CN209830699U - 一种激光器与硅波导耦合的焊接装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种激光器与硅波导耦合的焊接装置，包括底座，立柱，横梁；所述底座上安装有耦合平台，所述耦合平台上方设有焊接区；所述焊接区正上方设有相机组件；所述相机组件两侧对称的设有一对焊接组件，所述焊接组件包括焊枪，焊枪上方设置的X向移动机构、Y向移动机构和Z向移动机构；所述Z向移动机构固定安装在所述横梁的侧面，所述X向移动机构固定安装在所述Z向移动机构上，所述Y向移动机构安装在所述X向移动机构下方；所述Y向移动机构与所述焊枪之间还安装有焊枪角度调节板；本焊接装置能够同时进行X、Y、Z三向位置调节，并且能够调整焊枪的角度，使用灵活，方便调整，各向调节互不干涉，焊接准确性高。

Description

一种激光器与硅波导耦合的焊接装置

技术领域

本实用新型涉及到激光器与硅波导耦合的技术领域，具体涉及到一种激光器与硅波导耦合的焊接装置。

背景技术

光子集成技术，泛指有源器件(激光器，探测器，光放大器，光调制器等)和无源器件(分光/合光器，光滤波器，光复用/解复用器等)的集成，从而实现单片多功能的光器件技术。光子集成技术被视为是近期乃至将来，特别是在数据中心等短距离光互联应用中，强有力的光模块技术。然而,将单模激光器的光耦合到平面光波导或者其他硅基光集成芯片上，还是目前的一个大课题。耦合又称“面对面耦合”，一个光学元件的一端与另一个光学元件的一端直接对准耦合。要求对传输的辐射有最小的功率损耗，且在界面有最大的传输系数，即从一个光学元件到另一个光学元件为零反射。

目前采用较多的是运用耦合平台将激光器与光波导进行耦合，由于耦合的精度需求非常高，并且耦合后需要将两个组件焊接起来，因此对焊接的准确性要求非常高，通常会使用焊枪对激光器组件和硅波导组件进行焊接，但是激光器组件与光波导组件尺寸较小，焊接过程中不易观察和控制，而且焊枪的移动和角度要灵活调节，同时也不能与其它部件产生干涉，以免影响焊接的准确性。

发明内容

本实用新型的目的是针对现有技术存在的问题，提供一种激光器与硅波导耦合的焊接装置。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：

一种激光器与硅波导耦合的焊接装置，包括底座，所述底座两侧的立柱，所述立柱上安装的横梁；所述底座上安装有耦合平台，所述耦合平台上方设有焊接区；所述焊接区正上方设有相机组件，所述相机组件滑动连接在所述横梁的侧壁；所述相机组件两侧对称的设有一对焊接组件，所述焊接组件包括焊枪，焊枪上方设置的X向移动机构、Y向移动机构和Z向移动机构；所述Z向移动机构固定安装在所述横梁的侧面，所述X向移动机构固定安装在所述Z向移动机构上，所述Y向移动机构安装在所述X向移动机构下方；所述Y向移动机构与所述焊枪之间还安装有焊枪角度调节板。

待激光器组件与硅波导组件在所述耦合平台上固定准确后,通过调整X向移动机构、Y向移动机构和Z向移动机构使焊枪移动至焊接区上方,由于激光器组件与硅波导组件尺寸非常小,可以通过相机组件观察焊枪的位置,并通过角度调节板调节焊枪的位置,使焊枪的枪头准确对准需要焊接的位置。

本焊接装置能够同时进行X、Y、Z三向位置调节，并且能够调整焊枪的角度，使用灵活，方便快捷，各向调节互不干涉；通过相机组件监控和观察焊枪的枪头位置，便于调整，保证焊接的准确性。

进一步的，所述Z向移动机构包括相匹配的Z向第一滑轨与第一滑块，所述Z向第一滑轨竖直的安装在所述横梁的侧面上，所述Z向第一滑轨上下两端分别固定安装有上支架和下挡板，所述上支架上方安装有第一电机；所述Z向第一滑轨的正前方设有竖直的固定板，所述固定板的两端分别固定安装在所述上支架和下挡板上；所述第一滑块设置在所述Z向第一滑轨与所述固定板之间，所述第一滑块一面安装在所述Z向第一滑轨上、另一面开有滑槽并卡在所述固定板上；在所述第一滑块的滑槽两侧的端面上固定安装有“L”形支架，所述“L”形支架下方安装所述X向移动机构。

通过电机控制滑块上下移动，带动下方的X向移动机构整体上下移动，实现焊接组件的Z向调节；竖直的固定板能够保证滑块不产生X、Y方向的移动，保证Z向移动的平稳，在滑块上安装其它部件不会使滑块受力不均衡而脱离滑轨；上支架和下挡板既起到固定安装其它部件的作用，又能够对滑块起到限位作用，限制Z向的移动范围。

进一步的，所述X向移动机构包括相配合的X向滑轨和X向滑块，所述X向滑块倒装在所述X向滑轨上，所述X向滑轨一端安装有第二电机与X向微调旋钮，所述X向滑块下方安装所述Y向移动机构。采用滑块倒装的结构，使得下方的Y向移动机构与焊接组件能整体左右移动，不会与Z向移动机构产生干涉，X向微调旋钮配合电机能够对左右移动距离进行微调，以精确控制焊接组件的X向距离。

进一步的，所述Y向移动机构包括相配合的Y向滑轨和Y向滑块，所述Y向滑块安装在所述Y向滑轨下方，所述Y向滑轨一端安装有第三电机与Y向微调旋钮；所述Y向滑块下方安装所述调节板与所述焊枪。Y向微调旋钮配合电机能够对前后移动距离进行微调，以精确控制焊接组件的Y向距离，而且不会与Z向移动机构及X向移动机构产生干涉。

进一步的，所述调节板具有水平边和竖直边，所述水平边通过螺栓安装在所述Y向移动机构的下方；所述竖直边上开有锁紧滑动槽和通孔，所述通孔内安装有转轴并与所述焊枪侧壁固定连接，所述锁紧滑动槽内安装有锁紧螺杆，所述锁紧螺杆端部固定安装在所述焊枪上。采用此结构的角度调节板，一方面能够快速准确的调整焊枪的对准角度，另一方面易于拆卸和安装焊枪，有利于实际中根据不同型号的组件选择不同的焊枪进行焊接。

进一步的，所述相机组件包括主镜头及所述主镜头上安装的相机控制器，所述主镜头正对所述焊接区；所述相机组件与所述横梁之间设有Z向第二滑轨和第二滑块，所述Z向第二滑轨固定安装在所述横梁的侧壁上，所述第二滑块朝向所述焊接区的一面上安装有固定框，所述固定框中安装所述主镜头；所述第二滑块下方还安装有第四电机。能够上下自动升降的相机组件，便于调整镜头距离，有利于对焦；而且可以与Z向移动机构一同上升下降，确保镜头能够始终跟随焊枪的枪头。

进一步的，所述焊枪倾斜设置，所述焊枪的枪头为针形并位于焊接区上方。倾斜设置的焊枪有利于对准和焊接竖直的焊缝。

进一步的，所述底座外还设有显示器，所述显示器连接所述相机组件并放大显示所述焊接区。通过显示器放大，便于观察焊接区和焊枪的状态，并且能够将调整和焊接的过程记录并存储下来，以便后续的焊接分析和改进。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：1、本焊接装置能够同时进行X、Y、Z三向位置调节，并且能够调整焊枪的角度，使用灵活，方便快捷，各向调节互不干涉，焊接的准确性高；2、角度调节板的设置，一方面能够快速准确的调整焊枪的对准角度，另一方面易于拆卸和安装焊枪，有利于实际中根据不同型号的组件选择不同的焊枪进行焊接；3、相机组件随时跟随焊枪移动，通过显示器放大，便于观察焊接区和焊枪的状态，并且能够将调整和焊接的过程记录并存储下来。

附图说明

图1为本实用新型一种激光器与硅波导耦合的焊接装置的整体结构示意图；

图2为本实用新型一种激光器与硅波导耦合的焊接装置焊接组件结构示意图；

图3为本实用新型一种激光器与硅波导耦合的焊接装置相机组件结构示意图；

图4为本实用新型一种激光器与硅波导耦合的焊接装置焊枪结构示意图；

图中：1、底座；2、立柱；3、横梁；4、耦合平台；5、焊接区；6、相机组件；7、焊枪；8、X向移动机构；9、Y向移动机构；10、Z向移动机构；11、Z向第一滑轨；12、第一滑块；13、上支架；14、下挡板；15、第一电机；16、固定板；17、“L”形支架；18、X向滑轨；19、X向滑块；20、第二电机；21、X向微调旋钮；22、Y向滑轨；23、Y向滑块；24、第三电机；25、Y向微调旋钮；26、调节板；2601、水平边；2602、竖直边；2603、通孔；2604、锁紧滑动槽；2605、锁紧螺杆；27、焊枪本体；28、枪头；29、主镜头；30、相机控制器；31、Z向第二滑轨；32、第二滑块；33、固定框；34、第四电机。

具体实施方式

下面将结合本实用新型中的附图，对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动条件下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

如图1～图3所示，一种激光器与硅波导耦合的焊接装置，包括底座1，所述底座1两侧的立柱2，所述立柱2上安装的横梁3；所述底座1上安装有耦合平台4，所述耦合平台4上方设有焊接区5；所述焊接区5正上方设有相机组件6，所述相机组件6滑动连接在所述横梁3的侧壁；所述相机组件6两侧对称的设有一对焊接组件，所述焊接组件包括焊枪7，焊枪7上方设置的X向移动机构8、Y向移动机构9和Z向移动机构10；所述Z向移动机构10固定安装在所述横梁3的侧面，所述X向移动机构8固定安装在所述Z向移动机构10上，所述Y向移动机构9安装在所述X向移动机构8的下方；所述Y向移动机构9与所述焊枪7之间还安装有焊枪角度调节板26。

本焊接装置能够同时进行X、Y、Z三向位置调节，并且能够调整焊枪7的角度，使用灵活，方便快捷，各向调节互不干涉；通过相机组件6监控和观察焊枪7的枪头位置，便于准确的调整，保证焊接的准确性。

进一步的，所述Z向移动机构10包括相匹配的Z向第一滑轨11与第一滑块12，所述Z向第一滑轨11竖直的通过螺栓安装在所述横梁3的侧面上，所述Z向第一滑轨11上下两端分别通过螺栓固定安装有上支架13和下挡板14，所述上支架13上方安装有第一电机15；所述Z向第一滑轨11的正前方设有竖直的固定板16，所述固定板16的两端分别通过螺栓固定安装在所述上支架13和下挡板14上；所述第一滑块12设置在所述Z向第一滑轨11与所述固定板16之间，所述第一滑块12一面安装在所述Z向第一滑轨11上、另一面开有滑槽并卡在所述固定板16上；在所述第一滑块12的滑槽两侧的端面上固定安装有“L”形支架17，所述“L”形支架17下方安装所述X向移动机构8。

通过第一电机15驱动第一滑块12上下移动，带动下方的X向移动机构8整体上下移动，实现焊接组件的Z向调节；竖直的固定板16能够保证第一滑块12不产生X、Y方向的移动，保证Z向移动的平稳，在第一滑块12上安装其它部件不会使滑块受力不均衡而脱离所述Z向第一滑轨11；上支架13和下挡板14既起到固定安装其它部件的作用，又能够对第一滑块12起到限位作用，限制Z向的移动范围。

进一步的，所述X向移动机构8包括相配合的X向滑轨18和X向滑块19，所述X向滑块19倒装在所述X向滑轨18上，所述X向滑轨18一端安装有第二电机20与X向微调旋钮21，所述X向滑块19下方安装所述Y向移动机构9。采用倒装的结构，使得下方的Y向移动机构9与焊接组件能整体左右移动，不会与Z向移动机构10产生干涉，X向微调旋钮21配合第二电机20能够对左右移动距离进行微调，以精确控制焊接组件的X向运动距离。

进一步的，所述Y向移动机构9包括相配合的Y向滑轨22和Y向滑块23，所述Y向滑块23安装在所述Y向滑轨22下方，所述Y向滑轨22一端安装有第三电机24与Y向微调旋钮25；所述Y向滑块23下方安装所述调节板26与所述焊枪7。Y向微调旋钮25配合第三电机24能够对前后移动距离进行微调，以精确控制焊接组件的Y向运动距离，而且不会与Z向移动机构10及X向移动机构8产生干涉。

进一步的，所述调节板26具有水平边2601和竖直边2602，所述水平边2601通过螺栓安装在所述Y向移动机构9的下方；所述竖直边2602上开有锁紧滑动槽2604和通孔2603，所述通孔2603内安装有转轴并与所述焊枪本体27的侧壁固定连接，所述锁紧滑动槽2604内安装有锁紧螺杆2605，所述锁紧螺杆2605端部固定安装在所述焊枪本体27上。采用此结构的角度调节板，一方面能够快速准确的调整焊枪的对准角度，另一方面易于拆卸和安装焊枪，有利于实际中根据不同型号的组件选择不同的焊枪进行焊接。

进一步的，所述相机组件6包括主镜头29及所述主镜头29上安装的相机控制器30，所述主镜头29正对所述焊接区5；所述相机组件6与所述横梁3之间设有Z向第二滑轨31和第二滑块32，所述Z向第二滑轨31通过螺栓固定安装在所述横梁3的侧壁上，所述第二滑块32朝向所述焊接区5的一面上安装有固定框33，所述固定框33中安装所述主镜头29；所述第二滑块32下方还安装有第四电机34。能够上下自动升降的相机组件，便于调整镜头距离，有利于对焦；而且可以与Z向移动机构一同上升下降，确保镜头能够始终跟随焊枪的枪头。

进一步的，所述焊枪7的焊枪本体27倾斜设置，所述焊枪7的枪头28为针形并位于焊接区5的上方。倾斜设置的焊枪有利于对准和焊接竖直的焊缝。

进一步的，所述底座1外还设有显示器，所述显示器连接所述相机组件6并放大显示所述焊接区5。通过显示器放大，便于观察焊接区5和焊枪7的状态，并且能够将调整和焊接的过程记录并存储下来，以便后续的焊接分析和改进。

焊接前，相机组件6及焊枪7均提升到Z向较高处,贴近横梁3的侧边,以留出空间,便于设备上的上料装置将待焊接的激光器组件与硅波导组件安放在耦合平台4上；通过调整相机组件6的Z向高度，使主镜头29准确、清晰的对焦焊接区5；控制Z向移动机构10使焊枪7高度下降到焊接区5附近，通过调整X向移动机构8和Y向移动机构9，使焊枪7的枪头28左右、前后移动靠近待焊接的激光器组件与硅波导组件；当各组件都靠近焊接区5后，一方面视线被遮挡，另一方面需焊接的组件太小，看不清激光器组件与硅波导组件和枪头28的具体位置，此时通过显示器能够清晰的观察焊接区的状态，通过调节角度调节板26，微调枪头28的位置，使其准确对准需焊接的位置(焊缝)并开始焊接；通过相机组件6传送到显示器的放大画面，操作人员能够清晰、准确的调整焊枪位置，提高焊接的准确性，提高了生产效率。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (8)

1.一种激光器与硅波导耦合的焊接装置，包括底座，所述底座两侧的立柱，所述立柱上安装的横梁；其特征在于，所述底座上安装有耦合平台，所述耦合平台上方设有焊接区；所述焊接区正上方设有相机组件，所述相机组件滑动连接在所述横梁的侧壁；所述相机组件两侧对称的设有一对焊接组件，所述焊接组件包括焊枪，焊枪上方设置的X向移动机构、Y向移动机构和Z向移动机构；所述Z向移动机构固定安装在所述横梁的侧面，所述X向移动机构固定安装在所述Z向移动机构上，所述Y向移动机构安装在所述X向移动机构下方；所述Y向移动机构与所述焊枪之间还安装有焊枪角度调节板。

2.根据权利要求1所述的激光器与硅波导耦合的焊接装置，其特征在于，所述Z向移动机构包括相匹配的Z向第一滑轨与第一滑块，所述Z向第一滑轨竖直的安装在所述横梁的侧面上，所述Z向第一滑轨上下两端分别固定安装有上支架和下挡板，所述上支架上方安装有第一电机；所述Z向第一滑轨的正前方设有竖直的固定板，所述固定板的两端分别固定安装在所述上支架和下挡板上；所述第一滑块设置在所述Z向第一滑轨与所述固定板之间，所述第一滑块一面安装在所述Z向第一滑轨上、另一面开有滑槽并卡在所述固定板上；在所述第一滑块的滑槽两侧的端面上固定安装有“L”形支架，所述“L”形支架下方安装所述X向移动机构。

3.根据权利要求1或2所述的激光器与硅波导耦合的焊接装置，其特征在于，所述X向移动机构包括相配合的X向滑轨和X向滑块，所述X向滑块倒装在所述X向滑轨上，所述X向滑轨一端安装有第二电机与X向微调旋钮，所述X向滑块下方安装所述Y向移动机构。

4.根据权利要求1所述的激光器与硅波导耦合的焊接装置，其特征在于，所述Y向移动机构包括相配合的Y向滑轨和Y向滑块，所述Y向滑块安装在所述Y向滑轨下方，所述Y向滑轨一端安装有第三电机与Y向微调旋钮；所述Y向滑块下方安装所述调节板与所述焊枪。

5.根据权利要求1或4所述的激光器与硅波导耦合的焊接装置，其特征在于，所述调节板具有水平边和竖直边，所述水平边通过螺栓安装在所述Y向移动机构的下方；所述竖直边上开有锁紧滑动槽和通孔，所述通孔内安装有转轴并与所述焊枪侧壁固定连接，所述锁紧滑动槽内安装有锁紧螺杆，所述锁紧螺杆端部固定安装在所述焊枪上。

6.根据权利要求1所述的激光器与硅波导耦合的焊接装置，其特征在于，所述相机组件包括主镜头及所述主镜头上安装的相机控制器，所述主镜头正对所述焊接区；所述相机组件与所述横梁之间设有Z向第二滑轨和第二滑块，所述Z向第二滑轨固定安装在所述横梁的侧壁上，所述第二滑块朝向所述焊接区的一面上安装有固定框，所述固定框中安装所述主镜头；所述第二滑块下方还安装有第四电机。

7.根据权利要求1所述的激光器与硅波导耦合的焊接装置，其特征在于，所述焊枪倾斜设置，所述焊枪的枪头为针形并位于焊接区上方。

8.根据权利要求1所述的激光器与硅波导耦合的焊接装置，其特征在于，所述底座外还设有显示器，所述显示器连接所述相机组件并放大显示所述焊接区。