阅读说明：本技术 一种基于力自动补偿的激光晶体焊接装置及焊接方法 (Laser crystal welding device and welding method based on automatic force compensation ) 是由 李阳阳 黄晓婧 李小明 郝培育 崔伟 马文维 张玉成 任方宇 于 2019-10-21 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种基于力自动补偿的激光晶体焊接装置及焊接方法,焊接装置的铜热沉的安装面采用两个定位块固定,铜热沉的安装面上设有晶体压板,晶体压板通过升降杆施压,并由调平螺母和弹簧调整晶体压板的平整度。本发明针对焊接过程中,激光晶体下沉的情况,能在焊接过程中根据激光晶体的高度,自动给激光晶体一个自动补偿的正压力,使得激光晶体一直被定位在事先调整好的位置,实现激光晶体的高位置精度焊接。(The invention relates to a laser crystal welding device and a welding method based on automatic force compensation. Aiming at the situation that the laser crystal sinks in the welding process, the invention can automatically give the laser crystal a positive pressure with automatic compensation according to the height of the laser crystal in the welding process, so that the laser crystal is always positioned at the position which is adjusted in advance, and the high-position precision welding of the laser crystal is realized.)

一种基于力自动补偿的激光晶体焊接装置及焊接方法

技术领域

本发明属于激光技术领域，涉及一种基于力自动补偿的激光晶体焊接装置及焊接方法，实现对激光晶体焊接过程的定位固定和焊接。

背景技术

激光晶体焊接时首先在晶体和铜热沉之间铺一层焊料，然后将其放至加热炉中进行加热焊接。焊接过程中，加热炉一直处于小幅高频振动状态，需要对晶体和铜热沉进行定位固定，特别是一块铜热沉上同时焊接两块激光晶体时，两块激光晶体往往有较高的平行度要求，这就要求在焊接过程中，必须保证激光晶体之间、激光晶体与铜热沉之间的相对位置精确。目前常用的方法是利用一块压板通过螺钉将激光晶体压紧在铜热沉上，然后放入加热炉中焊接，该方法虽然在焊接前可以将激光晶体的位置完全确定，但焊接过程中，随着激光晶体和铜热沉间焊料的熔化，激光晶体有一个微小下沉的过程，此时激光晶体会脱离压板，压板不能在起到定位固定激光晶体的作用，激光晶体处于自由状态，很难保证激光晶体之间、激光晶体与铜热沉之间的相对位置。

发明内容

要解决的技术问题

为了避免现有技术的不足之处，本发明提出一种基于力自动补偿的激光晶体焊接装置及焊接方法，实现激光晶体焊接过程中高精度定位和固定。

技术方案

一种基于力自动补偿的激光晶体焊接装置，其特征在于包括晶体压板2、弹簧3、底座4、升降座5、升降杆6、手柄螺母7、端面轴承8和调平螺母9；底座4上设有两个龙门梁，底面为铜热沉的安装面；四个调平螺母9通过龙门梁上的四个螺纹孔连接晶体压板2上的四个凸台上的支柱，支柱上设有限位弹簧3；升降座5的法兰面上开有两个光孔，通过螺钉与底座4的两个龙门梁固连；手柄螺母7的外螺纹与升降座5中心的螺纹孔配合安装；升降杆6穿过手柄螺母7中心通孔，下端的外螺纹与晶体压板2中心处螺纹孔配合安装，上端通过端面轴承8与手柄螺母7连接。

在底座4上，铜热沉的安装面的两侧设有第一定位块1和第二定位块10。

所述晶体压板2与激光晶体接触的底面平面度不低于6级精度，表面粗糙度不大于1.6μm。

所述底座4安装铜热沉的安装面平面度不低于6级精度，表面粗糙度不大于1.6μm。

所述手柄螺母7的外螺纹采用0.5mm的细牙螺纹，在该螺纹底部开有光孔,孔径至少比升降杆6直径大2mm。

所述端面轴承8接触面外径尺寸至少小于手柄螺母7内径尺寸0.5mm。

一种采用所述基于力自动补偿的激光晶体焊接装置进行激光晶体焊接方法，其特征在于步骤如下：

步骤1：通过手柄螺母7先将晶体压板2抬高，然后将一个钢球放置晶体压板2中间，再将手柄螺母7旋回，使升降杆6处于自由状态，目测四个弹簧安装处的高低，再通过调节调平螺母9将其调平；

步骤2：将手柄螺母7再次旋上，将晶体压板2抬高至晶体压板2与底座4之间的间隙可以放得下放置激光晶体、焊料后的铜热沉，然后用第一定位块1、第二定位块10将铜热沉定位固定；

步骤3：缓慢旋回手柄螺母7至晶体压板2将与激光晶体接触时，调整激光晶体之间、激光晶体与铜热沉之间的相对位置；

步骤4：激光晶体之间、激光晶体与铜热沉之间的相对位置调整完毕后，继续缓慢旋回手柄螺母7使晶体压板2缓慢压到激光晶体上，直到手柄螺母7脱离升降杆6，完成激光晶体的定位固定。

有益效果

本发明提出的一种基于力自动补偿的激光晶体焊接装置及焊接方法，焊接装置的铜热沉的安装面采用两个定位块固定，铜热沉的安装面上设有晶体压板，晶体压板通过升降杆施压，并由调平螺母和弹簧调整晶体压板的平整度。本发明针对焊接过程中，激光晶体下沉的情况，能在焊接过程中根据激光晶体的高度，自动给激光晶体一个自动补偿的正压力，使得激光晶体一直被定位在事先调整好的位置，实现激光晶体的高位置精度焊接。

附图说明

图1：是本发明的结构纵截面示意图

图2：是本发明的结构横截面示意图

图3：是本发明的三维示意图

1-第一定位块，2-晶体压板，3-弹簧，4-底座，5-升降座，6-升降杆，7-手柄螺母，8-端面轴承，9-调平螺母，10-第二定位块。

具体实施方式

现结合实施例、附图对本发明作进一步描述：

本发明实施例技术方案：它包括第一定位块1、晶体压板2、弹簧3、底座4、升降座5、升降杆6、手柄螺母7、端面轴承8、调平螺母9、第二定位块10。

晶体压板2和激光晶体接触的底面平面度不低于6级精度，表面粗糙度不大于1.6μm，其另一面有四个凸台，四个凸台上分别有一个支柱，用于安装限位弹簧，且在其中心位置开有螺纹孔用于安装升降杆6。

弹簧3线径在0.8mm～1mm之间，且选用耐高温材料。

底座4安装铜热沉的安装面平面度不低于6级精度，表面粗糙度不大于1.6μm，该面上还开有螺纹孔用于安装第一定位块1和第二定位块10，底座4的龙门梁上开有四个大螺纹孔，用于安装调平螺母9，还有两个小螺纹孔用于安装升降座5。

升降座5法兰面上开有两个光孔，通过螺钉安装到底座4上，升降座5中心位置开有尺寸较大的螺纹孔，用于和手柄螺母7的外螺纹配合安装，该处螺纹需采用0.5mm的细牙螺纹，在该螺纹底部开有光孔,孔径至少比升降杆6直径大2mm。

升降杆6一端有外螺纹与晶体压板2中心处螺纹孔配合安装，另一端和端面轴承8接触面外径尺寸至少小于手柄螺母7内径尺寸0.5mm。

手柄螺母7一端开有外螺纹和安装在底座4上的升降座5配合，另一端外圆面设计有滚花，便于手直接旋转，且安装端面轴承8处的孔径至少比端面轴承8外径大0.5mm。

调平螺母9一端开有一字螺钉槽，另一端开有圆孔用于安装限位弹簧3，且其外圆面开有螺纹，用于安装到底座4上，并上下调节四个弹簧点处的力。

采用本装置的基于力自动补偿的激光晶体焊接方法，具体步骤如下：

1通过手柄螺母7先将晶体压板2抬高，然后将一个钢球放置晶体压板2中间，再将手柄螺母7旋回，使升降杆6处于自由状态，目测四个弹簧安装处的高低，再通过调节调平螺母9将其调平；

2将手柄螺母7再次旋上，将晶体压板2抬高至晶体压板2与底座4之间的间隙可以放得下放置激光晶体、焊料后的铜热沉，然后用第一定位块1、第二定位块10将铜热沉定位固定；

3缓慢旋回手柄螺母7至晶体压板2将与激光晶体接触时，调整激光晶体之间、激光晶体与铜热沉之间的相对位置；

4激光晶体之间、激光晶体与铜热沉之间的相对位置调整完毕后，继续缓慢旋回手柄螺母7使晶体压板2缓慢压到激光晶体上，直到手柄螺母7脱离升降杆6，完成激光晶体的定位固定。