CN112959206B - 一种自动研磨机 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种自动研磨机，其包括机架、研磨装置、精密线性驱动机构和固定装置。其中，研磨装置和精密线性驱动机构均设于机架上；固定装置与精密线性驱动机构的驱动端连接；并且固定装置与研磨装置相对设置。自动研磨机使用时，将光纤头固定在固定装置上，精密线性驱动机构驱动固定装置朝向研磨装置做精密线性运动。精密线性驱动机构可根据压力测量装置和位移测量装置的反馈数据精确控制施加在光纤头上的压力、避免损坏抛光头、防止光纤端面出现崩边，以及控制光纤头的抛光长度，使其满足长度公差控制需求；同时精密线性驱动机构能够驱动固定装置进行精密线性运动，以准确控制光纤头的下移量，从而准确控制光纤头的抛光长度。

Description

一种自动研磨机

技术领域

本发明涉及研磨设备技术领域，具体涉及一种自动研磨机。

背景技术

为满足高功率激光传输应用需求，对SMA905光纤跳线制作工艺及光纤端面抛光工艺提出了极高的要求，以常规105/125um直径高功率传能SMA905光纤为例，要求抛光端面满足：

a)端面不能有超过5um的抛光坑点；

b)端面不能有超过5um宽度抛光划痕；

c)端面包层崩边直径<7.5um；

d)为了实现可插拔激光耦合，需要对抛光长度实现<30um公差控制。

现有的光纤跳线研磨机多数只针对通信类光纤跳线(FC、SC、ST、LC接头)制作设计。自动研磨机包括电机、与电机输出端连接的丝杆、套设在丝杆上螺母、与螺母连接的连接装置、与连接装置连接的压杆、光纤固定装置和工作盘。电机转动带动压杆下移以将光纤固定装置压在工作盘上，工作盘转动对光纤固定装置上光纤进行研磨。在批量自动抛光时，无法精确控制压杆的下移量和施加在光纤头上的压力，难以对光纤头的抛光长度做到精确控制。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中的自动研磨机无法精确控制光纤头的抛光长度的缺陷。

为此，本发明提供一种自动研磨机，包括

机架；

研磨装置，其设于所述机架上；

精密线性驱动机构，其设于所述机架上；

固定装置，其与所述精密线性驱动机构的驱动端连接；所述固定装置与所述研磨装置相对设置；所述精密线性驱动机构驱动所述固定装置朝向所述研磨装置做精密线性运动；

所述固定装置上适于安装压力测量装置和位移测量装置。

可选地，上述的自动研磨机，所述固定装置包括

适于固定光纤头的固定组件；所述固定装置通过所述固定组件与所述精密线性驱动机构的驱动端连接；以及

缓冲机构，其一端可活动地连接在所述机架上，另一端适于抵接在所述固定组件上。

可选地，上述的自动研磨机，所述缓冲机构包括至少一组缓冲组件，任一组所述缓冲组件包括

滑动板，其可滑动地连接在所述机架上；所述滑动板与所述机架之间连接有缓冲导向组件。

可选地，上述的自动研磨机，所述固定组件上设有喷水口。

可选地，上述的自动研磨机，，所述精密线性驱动机构为气动滑台、驱动导轨或直线步进电机中的一种。

可选地，上述的自动研磨机，所述研磨装置包括至少两个研磨机构，所述研磨机构与所述固定装置可相对运动，以使所述固定装置切换到不同的所述研磨机构上方。

可选地，上述的自动研磨机，至少两个所述研磨机构通过切换机构可活动地设于所述机架上。

可选地，上述的自动研磨机，任一所述研磨机构

包括直线驱动机构，其设于所述机架上；

旋转驱动机构，其与所述直线驱动机构的驱动端连接；

研磨部件，其与所述旋转驱动机构的驱动端连接。

可选地，上述的自动研磨机，所述压力测量装置为压力传感器；和/或

所述位移测量装置为位移传感器。

可选地，上述的自动研磨机，还包括粗调线性驱动机构，其设于所述机架上；所述精密线性驱动机构与所述粗调线性驱动机构的驱动端连接；所述粗调线性驱动机构驱动所述精密线性驱动机构相对所述研磨装置做升降运动。

本发明技术方案，具有如下优点：

1.本发明提供的自动研磨机，使用时，将光纤头固定在固定装置上，精密线性驱动机构驱动固定装置朝向研磨装置做精密线性运动，光纤头接触到研磨装置后，光纤头抵接在研磨装置上表面，光纤头受到向上的压力、固定装置被微微向上顶起，压力测量装置固定在固定装置上，压力测量装置数值改变，此时位移测量装置测得的固定装置的位移为第一数值；启动研磨装置对光纤头进行研磨，研磨过程中，当压力测量装置测得的压力过大时，精密线性驱动机构驱动固定装置向远离研磨装置方向做精密线性运动，以保护光纤头，防止光纤头因压力过大而损坏。研磨一段时间后，光纤头变短，其所受压力减小，精密线性驱动机构驱动固定装置朝向研磨装置做精密线性运动，继续研磨，位移测量装置测得的位移为第二数值，当第二数值与第一数值之差达到设定的光纤头研磨长度时，停止研磨。

精密线性驱动机构可根据压力测量装置和位移测量装置的反馈数据精确控制施加在光纤头上的压力、避免损坏抛光头、防止光纤端面出现崩边，以及控制光纤头的抛光长度，使其满足长度公差控制需求；同时精密线性驱动机构能够驱动固定装置进行精密线性运动，以准确控制光纤头的下移量，从而准确控制光纤头的抛光长度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的自动研磨机的示意图；

图2为图1去除挡水板后的示意图；

图3为固定装置、第一固定架和机架的配合示意图；

图4为固定装置与精密线性驱动机构的配合示意图；

图5为缓冲组件的示意图；

图6为缓冲组件的剖视图；

图7为研磨装置的示意图；

图8为研磨装置的示意图；

图9为光纤头在研磨盘上的研磨轨迹图。

附图标记说明：

1-机架；2-研磨装置；21-研磨机构；211-直线驱动机构；212-旋转驱动机构；213-研磨部件；214-第四固定板；221-第三固定板；3-精密线性驱动机构；411-光纤固定板；4111-喷水口；4112-光纤固定头；412-第一连接板；421-滑动板；422-导向杆；423-缓冲部件；424-抵接板；5-粗调线性驱动机构；61-第一固定架；62-第一滑块；63-第一导轨；64-第一固定板；65-第二固定板；66-第一限位板；67-挡水板；71-压力测量装置；72-位移测量装置。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所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”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

实施例

本实施例提供一种自动研磨机，如图1和图2所示，其包括机架1、研磨装置2、精密线性驱动机构3和固定装置。

其中，研磨装置2和精密线性驱动机构3均设于机架1上；固定装置与精密线性驱动机构3的驱动端连接；并且固定装置与研磨装置2相对设置；压力测量装置71和位移测量装置72安装于固定装置上。

自动研磨机使用时，将光纤头固定在固定装置上，精密线性驱动机构3驱动固定装置朝向研磨装置2做精密线性运动，光纤头接触到研磨装置2后，光纤头抵接在研磨装置2上表面，光纤头受到向上的压力、固定装置被微微向上顶起，压力测量装置71固定在固定装置上，压力测量装置71数值改变，此时位移测量装置72测得的固定装置的位移为第一数值；启动研磨装置2对光纤头进行研磨，研磨过程中，当压力测量装置71测得的压力过大时，精密线性驱动机构3驱动固定装置向远离研磨装置2方向做精密线性运动，以保护光纤头，防止光纤头因压力过大而损坏。研磨一段时间后，光纤头变短，其所受压力减小，精密线性驱动机构3驱动固定装置朝向研磨装置2做精密线性运动，继续研磨，位移测量装置72测得的位移为第二数值，当第二数值与第一数值之差达到设定的光纤头研磨长度时，停止研磨。

精密线性驱动机构3可根据压力测量装置71和位移测量装置72的反馈数据精确控制施加在光纤头上的压力、避免损坏抛光头、防止光纤端面出现崩边，以及控制光纤头的抛光长度，使其满足长度公差控制需求；同时精密线性驱动机构3能够驱动固定装置进行精密线性运动，以准确控制光纤头的下移量，从而准确控制光纤头的抛光长度。

参见图3，固定装置包括适于固定光纤头的固定组件和缓冲机构。固定装置通过固定组件与精密线性驱动机构3的驱动端连接；缓冲机构一端可活动地连接在机架1上，另一端适于抵接在固定组件上。缓冲机构包括两组缓冲组件，任一组缓冲组件包括滑动板421和缓冲导向组件，滑动板421可滑动地连接在机架1上；滑动板421与机架1之间连接有缓冲导向组件。

最佳地，参见图1至图4，自动研磨机还包括设于机架1上的粗调线性驱动机构5，精密线性驱动机构3与粗调线性驱动机构5的驱动端连接而设于机架1上；粗调线性驱动机构5驱动精密线性驱动机构相对研磨装置2做升降运动。例如，粗调线性驱动机构5为重载直线模组，精密线性驱动机构3为驱动导轨。重载直线模组固定在机架1上，其驱动端连接第一固定架61，第一固定架61围设在重载线性模组外部，其靠近机架1的一侧设有两个位于重载线性模组两侧的第一滑块62，机架1上设有两个与第一滑块62配合的第一导轨63，重载直线模组驱动第一固定架61沿机架1上下滑动。第一固定架61远离机架1的一侧设有与第一固定架61平行设置的第一固定板64，第一固定板64两端固定有与第一固定板64垂直设置的第二固定板65。每个第二固定板65的外壁面上具有水平设置的第一限位板66，第一限位板66水平布置并与第二固定板65垂直；滑动板421位于第一限位板66下方，滑动板421与第二固定板65平行。两组缓冲组件对称设于驱动导轨两侧。每组缓冲导向组件还包括第二滑块和第二导轨。例如，每个滑动板421面向第二固定板65的一侧设有两个间隔设置的第二滑块，第二固定板65上设有与第二滑块配合的第二导轨，以使滑动板421滑动连接在第二固定板65上，从而可滑动地连接在机架1上。

可选地，参见图5和图6，缓冲导向组件包括三个导向杆422和缓冲部件423，例如，缓冲部件423为弹簧。三个导向杆422依次穿设在第一限位板66和滑动板421上，三个导线杆沿第一限位板66的长度方向间隔设置。每个导向杆422上部直径大于中部直径、中部直径大于下部之间，以在导向杆422的上部和下板形成两个环形台阶面。上部的环形台阶面适于抵接在第一限位板66顶面，下部的环形台阶面适于抵接在滑动板421顶面。两侧的导向杆422上套设有弹簧，弹簧的上下两端分别抵接在第一限位板66的底面和滑动板421的顶面。导向杆422底部的环形台阶面对滑板板向上滑动距离起到机械限位作用。

参见图4和图5，缓冲组件还包括抵接板424，抵接板424设于滑动板421底面，抵接板424水平设置并与第一限位板66平行。固定组件包括光纤固定板411和第一连接板412，光纤固定板411设于第一连接板412底面，第一连接板412中部设有供光纤固定板411漏出的U型让位区域，第一固定板64与驱动导轨的驱动端连接，驱动导轨驱动第一连接板412和光纤固定板411上下线性运动。两个抵接板424位于第一连接板412顶部两侧。

光纤固定板411中部圆形凹槽，圆形凹槽上设有多个光纤固定轴，多个光纤固定轴沿圆形凹槽的周向等间距排布，光纤固定头4112中部为空腔结构，光纤头适于穿设固定在光纤固定头4112内，可同时固定多个光纤头进行研磨，提高研磨效率，利于大规模批量研磨光纤头。

圆形凹槽中部设有喷水口4111，喷水口4111连接供水系统，在研磨过程中可以持续对研磨装置2和光纤头进行冲洗，冲洗掉抛光颗粒和杂质等，避免抛光颗粒和杂质等划伤光纤端头，避免光纤端头出现坑点和划痕，保证光纤端面平面度。同时避免光纤头将抛光颗粒带入下一更加精细的抛光工序，影响光纤头在下一光纤抛光时的平面度。

可选地，参见图1至图4、图7和图8，研磨装置2包括两个研磨机构21，研磨机构21与固定装置可相对运动，以使固定装置切换到不同的研磨机构21上方。例如，两个研磨机构21通过切换机构可活动地设于机架1上。参见图2、图7和图8，切换机构包括两个第三导轨、切换气缸和第三固定板221，两个第三导轨设于机架1顶面，第三固定板221底面设有与第三导轨配合的第三滑块，切换气缸固定在机架1顶面并位于第三固定板221底部，切换气缸的驱动轴与第三固定板221连接，驱动第三固定板221沿第三导轨滑动，两个研磨机构21线性排布在第三固定板221上，第三固定板221滑动以使不同的研磨机构21切换至光纤固定板411正下方进行研磨。

光纤头研磨为高精度研磨，其研磨过程需经过粗磨和精磨等多个工序，研磨装置2设置至少两个研磨机构21，光纤头在一个研磨机构21上研磨完成可通过切换机构切换另一研磨机构21上方继续进行研磨，研磨过程中可对第一个研磨机构21进行冲洗，相比原有单个研磨工位作业时，在更换精磨研磨部件213前，需对研磨机构21进行彻底清洁冲洗，以防止研磨颗粒进入后续工序，再更换研磨部件213，可节约冲洗和更换研磨部件213的时间，显著提高抛光效率，利于大规模批量生产。研磨装置2外设有一圈挡水板67，防止冲洗水外溅。机架1顶板上设有导水孔，导水孔与导水管连通，冲洗水通过导水管进行储存回收。

参见图7和图8，每个研磨机构21包括直线驱动机构211、旋转驱动机构212、研磨部件213和第四固定板214。例如，直线驱动机构211包括第一电机、凸轮和连杆，凸轮固定在第一电机的驱动端，连杆一端可转动地设于凸轮上。旋转驱动机构212为DD马达，DD马达外侧罩设防水罩，DD马达设于第四固定板214上，第四固定板214底面设有第四滑块，第三固定板221顶面设有与第四滑块配合的第四导轨。连杆的另一端可转动地连接在第四固定板214上。

例如，研磨部件213为研磨盘，研磨盘固定在DD马达驱动端，研磨盘通过压环和螺丝压紧固定。研磨过程中，DD马达和第一电机同时运转，DD马达带动研磨盘高速旋转，第一电机通过凸轮和连杆带动研磨盘做往复直线运动，以改变光纤头在研磨盘上的研磨轨迹，使多个光纤头在研磨盘上形成如图9所示的花瓣状的规律的研磨轨迹，使研磨盘的各处表面得到充分利用，提高光纤头研磨效果。第三固定板221侧边的机架1上设有第二限位板，对第三固定板221的移动位置进行限位。

参见图3至图5，可选地，压力测量装置71为压力传感器，位移测量装置72为位移传感器。压力传感器固定在其中一个第二固定板65的内壁面上，压力传感器底部伸向抵接板424，位移传感器固定在另一个第二固定板65的内壁面上。

自动研磨机还包括设于机架1上的控制系统，比如，控制系统为PLC控制系统，驱动导轨、压力传感器和位移传感器均与PLC控制系统电连接，驱动导轨根据压力传感器和位移传感器反馈给PLC控制系统的数据，PLC控制系统控制驱动导轨的驱动端伸出或缩回，以控制施加在光纤头上的压力和精确控制光纤头的抛光长度。

自动研磨机使用时，将多个光纤头安装到光纤固定头4112上，其中一个研磨盘对准光纤头，启动研磨机构21，重载线性驱动机构先驱动驱动导轨向下运动，提高光纤头下移速度，提高抛光工序效率；当光纤头靠近研磨盘时，重载线性驱动机构停机，启动驱动导轨，驱动导轨驱动光纤头朝向研磨盘做精密线性运动，以准确控制光纤头的下移量。驱动导轨驱动第一连接板412和光纤固定板411下移，光纤头接触研磨盘后，光纤固定盘和第一连接板412被微微向上顶起，第一连接板412抵接在抵接板424底面将抵接板424向上顶起，滑动板421向上滑动，抵接板424朝向连接板和光纤固定板411施加向下的反作用力，驱动导轨两侧的弹簧起到缓冲作用，使压力从驱动导轨两侧均匀缓慢地施加到光纤头上，保护光纤、保证研磨时光纤端头的平面度。滑动板421滑动时导向杆422起到导向作用，使抵接板424水平抵接在第一连接板412上，保证光纤头端面受力均匀，保证研磨时光纤端头的平面度。

抵接板424向上滑动时，压力传感器数值改变，驱动导轨根据压力变化实时调整驱动导轨的伸出或缩回，以使光纤头受到合适的研磨压力；位移传感器测得光纤头的抛光长度达到预设长度后，驱动导轨带动光纤头上移，研磨机构21停止运行；切换气缸启动驱动另一个研磨机构21运动至光纤头下方，重复上述过程进行研磨。

作为实施例的可替换实施方式，研磨机构21还可以只设置旋转驱动机构212，旋转驱动机构212驱动研磨盘转动，研磨盘上形成环形研磨轨迹；作为变形，研磨机构21的个数可以为一个、三个、四个等等，对其数量不作具体限定；或者研磨机构21固定设于机架1上，重载线性模组和驱动导轨可左右移动地固定在机架1上，重载线性模组和驱动导轨朝向所需的研磨机构21方向运动。作为变形，多个研磨机构21还可以通过旋转运动切换至光纤固定板411下方。精密线性驱动机构3还可以为气动滑台或直线步进电机等任意能够实现精密线性运动的驱动机构。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (8)

1.一种自动研磨机，用于研磨光纤头，其特征在于，包括

机架(1)；

研磨装置(2)，其设于所述机架(1)上；

精密线性驱动机构(3)，其设于所述机架(1)上；

固定装置，其与所述精密线性驱动机构(3)的驱动端连接；所述固定装置与所述研磨装置(2)相对设置；所述精密线性驱动机构(3)驱动所述固定装置朝向所述研磨装置(2)做精密线性运动；

所述固定装置包括：

适于固定光纤头的固定组件；所述固定装置通过所述固定组件与所述精密线性驱动机构(3)的驱动端连接；所述固定组件包括光纤固定板(411)和第一连接板(412)，光纤固定板(411)设于第一连接板(412)底面；以及

缓冲机构，其一端可活动地连接在所述机架(1)上，另一端适于抵接在所述固定组件上；

所述缓冲机构包括至少一组缓冲组件，任一组所述缓冲组件包括：

滑动板(421)，其可滑动地连接在所述机架(1)上；所述滑动板(421)与所述机架(1)之间连接有缓冲导向组件；

所述缓冲导向组件包括三个导向杆和缓冲部件，缓冲部件为弹簧；

抵接板(424)，抵接板(424)设于滑动板(421)底面；

所述固定装置上适于安装压力测量装置(71)和位移测量装置(72)。

2.根据权利要求1所述的自动研磨机，其特征在于，所述固定组件上设有喷水口(4111)。

3.根据权利要求1或2所述的自动研磨机，其特征在于，所述精密线性驱动机构(3)为气动滑台、驱动导轨或直线步进电机中的一种。

4.根据权利要求1或2所述的自动研磨机，其特征在于，所述研磨装置(2)包括至少两个研磨机构(21)，所述研磨机构(21)与所述固定装置可相对运动，以使所述固定装置切换到不同的所述研磨机构(21)上方。

5.根据权利要求4所述的自动研磨机，其特征在于，至少两个所述研磨机构(21)通过切换机构可活动地设于所述机架(1)上。

6.根据权利要求4所述的自动研磨机，其特征在于，任一所述研磨机构(21)包括

直线驱动机构(211)，其设于所述机架(1)上；

旋转驱动机构(212)，其与所述直线驱动机构(211)的驱动端连接；

研磨部件(213)，其与所述旋转驱动机构(212)的驱动端连接。

7.根据权利要求1或2所述的自动研磨机，其特征在于，所述压力测量装置(71)为压力传感器；和/或

所述位移测量装置(72)为位移传感器。

8.根据权利要求1或2所述的自动研磨机，其特征在于，还包括粗调线性驱动机构(5)，其设于所述机架(1)上；所述精密线性驱动机构(3)与所述粗调线性驱动机构(5)的驱动端连接；所述粗调线性驱动机构(5)驱动所述精密线性驱动机构相对所述研磨装置(2)做升降运动。

Images