焊接装置和方法

技术领域

本发明属于光纤焊接技术领域，具体涉及一种焊接装置和方法。

背景技术

随着光纤的用途越来越广泛，对光纤制成的器件要求也越来越高，故密封结构的光纤的应用越来越多。目前光纤密封结构有两种方式，一种是在光纤上镀上镍、铬、金等金属，从而达到光纤局部金属化的目的，然后使用锡金焊料将金属化的光纤和金属套管焊接到一起，另一种是使用热膨胀系数小的玻璃焊料直接将光纤和金属套管焊接到一起。两种方式均需要使用焊接设备。

在现有技术中，直接适用加热的热源，例如电烙铁，和焊料接触，融化焊料，用于实现焊接。但是这种焊接质量有待提高。

发明内容

针对现有技术中所存在的上述技术问题的部分或者全部，本发明提出了焊接装置和方法。该焊接装置可靠性高，通过第一支架和第二支架的对应关系，可以保证精准的局部焊接，同时，通过电加热件包围式进行加热焊接有助于保障焊接质量。

根据本发明的一方面，提供了一种焊接装置，包括：

底座，

设置在所述底座上的第一支架，

设置在所述底座上的第二支架，所述第二支架与所述第一支架在纵向上相对式设置并且所述第二支架与所述第一支架之间距离可调，

设置在所述第一支架上的用于夹持待焊接件的夹持组件，

设置在所述第二支架上的电加热件，所述电加热件用于周向上至少部分包围待焊接件以进行加热式焊接。

在一个实施例中，所述夹持组件包括：

上夹持器，所述上夹持器具有朝向所述第二支架的上夹持槽，

设置在所述上夹持器下方的下夹持器，所述下夹持器具有朝向所述第二支架的下夹持槽，所述下夹持槽与所述上夹持槽在竖向上连通，

其中，所述上夹持器和所述下夹持器的背离所述第二支架的一侧固定连接并与所述第一支架为可拆卸式连接。

在一个实施例中，所述上夹持器包括：

上夹持本体，

上夹持动块，所述上夹持动块与所述上夹持本体横向上相对式设置，并在所述上夹持动块上设置有横向贯通的第一通孔，

上调节螺栓，在所述上调节螺栓上设置有第一台阶面用于使得所述上调节螺栓的螺杆端的直径变小，所述上调节螺栓的螺杆端穿过所述第一通孔后与所述上夹持本体螺纹连接且所述第一台阶面抵接到所述上夹持动块的背离所述上夹持本体的外壁上。

在一个实施例中，在所述第一通孔的内壁上设置有第二台阶面用于使得靠近所述上夹持本体的一端的所述第一通孔的内壁直径变大，在所述第二台阶面与所述上夹持本体之间设置上弹性复位件。

在一个实施例中，所述下夹持器包括：

下夹持本体，在所述下夹持本体上设置有横向贯通的第二通孔，并在所述第二通孔的内壁上设置有第三台阶面，

下夹持动块，所述下夹持动块与所述下夹持本体横向上相对式设置，并且所述下夹持动块与所述下夹持本体横向滑移式连接，

下调节螺栓，所述下调节螺栓的螺杆端穿过所述第二通孔后与所述下夹持动块螺纹连接，在所述下调节螺栓的外壁上设置有第四台阶面用于使得螺杆端的直径变小，

下弹性复位件，所述下弹性复位件的两端分别抵接在所述第三台阶面和所述第四台阶面之间。

在一个实施例中，在所述下夹持本体上固定与所述下夹持动块相对的下置物台，并且，在所述下夹持本体的下端设置有第五台阶面。

在一个实施例中，在所述底座上设置用于固定所述第二支架的滑移台，所述滑移台用于相对所述底座纵向滑动，在所述滑移台与所述第二支架之间设置横向和纵向微调平台。

在一个实施例中，在所述底座上设置有限位块以用于限定所述第二支架进一步靠近所述第一支架。

在一个实施例中，所述电加热件构造为钨丝加热子，并且，在所述第二支架上设置绝缘板，在所述绝缘板的上端面上设置横向上相对式分布的两个钨丝下夹件，并在所述钨丝下夹件上设置相对式延伸的钨丝下夹部，在各所述钨丝下夹件顶面上设置有钨丝上夹件，并在所述钨丝上夹件上设置相对式延伸的钨丝上夹部，同侧的所述钨丝下夹部和所述钨丝上夹部夹持所述钨丝加热子的一端，所述钨丝加热子的两端与恒温控制器连接，并在所述钨丝加热子的外侧设置有热电偶，所述热电偶与所述恒温控制器信号连接。

通过发明的另一方面，提供一种利用上述的焊接装置进行焊接的方法，包括：

步骤一，通过所述夹持组件对待焊接件进行夹持，

步骤二，调整所述第一支架和所述第二支架之间的距离，使得待焊接机位于焊接位置，

步骤三，启动所述电加热件进行加热以用于焊接。

与现有技术相比，本发明的优点在于：通过第一支架和第二支架的对应关系，可以保证精准的局部焊接，同时，通过电加热件至少部分包围式进行加热焊接有助于保障焊接质量。

附图说明

下面将结合附图来对本发明的优选实施例进行详细地描述，在图中：

图1显示了根据本发明的焊接装置的第一状态图；

图2为来自图1的A处放大图；

图3显示了根据本发明的焊接装置的第二状态图；

图4为来自图3的B处放大图；

图5显示了根据本发明的焊接装置的上夹持器；

图6显示了根据本发明的焊接装置的下夹持器；

图7显示了夹持操作过程中的上夹持器和下夹持器；

图8显示了根据本发明的焊接装置的第二支架。

在附图中，相同的部件使用相同的附图标记。附图并未按照实际的比例绘制。

具体实施方式

为了使本发明的技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图对本发明的示例性实施例进行进一步详细的说明。显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是所有实施例的穷举。并且在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以互相结合。

本发明的实施例提出了一种焊接装置。如图1和2所示，焊接装置包括底座1、第一支架2、第二支架3、夹持组件4和电加热器5。其中，底座1构造为板状，主要起到基础支撑的作用。第一支架2设置在底座1上，主要用于起到支撑作用。第二支架3设置在底座1上，也用于支撑作用。同时，第二支架3与第一支架2在纵向（与图1中左右方向一致）上相对式设置，并且第二支架3与第一支架2之间距离可调。夹持组件4设置在第一支架2上，用于夹持待焊接件200。电加热器5设置在第二支架3上，用于周向至少部分包围式对待焊接件200进行加热式焊接。

在本申请中，通过夹持组件4对待焊接件200进行夹持。然后，通过调整第二支架3与第一支架2之间距离，将待焊接件200靠近到电加热器5进行加热。并且，电加热器5至少部分包围式对待焊接件200进行加热，进而完成焊接。由此，通过第一支架2和第二支架3的对应关系，可以保证精准的局部焊接。同时，通过电加热件5进行加热焊接有助于保障焊接质量。

在一个实施例中，如图2所示，夹持组件4具包括上夹持器41和下夹持器42。上夹持器41具有朝向第二支架3的上夹持槽411，用于对待焊接件200的尾纤组件201进行夹持。下夹持器42设置在上夹持器41下方，用于夹持待焊接件200的金属套管204。同时，下夹持器42具有朝向第二支架3的下夹持槽421。下夹持槽421与上夹持槽411在竖向上连通。上夹持器41和下夹持器42的背离第二支架3的一侧固定连接到一起，并与第一支架2为可拆卸式连接。例如，上夹持器41和下夹持器42的背离夹持的一端固定连接到固定板43上，而固定板43与竖向微调平台9螺钉连接。也就是说，上夹持器41和下夹持器42能一起由第一支架2上取下，以及装配到第一支架2上。上述设置的夹持组件4能分别对待焊接件200的金属套管204和尾纤组件201进行夹持，保证两者之间的焊接位置，有助于提高焊接质量，进而提高尾纤串音合格率。

如图5所示，上夹持器41包括上夹持本体412、上夹持动块413和上调节螺栓414。上夹持动块413与上夹持本体412横向（与图1中的前后方向一致）上相对式设置，并在上夹持动块413上设置有横向贯通的第一通孔415。在上调节螺栓414上设置有第一台阶面416，用于使得上调节螺栓414的螺杆端的直径变小。上调节螺栓414的螺杆端穿过第一通孔415后与上夹持本体412螺纹连接，且第一台阶面416抵接到上夹持动块413的背离上夹持本体412的外壁上。在第一通孔415的内壁上设置有第二台阶面417，用于使得靠近上夹持本体412的一端的第一通孔415的内直径变大。在第二台阶面417与上夹持本体412之间设置上弹性复位件418。优选地，上弹性复位件418为弹簧，并套接在上调节螺栓414的外壁上。由此，在旋拧上调节螺栓414的过程中，由于上夹持本体412被限定，则上调节螺栓414不仅绕着自身轴向旋转，还在轴向上进行靠近或远离上夹持本体412的移动。例如，第一台阶面416随着上调节螺栓414靠近上夹持动块413过程中，第一台阶面416施加给上夹持动块413驱动力，用于促动上夹持动块413进行靠近上夹持本体412方向移动，进而上夹持槽411的宽度缩小，用于完成夹紧操作。此时，上弹性复位件418进行压缩用于进行蓄能。相反地，第一台阶面416随着上调节螺栓414远离上夹持动块413过程中，撤去抵接到上夹持动块413上地驱动力。在上弹性复位件418自身弹力下，促动上夹持动块413运动，从而使得上夹持槽411完成打开操作。另外，在上夹持本体412上设置有上置物台419，该上置物台419与上夹持动块413相对式设置，以用于在安装中放置尾纤组件201，方便夹持操作。应该理解地，上置物台419的横向尺寸要小于尾纤组件201的横向尺寸，以使得尾纤组件201能被夹持。

如图6所示，下夹持器42包括下夹持本体422、下夹持动块423、下调节螺栓424和下弹性复位件425。在下夹持本体422上设置有横向贯通的第二通孔426。并在第二通孔426的内壁上设置有第三台阶面427。下夹持动块423与下夹持本体422横向上相对式设置，并下夹持动块423与下夹持本体422横向滑移式连接。也就是说，下夹持动块423只能相对于下夹持本体422横向上移动，不能相对于下夹持本体422转动等其它方向的运动。例如，下夹持动块423与下夹持本体422可以为燕尾式的滑槽和滑轨配合连接，用于实现导向和限位。下调节螺栓424的螺杆端穿过第二通孔426后，与下夹持动块423螺纹连接。在下调节螺栓424的外壁上设置有第四台阶面428，用于使得螺杆端的直径变小。下弹性复位件425的两端分别抵接在第三台阶面427和第四台阶面428之间。优选地，下弹性复位件425为套接在下调节螺栓424的外壁上的弹簧。在使用过程中，推动下调节螺栓424横向移动，以压缩下弹性复位件425，同时，带动下夹持动块423横向移动，使得下夹持槽421张开。而在放入金属套管204后，撤销对下调节螺栓424的推力，下夹持动块423横向移动，从而使得下夹持槽421缩小。下弹性复位件425受压所产生的弹力抵接到第四台阶面428，用于使得下夹持槽421进行夹紧操作。可以理解地，可以通过旋拧下调节螺栓424，调整第三台阶面427和第四台阶面428之间的距离，进而调节下弹性复位件425的初始顶紧力，进而可以调整夹紧力。这种设置可以为金属套管204进行夹紧操作，并且该夹紧力并不是很大，用于保护金属套管204。

在下夹持本体422上固定下置物台429。该下置物台429与下夹持动块423相对式设置，主要用于在夹持操作过程中放置金属套管204。在下夹持本体422的下端设置有第五台阶面430（图7中示出），主要用于在焊接操作过程中承接金属套管204，保证金属套管204的位置和安全。

在一个实施例中，如图3所示，在底座1上设置用于固定第二支架3的滑移台6。滑移台6用于相对底座1纵向滑动。在底座1上设置有限位块7，以用于限定第二支架3靠近第一支架2。在滑移台6与底座1中间设置锁紧螺钉61，用于将滑移台6锁紧在底座1上。在实际的结构中，该滑移台6可以构造在第二支架3上。在滑移台6带动第二支架3滑移过程中，逐渐靠近第一支架2，直至遇到限位块7，限位块7限定了滑移台6继续移动，保证粗调到位。然后，利用锁紧螺钉61将滑移台6锁紧，避免滑移台6意外移动。例如，底座1与滑移台6为滑轨和滑块式的连接关系。

在滑移台6与第二支架3之间设置横向和纵向微调平台8，用于在横向上和纵向上微调电加热器5的位置，用于保证焊接质量。在第一支架2与夹持组件4之间设置竖向微调平台9，用于竖向微调。需要说明的是，横向和纵向微调平台8，以及竖向微调平台9均可以采用现有技术中的微调平台，而具体结构在此不再赘述。

如图1所示，第一支架2和第二支架3均构造为三角型架，用于保证支撑稳定性。例如，第一支架2通过螺钉设置在底座1上。第二支架3通过螺钉设置在横向和纵向微调平台8。

如图8所示，电加热件5构造为钨丝加热子。具体地，在第二支架3的上端面上设置横向上相对式分布的两个钨丝下夹件51。在钨丝下夹件51与第二支架3之间设置有绝缘板52。并在钨丝下夹件51上设置相对式延伸的钨丝下夹部53。在各钨丝下夹件51上设置有钨丝上夹件54。并在钨丝上夹件54上设置相对式延伸的钨丝上夹部55。同侧的钨丝下夹部53和钨丝上夹部55夹持钨丝加热子的一端。通过绝缘螺栓56将钨丝下夹件51设置到第二支架3上。通过连接螺栓57将钨丝上夹件54固定到钨丝下夹件51上。同时，连接螺栓57上设置有螺母58，用于压接恒温控制器59的输出线。由此，实现钨丝加热子的两端与恒温控制器59连接。在钨丝加热子的外侧设置有热电偶60（图4中示出），热电偶60与恒温控制器59连接，用于感应钨丝加热子的温度并将该温度反馈到恒温控制器59，而恒温控制器59根据热电偶60所反馈的温度信息，调整和控制输送到钨丝加热子的电流，进而保证钨丝加热子的合适的温度。结构上，热电偶60位于钨丝加热子的外侧，并处于对称的中心位置处。优选地，钨丝加热子构造为圆弧状，例如，Ω状，用于更好的包围玻璃焊料，提高焊接质量。

下面根据图1到8详细描述利用焊接装置进行焊接的方法。

步骤一，将夹持组件4从第一支架2上取下。然后将夹持组件4放到操作工作面上，其中，夹持组件4的放置如图7所示。在显微镜下完成待焊接件200的尾纤组件201和金属套管204的安装定位。

首先，要在尾纤组件201的光纤上剥出一定长度的裸纤窗口，再将玻璃焊料203，金属套管204依次穿过光纤202并置于裸纤窗口附近。

接着，按动下调节螺栓424横向移动，以压缩下弹性复位件425，同时，带动下夹持动块423横向移动，使得下夹持槽421张开。将金属套管204放入到置物台429上，同时，金属套管204的下端抵接到第五台阶面430上。撤销对下调节螺栓424的推力，下夹持动块423横向移动，从而使得下夹持槽421缩小，夹紧金属套管204。

然后，松动式旋拧上调节螺栓414远离上夹持动块413过程中，撤去抵接到上夹持动块413上地驱动力。在上弹性复位件418自身弹力下，促动上夹持动块413运动，从而使得上夹持槽411完成打开操作。将尾纤组件201置于上夹持槽411内的上置物台419上。调紧式旋拧上调节螺栓414靠近上夹持动块413过程中，第一台阶面416给上夹持动块413驱动力，用于促动上夹持动块413进行向靠近上夹持本体412方向移动，进而上夹持槽411的宽度缩小，用于完成夹紧操作。

最后，将已经装夹了尾纤组件201和金属套管204的夹持组件4安装到第一支架2上。则夹持组件4与第一支架2保证了金属套管204和尾纤组件201的相对焊接位置，提高尾纤串音合格率。

步骤二，调整第一支架2和第二支架3之间的距离。具体地，推动滑移台6进行移动，进而带动第二支架3靠近第一支架2。直至，滑移台6遇到限位块7，则第二支架3移动到位。利用锁紧螺钉61限定滑移台6在底座1上的位置。接着通过调整横向和纵向微调平台8以及竖向微调平台9，使得玻璃焊料203正处于钨丝加热子正中间。

步骤三，启动恒温控制器59。恒温控制器59的电流通过连接螺栓57和上夹件54后到达钨丝加热子，钨丝加热子产生的热量对玻璃焊料进行加热，用于完成焊接。在该过程中，热电偶60感应钨丝加热子的温度并将该温度反馈到恒温控制器59，而恒温控制器59根据热电偶60所反馈的温度信息，调整和控制输送到钨丝加热子的电流，进而保证钨丝加热子的合适的温度，例如，钨丝加热子的温度控制在360-380摄氏度。从而完成精准的温度控制，保证焊接质量。

在本申请中，温度能实现闭环控制，且钨丝电阻是个定值，温度和输入的功率曲线为正比，保证焊接过程可在10秒内完成，提高工作效率。不论金属套管204是不是导电材质均可以实现焊接。焊接只左右在玻璃焊料周围，可有效减小对光纤的焊接损伤。对于保偏光纤，消光比能达到较高水平，大于30db。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上；术语“上”、“下”、“纵向”、“横向”、“竖向”等指示的方位或位置关系仅是为了便于描述本发明和简化描述，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发明的限制。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。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。因此，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和/或修改，根据本发明的实施例作出的变更和/或修改都应涵盖在本发明的保护范围之内。