时的示意简图。

图例说明：

1、底座；11、第一安装座；12、第二安装座；13、底座定位孔；2、夹具组件；21、夹具安装板；211、推板；212、螺纹孔；213、夹具头定位孔；22、夹具头；221、弹性夹瓣；222、第一锥面；223、夹具头定位面；23、锁紧套筒；231、第二锥面；24、拨杆；25、堵头座；26、限位台阶；27、工件插孔；3、支承组件；31、气缸；32、限位机构；321、支架；322、调节螺钉；4、电极插芯；5、导轨组件；6、涡流式位移传感器；7、传感器感应片；8、支承弹簧；9、转接板；91、定位凸台；10、伸缩弹簧；101、工件；102、上器件；103、定位件；1031、定位面；1032、定位沉孔。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。

如图1至图5所示，本发明同轴型光电子器件耦合焊接的可调定位型光收发组件夹具，包括底座1以及用于夹持工件101（同轴型光电子器件的光收发组件）的夹具组件2，夹具组件2包括夹具安装板21以及装设于夹具安装板21上的夹具头22，夹具安装板21采用聚四氟乙烯制成，夹具头22设有工件插孔27以及四个弹性夹瓣221，工件插孔27为沿轴向贯通夹具头22的通孔，四个弹性夹瓣221与夹具头22为一体结构，且四个弹性夹瓣221沿圆周布置均匀布置在工件插孔27的一端，工件插孔27内装设于用于给工件101供电的电极插芯4，电极插芯4的四个槽内设有用于与工件101引脚连接的导电铜片，工件101插入夹具头22的插孔后其引脚与电极插芯4的导电铜片相接，从而实现在夹持工件101的同时给工件101上电，该电极插芯4为现有技术，在此不再赘述。电极插芯4具体是通过弹性浮动机构装设于工件插孔27中，其可沿工件插孔27的轴向浮动，该弹性浮动机构包括伸缩弹簧10和堵头座25，堵头座25装设于工件插孔27与弹性夹瓣221相对的一端，工件插孔27内设有限位台阶26，电极插芯4和伸缩弹簧10装设于堵头座25和限位台阶26之间，其中电极插芯4与限位台阶26相抵，伸缩弹簧10的两端分别与电极插芯4和堵头座25相抵，且电极插芯4的电极端面在未装夹工件101时伸出弹性夹瓣221的端面（也即整个夹具头22的端面），在装夹工件101时操作人员可以看到电极插芯4的电极端面的槽，便于装夹和操作。

在正常状态下，伸缩弹簧10依靠其弹性作用使电极插芯4保持与限位台阶26相抵接触，当装夹工件101时，将工件101压入工件插孔27内，可以推动电极插芯4迫使伸缩弹簧10压缩，实现轴向位置的调整。这样，在装夹工件101时可以通过调整工件101的轴向位置来调整工件101伸出夹具头22的长度，保证工件101正确的装夹位置，该夹具应用到同轴型光电子器件耦合焊接设备中时，可以保证工件101始终装夹在设定位置，有利于耦合对准工序的自动化控制。

夹具组件2还包括用于驱动所有弹性夹瓣221同步径向向内运动夹紧工件101的驱动机构，驱动机构包括锁紧套筒23以及与锁紧套筒23相连的拨杆24，锁紧套筒23套设于夹具头22上并与夹具头22螺纹连接，夹具头22设有位于四个弹性夹瓣221上的第一锥面222，锁紧套筒23设有用于与第一锥面222配合迫使所有弹性夹瓣221同步径向向内运动的第二锥面231。通过拨杆24可驱使锁紧套筒23转动，进而锁紧套筒23相对于夹具头22上下运动，当锁紧套筒23向下运动时锁紧套筒23的第二锥面231与第一锥面222接触并迫使所有弹性夹瓣221同步径向向内运动夹紧工件101，当锁紧套筒23向上运动时锁紧套筒23的第二锥面231与第一锥面222脱离，弹性夹瓣221在弹性复位作用下径向向外运动并松开工件101，该螺旋驱动式的锁紧套筒23具有结构简单、更换方便等优点。本实施例的夹具头22具体是设有四个弹性夹瓣221，具有定心能力强，夹持稳定等优点，夹具头22整体采用65Mn钢制作，并淬火至硬度达到50~70HRC，第一锥面222的角度为20度。

本发明的夹具还包括用于对工件101进行轴向安装定位的定位件103，如图5所示，该定位件103呈圆柱体状，圆柱体状的定位件103一端设有定位面1031和定位沉孔1032，定位沉孔1032设于定位面1031上，其直径比工件101的直径稍大，沉孔的深度为工件101要伸出夹具头22外部的长度。

在装夹工件101时，将工件101放入定位件103的定位沉孔1032内，再插入夹具头22的工件插孔27中，工件101推动电极插芯4迫使伸缩弹簧10压缩，直至定位面1031与弹性夹瓣221的端部相抵，然后再使夹具头22夹紧工件101，这样工件101伸出夹具头22的长度等于沉孔的深度，采用定位件103装夹工件101可保证工件101端面的高度统一，在与上器件102耦合对准时，上器件102的运动形成可以确定，这样可以保持上器件102运动的重复性和一致性，能够提高耦合效率和产品的合格率。并且设置多套具有不同深度的定位沉孔1032的定位件103，可以满足不同装夹需求。同时，由于工件插孔27的径向尺寸大于电极插芯4的径向尺寸，工件101的引脚插入电极插芯4的插孔后，工件101和电极插芯4可以在一定范围内进行径向移动和相对于轴向摆动，夹具头22夹紧工件101时可迫使工件101自动调整至最佳装夹位置，保证工件101的轴线与夹具头22的轴线一致，这样也有利于在耦合焊接时与上器件102耦合对准，提高耦合对准精度，保证产品的质量。

上述限位机构32包括支架321以及调节螺钉322，支架321上设有竖直布置的螺纹通孔，调节螺钉322配合装设于该螺纹通孔中，且调节螺钉322的下端与夹具安装板21的上端相抵，通过调整调节螺钉322的旋入位置，可以改变夹具组件2上下滑动的范围。

本实施例中，夹具头22以螺纹连接方式可拆卸的装设于夹具安装板21上，便于更换不同的夹具头22，以用于夹持不同类型的工件101，夹具头22的安装具体是，在夹具安装板21上设有竖直布置的安装通孔，安装通孔沿轴向依次设有螺纹孔212和夹具头定位孔213，夹具头22装设于安装通孔中，夹具头22的中部设有与螺纹孔212配合的外螺纹，夹具头22的端部设有与夹具头定位孔213配合定位的夹具头定位面223，这样夹具头22通过螺纹与夹具安装板21形成可拆卸连接，同时由于螺纹之间的配合存在间隙，又可通过夹具头定位面223和夹具头定位孔213的配合形成定位，保证夹具头22与夹具安装板21之间的垂直度。夹具头22的安装具体是，在夹具安装板21设有安装通孔，夹具头22以螺纹连接在该安装通孔中，上述堵头座25则通过紧固件可拆卸的连接于夹具安装板21上。

本实施例中，夹具组件2沿竖直方向滑设于底座1上，底座1上设有以恒定的支承力支承夹具组件2并可使夹具组件2上下滑动的支承组件3。该支承组件3包括与恒压气源相连的气缸31以及用于限制夹具组件2滑动范围的限位机构32，气缸31装设于底座1上，夹具组件2与气缸31的伸缩杆相连，气缸31通入恒压气体后可将夹具组件2浮动支承在底座1的上方，在不受外力的情况下，夹具组件2在气缸31的支承作用和限位机构32的限位作用下相对于底座1固定不动，当夹具组件2受向下的力时，可克服气缸31的支承力使夹具组件2相对于底座1向下滑动。在需要对工件101进行角度调整等使工件101在竖直方向上产生位移的工况下，夹具组件2可以夹持的工件101沿竖直方向进行自动补偿，能够自动适应工件101在竖直方向上的位移；同时，在夹具组件2上下滑动的过程中支承组件3的支承力始终保持恒定，不会因位移的变化而增大，保证了在自动补偿过程中工件101受力的均匀性，不会出现因受力过大而使工件101损坏或变形的情况；此外，由于夹具组件2可以沿竖直方向运动进行自动补偿，还可降低夹具的制作和装配精度，降低生产制作成本。气缸31的支承力可通过改变恒压气源的压力来调整。

图6和图7分别示出了夹具在正常状态和进行角度调整时沿竖直方向进行补偿的情况，正常状态时，上器件102（同轴型光电子器件的光纤组件）保持固定，夹具夹装工件101与上器件102上下对接，当调整对接角度时，夹具带着工件101整体绕某一固定轴旋转，使上器件102和工件101之间产生夹角，两者之间的距离将变大，此时上器件102对工件101施加向下的力，迫使夹具组件2克服气缸31的支承力沿着竖直方向向下运动，从而完成竖直方向的补偿。

本实施例中，底座1上设有对称布置的第一安装座11和第二安装座12，第一安装座11和第二安装座12分别通过定位台阶和螺栓与底座1固接，夹具安装板21的一侧端通过导轨组件5与第一安装座11连接并可沿竖直方向滑动，导轨组件5可采用现有常规的滑动导轨，气缸31装设于第二安装座12上，夹具安装板21的另一侧通过螺栓固定连接有推板211，推板211与气缸31的伸缩杆相连。气缸31对夹具安装板21的支撑力矩可以抵消工件101受力后对导轨组件5的力矩，能够减小夹具组件2作用在导轨组件5上的弯曲力矩，进而保证足够的安装精度和一致性，因此，这种双边支撑结构能够使力矩平衡，防止夹具整体变形。

本实施例中，夹具还设有用于检测夹具安装板21位移的位移检测组件，位移检测组件包括涡流式位移传感器6和传感器感应片7，其中，涡流式位移传感器6装设于第一安装座11上，传感器感应片7装设于夹具安装板21上，当夹具安装板21在竖直方向移动时，涡流式位移传感器6可以检测传感器感应片7与底座1的相对位移，也即夹具安装板21与底座1的相对位移，采用涡流式位移传感器6具有精度高、无接触的优点。

本实施例中，底座1上还设有用于在气缸31不工作时支承夹具组件2的支承弹簧8，该支承弹簧8套设安装在与底座1固接的中心柱体上，其下端与底座1相抵，其上端与夹具安装板21之间留有间距，该间距保证在正常工作的情况下支承弹簧8不会与夹具安装板21接触，当气缸31未通入恒压气体时，夹具组件2整体沿导轨组件5下滑，最终支承在支承弹簧8上。

本实施例中，夹具还包括转接板9，转接板9通过螺栓可拆卸的连接于底座1上，夹具整体可通过转接板9安装到耦合封装设备的运动平台或固定平台上，通过更换不同的转接板9，可以方便快速的与不同的运动平台或固定平台连接。同时，底座1设有底座定位孔13，转接板9设有定位凸台91，定位凸台91插设于底座定位孔13中形成定位，通过底座定位孔13和定位凸台91的配合可以保证转接板9和底座1的相对位置。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例。对于本技术领域的技术人员来说，在不脱离本发明技术构思前提下所得到的改进和变换也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1. 一种同轴型光电子器件耦合焊接的可调定位型光收发组件夹具，包括底座（1）以及用于夹持工件（101）的夹具组件（2），其特征在于：所述夹具组件（2）包括夹具安装板（21）以及装设于所述夹具安装板（21）上的夹具头（22），所述夹具头（22）设有工件插孔（27）以及多个沿圆周布置于工件插孔（27）的端部的弹性夹瓣（221），所述工件插孔（27）内设有用于给工件（101）供电的电极插芯（4），所述电极插芯（4）通过弹性浮动机构装设于工件插孔（27）中并可沿工件插孔（27）的轴向浮动，所述夹具组件（2）还包括用于驱动所有弹性夹瓣（221）同步径向向内运动夹紧工件（101）的驱动机构。

2. 根据权利要求1所述的同轴型光电子器件耦合焊接的可调定位型光收发组件夹具，其特征在于：所述工件插孔（27）为贯通所述夹具头（22）的通孔，所述弹性浮动机构包括伸缩弹簧（10）和堵头座（25），所述堵头座（25）装设于工件插孔（27）与弹性夹瓣（221）相对的一端，所述工件插孔（27）内设有限位台阶（26），所述电极插芯（4）和伸缩弹簧（10）装设于堵头座（25）和限位台阶（26）之间；所述工件插孔（27）的径向尺寸大于电极插芯（4）的径向尺寸，且所述电极插芯（4）的电极端面在未装夹工件（101）时伸出弹性夹瓣（221）的端面。

3. 根据权利要求2所述的同轴型光电子器件耦合焊接的可调定位型光收发组件夹具，其特征在于：所述夹具头（22）以螺纹连接方式可拆卸的装设于所述夹具安装板（21）上；所述夹具安装板（21）设有安装通孔，所述安装通孔沿轴向依次设有螺纹孔（212）和夹具头定位孔（213），所述夹具头（22）装设于安装通孔中并设有与螺纹孔（212）配合的外螺纹以及与夹具头定位孔（213）配合定位的夹具头定位面（223），所述堵头座（25）通过紧固件可拆卸的连接于夹具安装板（21）上；所述夹具还包括转接板（9），所述转接板（9）通过紧固件可拆卸的连接于所述底座（1）上。

4. 根据权利要求1所述的同轴型光电子器件耦合焊接的可调定位型光收发组件夹具，其特征在于：所述驱动机构包括锁紧套筒（23）以及与所述锁紧套筒（23）相连的拨杆（24），所述锁紧套筒（23）套设于夹具头（22）上并与夹具头（22）螺纹连接，所述夹具头（22）设有位于多个弹性夹瓣（221）上的第一锥面（222），所述锁紧套筒（23）设有用于与第一锥面（222）配合迫使所有弹性夹瓣（221）同步径向向内运动的第二锥面（231）。

5. 根据权利要求1至4中任一项所述的同轴型光电子器件耦合焊接的可调定位型光收发组件夹具，其特征在于：所述夹具还包括用于对工件（101）进行轴向安装定位的定位件（103），所述定位件（103）设有用于与弹性夹瓣（221）接触定位的定位面（1031）以及可使工件（101）插入的定位沉孔（1032），所述定位沉孔（1032）设于所述定位面（1031）上。

6. 根据权利要求1至4中任一项所述的同轴型光电子器件耦合焊接的可调定位型光收发组件夹具，其特征在于：所述夹具组件（2）沿竖直方向滑设于所述底座（1）上，所述底座（1）上设有以恒定的支承力支承夹具组件（2）并使夹具组件（2）上下滑动的支承组件（3）；所述支承组件（3）包括与恒压气源相连的气缸（31）以及用于限制夹具组件（2）滑动范围的限位机构（32），所述气缸（31）装设于底座（1）上，所述夹具组件（2）与所述气缸（31）的伸缩杆相连。

7. 根据权利要求6所述的同轴型光电子器件耦合焊接的可调定位型光收发组件夹具，其特征在于：所述限位机构（32）包括支架（321）以及装设于所述支架（321）上的调节螺钉（322），所述调节螺钉（322）位于夹具安装板（21）的上方并与夹具安装板（21）相抵。

8. 根据权利要求6所述的同轴型光电子器件耦合焊接的可调定位型光收发组件夹具，其特征在于：所述底座（1）上设有对称布置的第一安装座（11）和第二安装座（12），所述夹具安装板（21）的一侧通过导轨组件（5）沿竖直方向滑设于所述第一安装座（11）上，所述气缸（31）装设于所述第二安装座（12）上，所述夹具安装板（21）的另一侧与所述气缸（31）的伸缩杆相连。

9. 根据权利要求6所述的同轴型光电子器件耦合焊接的可调定位型光收发组件夹具，其特征在于：所述夹具还包括用于检测夹具安装板（21）位移的位移检测组件，所述位移检测组件包括设于第一安装座（11）上的涡流式位移传感器（6）以及设于夹具安装板（21）上的传感器感应片（7）。

10. 根据权利要求6所述的同轴型光电子器件耦合焊接的可调定位型光收发组件夹具，其特征在于：所述底座（1）上还设有用于在气缸（31）不工作时支承夹具组件（2）的支承弹簧（8），所述支承弹簧（8）上端与夹具安装板（21）之间留有间距。