CN107065071A - 一种光纤涂覆层旋转剥离装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种光纤涂覆层旋转剥离装置，包括光纤定位剥离单元和光纤夹持进给单元，该光纤定位剥离单元包括剥离组件和定位组件，剥离组件包括一对上下布置的且相对于水平面倾斜设置的刀片，并且刀片的刀刃异面；定位组件包括一对上下布置的可拆卸的定位夹块，通过定位夹块对光纤的夹持定位以控制对应刀片的刀刃到光纤轴心的距离，从而控制所述刀刃的切割的深度；该光纤夹持进给单元包括光纤夹具和驱动组件，光纤夹具在驱动组件的驱动下带动光纤进行旋转进给运动，以产生一方向与所述刀片切割方向垂直的剥除力实现光纤涂覆层的剥除。本发明可实现光纤涂覆层快速有效连续的剥离，剥离后的光纤具有良好的端面，且内部包层没有损伤。

Description

一种光纤涂覆层旋转剥离装置

技术领域

本发明属于光纤加工领域，更具体地，涉及一种光纤涂覆层旋转剥离装置。

背景技术

随着光纤技术的持续进步和发展，光纤在通信、传感、加工等方面得到了广泛的应用。而光纤激光器作为一种先进技术，特别是高功率激光器会在工业、国防等重要行业起到巨大的推进作用，所以大功率激光器的研发也成为近些年国家的重点项目。

光纤激光器的制备涉及到光纤的相关处理，在对光纤进行处理的过程中，通常需要的步骤就是对光纤的外部涂覆层进行剥除，而剥除的效果也直接影响了光纤的质量与特性。现有国内外已经有较多的方式进行涂覆层的剥除，利用光纤剥线钳直接进行剥除、化学腐蚀、利用涂覆层的熔点特性进行热吹等。这些现有方式都存在一下三个方面的问题：1)涂覆层未能完全除尽，或者端面不平整，影响最终熔接时光纤端面性质；2)简单机械切除方式对切割精度的控制有限，易对包层造成剐蹭、损伤，特别在需要高的功率密度时，有可能导致光纤涂覆层的损伤、光纤断裂乃至纤芯熔化,影响激光功率的提高和输出功率的复现；3)一些化学、物理方式去除涂覆层会对包层甚至纤芯造成影响和损坏、同时不能够得到较为理想的切面。

基于上述缺陷和不足，本领域亟需研究一种高效快捷且不易损伤光纤的光纤涂覆层剥离方法及装置，以在获得更优的涂覆层切除端面的同时避免对光纤包层造成损伤。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种光纤涂覆层旋转剥离装置，其通过设置一对上下倾斜的且互成角度的刀片并使光纤旋转进给以实现光纤涂覆层的快速有效的剥离，剥离后的光纤具有一个较好的切面且内部包层不会造成损伤，具有结构简单、操作方便等优点。

为实现上述目的，本发明提出了一种光纤涂覆层旋转剥离装置，其包括光纤定位剥离单元和光纤夹持进给单元，其中：

该光纤定位剥离单元包括剥离组件和定位组件，其中，所述剥离组件包括一对上下布置的且相对于水平面倾斜设置的刀片，并且该对刀片的刀刃异面；所述定位组件包括一对上下布置的可拆卸的定位夹块，通过该对定位夹块对光纤的夹持定位以控制对应刀片的刀刃到光纤轴心的距离，从而控制所述刀刃的切割的深度；

该光纤夹持进给单元包括光纤夹具和驱动组件，其中，所述光纤夹具用于夹持光纤，其在所述驱动组件的驱动下带动所述光纤进行旋转进给运动，以利用所述光纤的旋转进给产生一方向与所述刀片切割方向垂直的剥除力，从而实现光纤涂覆层的剥除。

作为进一步优选的，所述一对刀片分别对应固定在上下设置的一对刀座上，所述一对定位夹块通过螺杆与对应的刀座相连，并且所述定位夹块与其对应的所述刀座的相对位置可调；所述一对刀座通过定位丝杆相连，该定位丝杆上设置有用于调节所述一对刀座相对位置的紧固螺栓。

作为进一步优选的，所述驱动组件包括动力源、齿轮轴、齿轮套和螺纹转动杆，所述动力源与所述齿轮轴相连，该齿轮轴上的齿轮与所述齿轮套啮合，该齿轮套内部与所述螺纹传动杆配合，该螺纹传动杆与所述光纤夹具相连，通过转动所述动力源以带动所述齿轮轴转动，进而带动所述齿轮套转动，从而带动所述螺纹传动杆以及其上的所述光纤夹具作旋转进给运动。

作为进一步优选的，所述光纤夹持进给单元还包括可调光阑，其用于对光纤的待剥离部分进行限位，使光纤的已剥离部分处于水平位置，从而保证剥离精度，该可调光阑包括光阑座以及安装在所述光阑座上的光阑。

作为进一步优选的，所述刀片与水平面的夹角优选为80°。

作为进一步优选的，所述刀片的刀刃与光纤轴线的夹角α满足如下条件：tan(90°-α)＝R₀/S，其中R₀为光纤包层半径，S为螺纹传动杆10螺纹的导程。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，主要具备以下的技术优点：

1.本发明通过设置一对上下倾斜的且互成角度的刀片，并利用光纤的螺旋进给产生方向与刀片切割方向垂直的剥除力，结合涂覆层自身的整体性应力特点，使得已经被剥离的部分材料带动未剥除部分进行剥离，以实现光纤涂覆层的连续剥离，并且在切的过程中，被剥离的涂覆层碎末沿着刀面流出，不会产生堆积继而影响后续的剥离，能够得到较为完整的涂层端面，且不会损伤光纤包层，易于后续处理。

2.本发明通过采用可精确夹紧对准的定位夹块可控制对应刀片的刀刃到光纤轴线的距离，从而实现刀具切入深度的精确控制，并通过将定位夹块设计成可拆卸，以方便更换进而改变切割深度，从而对不同型号的光纤进行涂覆层的剥离处理。

3.本发明利用驱动源驱动控制，并配合齿轮轴、齿轮套、螺纹转动杆以及光纤夹具实现光纤的旋转进给，进而实现光纤涂覆层的自动剥除，具有操作简便、剥除效率高等优点。

附图说明

图1为本发明的一种光纤涂覆层旋转剥离装置的整体结构示意图；

图2为本发明的光纤定位剥离单元的结构示意图；

图3为本发明的光纤定位剥离单元的主视图；

图4为本发明的光纤定位剥离单元的侧视图；

图5为本发明的定位夹块放大图；

图6为本发明刀片刀刃与光纤的位置关系图；

图7为本发明的光纤夹持进给单元的局部放大图；

图8为利用本发明的剥离装置剥离获得的光纤涂层端面。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

如图1所示，本发明实施例提供的一种光纤涂覆层旋转剥离装置，该旋转剥离装置包括光纤定位剥离单元和光纤夹持进给单元，其中光纤定位剥离单元用于对光纤进行定位及剥离，光纤夹持进给单元用于带动待剥离的光纤进行旋转进给运动，并使光纤在运动的同时在光纤定位剥离单元的作用下实现光纤涂覆层的剥离，具有结构简单，操作方便等优点。

如图2-4所示，该光纤定位剥离单元包括剥离组件和定位组件，其中，剥离组件包括一对上下布置的且相对于水平面倾斜设置的刀片14，该对刀片14的刀刃水平分布，且两刀刃之间异面，也即两个刀并非在同一平面内，其是交叉布置的，两者刀刃之间呈一定的角度，以此通过上下刀片的刀刃对光纤涂覆层进行切割，实现光纤涂覆层的剥离；定位组件包括一对上下布置的可拆卸的定位夹块15，通过该对定位夹块15对光纤的夹持定位以控制刀片的刀刃到光纤轴心的距离，从而控制切割的深度，定位夹块15与刀片一体化设计，通过将定位夹块15设计成可拆卸，可实现部件的更换进而改变切割深度，从而对不同型号的光纤进行涂覆层切割处理。

利用本发明的装置在进行切割时，刀刃切割面对光纤的涂覆层产生垂直于切割刃所在的刀面且与光纤移动方向相反的剥除力，由于切割刃所在刀面与水平面有80°的倾角，刀刃会对光纤的涂覆层产生掀离光纤包层的作用，被掀离的涂覆层会将未剥离的涂覆层一同拉起进而更好地实现连续剥离，剥除后的涂覆层材料碎屑将随着光纤的旋转运动沿刀面流出，不会产生堆积而影响后续的剥离，能够得到较为完整的涂层端面(如图8所示)，同时不会损伤光纤的包层。而现有的常规机械剥除方式，通过拉动光纤产生于刀刃的相对运动进行剥离，其剥离后的碎屑堆积在刀口且越堆越多，这些碎屑可能会被挤压进入到包层与刀刃之间，从而产生剥除间隙，使得剥除不完整，造成涂覆层的残留。

进一步的，如图2所示，一对刀片14分别对应安装在上下设置的一对刀座5上，即设于上方的刀片14安装在设于上方的刀座5上，设于下方的刀片14安装在设于下方的刀座5上。为便于安装，刀片的上端设计有便于安装的光轴，与刀座的刀具孔间隙配合，通过紧定螺栓将其固定，可以实现偏转角度以及与其各自对应刀座之间的相对位置的快速调节。一对定位夹块15通过螺杆与对应的刀座5相连，即设于上方的定位夹块15通过螺杆与设于上方的刀座5相连，设于下方的定位夹块15通过螺杆与设于下方的刀座5相连，并且定位夹块15与其各自对应的刀座5之间的相对位置可调。具体的，上下设置的一对刀座5通过定位丝杆4相连，该定位丝杆4安装在底座1上，该定位丝杆4上设置有用于调节该对刀座5相对位置的紧固螺栓6，具体的上下刀座5的两端分别套在定位丝杆4上，其每一端上下两侧各设有一对紧固螺栓6，通过紧固螺栓6在定位丝杆4上的位置调节上下两个刀座的位置关系。

设计时，定位夹块15、刀片14、刀座5三者以刀座端面为设计基准、安装基准，三者位置确定，安装时，如图4所示，以上部分为例(下部分与上部分安装方式一样)，定位夹块15的下端面到刀座5下端面的距离为d，刀片14刀刃到刀座5下端面的距离为m，使m-d保持为一定值，即定位夹块15的下端面到刀刃之间的垂直距离m-d为一定值(如为下部分即为定位夹块15的上端面到刀刃之间的垂直距离m-d为一定值)，将其设计为定值时可有效消除定位夹块15和刀片14的安装精度，因此通过对定位夹块15、刀片14、刀座5的加工制造精度控制，即能得到较高的尺寸精度，从而保证最后的切割精度。

如图5所示，定位夹块15为上下对称的V型槽设计，将光纤夹紧，确定光纤的轴线位置，其中光纤轴线到定位夹块15端面的距离为h/2，到切割刀刃的距离为h/2+(m-d)，则刀刃切入的深度为h/2+(m-d)-R₀(R₀为待剥离的光纤包层半径)，该数值的误差能够通过加工制造精度实现精确控制进而避免对包层造成损伤。而由于m-d、R₀为定值，因此通过调节定位夹块15对对光纤进行夹持定位，也即确定h/2的值，即可确定刀片刀刃到光纤轴心的距离，从而控制切割的深度。该设计能够实现针对不同型号的光纤通过更换不同的定位夹块改变h/2的数值，以调整切割深度。

再如图1所示，该光纤夹持进给单元包括光纤夹具7和驱动组件，其中，光纤夹具7用于夹持光纤，其在驱动组件的驱动下带动光纤进行旋转进给运动，在该旋转进给运动的过程中利用光纤的旋转进给以产生切线方向沿刀片切割方向的螺旋剥除力，从而实现光纤涂覆层的剥除。为了得到光纤更加稳定与可靠的夹持，光纤夹具7较普通光纤夹具增加了夹持段的长度，确保在旋转进给的过程中在轴向移动与旋转同步程度上与螺纹传动杆保持一致。

具体的，如图1和7所示，驱动组件包括动力源、齿轮轴9、齿轮套11和螺纹转动杆10，其中动力源与齿轮轴9相连，该齿轮轴9上的齿轮与齿轮套11啮合，该齿轮套11呈中空圆形，其内部与螺纹传动杆10配合，该螺纹传动杆10在齿轮套11中只能做旋转运动与沿其轴线方向的直线运动，其与光纤夹具7相连，该光纤夹具7随螺纹传动杆10螺旋进给。

优选的，螺纹传动杆10的一端设计成花键段，另一端成设计成螺纹段，齿轮轴9上的齿轮为主动齿轮，齿轮套11为从动齿轮，齿轮套11通过内圈加工为花键套与螺纹传动杆10的花键段(图1右端)进行间隙配合，其配合方式与花键配合相同，齿轮套11与螺纹传动杆10仅有转矩传递，相互之间可以沿轴线方向自由错动，螺纹传动杆的螺纹段(图1左端)与支撑座8螺纹配合。具体的所述动力源可以为手柄12，也可以为伺服电机，伺服电机通过联轴器与齿轮轴9上的齿轮相连。具体传力过程为：动力源带动齿轮轴9转动，然后带动齿轮套11转动从而将转矩传递给螺纹传动杆10，螺纹传动杆10转动，并在螺纹副的作用下沿轴线向右端移动，从而带动螺纹传动杆10上的光纤夹具7作旋转进给运动，而齿轮套在限位元件作用下沿轴线方向相对静止。

为了保证剥除力垂直于刀刃所在的刀面，需保证涂覆层与刀刃接触的点速度关系：线速度V₁/螺纹杆进给速度V₂＝tanθ(V₁＝光纤包层半径R₀×转速N，V₂＝S×转速N)，因此刀偏角度应满足：tanθ＝R₀/S，S为螺纹传动杆10螺纹段的导程。

在一个实施例中，上刀片与水平面的夹角为80°，如图6所示(其为图3的俯视图)，上刀片刀刃与光纤16的轴线(图6的A方向)的夹角α为65°，即上刀片刀刃与光纤纵截面的夹角θ为25°，α+θ＝90°，即安装上刀片时其相对于水平面倾斜安装，然后再旋转一定的角度，使刀刃与光纤纵截面的夹角θ为25°；同样的，下刀片与水平面的夹角为80°，下刀片刀刃与光纤轴线的夹角α为65°，即下刀片刀刃与光纤纵截面的夹角θ为25°，即安装下刀片时相对于水平面倾斜安装，然后再旋转一定的角度，使刀刃与光纤纵截面的夹角θ为25°，此时上下刀片刀刃之间的夹角为50°。

进一步的，光纤夹持进给单元还包括可调光阑，其对光纤的待剥离部分进行限位，使光纤的已剥离部分处于水平位置，从而保证剥离精度，该可调光阑包括光阑座2以及安装在光阑座2上的光阑3。

下面将对采用本发明的旋转剥离装置进行光纤涂覆层剥除的具体过程进行详细说明，具体包括：

S1、首先将需要剥离的光纤从夹具一端固定，具体的，将光纤一端穿过光纤夹具7，光纤从光纤夹具7露出的长度为需要进行剥离涂覆层的长度加5cm，然后再将光纤穿过下刀具座5的定位夹块15，再穿过一侧的光阑3；

S2、将上刀具座5下移至定位夹块15将光纤固定，随后分别调节丝杆上的紧固螺母6，将上下刀具座5固定，随后转动刀具座顶端调节螺栓将定位夹块回收；

S3、开启动力源带动齿轮轴9转动，齿轮轴与齿轮套11啮合，进而带动齿轮套11转动，齿轮套11带动螺纹传动杆10转动，螺纹传动杆10与支持座8通过螺纹配合，与光纤夹具7通过螺栓连接，光纤夹具7在齿轮套11的驱动下作旋转进给运动，从而拉动光纤向远离刀具一端进行移动，实现光纤包覆层的切除，直到需要的光纤全部剥离完毕，关闭动力源。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种光纤涂覆层旋转剥离装置，其特征在于，包括光纤定位剥离单元和光纤夹持进给单元，其中：

该光纤定位剥离单元包括剥离组件和定位组件，其中，所述剥离组件包括一对上下布置的且相对于水平面倾斜设置的刀片(14)，并且该对刀片(14)的刀刃异面；所述定位组件包括一对上下布置的可拆卸的定位夹块(15)，通过该对定位夹块(15)对光纤的夹持定位以控制对应刀片的刀刃到光纤轴心的距离，从而控制所述刀刃的切割的深度；

该光纤夹持进给单元包括光纤夹具(7)和驱动组件，其中，所述光纤夹具(7)用于夹持光纤，其在所述驱动组件的驱动下带动所述光纤进行旋转进给运动，以利用所述光纤的旋转进给产生一方向与所述刀片切割方向垂直的剥除力，从而实现光纤涂覆层的剥除。

2.如权利要求1所述的光纤涂覆层旋转剥离装置，其特征在于，所述一对刀片(14)分别对应固定在上下设置的一对刀座(5)上，所述一对定位夹块(15)通过螺杆与对应的刀座(5)相连，并且所述定位夹块(15)与其对应的所述刀座(5)的相对位置可调；所述一对刀座(5)通过定位丝杆(4)相连，该定位丝杆(4)上设置有用于调节所述一对刀座(5)相对位置的紧固螺栓(6)。

3.如权利要求2或3所述的光纤涂覆层旋转剥离装置，其特征在于，所述驱动组件包括动力源、齿轮轴(9)、齿轮套(11)和螺纹转动杆(10)，所述动力源与所述齿轮轴(9)相连，该齿轮轴(9)上的齿轮与所述齿轮套(11)啮合，该齿轮套(11)内部与所述螺纹传动杆(10)配合，该螺纹传动杆(10)与所述光纤夹具(7)相连，通过转动所述动力源以带动所述齿轮轴(9)转动，进而带动所述齿轮套(11)转动，从而带动所述螺纹传动杆(10)以及其上的所述光纤夹具(7)作旋转进给运动。

4.如权利要求1-3任一项所述的光纤涂覆层旋转剥离装置，其特征在于，所述光纤夹持进给单元还包括可调光阑，其用于对光纤的待剥离部分进行限位，使光纤的已剥离部分处于水平位置，从而保证剥离精度，该可调光阑包括光阑座(2)以及安装在所述光阑座(2)上的光阑(3)。

5.如权利要求1-4任一项所述的光纤涂覆层旋转剥离装置，其特征在于，所述刀片(14)与水平面的夹角优选为80°。

6.如权利要求1-5任一项所述的光纤涂覆层旋转剥离装置，其特征在于，所述刀片的刀刃与光纤轴线的夹角α满足如下条件：tan(90°-α)＝R₀/S，其中R₀为光纤包层半径，S为螺纹传动杆10螺纹的导程。