專利名稱：一種切割定位式光纖熔接機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光纖熔接技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種切割定位式光纖熔接機。
背景技術(shù)：
光纖熔接機是一種靠放出電弧形成的高溫將兩頭光纖熔化，同時運用準直原理平緩?fù)七M，以實現(xiàn)光纖模場的耦合的通信工程設(shè)備，被廣泛用于通信工程施工、維護、通信設(shè)備生產(chǎn)制造中。上世紀70年代第一臺光纖熔接機誕生于德國西門子公司，當時采用的是乙炔火焰熔接，逐漸發(fā)展到依靠顯微鏡觀察光纖接續(xù)端面(經(jīng)切割后端面)在三維空間(X、Y、 Z軸)的位置并手動調(diào)整使其精度對準，達到要求后在電極放電型成的高溫空間內(nèi)繼續(xù)推進 (Z軸方向)一段距離使接續(xù)部位達到熔融狀態(tài)并接續(xù)在一起。上世紀80年代后期至現(xiàn)在， 經(jīng)過不斷的技術(shù)演進，CCD成像及其成像后的圖型分析技術(shù)取代了人工顯微觀察，步進電機及其高精度推進技術(shù)也取代了手工調(diào)校對準，隨著單片機性能的不斷提高及其相關(guān)技術(shù)的不斷演進光纖熔接機的性能、速度以得到很大程度提高。充分的市場競爭也導(dǎo)致了設(shè)備的價格從上世紀90年代30-40萬人民幣每臺的價格降到目前2-6萬人民幣的價格。目前市場上大約有7-8種品牌的光纖熔接機，其工作原理和使用過程基本上是一樣的，即
(I)準備光纖端面。在熔接前通過光纖切割刀來制備切面垂直于軸線的端面，只有這樣才能在接續(xù)過程中以端面為界面完成對準。(2)放置光纖接續(xù)。將切割后的光纖放在熔接機的V型槽中，壓上夾具，后按下接續(xù)鍵，系統(tǒng)通過鏡頭和CCD獲取光纖的三維圖像，并據(jù)此分析和指導(dǎo)熔接機的機械系統(tǒng)調(diào)節(jié)光纖位置相向移動，當光纖端面之間的間隙合適后停止移動，設(shè)定初始間隙，熔接機測量，并顯示切割角度。在初始間隙設(shè)定完成后，開始執(zhí)行纖芯或包層對準，然后熔接機減小間隙(最后的間隙設(shè)定)，高壓放電產(chǎn)生的電弧將左邊光纖熔到右邊光纖中，最后微處理器計算損耗并將數(shù)值顯示在顯示器上，接續(xù)完成。

發(fā)明內(nèi)容
針對上述現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是光纖熔接機自發(fā)明以來，一直使用圖像觀察分析對準來驅(qū)動放電熔接的方式，若干年來的改進均是在如何更快速地獲取更高質(zhì)量的圖像上，雖然取得了不錯的效果，但是光纖熔接機本身結(jié)構(gòu)復(fù)雜，圖像獲取和處理相關(guān)的結(jié)構(gòu)件和軟件以及運行這些軟件的硬件占用了大量的設(shè)備空間，消耗了 50%以上的能源；且必須配置切割刀；由于光纖熔接機是施工儀表，一般在室外使用，溫度、氣壓、濕度以及光線等環(huán)境復(fù)雜，變化大，導(dǎo)致設(shè)備的相關(guān)結(jié)構(gòu)件容易損壞，不易于維護。為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案
一種切割定位式光纖熔接機，包括電氣控制系統(tǒng)，其特征在于，還包括對光纖夾持定位的定位機構(gòu)、劃傷并熔接光纖的運動滑塊、擊斷劃傷光纖的擊錘及連動機構(gòu)；所述定位機構(gòu)由光纖定位總成、夾持光纖的光纖壓板構(gòu)成，所述運動滑塊上設(shè)有光纖切割刀片、放電電極和運動滑塊的行程控制機構(gòu)。進一步地，還包括機架，在該機架上設(shè)有帶槽孔的工作臺面，工作臺面上安裝所述定位機構(gòu)；定位機構(gòu)中的光纖定位總成位于槽孔上方，光纖壓板位于槽孔兩側(cè)；槽孔下方安裝所述運動滑塊；槽孔上方還設(shè)有所述擊錘，擊錘的連動機構(gòu)配合運動滑塊動作。進一步地，在所述工作臺面上還設(shè)有使光纖壓板移動并帶動光纖軸向移動的微動機構(gòu)，微動機構(gòu)至少包含有壓電陶瓷位移器。進一步地，所述光纖定位總成為整體式結(jié)構(gòu),包括兩個位于槽孔兩側(cè)的定位臺、橫跨槽孔連接兩定位臺的連接體；定位臺沿光纖軸向方向開設(shè)V型溝槽，V型溝槽旁邊設(shè)有引導(dǎo)對側(cè)光纖的凹面，兩端光纖在V型溝槽內(nèi)處于同一軸向，所述連接體呈拱型結(jié)構(gòu)讓運動滑塊通過。進一步地，所述光纖壓板包括光纖定位壓板和光纖固定壓板，兩側(cè)各設(shè)一支，在光纖定位總成與光纖固定壓板之間設(shè)置V型卡槽，光纖依次通過光纖定位壓板、光纖固定壓板、V型卡槽、光纖定位總成的V型溝槽，然后經(jīng)對側(cè)光纖V型溝槽旁的凹面引導(dǎo)至對側(cè)光纖固定壓板；光纖固定壓板同時固定本側(cè)和對側(cè)的光纖；所述光纖定位總成的V型溝槽之上設(shè)置活動定位壓錘。進一步地，在所述機架內(nèi)設(shè)有配合運動滑塊運動的滑腔；所述滑腔為腔體結(jié)構(gòu)或是軌道機構(gòu)。進一步地，所述運動滑塊上安裝一片光纖切割刀片。進一步地，所述運動滑塊上安裝兩片光纖切割刀片，沿放電電極中心線延線左右對稱安裝。進一步地，所述行程控制機構(gòu)為定位栓和位置傳感器。
進一步地，擊錘的連動機構(gòu)配合運動滑塊動作完成擊斷劃傷光纖。進一步地，電氣控制系統(tǒng)，包括CPU、位置傳感器，位置傳感器設(shè)置在切割并熔接光纖的運動滑塊上，還包括壓電陶瓷微位移器、放電電極、電極放電控制模塊、高壓線圈和輔助功能模塊；壓電陶瓷微位移器與CPU連接，安裝在熔接機光纖壓板處；放電電極單支或全部安裝在運動滑塊上，電極放電控制模塊與CPU連接，控制放電電極放電；高壓線圈與電源模塊連接，給放電電極供電，電源模塊與CPU連接。進一步地，所述位置傳感器將放電對準待熔光纖的位置信號傳輸至CPU，CPU分析處理后使壓電陶瓷微位移器上電在Z軸方向上饋入5-30um的同時；CPU指令電極放電控制模塊控制高壓線圈為放電供電，熔接光纖。本發(fā)明的原理為一是利用光纖本身的應(yīng)力；在切割前將兩段清潔后的需接續(xù)光纖相向布放在同一軸線上，在待熔接處光纖微彎布放以避開對面光纖，并一次同時劃傷兩根光纖隨后擊斷上述需接續(xù)光纖完成切割，切割擊斷后的微彎光纖段在自身應(yīng)力的作用下恢復(fù)到自然狀態(tài)；二是運動滑塊運行軌跡固定不變且往復(fù)，因而光纖切割刀片對光纖的劃傷位置固定不變，放電電極相對于切割完成后的光纖切割端面位置固定不變，這兩個固定不變的距離保證了放電熔接前Z軸需要的初始距離；三是由于整個作業(yè)過程是在光纖定位總成內(nèi)進行的，切割完成并保證了 Z軸初始位置距離的光纖，利用光纖定位總成本身精度在X、Y軸方向也能滿足接續(xù)要求。于是透過上述三條，系統(tǒng)能快速便捷的將兩根未切割的光纖處理成為在x\Y\z軸三維空間內(nèi)滿足放電接續(xù)前的要求的光纖，這種狀態(tài)下的光纖只需要按照事先設(shè)定的放電參數(shù)和電極放電時的Z軸饋入?yún)?shù)執(zhí)行就能完成光纖接續(xù)。發(fā)明人經(jīng)過多次試驗，經(jīng)測試這些接續(xù)點的合格率不低于92%，因此，這種光纖接續(xù)方式完全能滿足現(xiàn)有工程需求。值得注意的是，整個接續(xù)過程并沒有傳統(tǒng)的光學(xué)鏡頭和CCD以及圖像處理系統(tǒng)參與。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果表現(xiàn)在
一、摒棄以獲取動態(tài)接續(xù)圖像并以分析此圖像的方式驅(qū)動調(diào)芯熔接的方式，而是利用光纖本身的應(yīng)力；在切割前將兩段清潔后的需接續(xù)光纖相向布放在同一軸線上，在待熔接處光纖微彎布放以避開對面光纖，并一次同時劃傷兩根光纖隨后擊斷上述需接續(xù)光纖完成切割，切割擊斷后的微彎光纖段在自身應(yīng)力的作用下恢復(fù)到自然狀態(tài)，由此達到既切割了光纖又使切割后光纖取得在本身應(yīng)力作用下對準的效果，經(jīng)放電和端面的推進完成光纖熔接。二、利用光纖切割型成的光纖端面位置間距和光纖定位總成精度滿足了光纖放電接續(xù)前的條件，省去了大量的機電設(shè)備，大大精簡了現(xiàn)有光纖熔接機結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)更簡單，降低了生產(chǎn)成本，減少了作業(yè)程序，實現(xiàn)了真正的單人操作。


圖I為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖2為運動滑塊的結(jié)構(gòu)示意圖3為光纖放置在定位機構(gòu)的偏移定位示意圖4為光纖固定壓板上的V型卡槽示意圖5為運動滑塊上安裝兩片切割刀片的示意圖6為光纖定位總成的結(jié)構(gòu)示意圖7為擊錘及連動機構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖8為擊錘及連動機構(gòu)與運動滑塊配合的示意圖9為本發(fā)明電氣控制系統(tǒng)的電路框圖中附圖標記1為工作臺面、2為光纖定位總成、201為拱型通道、3為光纖壓板、301 為光纖定位壓板、302為光纖固定壓板、303為V型卡槽、4為擊錘、401為狀態(tài)控制滑塊、402 為定位槽、403為彈簧、5為連動機構(gòu)、6為運動滑塊、601為放電電極、602為定位栓和位置傳感器、603為光纖切割刀片、604為凸起結(jié)構(gòu)、7為機架、8、801和802都為光纖。
具體實施例方式
下面將結(jié)合附圖及具體實施方式
對本發(fā)明作進一步的描述。
一種切割定位式光纖熔接機，包括對光纖夾持定位的定位機構(gòu)、劃傷并熔接兩端光纖的運動滑塊6、擊斷劃傷光纖的擊錘4及連動機構(gòu)5 ;所述定位機構(gòu)由光纖定位總成和夾持光纖的光纖壓板構(gòu)成，所述運動滑塊上設(shè)有光纖切割刀片、放電電極和運動滑塊的行程控制機構(gòu)。該切割定位式光纖熔接機還包括機架7，在該機架上設(shè)有帶槽孔的工作臺面1，工作臺面上安裝所述定位機構(gòu)；定位機構(gòu)中的光纖定位總成2位于槽孔上方，光纖壓板3位于槽孔兩側(cè)；槽孔下方安裝所述運動滑塊6 ;槽孔上方還設(shè)有所述擊錘5，擊錘的連動機構(gòu)配合運動滑塊動作。在所述工作臺面上還設(shè)有使光纖壓板移動并帶動光纖軸向移動的微動機構(gòu)，微動機構(gòu)至少包含有壓電陶瓷位移器。實施例I
運動滑塊如圖2和3所示，該運動滑塊6上設(shè)置光纖切割刀片603、放電電極601和行程控制機構(gòu)，該行程控制機構(gòu)為用于確定電極光纖切割刀片位置的定位栓和位置傳感器 602。在運動滑塊側(cè)面還設(shè)有使滑塊在機架的滑腔內(nèi)穩(wěn)定運動的凸起結(jié)構(gòu)604。運動滑塊加工為金屬件，在其上表面安裝有切割光纖的圓型光纖切割刀片和用于光纖熔接的電極；用于確定電極和位置的定位栓602安裝在運動滑塊的一端面的中心位置，此定位栓由耐磨材料做成。光纖切割刀片為一片時，光纖切割刀片安裝在運動滑塊上表面中心位位置處；當光纖切割刀片為兩片時，以放電電極601為中心左右對稱安裝在運動滑塊上表面，運動滑塊運動切割光纖后，光纖端面間的距離為兩光纖切割刀片間的間距，在這個距離的基礎(chǔ)上， Z軸饋入機構(gòu)軸向推動光纖進行熔接。實施例2
定位機構(gòu)如圖4和圖5所示，所述定位機構(gòu)包括光纖定位總成2和配合光纖定位總成工作的光纖壓板3。該光纖定位總成為整體式結(jié)構(gòu)，包括兩個位于槽孔兩側(cè)的定位臺、橫跨槽孔連接兩定位臺的連接體；定位臺的光纖軸向方向開設(shè)V型溝槽，V型溝槽旁邊設(shè)有放置另一端光纖的凹面，該臺面高度與V型溝槽一致，兩端光纖在V型溝槽內(nèi)處于同一軸向， 離開V型溝槽偏離軸向；所述連接體呈拱型結(jié)構(gòu)201容運動滑塊通過。光纖壓板3包括光纖定位壓板301和光纖固定壓板302，在光纖定位總成與光纖固定壓板之間設(shè)置V型卡槽 303，卡槽的V型開口下端與光纖定位總成的V型溝槽槽下端在同一軸線上。光纖固定壓板設(shè)置在對側(cè)，光纖801依次通過光纖定位壓板、V型卡槽的V型開口、定位臺的V型溝槽槽， 然后至對側(cè)的光纖固定壓板；光纖固定壓板固定對側(cè)的光纖802并壓在同側(cè)的V型卡槽上； 所述定位臺的V型溝槽槽之上設(shè)置活動定位壓錘?！獋€光纖定位壓板301和一個光纖固定壓板302為一組設(shè)置光纖定位總成2的兩側(cè)。光纖定位壓板用于保障清潔后的裸光纖纖經(jīng)過設(shè)定位置；而光纖固定壓板用于固定兩根裸光纖，克服刀片劃過時對光纖型成的向上的頂力。待熔接的光纖放置在放置好后經(jīng)擊錘擊斷后的光纖在自身應(yīng)力的作用下，兩端光纖對準。在切割前將兩邊需接續(xù)光纖微彎布放在光纖定位總成2中以避開對面光纖，并在同一直線軌跡上切割并擊斷上述需接續(xù)光纖，切割完成后的光纖在自身應(yīng)力作用下在恢復(fù)到自然狀態(tài)并在光纖定位總成2中彼此對準，由此達到既切割了光纖又使切割后光纖取得在本身應(yīng)力作用下對準的效果，經(jīng)放電和端面的推進完成光纖熔接。實施例3
擊錘及連動裝置，如圖6所示，擊錘將光纖壓制在光纖定位總成的精密V型槽內(nèi)，用于以保證對準精度。光纖在被位于運動滑塊上的光纖切割刀片垂直劃傷后需擊錘在劃傷處的反面敲擊光纖以使的光纖由劃傷處始被“掰”開。擊錘由定位槽402固定在工作臺面I適當位置，在向下作用力的彈簧403和狀態(tài)控制滑塊401的共同作用下使擊錘4只能在垂直方向上運動，擊斷劃傷后的光纖。該狀態(tài)控制滑塊401可安裝在運動滑塊中的右側(cè)面。當然擊錘也可以通過其他方式連接，如圖I所示，擊錘4通過連接臂5安裝在工作臺面I上，在工作臺面上通過現(xiàn)有的手段能輕易地實現(xiàn)手動或自動控制連接臂帶動擊錘垂直向下運動。綜之，只要擊錘能垂直向下運動擊斷劃傷后的光纖均落入本發(fā)明的保護范圍。擊錘前端由于和光纖接觸的需要須使用橡膠等緩沖材料。實施例4
光纖熔接步驟為
①開剝光纜，并分纖將光纖穿過熱縮管；
②剝?nèi)ス饫w涂覆層、用酒精清潔光纖；
③將清潔好的光纖放置在熔接機一側(cè)，用光纖定位壓板壓住涂層剝離處，使剝除了涂層的光纖完全經(jīng)過光纖固定壓板以及安裝在光纖固定壓板上的V型卡槽上的V型槽后再經(jīng)過光纖定位總成，人為偏移至對端V型卡槽側(cè)面并最終平放至對端光纖固定壓板；
④重復(fù)上一步驟，正確放置另一側(cè)光纖；
⑤推動運動滑塊至固定位置，完成光纖切割、擊斷、以及接續(xù)位置放置，放下光纖定位總成上方的壓錘；
⑥按下熔接按鍵，執(zhí)行電極放電和Z軸饋入程序，完成接續(xù)。進一步地說明為涂層剝除清潔后未切割端面的光纖，由光纖定位壓板壓住涂層剝離處，剝?nèi)ス饫w涂覆層并用酒精清潔后的光纖經(jīng)過光纖固定壓板以及安裝在光纖固定壓板上的V型卡槽上的V型槽后再跨過光纖定位總成并有一定的偏移角度延伸到另一側(cè)并被另一側(cè)的光纖固定壓板夾持固定，另一側(cè)的光纖處理和放置相同。放置完成后，在Y軸正方向上推動運動滑塊至定位栓以及位置傳感器到位的過程中，首先是安裝在運動滑塊的光纖切割刀光纖切割刀片劃過并且是在垂直方向上劃傷左右兩芯光纖。在完成上述步驟后，在運動滑塊的繼續(xù)帶動下，位于光纖定位總成光纖劃傷部位上方的擊錘及其連動機構(gòu)沿負X 軸的方向向下?lián)魯鄤潅课坏墓饫w。切割后的光纖在光纖定位總成上型成了靠光纖定位總成本身精度即在X軸、Y軸、Z軸方向上對準，并在Z軸方向上有精確的原始位置。擊錘歸位，最后在定位栓以及位置傳感器定位下電極對準接續(xù)部位，放電熔接光纖。實施例5
本發(fā)明的電氣控制系統(tǒng)，包括CPU、位置傳感器，位置傳感器設(shè)置在切割并熔接光纖的運動滑塊上，還包括壓電陶瓷微位移器、放電電極、電極放電控制模塊、電極放電參數(shù)調(diào)整模塊、高壓線圈和輔助功能模塊；壓電陶瓷微位移器與CPU連接，安裝在熔接機光纖壓板處；放電電極安裝在運動滑塊上，電極放電控制模塊與CPU連接，控制放電放電，且與電極放電參數(shù)調(diào)整模塊連接；高壓線圈與電源模塊連接，給放電供電，電源模塊與CPU連接。該電源模塊有直流和交流兩種供電方式。所述位置傳感器將放電對準待熔光纖的位置信號傳輸至CPU，CPU分析處理后使壓電陶瓷微位移器上電在Z軸方向上饋入5-30um的同時；CPU 指令電極放電控制模塊控制高壓線圈為放電供電，熔接光纖。所述CPU還與輔助功能模塊、顯示及輸入控制模塊、熱縮管加熱及其控制單元、 RS-232接口連接通信。該輔助功能模塊包含環(huán)境參數(shù)采集模塊即氣壓、溫度、濕度的采集模塊、按鍵輸入模塊和熱熔爐控制。
權(quán)利要求
1.一種切割定位式光纖熔接機，包括電氣控制系統(tǒng)，其特征在于，還包括對光纖夾持定位的定位機構(gòu)、劃傷并熔接光纖的運動滑塊、擊斷劃傷光纖的擊錘及連動機構(gòu)；所述定位機構(gòu)由光纖定位總成、夾持光纖的光纖壓板構(gòu)成，所述運動滑塊上設(shè)有光纖切割刀片、放電電極和運動滑塊的行程控制機構(gòu)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的切割定位式光纖熔接機，其特征在于還包括機架，在該機架上設(shè)有帶槽孔的工作臺面，工作臺面上安裝所述定位機構(gòu)；定位機構(gòu)中的光纖定位總成位于槽孔上方，光纖壓板位于槽孔兩側(cè)；槽孔下方安裝所述運動滑塊；槽孔上方還設(shè)有擊錘，擊錘的連動機構(gòu)配合運動滑塊動作。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的切割定位式光纖熔接機，其特征在于在所述工作臺面上還設(shè)有使光纖壓板移動并帶動光纖軸向移動的微動機構(gòu)，微動機構(gòu)至少包含有壓電陶瓷位移器。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的切割定位式光纖熔接機,其特征在于所述光纖定位總成為整體式結(jié)構(gòu)，包括兩個位于槽孔兩側(cè)的定位臺、橫跨槽孔連接兩定位臺的連接體；定位臺沿光纖軸向方向開設(shè)V型溝槽，V型溝槽旁邊設(shè)有引導(dǎo)對側(cè)光纖的凹面，兩端光纖在V型溝槽內(nèi)處于同一軸向，所述連接體呈拱型結(jié)構(gòu)容運動滑塊通過。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的切割定位式光纖熔接機，其特征在于，所述光纖壓板包括光纖定位壓板和光纖固定壓板，兩側(cè)各設(shè)一支，在光纖定位總成與光纖固定壓板之間設(shè)置V 型卡槽，光纖依次通過光纖定位壓板、光纖固定壓板、V型卡槽、光纖定位總成的V型溝槽， 然后經(jīng)對側(cè)光纖V型溝槽旁的凹面引導(dǎo)至對側(cè)光纖固定壓板；光纖固定壓板同時固定本側(cè)和對側(cè)的光纖；所述光纖定位總成的V型溝槽之上設(shè)置活動定位壓錘。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的切割定位式光纖熔接機，其特征在于，在所述機架內(nèi)設(shè)有配合運動滑塊運動的滑腔；所述滑腔為腔體結(jié)構(gòu)或是軌道機構(gòu)。
7.根據(jù)權(quán)利要求I和6所述的切割定位式光纖熔接機，其特征在于，所述運動滑塊上安裝一片光纖切割刀片。
8.根據(jù)權(quán)利要求I和6所述的切割定位式光纖熔接機，其特征在于，所述運動滑塊上安裝兩片光纖切割刀片，沿放電電極中心線延線左右對稱安裝。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的切割定位式光纖熔接機，其特征在于，所述行程控制機構(gòu)為定位栓和位置傳感器。
10.根據(jù)權(quán)利要求I所述的切割定位式光纖熔接機，其特征在于，擊錘的連動機構(gòu)配合運動滑塊和擊錘動作完成劃傷擊斷光纖作業(yè)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種切割定位式光纖熔接機，涉及光纖熔接技術(shù)領(lǐng)域，現(xiàn)有光纖熔接機都是在如何利用CCD更好獲取和分析圖像以驅(qū)動放電熔接上進行演進，本發(fā)明摒棄以獲取及分析圖像為基礎(chǔ)驅(qū)動光纖熔接的方式，利用光纖本身的應(yīng)力，切割前將兩邊需接續(xù)光纖微彎布放以避開對面光纖，并一次同時劃傷兩根光纖后擊斷完成切割，切割完成后的光纖在自身應(yīng)力作用下恢復(fù)到自然狀態(tài)并在光纖定位總成中彼此對準，由此達到既切割了光纖又使切割后光纖取得在本身應(yīng)力作用下對準的效果，經(jīng)放電和端面的推進完成光纖熔接。本發(fā)明無需另配切割刀，精簡了熔接結(jié)構(gòu)，縮小了體積，減少了作業(yè)程序，降低了成本，提高了可靠性。
文檔編號G02B6/255GK102590947SQ20121009532
公開日2012年7月18日 申請日期2012年3月31日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月31日
發(fā)明者李亮 申請人:成都捷康特科技有限公司