CN102460250A - 无刀片光纤切割器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种无刀片光纤切割器，其包括通过一般为支撑托架而互相连接的第一夹具和第二夹具，其中第二夹具能够相对于第一夹具沿光纤轴线移动。所述第一夹具和第二夹具分别接纳光纤的一部分。所述光纤切割器包括在光纤的剥离部分形成张力的机构，在张力下的光纤的剥离部分被暴露以与柔性磨料接触，所述柔性磨料在光纤的切割处形成划痕。

Description

无刀片光纤切割器

背景技术

技术领域

本发明涉及一种用于切割光纤，特别是要在现场进行封端和抛光的光纤的设备。

背景技术

在光通信网络领域中，常常需要将一根光纤连接到另一根光纤。传统连接方法包括熔接、机械接合和插/拔型连接。通常需要在现场环境中准备连接。当在现场进行这种连接时，作为光纤准备过程的一部分，可能需要切削或切割光纤。

现有的便携式光纤切割器是价格昂贵、精密的机构，其通常包括两个主要结构。首先，传统切割器具有通过张力、弯曲、变形或它们的组合在光纤上施加可控应变力的机构。其次，传统切割器具有刚性刀片，其通常由金刚石或其他硬材料制成，用于在光纤表面上生成划痕。这些刀片可显著增加成本，在许多情况下，可能需要定期维护。此外，使用刚性刀片必须小心，否则会损坏光纤，因为在使用太大力的情况下刀片可能影响光纤。一些常用的光纤切割器描述于美国专利号6,634,079、6,628,879和4,790,465中。激光切割器也是已知的并主要在工厂或其它受控环境中使用。

发明内容

根据本发明的示例性方面，提供了用于直接切割光纤的无刀片光纤切割器。所述的无刀片光纤切割器包括通过总体上为平面的托架互相连接的第一夹具和第二夹具，其中第二夹具能够相对于第一夹具沿光纤轴线移动。所述第一夹具和第二夹具分别接纳光纤的一部分。所述的光纤切割器包括在光纤的剥离部分形成张力的机构，所述光纤的处于张力的剥离部分被暴露以与一柔性磨料接触，柔性磨料在光纤的所述切割部分形成划痕。

在另一方面，柔性磨料被布置在穿梭装置(shuttle device)上，所述穿梭装置横向移动越过光纤轴线在托架上从第一位置移动到第二位置。在穿梭装置从所述第一位置移动到所述第二位置时，所述柔性磨料接触所述光纤。在另一优选方面，所述穿梭装置触发所述张力机构，该张力机构带有弹簧，以形成张力以切割光纤。

在另一方面，柔性磨料可包括磨料涂覆的金属线和磨料涂覆的细丝中的一种。

在另一方面，柔性磨料包括砂纸、研磨片或线中的一种。

在另一方面，第一夹具可构造为能够暂时固定光纤的第一部分，而第二夹具可构造为能够暂时固定光纤的第二部分。磨料可接触设置在第一夹具和第二夹具之间的光纤剥离部分，以形成划痕。

在另一方面，第一夹具和第二夹具的至少一个包括磁性夹具。在另一方面，所述弹簧向所述光纤施加大约100克至大约300克的轴向张力，且在进一步的方面，施加从大约200克至大约250克的轴向张力。

根据本发明的另一示例性方面，一种切割光纤的方法包括提供一光纤切割器，所述光纤切割器包括通过总体上为平面的托架互相连接的第一夹具和第二夹具，其中第二夹具能够相对于第一夹具沿光纤轴线移动；和在光纤的剥离部分形成张力的机构。该方法包括剥离所述光纤的一部分。该方法还包括将所述光纤的第一部分定位于第一夹具，并使所述光纤的剥离部分伸展至第二夹具。该方法还包括将所述柔性磨料的一部分施加到剥离光纤的表面，其中所述柔性磨料被布置在穿梭装置上，所述穿梭装置在托架上从第一位置横向移动移动到第二位置。在穿梭装置从所述第一位置移动到所述第二位置时，所述柔性磨料接触所述光纤。所述穿梭装置可触发所述张力机构产生轴向张力。

在另一方面，在将光纤置于张力下之前形成所述划痕。

上述本发明的发明内容并非意图描述本发明的每一个说明性实施例或每种实施方式。附图及其后的具体实施方式更具体地举例说明这些实施例。

附图说明

将参照附图进一步描述本发明，附图中：

图1A为本发明的一个方面的切割器的等轴视图。

图1B为图1A中的切割器的另一个等轴视图。

图1C为图1A中的切割器的另一个等轴视图，其中的夹具处于开放位置。

图2A为根据本发明的另一个方面的示例性切割器的穿梭装置部件的等轴视图。

图2B为图2A的穿梭装置的剖面图。

图3A为根据本发明的一个方面的带有张力或应变机构的切割器的等轴底视图，其中穿梭装置处于第一位置。

图3B为根据本发明的一个方面的带有张力或应变机构的切割器的另一个等轴底视图，其中，穿梭装置处于中间位置。

图3C为根据本发明的一个方面的带有张力或应变机构的切割器的一等轴底视图，其中，穿梭装置处于第二位置。

虽然本发明可修改为各种修改形式和替代形式，但其具体的方式已以举例的方式在附图中示出并且将会作详细描述。然而应当理解，目的并不是将本发明局限于所述的具体实施例。相反，其目的在于涵盖由所附权利要求书限定的本发明范围内的所有修改形式、等同形式和替代形式。

具体实施方式

在以下的具体实施方式中参考形成本发明的一部分的附图，在附图中以举例说明的方式显示可以实施本发明的具体实施例。就这一点而言，诸如“顶部”、“底部”、“前”、“后”、“前部”、“向前”和“尾部”等方向性术语应结合所描述的图示取向使用。因为本发明实施例的元件可被布置在多个不同取向上，所以使用方向性术语是为了举例说明，且不局限于此。应当理解，可以采用其它的实施例，并且在不脱离本发明范围的情况下可以进行结构或逻辑的改变。因此，不应将以下详细描述视为具有限制意义，并且本发明的范围由所附的权利要求书限定。

本发明涉及一种适于现场操作、以简单、低成本的方式切割光纤的无刀片光纤切割器。简言之，通过采用本发明描述的实施例，光纤可被施加轴线张力并采用柔性磨料，如金刚石涂覆线在光纤中形成划痕。本发明中描述的切割器实施例可与可现场端接的连接器或熔接设备一起使用。

切割装置100及其部件在发明中通常称作切割器100，其示于图1A-1C中。切割器100为提供合适的张力通过使用磨料如研磨剂涂覆的线使光纤切割开的一种无刀片便携式光纤切割装置。切割器100包括一总体上平面的主体，其包括放置于托架105上的第一夹具和第二夹具110、120。第一和第二夹具被构造成能够对准和夹持要切割的光纤108(见图1C)。在一优选的方面，托架105和其部件可由聚合材料如塑料形成或模制，尽管金属或其它合适的刚性材料也可以采用。

切割器100还包括在第一和第二夹具之间设置于托架105上的穿梭装置150。穿梭装置150固持有磨料并被构造成能够横向移动越过所述要切割的光纤。更详细地示于图3A-3C的张力或应变机构使光纤处于轴向张力下。穿梭装置150穿过光纤移动，因而柔性磨料穿过光纤就在光纤表面形成划痕，从而使张紧的光纤被切割。

更详细地，切割器100包括在切割之前将光纤夹持到位的第一和第二夹具110、120。如图1A-1C所示，所述夹具可被构造成常规的板型夹具110和120，以用来夹持光纤108。光纤108可为传统的光纤，例如标准单模光纤或多模光纤，例如SMF 28(得自康宁有限公司)。

第一夹具110(在图1C中处于开放位置，而在图1A和1B中处于闭合位置)可包括夹具顶板112和夹具底板或基座114。夹具底板114可作为托架105的一部分整体制成，如图1A-1C中的实施例所示。作为另外一种选择，夹具底板114可作为安装到托架105上的单独元件制成。第一夹具110还可包括锁闭115或类似的锁紧机构，以在切割过程中使夹具处于闭合位置。一个或多个光纤对准导块，如导块111a、111b可形成或安装于托架105上以帮助对准将被光纤夹具110接纳的光纤。

第一夹具110可被构造成能够牢固地夹持住光纤的被剥离的玻璃芯/包覆面或光纤的缓冲包被层。因此，在一些情况下，夹具上板112和夹具下板114之一或两者可包括柔顺材料或垫以进一步夾持光纤的表面和/或减少在第一夹持位置处光纤的表面产生裂口或划痕的可能性。

在一个可供选择的方面，切割器100可包括位于穿梭装置150之前的多个夹具。例如，第一夹具可用于夹持到光纤的缓冲涂层，而另一个夹具可构造成能够牢固地夹持住光纤剥离的玻璃芯/包覆面。这些夹具还可保护光纤在切割的过程中不发生转动或其它不希望的移动。

在又一可供选择的方面，第一夹具110可为一单独装置的一部分，如光纤夹持组件，如在美国专利号7,280,733中描述的那种。所述的光纤夹持组件可采用托架或拖运器的形式，其能被托架105接纳(松散地或牢固地)并且夹持在其中的光纤可被切割器100切割。这样，本领域的技术人员可将切割器100作为多工具光纤连接器封端套件的一部分。

重新参考图1A-1C，第二夹具120可包括夹具上板122和夹具下板或基座124。锁或锁闭125在夹持过程中可用来紧固夹具120。一个或多个光纤对准导块如导块121可在夹具120上形成或形成到托架105，以帮助将光纤进一步对准到就像为进行切割被安装到位一样。

在一个优选方面，夹持上板和夹持下板122、124均作为与托架105独立的元件形成。这样，夹具120就可以连接至下面结合图3A-3C描述的张力或应变机构。所述张力或应变机构在切割过程中沿光纤轴向(如，箭头126方向)将夹具120拉/推离第一夹具110和穿梭装置150。还有，在另一优选方面，当夹具120被置于张力下时，其在光纤轴向稍微伸长以确保光纤108上夹持强度均匀足够。如第一夹具110一样，在一些方面，夹具上板122和夹具下板124之一或两者可包括柔顺材料或垫，如柔顺垫127。在夹具120的主体外部可设置有被构造成能够接收手指压力的驱动123来帮助现场技术人员在进行切割之前将夹具120就位在合适的轴向位置。

在一个可供选择的方面，夹具110、120之一或两者可做成磁性夹具，其中小磁铁可被设置在上和/或下夹持板上或其内(从而就不再需要闭合锁定115、125)。在另一可供选择的方面，夹具110、120之一或两者可具有不同的结构，如具有对本发明所属技术领域的技术人员来说显而易见的V形槽光纤通道。

切割器100还包括设置于在托架105内形成的一轨道或通道内的(未示出)穿梭装置150。穿梭装置150的定位可参照图1A-1C进行理解，而图2A和图2B则提供了穿梭装置150更近距离的视图。穿梭装置150固持有用于在被切割光纤表面形成划痕的磨料。在一示例性方面，磨蚀作用可仅包括磨料在已剥离的光纤表面的横向移动(如箭头166方向)。当以可控的方式拉紧光纤时可施加划痕，或者，在拉紧光纤之前可施加划痕。

在一个优选的方面，所述磨料包括柔性磨料，如其外表面或外表面的一部分涂覆(稀疏地或致密地)有磨料的金属线或其它丝。磨料可以是传统的磨料，例如金刚石粉末或颗粒、石墨/碳化物粉末或颗粒或比玻璃硬的类似材料。例如，在一示例性可供选择的方面，所述柔性磨料可包括涂覆有金刚石颗粒的钢线。在一个实例中，所述钢线可具有大约155μm的直径，金刚石颗粒的尺寸为大约20μm。

在另一方面，所述柔性磨料可包括砂粒尺寸为大约5μm或更大的一片常规的砂纸片，或研磨膜。在一优选的方面，设备100提供垂直切割。

在其他可供选择的方面，磨料可包括砂纸片或砂纸带、研磨膜片或带、或线丝形式的研磨剂。

重新参考图2A和2B，在一优选的方面，所述磨料包括通过紧固器153，如机械器具或粘结剂安装在穿梭装置内的磨料涂覆的线151。这种构造使得线151在一端被支撑，而另一端则处于自由状态，从而使其在切割过程中与光纤接触时可自由折曲。这种线柔性减少了与光纤侧的接触力，从而在光纤上减少不需要的、可能对切割质量产生有害影响的扭力和剪切力。

穿梭装置150包括一个或多个槽，以在穿梭装置移动之前和移动过程中使切割的光纤通道通畅。在图2A和2B的方面，穿梭装置150包括垂直光纤槽155和水平光纤槽156。而且，穿梭装置150可包含一个或多个底部结构152，底部结构152被构造成能够在切割过程中当所述穿梭装置150在形成在托架105上的轨道或通道内移动时为其提供稳定性。可提供被构造成能够接收指压力的驱动器154来帮助现场技术人员在切割过程中在光纤108上移动所述穿梭装置(图3C)从第一(切割前)位置到第二位置。在一优选方面，所述穿梭装置可由聚合材料形成或模制，而柔性磨料包括磨料涂覆的金属线。这样，穿梭装置150可为可丢弃的部件，切割一些次数后，如光纤切割10次、20次或50次后被替换掉。

图3A-3C从托架105下面(支撑第一夹具110的托架部分为简化起见省略)示出切割器100的部分视图来说明受控张力机构。如上所述，张力或应变机构在切割过程中将光纤置于轴向张力下。更详细地，张力机构包括轴向弹簧129，其设置于固定到托架105的杆162上。杆162被设置为与光纤轴线基本平行。夹具板124的部分128可包括与杆162适配的孔并与弹簧129接触。弹簧129压住阻挡件128，在轴向(箭头126方向)对夹具120施加偏压。在切割操作之前，夹具120暂时紧固在第一位置(见图3A)，在此位置弹簧129被基本上压缩。在切割过程中，夹具120被松开以对被夹具110和120夹持的光纤施加轴向张力。

在此示例性方面，连接机构140将夹具120的轴向位置以可控方式连接至穿梭装置150的横向位置以获得可重复的结果。连接机构140设置于托架105的底面并将夹具120连接至穿梭装置150。因此，所述连接机构可被构造为能够使穿梭装置150的横向移动触发第二夹具120松开以使光纤在轴向张力下被夹持于夹具110和120中。

特别地，连接机构140包括通过安装至夹具120底板124上的一个或多个紧固器连接至夹具120的板146。板146还包括扩大的通道或开口142，其具有一能接收连接至穿梭装置150的柱(post)144的配合部分145的倾斜构件或部分143。例如，柱144可通过在穿梭装置150一端形成的安装元件157配合到位。另外，柱144与由横向设置偏向穿梭装置150的杆158支撑的偏置弹簧159配合。穿梭偏置弹簧159可对横向移动提供微小的阻力以帮助减少光纤的意外刮伤和夹具板120的突然松脱。

在图3A中，穿梭装置150被显示在第一横向位置，该位置相应于夹具120位于切割前位置。在此切割前位置，夹具120被阻止不能在箭头126方向轴向移动，因为板146受到柱144的位于槽142狭窄部分中的配合部分145作用的限制。就是在此位置，光纤可被安装到夹具110和120上。为了开始切割程序，穿梭装置150可在横向(这里是箭头166方向-参见如图3B)移动。在此中间穿梭位置，如图3B所示，柱144的配合部分145可沿槽滑行并受配合槽142倾斜部分143边界的限制。这种构造使得板146/夹具120通过切割时的弹簧129的力在轴向自由移动。在此中间位置，被夹持的光纤限制夹具120在轴向移动。在同一中间位置，柔性磨料可在光纤的表面滑行，从而形成划痕。当表面的划痕足以减少光纤的轴向强度时，由弹簧129施加的轴向张力就使光纤断裂，松开夹具120。如图3C所示，在穿梭装置150的第二(最终)横向位置，光纤已被切割，因此通过弹簧129施加到光纤上的张力被释放，而横向偏置弹簧159则被压缩。被切割的光纤移走后，第二夹具120和穿梭装置150可回到其切割前位置(如通过压驱动器123)，而第二条光纤就可被装载切割。

在一可供选择方面，所述的轴向张力机构(如弹簧129)可独立于所述穿梭装置进行触发/释放。例如，当光纤被装载入第一和第二夹具时，一锁闭或抓紧机构(未示出)可在切割前位置夹持住所述第二夹具。夹持后，锁闭机构或抓紧机构可被松开，将光纤置于轴向张力下。穿梭装置(带有柔性磨料)然后在光纤上横向移动直至形成足够划痕，从而完成光纤切割。

在操作过程中，切割过程可如下：使用传统技术剥离待切割的光纤。剥离可暴露约60mm至约80mm长的光纤的玻璃部分。剥离光纤的第一部分可设置在第一夹具110上，而剥离光纤的第二部分可设置在第二夹具120上，穿梭装置被设置在第一(切割前)横向位置。光纤的暴露部分(即，不位于第一和第二夹具中的剥离光纤的部分)可位于穿梭装置150的光纤槽156内。光纤然后在整个第一夹具和第二夹具两者上紧固到位。所述夹具可采用锁闭115、125使之保持闭合。

穿梭装置150可在光纤上横向(如图2B和图3B中的箭头166方向)移动，从而松开连接至夹具120的光纤张紧机构。在一方面，轴向张力应为大约100克至大约300克，对大多数常用的光纤来说，更优选为大约200克至大约250克。在被夹持光纤承受由第二主体部分施加的轴向张力下，穿梭装置的研磨元件在穿梭装置横向移动时横向拖过剥离光纤的暴露表面。只使用非常小的力，就能在光纤表面上形成划痕，而张力则使光纤断裂，适于随后的现场抛光、接合或连接(connectorization)。在一优选方面，切割器100提供0-4度完美垂直度的基本垂直的切口。如此垂直度足以进行最后的光纤抛光/整理用于现场连接器端接，如PCT国际申请号PCT/US2010/021980中所描述。

因此，本申请中实施例描述的机器提供了一种用于现场光纤端接的低成本、直接的切割器。所述切割器可作为单独的工具使用，或作为完备的光纤端接平台的一部分使用。

虽然本发明参照优选的实施例进行了描述，但本领域的技术人员应该认识到，在不脱离本发明的范围的前提下，可以进行形式上和细节上的修改。

Claims (14)

1.一种用于切割光纤的无刀片光纤切割器，其包括：

通过总体上为平面的支撑托架相互连接的第一夹具和第二夹具，其中所述第二夹具能够相对于第一夹具沿光纤轴线移动，所述第一夹具和第二夹具分别接纳光纤的一部分，和

在光纤的剥离部分形成张力的轴向张力机构，其中处于张力下的所述光纤的剥离部分被暴露以与柔性磨料接触，所述柔性磨料在所述光纤中形成划痕。

2.根据权利要求1所述的无刀片光纤切割器，其中所述柔性磨料被布置于在轴向上位于第一夹具和第二夹具之间的穿梭装置上，所述穿梭装置被布置于所述托架上，所述穿梭装置横向移动越过光纤轴线在托架上从第一位置移动到第二位置。

3.根据权利要求1所述的无刀片光纤切割器，其中在穿梭装置从所述第一位置移动到所述第二位置时，所述柔性磨料接触所述光纤。

4.根据权利要求1所述的无刀片光纤切割器，其中所述穿梭装置触发所述轴向张力机构的释放。

5.根据权利要求1所述的无刀片光纤切割器，其中所述轴向张力机构包括设置成基本平行于所述光纤轴线并连接至第二夹具的弹簧，以产生足够应变力来切割光纤。

6.根据权利要求1所述的无刀片光纤切割器，其中所述柔性磨料包括磨料涂覆的金属线和磨料涂覆的丝中的一种。

7.根据权利要求1所述的无刀片光纤切割器，其中所述柔性磨料包括砂纸、研磨膜或线中的一种。

8.根据权利要求1所述的无刀片光纤切割器，其中所述轴向张力机构向所述光纤施加大约100克至大约300克的轴向张力。

9.根据权利要求1所述的无刀片光纤切割器，其中所述轴向张力机构向所述光纤施加大约200克至大约250克的轴向张力。

10.一种切割光纤的方法，所述方法包括：

提供光纤切割器，所述光纤切割器包括通过总体上为平面的支撑托架相互连接的第一夹具和第二夹具，以及在光纤的剥离部分形成应变力的机构，其中所述第二夹具能够相对于第一夹具沿光纤轴线移动；

对光纤的一部分进行剥离以形成剥离的光纤部分；

将所述光纤的第一部分定位于所述第一夹具，并使所述光纤的剥离部分延伸至所述第二夹具；

在远离所述第一夹具的第二夹具中夹持的光纤中产生轴向张力；以及

将柔性磨料施加到第一和第二夹具之间的剥离光纤的表面，以在所述光纤的表面上形成划痕。

11.根据权利要求10所述的方法，其中所述柔性磨料被布置在穿梭装置上，所述穿梭装置在所述托架上从第一位置横向移动到第二位置，并且其中当将所述穿梭装置从所述第一位置移动到所述第二位置时，所述柔性磨料接触所述光纤。

12.根据权利要求11所述的方法，所述方法进一步包括通过移动所述穿梭装置触发在所述光纤上产生所述轴向张力的机构。

13.根据权利要求10所述的方法，其中所述划痕是在将所述轴向张力施加到所述光纤之前形成的。

14.根据权利要求10所述的方法，其中将所述柔性磨料施加在所述剥离光纤的表面上包括在所述剥离的光纤部分的表面上横向移动所述柔性磨料。

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