CN103348273B - 熔接接合装置及熔接接合方法 - Google Patents

Abstract

作为本发明的一个方式的熔接接合装置用于熔接接合一对光纤（1、3）的端面（5a、7a），其具有：放电电极（13、15）；光纤支架（17、19），把持所述一对光纤；V形槽台（21、23），相对于所述光纤支架对所述一对光纤的所述端面侧进行定位固定；V形槽台移动机构（33、35），使所述V形槽台移动，使得所述一对光纤的轴心处于与将所述放电电极彼此连接而得到的直线错开的位置；及支架移动机构（37、39），使所述光纤支架移动，使得所述一对光纤在所述V形槽台和所述光纤支架之间大致保持直线状。由于所述放电电极的中心与所述一对光纤的轴线错开，即使在使用低熔点的光纤作为所述一对光纤时，也能够抑制其过熔。而且，由于所述一对光纤在所述V形槽台和所述光纤支架之间大致保持直线状，所以所述一对光纤能够被切实地固定在所述V形槽台上。

Description

熔接接合装置及熔接接合方法

技术领域

本发明涉及通过使用一对放电电极进行放电加热而将一对光纤的端面彼此熔接接合的熔接接合装置及熔接接合方法。

背景技术

通常，在通过放电加热而将一对光纤彼此熔接接合时，由把持部把持一对光纤，并且，相对于该把持部将光纤的上述端面侧收容在设于V形槽台上的V形槽内进行定位并加以固定。

此时，通常情况下，设置成将一对放电电极彼此连接而得到的直线和光纤的轴心一致的状态。即，在这种情况下，把持部和V形槽台进行把持或固定，使得一对光纤的轴心和将一对放电电极彼此连接而得到的直线一致。

此处，在熔接接合低熔点的光纤时，为了避免过熔，需要将一对光纤的轴心设成与将一对放电电极彼此连接而得到的假想直线略微错开的状态。此时，仅使处于靠近光纤的连接端面的位置的V形槽台移动即可。

另外，已知有，在光纤的轴心与将一对放电电极彼此连接而得到的假想直线彼此错开的状态下进行熔接接合的技术已记载于日本专利第2860831号公报（专利文献1）。而且，已知有，关于移动V形槽台的技术，已记载于日本专利公开特开2002-6167号公报（专利文献2）。

专利文献1：日本专利第2860831号公报

专利文献2：日本特开2002-6167号公报

发明内容

但是，在专利文献1记载的技术中，通过使轴心错开而使电极间的放电温度分布大致变得均匀，将放电时产生的热量高效地供给至光纤，但是没有提及用于使轴心错开的、使光纤移动的机构。

另一方面，在专利文献2记载的技术中，为了应对直径不同的光纤而使V形槽台上下移动，但仅是使V形槽台上下移动，没有提及把持部。因此，光纤成为在V形槽台和把持部之间沿上下方向错开而弯曲的状态，特别是由于不能够在V形槽台上切实地固定光纤而导致连接状态恶化。

因此，本发明的目的在于，使在一对光纤的轴心与将一对放电电极彼此连接而得到的直线彼此错开的状态下进行熔接接合时的连接状态稳定化。

本发明的一个方式是一种熔接接合装置，其特征在于，具有：一对放电电极，用于进行放电加热，以将一对光纤的端面彼此熔接接合；把持部，把持上述一对光纤；V形槽台，具备V形槽，相对于该把持部将光纤的上述端面侧收容于上述V型槽中进行定位并固定；V形槽台移动机构，使上述V形槽台移动，使得上述一对光纤的轴心处于与将上述一对放电电极彼此连接而得到的直线错开的位置；及把持部移动机构，与该V形槽台移动机构的移动对应地使上述把持部移动，使得上述一对光纤的轴心处于与将上述一对放电电极彼此连接而得到的直线错开的位置。

上述把持部移动机构可具备与上述把持部的移动方向交叉且彼此相向的一对导向面，将该一对导向面中的一个导向面设置成相对于与上述移动方向垂直的面进行倾斜的倾斜面；并且，上述把持部移动机构可以具有：第一导向部件，位于上述一对导向面之间，与上述倾斜面接触并沿与上述移动方向垂直的面移动；第二导向部件，与和上述倾斜面相向的另一个导向面接触并沿与上述移动方向垂直的面移动；及驱动部，使各个上述导向部件沿与上述移动方向垂直的面移动。

上述第一导向部件及第二导向部件可以是以能够旋转的方式支撑于同一旋转支撑轴的旋转体。

而且，本发明的另一个方式是一种熔接接合方法，通过把持部把持一对光纤，并且，在相对于该把持部将光纤的连接端面侧收容于V形槽台的V形槽中进行定位并固定的状态下，通过使用一对放电电极进行放电加热而将上述一对光纤的端面彼此熔接接合，其特征在于，包括如下步骤：使上述V形槽台移动，使得上述一对光纤的轴心处于与将上述一对放电电极彼此连接而得到的直线错开的位置，并且，与该V形槽台的移动对应地使把持部移动，使得上述一对光纤的轴心处于与将上述一对放电电极彼此连接而得到的直线错开的位置；通过放电加热而将上述一对光纤的端面彼此熔接接合。

发明效果

根据本发明，在以一对光纤的轴心与将一对放电电极彼此连接而得到的假想直线相互错开的状态进行熔接接合时，由于使对光纤进行定位固定的V形槽台移动且使把持光纤的把持部也移动，因此，光纤在V形槽台和把持部之间大致保持直线状，特别是在位于靠近连接端面的一侧的V形槽台上，能够切实地固定光纤，能够使连接状态稳定化。

附图说明

图1是表示本发明的一实施方式的熔接接合装置的主视图，其中，（a）表示一对光纤的轴心与将一对放电电极彼此连接而得到的假想直线一致的状态，（b）表示一对光纤的轴心与将一对放电电极彼此连接而得到的假想直线错开的状态。

图2中，（a）是表示一对光纤的轴心比将一对放电电极彼此连接而得到的假想直线更靠近下方错开的状态的对应于图1（b）的主视图，（b）是在（a）的状态下在取出熔接接合后的光纤时的主视图。

图3中，（a）是光纤支架及使光纤支架上下移动的支架移动机构的立体图，（b）是省略了（a）的光纤支架的A-A剖视图。

图4是与图3（b）的B-B剖面对应的支架移动机构整体的剖视图。

图5是支架移动机构的具备直动促动器和滚筒的驱动部分的立体图。

图6是支架移动机构的动作说明图，其中，（a）表示滚筒后退光纤支架下降的状态，（b）表示滚筒前进光纤支架上升的状态。

图7是熔接接合装置的控制框图。

具体实施方式

以下，参照附图对用于实施本发明的方式进行详细地说明。

如图1所示，左右一对光纤1、3由覆盖树脂9、11覆盖石英系等的玻璃纤维5、7的周围而成，将露出到覆盖树脂9、11之外的玻璃纤维5、7的端面5a、7a彼此熔接接合。在熔接接合时使用的一对放电电极13、15配置有一对，其主轴与光纤1、3的轴线方向正交，在图1中处于与纸面正交的方向。

上述的一对光纤1、3通过作为把持部的光纤支架17、19来把持覆盖树脂9、11，并且，通过V形槽台21、23来定位固定比由该光纤支架17、19把持的部位更靠近熔接接合的端面5a、7a侧的覆盖树脂9、11。另外，V形槽台21、23也可以定位固定玻璃纤维5、7的部分。

光纤支架17、19中，在将光纤1、3收容在支架主体25、27上的凹部中的状态下，利用可从上部开闭的压板29、31压住以固定光纤1、3。

另一方面，V形槽台21、23在上表面具备收容光纤1、3的V形槽，具备未图示的紧固件，该紧固件的一部分进入到该V形槽内而按压光纤1、3，并在V形槽台21、23与该紧固件之间定位固定光纤1、3。

而且，在本实施方式中，具备使V形槽台沿图1中的上下方向移动的V形槽台移动机构33、35，并且，具备使光纤支架17、19沿图1中的上下方向移动的作为把持部移动机构的支架移动机构37、39。

在这种结构的熔接接合装置中，对玻璃纤维5、7、特别不耐热的低熔点光纤情况下的熔接接合进行说明。此时，一对光纤1、3的轴线与将一对放电电极13、15彼此连接而得到的假想直线（在图1中沿着与纸面正交的方向延伸的直线）如图1（a）所示处于在上下方向上一致的状态，而在图1（b）中则处于错开的状态。

即，从图1（a）的状态，驱动V形槽台移动机构33、35使V形槽台21、23上升，并且，驱动支架移动机构37、39使光纤支架17、19上升。由此，一对光纤1、3的轴线不与将一对放电电极13、15彼此连接而得到的假想直线交叉，而是处于上方位置。

在该状态下，在放电电极13、15彼此之间放电，通过该放电时产生的热量使光纤1、3的端面5a、7a附近熔融而进行熔接接合。此时，由于放电电极13、15的中心和光纤1、3的轴线错开，因此，向光纤1、3施加的放电电力较弱，即使是低熔点的光纤，也能够抑制过熔而进行熔接接合。

另外，在熔接接合时，端面5a、7a处于几乎相互接触的状态。

而且，在本实施方式中，在使一对光纤1、3上升而使其轴心位于将放电电极13、15彼此连接而得到的假想直线的上方时，不仅使V形槽台21、23上升，也同时使光纤支架17、19上升。由此，光纤1、3在V形槽台21、23和光纤支架17、19之间大致保持直线状，因此，利用特别是在靠近连接端面5a、7a的一侧的V形槽台21、23上，能够切实地固定光纤1、3，从而能够使连接状态稳定化。

另外，如图2（a）所示，在熔接接合时，可以分别驱动V形槽台移动机构33、35及支架移动机构37、39，使得一对光纤1、3从上述图1（a）的状态向下方移动。此时，放电电极13、15的中心位置也和光纤1、3的轴线错开，因此，向光纤1、3施加的放电电力较弱，即使是低熔点的光纤也能够抑制过熔而进行熔接接合。图2中的标号10表示光纤1、3的端面5a、7a彼此熔融并熔接的连接部。

而且，此时，由于光纤1、3的轴线位于将一对放电电极13、15彼此连接而得到的假想直线的下方，因此，在熔接接合之后取下光纤1、3时，光纤1、3有可能干扰到放电电极1、3。为了避免这种情况，如图2（b）所示，通过使光纤支架17、19向上述图1（b）的位置或其上方进行移动，能够抑制在熔接接合之后取下时光纤1、3干扰到放电电极13、15。

作为V形槽台移动机构33、35的具体机构，和后述的支架移动机构37、39同样地，使用步进电动机等小型的直动促动器。

另一方面，支架移动机构37、39形成如下的机构。图3表示了把持一条光纤1的光纤支架17的支架移动机构37，由于把持另一条光纤3的光纤支架19的支架移动机构39与支架移动机构37是左右对称形状而具有相同的构造，因此，以支架移动机构37为代表进行说明。

如图3（a）所示，该支架移动机构37具备：在上表面安装光纤支架17的能够沿上下方向移动的可动体41；和能够上下移动地支撑可动体41的作为底座部的固定体43。

如图3所示，可动体41在与固定体43相向的下表面具备相对于与可动体41的移动方向垂直的面（水平面）倾斜的倾斜面41a。即，该倾斜面41a相对于水平面朝着与光纤1的轴线正交的方向倾斜。另一方面，与上述倾斜面41a相向的固定体43的上表面43a和与可动体41的移动方向垂直的水平面平行。由这些可动体41的倾斜面41a和固定体43的上表面43a构成与光纤支架17的移动方向交叉且彼此相向的一对导向面。

如图4所示，在构成上述一对导向面的可动体41的倾斜面41a和固定体43的上表面43a之间，以可旋转地支撑于同一旋转支撑轴51的状态配置旋转体即三个滚筒45、47、49。旋转支撑轴51与光纤1的轴线平行，因此三个滚筒45、47、49沿倾斜面41a的倾斜方向边旋转边移动。

如图4所示，可动体41的倾斜面41a中，作为第一导向部件的中央的滚筒47所接触的中央倾斜部41a1比作为第二导向部件的两侧的两个滚筒45、49所对应的侧方倾斜部41a2朝向固定体43侧的下方突出。此时，两侧的两个滚筒45、49与侧方倾斜部41a2分离而在它们彼此之间形成间隙53。

另一方面，固定体43的上表面43a中，两侧的两个滚筒45、49所接触的侧方上表面部43a1比中央的滚筒47所对应的中央上表面部43a2朝向可动体41侧的上方突出。此时，中央的滚筒47与中央上表面部43a2分离而在它们彼此之间形成间隙55。

即，上述三个滚筒45、47、49中的中央的滚筒47始终与可动体41的中央倾斜部41a1（倾斜面41a）接触，另一方面，两侧的两个滚筒45、49始终与固定体43的侧方上表面部43a1（上表面43a）接触。

如图5所示，用于旋转支撑这三个滚筒45、47、49的旋转支撑轴51在支撑托架57的左右两侧可旋转地支撑于向前方突出的一对臂部57a的前端之间。

另一方面，使上述三个滚筒45、47、49和支撑托架57一起前后移动的作为驱动部的直动促动器61由例如旋转螺线管和驱动轴62边旋转边送出的形式的步进电动机构成，使驱动轴62的前端抵接于支撑托架57的连接部57b。因此，通过对直动促动器61进行前进驱动，驱动轴62推压支撑托架57的连接部57b，三个滚筒45、47、49向前方移动。

此时，如图4所示，中央的滚筒47与可动体41的中央倾斜部41a1边接触边移动，另一方面，左右的滚筒45、49与固定体43的侧方上表面部43a1边接触边移动。因此，在各滚筒45、47、49前进移动时，由于倾斜面41a（中央倾斜部41a1）越向前方越接近上表面43a，中央滚筒47朝向上方推压中央倾斜部41a1，使可动体41相对于固定体43上升。

而且，如图3（b）所示，在可动体41上安装处于朝向固定体43侧突出的状态的两根导向轴63，将该导向轴63的上述突出侧的下部以能够移动的方式插入到固定体43的未图示的导向孔中。而且，如图4所示，在设置于可动体41的弹簧支撑销65和设置于固定体43的弹簧支撑销67之间，安装有向这二者彼此接近的方向对其进行推压的旋转弹簧69。

因此，从图6（a）的状态，滚筒45、47、49前进，可动体41经由导向轴63被导向孔引导而上升，如图6（b）所示，在进行从固定体43离开的移动时，克服旋转弹簧69的弹力。相反，从图6（b）的状态，滚筒45、47、49后退，可动体41经由导向轴63被导向孔引导而下降，如图6（a）所示，在进行接近固定体43的移动时，旋转弹簧69的弹力产生作用。

这样一来，图3～图6所示的支架移动机构37通过驱动直动促动器61正转，三个滚筒45、47、49前进移动，此时两侧的两个滚筒45、49在固定体43的侧方上表面部43a1上边旋转边移动，同时，中央的滚筒47向上方推压可动体41的中央倾斜部41a1，使可动体41上升。通过可动体41的上升，光纤支架17也随着上述的V形槽台21的上升而一起上升。

若驱动直动促动器61反转，则驱动轴62后退，通过旋转弹簧69的弹力使可动体41下降，与此同时光纤支架17也下降。

这样的动作在支架移动机构39中也同样地进行，因此，对应的光纤支架19也随着上述的V形槽台23的上升而一起上升。

在本实施方式中，支架移动机构37、39具备与光纤支架17、19的移动方向交叉且彼此相向的一对导向面，将该一对导向面中的一个导向面设置成相对于与上述移动方向垂直的面倾斜的倾斜面41a。而且，支架移动机构具有：滚筒47，位于一对导向面之间，与倾斜面41a接触并沿与上述移动方向垂直的面移动；滚筒45、49，与另一个导向面接触并沿与上述移动方向垂直的面移动；及直动促动器61，使这些滚筒45、47、49沿与上述移动方向垂直的面移动。

因此，以通过作为线性促动器的直动促动器61的驱动使各滚筒45、47、49前进这样简单的结构，能够高精度且容易地使光纤支架17、19随着V形槽台21、23的上升而一起上升。

而且，在本实施方式中，将各滚筒45、47、49作为可旋转地支撑于同一旋转支撑轴的旋转体。因此，各滚筒45、47、49相对于所对应的可动体41的倾斜面41a或固定体43的上表面43a边旋转边移动。此时，由于倾斜面41a相对于上表面43a的倾斜角度小而平缓，因此，即使是转矩更小的更小型的直动促动器61也能够使可动体41顺畅地上升。

而且，使上述三个滚筒45、47、49中的一个滚筒与上侧的倾斜面41a（中央倾斜部41a1）接触，使两侧的两个滚筒与下侧的上表面43a（侧方上表面部43a1）接触。由此，能够抑制三个滚筒45、47、49咬入到上侧的倾斜面41a和下侧的上表面43a之间。

而且，如图7所示，可以由一台或多台相机71从侧方拍摄一对光纤1、3的端面5a、7a附近，控制部73基于所拍摄到的图像数据来驱动V形槽台移动机构33、35及支架移动机构37、39。例如，基于光纤1、3相对于水平面的倾斜角度或光纤1、3相互间的平行度等，分别单独驱动控制V形槽台移动机构33、35及支架移动机构37、39。

由此，能够使一对光纤1、3彼此的轴心更切实且更高精度地保持一致，能够形成更高品质的熔接接合部。

工业实用性

本发明适用于通过使用一对放电电极进行放电加热而将一对光纤的端面彼此熔接接合的熔接接合装置及熔接接合方法。

Claims (4)

1.一种熔接接合装置，其特征在于，

具有：一对放电电极，用于进行放电加热，以将一对光纤的端面彼此熔接接合；

把持部，把持所述一对光纤；

V形槽台，具备V形槽，相对于所述把持部将光纤的所述端面侧收容于所述V形槽中进行定位并固定；

V形槽台移动机构，使所述V形槽台相对于所述把持部移动，使得所述一对光纤的轴心处于与将所述一对放电电极彼此连接而得到的直线错开的位置；及

把持部移动机构，与所述V形槽台的移动对应地使所述把持部移动，使得所述一对光纤在所述把持部与所述V形槽台之间大致保持直线状并且所述一对光纤的轴心处于与将所述一对放电电极彼此连接而得到的直线错开的位置，

所述把持部移动机构具备与所述把持部的移动方向交叉且彼此相向的一对导向面，将所述一对导向面中的一个导向面设置成相对于与所述移动方向垂直的面进行倾斜的倾斜面；并且，所述把持部移动机构具有：第一导向部件，位于所述一对导向面之间，与所述倾斜面接触并沿与所述移动方向垂直的面移动；第二导向部件，与和所述倾斜面相向的另一个导向面接触并沿与所述移动方向垂直的面移动；及驱动部，使各个所述导向部件沿与所述移动方向垂直的面移动。

2.根据权利要求1所述的熔接接合装置，其特征在于，

所述第一导向部件及第二导向部件是以能够旋转的方式支撑于同一旋转支撑轴的旋转体。

3.一种熔接接合方法，是一对光纤的熔接接合方法，其特征在于，包括如下步骤：

提供包含一对放电电极、把持部、V形槽台、V形槽台移动机构、把持部移动机构的熔接接合装置；

通过所述把持部把持所述一对光纤；

在所述V形槽台的V形槽中，相对于该把持部将光纤的端面侧收容于所述V形槽中进行定位并固定；

通过所述V形槽台移动机构使所述V形槽台移动，使得所述一对光纤的轴心处于与将所述一对放电电极彼此连接而得到的直线错开的位置；

通过所述把持部移动机构而与基于所述V形槽台移动机构的移动对应地使所述把持部移动，使得所述一对光纤在所述把持部与所述V形槽台之间大致保持直线状并且所述一对光纤的轴心处于与将所述一对放电电极彼此连接而得到的直线错开的位置；及

通过放电加热而将所述一对光纤的端面彼此熔接接合，

所述把持部移动机构具备与所述把持部的移动方向交叉且彼此相向的一对导向面，将所述一对导向面中的一个导向面设置成相对于与所述移动方向垂直的面进行倾斜的倾斜面；并且，所述把持部移动机构具有：第一导向部件，位于所述一对导向面之间，与所述倾斜面接触并沿与所述移动方向垂直的面移动；第二导向部件，与和所述倾斜面相向的另一个导向面接触并沿与所述移动方向垂直的面移动；及驱动部，使各个所述导向部件沿与所述移动方向垂直的面移动。

4.根据权利要求3所述的熔接接合方法，其特征在于，还包括如下步骤：

用相机拍摄所述一对光纤，

根据所拍摄到的一对光纤的相互位置关系使所述V形槽台及所述把持部进行移动。