CN111470313A - 用于多路单模cob模块透镜耦合的上料机构 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于多路单模COB模块透镜耦合的上料机构，包括透镜送料组件和透镜夹具组件，透镜送料组件主要由装料盒和拨料结构组成，装料盒的一侧成型有装载透镜的装料槽，透镜并排地放置于装料槽内，并被装料盒上设置的限位结构限制在装料槽中而防止从装料槽的侧面跑出，拨料结构包括拨料块和驱动拨料块移动的拨料块驱动部，拨料块插入装料槽中，将透镜依次从装料盒的顶端向上拨出，透镜夹具组件将拨出的透镜夹取、移动至对应的耦合位置进行耦合。本发明适用于微型透镜的上料操作，有效地提高了上料效率，同时装料槽中设置的内槽、透镜夹爪上设置的内圆弧面等均能防止透镜的的镜面部分在上料过程中发生摩擦、碰撞等现象导致破坏。

Description

用于多路单模COB模块透镜耦合的上料机构

技术领域

本发明涉及COB技术领域，特别涉及一种用于多路单模COB模块透镜耦合的上料机构。

背景技术

COB(Chip-on-Board)，又称为芯片直接贴装技术，是指将裸芯片等直接粘贴在印刷电路板PCB上，然后进行引线键合，再用有机胶将芯片和引线封装保护的工艺。相比于传统工艺，COB具有如下优势：消除了对引线键合连接的要求，增加了连接密度，产品性能更加稳定可靠；消除了芯片与应用电路板之间的链接管脚，提高了产品的集成度；可以在PCB双面进行绑定贴装，相应减小了应用模块的体积，扩大了COB模块的应用空间；更强的易用性、更简化的产品工艺流程以及更低的成本。

一种包含透镜的多路单模COB模块，在PCB板上设置数个微型透镜的封装点，封装过程为：由上料机构将透镜逐个上料后，通过COB模块的功率耦合与均衡确认透镜的位置和耦合精度，之后再进行点胶固化，完成透镜的耦合封装过程。因此，透镜耦合的精度和点胶固化的质量显著地影响COB模块的封装质量。同时，PCB板上透镜的封装点设置较多，且透镜的尺寸偏小，使得透镜的储料、上料以及耦合过程更加精密复杂化，而采用常规的耦合设备难以满足上述COB模块的封装工艺要求。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术的不足，提供一种适用于微型透镜上料和耦合的上料机构，以适配微型化、精密化的多路单模COB模块透镜耦合封装工艺。

为了达到上述目的，本发明提供了一种用于多路单模COB模块透镜耦合的上料机构，包括透镜送料组件和透镜夹具组件，所述透镜送料组件主要由装料盒和拨料结构组成，所述装料盒的一侧成型有装载透镜的装料槽，所述透镜并排地放置于所述装料槽内，并被所述装料盒上设置的限位结构限制在所述装料槽中而防止从所述装料槽的侧面跑出，所述拨料结构包括拨料块和驱动所述拨料块移动的拨料块驱动部，所述拨料块插入所述装料槽中，将所述透镜依次从所述装料盒的顶端向上拨出，所述透镜夹具组件将拨出的所述透镜夹取、移动至对应的耦合位置进行耦合。

进一步地，所述透镜由方形部分和从所述方形部分沿厚度方向朝两侧外凸的镜面部分组成，所述装料槽的底部还成型有一内槽，当所述透镜放置在所述装料槽中时，所述镜面部分悬空于所述内槽中。

进一步地，所述限位结构包括设置在所述装料槽的槽口两侧的两块限位板，两块所述限位板之间的距离小于所述装料槽以及所述方形部分的宽度，所述限位板的上表面设置为高度沿所述装料槽方向逐渐降低的斜面。

进一步地，所述拨料块设置为扁平状，宽度小于所述装料槽的宽度，所述拨料块的第一端伸入所述装料槽中，第二端通过一连接板与所述拨料块驱动部连接，所述拨料块驱动部驱动所述拨料块的第一端沿所述装料槽移动。

进一步地，所述拨料块驱动部包括螺母丝杠副，所述丝杠转动设置在一导向槽内，与设置在所述导向槽一端的拨料电机连接，所述导向槽上滑动设置有一导向块，所述导向块与套设在所述丝杠上的所述螺母固定连接，所述连接板固定安装在所述导向块上。

进一步地，所述透镜夹具组件包括设置在支架上的多维运动平台和设置在所述多维运动平台上的透镜夹具。

进一步地，所述多维运动平台具有五维的运动自由度，包括设置在所述支架上的X轴运动平台、设置在所述X轴运动平台上的Y轴运动平台、设置在所述Y轴运动平台上的Z轴运动平台、设置在所述Z轴运动平台上的绕Z轴旋转平台、以及设置在所述绕Z轴旋转平台上的绕Y轴旋转平台，所述透镜夹具通过一连接臂与所述绕Y轴旋转平台连接，所述连接臂上设置有一压力传感器。

进一步地，所述透镜夹具包括一伺服电机，所述伺服电机的第一端设置有相互平行的两条导轨槽，每条所述导轨槽内均设置有一滑块，所述滑块上固定设置一控制块，每块所述控制块的外侧固定设置一透镜夹爪，所述伺服电机的转轴上套设有一凸轮，所述凸轮的两侧分别与两块所述控制块的内侧相接触，所述凸轮位于每块所述控制块的外侧和内侧之间，旋转时驱动两个所述控制块相向运动，形成两个所述透镜夹爪的夹紧动作。

进一步地，所述透镜夹爪的底端设置为长条形，与所述透镜的方形部分相对应，所述透镜夹爪的下表面成型有内凹的圆弧面，当夹取所述透镜时，所述圆弧面不会触碰所述透镜的镜面部分。

进一步地，所述伺服电机的第二端还设置有一U型感应器，所述伺服电机的转轴上对应地设置有一感应片，所述感应片位于所述U型感应器的感应区内，所述U型感应器通过检测所述感应片的位置，确认所述伺服电机转轴的转角。

本发明的上述方案有如下的有益效果：

本发明的上料机构包括透镜送料组件和透镜夹具组件，透镜送料组件的装料盒设置有装料槽，微型透镜码垛装载在装料槽中，通过拨料结构将透镜逐个从装料槽的顶端拨出，被透镜夹具组件夹取、移动至对应的耦合位置进行耦合，适用于微型透镜的上料操作，有效地提高了上料效率，同时装料槽中设置的内槽、透镜夹爪上设置的内圆弧面等均能防止透镜的的镜面部分在上料过程中发生摩擦、碰撞等现象导致破坏；

本发明的透镜夹具通过伺服电机和凸轮结构，驱动透镜夹爪的夹取与松开动作，控制简单，透镜夹爪的开闭平滑无冲击，张开大小可调，即夹持力大小可调；另外透镜夹具的连接臂上还设置有压力传感器，通过压力传感器检测透镜和PCB板的接触情况，防止发生碰撞；而透镜夹具设置在五维运动平台上，能进行高精度的耦合动作，使用灵活。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为本发明的透镜送料组件结构示意图；

图3为本发明的装料盒结构细节示意图；

图4为本发明的透镜夹具结构示意图；

图5为本发明的透镜夹具结构另一视图；

图6为本发明的透镜夹爪夹持透镜示意图。

【附图标记说明】

1-透镜送料组件；2-透镜夹具组件；3-装料盒；4-拨料结构；5-透镜；5a- 方形部分；5b-镜面部分；6-装料槽；7-拨料块；8-拨料块驱动部；9-内槽；10- 限位板；11-连接板；12-螺母；13-丝杠；14-导向槽；15-拨料电机；16-导向块； 17-透镜夹具；18-X轴运动平台；19-Y轴运动平台；20-Z轴运动平台；21-绕Z轴旋转平台；22-绕Y轴旋转平台；23-连接臂；24-压力传感器；25-伺服电机；26-导轨槽；27-滑块；28-控制块；29-透镜夹爪；30-转轴；31-凸轮；32-U 型感应器；33-感应片；34-接头。

具体实施方式

为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。显然，所描述的实施例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他实施例，都属于本发明保护的范围。此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

如图1、图2所示，本发明的实施例提供了一种用于多路单模COB模块透镜耦合的上料机构，包括透镜送料组件1和透镜夹具组件2。透镜送料组件 1主要由装料盒3和拨料结构4组成。具体如图3所示，装料盒3的一侧成型有装载透镜5的装料槽6，微型透镜5(直径小于1mm)并排地码垛在装料槽 6内，并被装料盒3上设置的限位结构限制在装料槽6中而防止装料盒3在竖放时从侧面跑出。拨料结构4包括拨料块7和驱动拨料块7移动的拨料块驱动部8，拨料块7插入装料槽6的底端，将透镜5向装料槽6的顶端拨动，使透镜5依次从装料盒3的顶端移出，并被透镜夹具组件2逐个夹取、移动至对应的耦合位置进行耦合。

其中，透镜5由方形部分5a和从方形部分5a沿厚度方向朝两侧外凸的镜面部分5b组成(可参阅图6)。因此，在装料槽6的底部还设置一内槽9，当透镜5放置在装料槽6中时，透镜5的镜面部分5b悬空于内槽9中，而不与内槽9的底端或侧壁接触，使得透镜5的镜面部分5b在上料过程中不会发生摩擦损坏。

进一步地，限位结构包括设置在装料槽6的槽口两侧的两块限位板10，两块限位板10内侧之间的距离小于装料槽6以及透镜5方形部分5a的宽度，因此可以防止透镜5沿装料槽6滑动时跑出。限位板10的上表面设置为高度沿装料槽6方向逐渐降低的斜面，能更好地引导拨料块7插入装料槽6中。

拨料块7设置为扁平状，宽度小于装料槽6的宽度，在透镜5上料前拨料块7的第一端将伸入装料槽6的最低位置，然后拨料块7向上移动，将透镜5 从装料槽6的顶端依次拨出。其中，拨料块7的第二端通过一连接板11与拨料块驱动部8连接，拨料块驱动部8可驱动拨料块7的第一端沿装料槽6向上移动进行拨料。

进一步地，拨料块驱动部8包括螺母12丝杠13副，丝杠13转动设置在一导向槽14内，与设置在导向槽14端部的拨料电机15连接，同时导向槽14 上滑动设置一导向块16，导向块16与套设在丝杠13上的螺母12固定连接，而连接板11固定安装在导向块16上，因此拨料电机15驱动丝杠13旋转，进而驱动螺母12和导向块16沿导向槽14移动，带动拨料块7的第一端沿装料槽6向上移动。

进一步如图4、图5所示，透镜夹具组件2包括设置在支架上的多维运动平台和设置在多维运动平台上的透镜夹具17。其中，多维运动平台具有五维的运动自由度，包括设置在支架上的X轴运动平台18、设置在X轴运动平台 18上的Y轴运动平台19、设置在Y轴运动平台19上的Z轴运动平台20、设置在Z轴运动平台20上的绕Z轴旋转平台21、以及设置在绕Z轴旋转平台 21上的绕Y轴旋转平台22，透镜夹具17通过一连接臂23与绕Y轴旋转平台 22连接，因此透镜夹具17具有沿X轴、沿Y轴和沿Z轴的平移自由度，以及绕Z轴、绕Y轴的旋转自由度，通过五自由度的设置，提升了透镜夹具17 的灵活性以及耦合精度。其中，在连接臂23上设置有一压力传感器24，通过压力传感器24检测透镜5和PCB板的接触情况，防止发生碰撞。

进一步地，透镜夹具17包括一伺服电机25，伺服电机25的外壳第一端设置有相互平行的两条导轨槽26，每条导轨槽26内均设置有一滑块27，滑块 27上固定设置一控制块28，每个控制块28的外侧固定设置一透镜夹爪29，两个控制块28相对于伺服电机25的转轴30旋转对称。同时，转轴30上套设有一凸轮31，其两侧分别与两个控制块28的内侧相接触，凸轮31位于每个控制块28的外侧和内侧之间，具体如图所示，控制块28的内侧向下延伸的部分与凸轮31面接触，而控制块28的外侧向外延伸的部分作为透镜夹爪29的安装连接部分。当凸轮31旋转时，较大外径的两端逐渐与控制块28的内侧接触，从而驱动两个控制块28沿导轨槽26相向运动，形成两个透镜夹爪29的夹紧动作。而当凸轮31反向旋转复位时，较小外径的两端与控制块28靠近，此时控制块28和透镜夹爪29为放松状态，将夹持的透镜5放下。因此，本发明的透镜夹具17通过凸轮结构实现夹持动作的切换。

进一步如图6所示，透镜夹爪29的底端设置为长条形，与透镜5的方形部分5a相对应，同时透镜夹爪29的下表面成型有内凹的圆弧面，当透镜夹爪 29夹取透镜时，圆弧面会预留出容纳透镜5的镜面部分5b的空间，使得透镜 5被夹取后透镜夹爪29不会触碰透镜5镜面部分5b导致损坏。

进一步地，伺服电机25的第二端还设置有一U型感应器32，伺服电机 25的转轴30上对应地设置有一感应片33，感应片33位于U型感应器32的感应区内，当转轴带动感应片33旋转时，U型感应器32能感应、检测感应片 33的位置，确认转轴30和凸轮31的转角，进而反馈透镜夹具17的夹持状态。另外，伺服电机25的第二端还设置有电源线和控制线的接头34。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种用于多路单模COB模块透镜耦合的上料机构，其特征在于，包括透镜送料组件和透镜夹具组件，所述透镜送料组件主要由装料盒和拨料结构组成，所述装料盒的一侧成型有装载透镜的装料槽，所述透镜并排地放置于所述装料槽内，并被所述装料盒上设置的限位结构限制在所述装料槽中而防止从所述装料槽的侧面跑出，所述拨料结构包括拨料块和驱动所述拨料块移动的拨料块驱动部，所述拨料块插入所述装料槽中，将所述透镜依次从所述装料盒的顶端向上拨出，所述透镜夹具组件将拨出的所述透镜夹取、移动至对应的耦合位置进行耦合。

2.根据权利要求1所述的用于多路单模COB模块透镜耦合的上料机构，其特征在于，所述透镜由方形部分和从所述方形部分沿厚度方向朝两侧外凸的镜面部分组成，所述装料槽的底部还成型有一内槽，当所述透镜放置在所述装料槽中时，所述镜面部分悬空于所述内槽中。

3.根据权利要求2所述的用于多路单模COB模块透镜耦合的上料机构，其特征在于，所述限位结构包括设置在所述装料槽的槽口两侧的两块限位板，两块所述限位板之间的距离小于所述装料槽以及所述方形部分的宽度，所述限位板的上表面设置为高度沿所述装料槽方向逐渐降低的斜面。

4.根据权利要求1所述的用于多路单模COB模块透镜耦合的上料机构，其特征在于，所述拨料块设置为扁平状，宽度小于所述装料槽的宽度，所述拨料块的第一端伸入所述装料槽中，第二端通过一连接板与所述拨料块驱动部连接，所述拨料块驱动部驱动所述拨料块的第一端沿所述装料槽移动。

5.根据权利要求4所述的用于多路单模COB模块透镜耦合的上料机构，其特征在于，所述拨料块驱动部包括螺母丝杠副，所述丝杠转动设置在一导向槽内，与设置在所述导向槽一端的拨料电机连接，所述导向槽上滑动设置有一导向块，所述导向块与套设在所述丝杠上的所述螺母固定连接，所述连接板固定安装在所述导向块上。

6.根据权利要求2所述的用于多路单模COB模块透镜耦合的上料机构，其特征在于，所述透镜夹具组件包括设置在支架上的多维运动平台和设置在所述多维运动平台上的透镜夹具。

7.根据权利要求6所述的用于多路单模COB模块透镜耦合的上料机构，其特征在于，所述多维运动平台具有五维的运动自由度，包括设置在所述支架上的X轴运动平台、设置在所述X轴运动平台上的Y轴运动平台、设置在所述Y轴运动平台上的Z轴运动平台、设置在所述Z轴运动平台上的绕Z轴旋转平台、以及设置在所述绕Z轴旋转平台上的绕Y轴旋转平台，所述透镜夹具通过一连接臂与所述绕Y轴旋转平台连接，所述连接臂上设置有一压力传感器。

8.根据权利要求7所述的用于多路单模COB模块透镜耦合的上料机构，其特征在于，所述透镜夹具包括一伺服电机，所述伺服电机的第一端设置有相互平行的两条导轨槽，每条所述导轨槽内均设置有一滑块，所述滑块上固定设置一控制块，每块所述控制块的外侧固定设置一透镜夹爪，所述伺服电机的转轴上套设有一凸轮，所述凸轮的两侧分别与两块所述控制块的内侧相接触，所述凸轮位于每块所述控制块的外侧和内侧之间，旋转时驱动两个所述控制块相向运动，形成两个所述透镜夹爪的夹紧动作。

9.根据权利要求8所述的用于多路单模COB模块透镜耦合的上料机构，其特征在于，所述透镜夹爪的底端设置为长条形，与所述透镜的方形部分相对应，所述透镜夹爪的下表面成型有内凹的圆弧面，当夹取所述透镜时，所述圆弧面不会触碰所述透镜的镜面部分。

10.根据权利要求8所述的用于多路单模COB模块透镜耦合的上料机构，其特征在于，所述伺服电机的第二端还设置有一U型感应器，所述伺服电机的转轴上对应地设置有一感应片，所述感应片位于所述U型感应器的感应区内，所述U型感应器通过检测所述感应片的位置，确认所述伺服电机转轴的转角。

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