CN113634894A - 一种光纤自动穿管封装装置及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种光纤自动穿管封装装置及其使用方法，涉及光纤封装设备，包括第一夹具、第二夹具、第三夹具，焊接设备，一种光纤自动穿管封装装置包括第一动作、第二动作和第三动作，第一动作为第一夹具移动至第二夹具的下方并调整同心度后，第一夹具向上定距运动；第二动作为第三夹具移动至上方并将夹持的封装端盖落位于第二夹具夹持的封装物端面，第三动作为焊接设备焊接封装端盖和封装物，本发明采用三个夹具以及焊接设备实现光纤与封装物的定位、焊接，并且通过顺序性的实现三个动作，保证了光纤可以自动穿入封装物中，并可自动封闭封装物的上端端面，省时省力，实现全自动化操作，避免了人工的介入，能够大大的提高封装的效率和成功率。

Description

一种光纤自动穿管封装装置及其使用方法

技术领域

本发明涉及光纤封装设备，特别涉及一种光纤自动穿管封装装置及其使用方法。

背景技术

光纤的主要成分跟玻璃材料一致，脆性大、硬度高经过普通的树脂材料涂覆后，虽具有一定机械强度，但仍然经不起弯曲(折)、扭折和侧压力作用。为了适应各种环境条件，如架空、埋地、穿管及过江河等工程敷设及实际应用，必须对光纤进行进一步物理保护，即对光纤进行封装，将其与一些元件组合在一起构成光缆的形式，才能确保其具备优良的传输性能、机械性能和环境性能等。

在现有的光纤封装设备中，自动化不足，或多或少的需要人工干预，导致工作效率低下，容易发生危险。另外，人工干预的介入容易导致封装报废率高，不能形成标准化生产线。

发明内容

本发明提供了一种光纤自动穿管封装装置，其目的是为了解决现有光纤设备中不能实现自动化，需要人工介入的问题，包括：

工作面，设置有工作区；

第一夹具，用以夹持光纤，所述第一夹具包括第一夹持结构和第一三轴移动结构，所述第一三轴移动结构带动第一夹持结构在工作区内移动；

第二夹具，用以夹持封装物，所述第二夹具包括第二夹持结构和第二三轴移动结构，所述第二三轴移动结构带动第二夹持结构在工作区内移动；

第三夹具，用以夹持封装端盖，所述第三夹具包括第三夹持结构和第三三轴移动结构，所述第三三轴移动结构带动第三夹持结构在工作区内移动；

焊接设备，用以焊接工作区内的封装端盖和封装物；

所述一种光纤自动穿管封装装置包括第一动作、第二动作和第三动作，所述第一动作为所述第一夹具移动至第二夹具的下方并调整同心度后，所述第一夹具向上定距运动；所述第二动作为第三夹具移动至上方并将夹持的封装端盖落位于所述第二夹具夹持的封装物端面，所述第三动作为焊接设备焊接封装端盖和封装物。

优选的，所述一种光纤自动穿管封装装置还包括检测设备，所述检测设备包括第一检测结构和第二检测结构，所述第一检测结构用以检测被所述第一夹具夹持的光纤与被所述第二夹具夹持的封装物在竖直方向上的同心度，所述第二检测结构用以检测被所述第一夹具夹持的光纤穿过被所述第二夹具夹持的封装物时竖直方向的光斑大小。

优选的，所述第一检测设备包括两个工业相机，两个工业相机水平朝向第一动作方向以检测同轴度，两个工业相机所在位置的延长线相互垂直。

优选的，所述第二检测设备包括光斑检测器和双轴移动结构，所述双轴移动结构设置于所述第二三轴移动结构上，所述光斑检测器设置在双轴移动结构上。

优选的，所述第一夹持结构包括第一夹持部和第一气源部，所述第一气源部可与负压机连通，所述第一夹持部包括纵向设置的第一夹持面，所述第一夹持面上设置有纵向的第一夹持槽，所述第一夹持槽内均匀的设置有若干的第一通气孔，所述第一通气孔与所述第一气源部连通。

优选的，所述第一夹持结构设置于所述第一三轴移动结构上，所述第一夹持结构与第一三轴移动结构之间还设置有压力传感器。

优选的，所述第二夹持结构包括第二夹持部和第二气源部，所述第二气源部可与负压机连通，所述第二夹持部包括纵向设置的第二夹持面，所述第二夹持面上设置有纵向的第二夹持槽，所述第二夹持槽内设置有若干的第二通气孔，所述第二通气孔与所述第二气源部连通。

优选的，所述焊接设备包括第四三轴移动结构和激光焊枪，所述激光焊枪设置在第四三轴移动结构上，所述激光焊枪用以焊接封装物和封装端盖，所述激光焊枪设置有温度监测和反馈模块。

本发明还提供了一种光纤自动穿管封装装置的使用方法，包括：

S10.第二夹具抓取封装物，并移动至工作区内；

S20.第一夹具抓取光纤，移动至第二夹具的下方；

S30.检测设备检测第一夹具和第二夹具装配，并根据检测结果调整第一夹具和第二夹具的相对位置

S40：第三夹具抓取封装端盖，移动至第二夹具的上方，并将夹取的封装端盖落位在封装物上。

S50.焊接设备焊接封装物和封装端盖；

优选的，在所述步骤s30中，包括：

S31.检测封装物与光纤水平方向的位置关系，并根据位置关系调整封装物和光纤的同心度直至封装物与光纤同心；

S32.检测光纤投射在第二检测设备上的光斑的大小，根据光斑大小调整第一夹具的运动方向直至光斑大小符合预设值。

本发明的上述方案有如下的有益效果：

在本发明中，采用三个夹具以及焊接设备实现光纤与封装物的定位、焊接，并且通过顺序性的实现第一动作、第二动作和第三动作，保证了光纤可以自动穿入封装物中，并可自动封闭封装物的上端端面，省时省力，实现全自动化操作，避免了人工的介入，能够大大的提高封装的效率和成功率。

附图说明

图1是本发明的第一视角图；

图2是本发明的第二视角图；

图3是第一夹具和第二夹具的配合示意图；

图4是图3中A部分的放大示意图；

图5是第一夹持结构的示意图；

图6是第三夹具的结构示意图；

图7是焊接设备的结构示意图；

图8是检测设备的结构示意图。

【附图标记说明】

01-工作面；

1-第一夹具、11-第一夹持结构、111-第一夹持部、112-第一气源部、113-第一夹持面、114-第一夹持槽、115-压力传感器、12-第一三轴移动结构；

2-第二夹具、21-第二夹持结构、211-第二夹持部、212-第二气源部、213-第二夹持面、214-第二夹持槽、22-第二三轴移动结构；

3-第三夹具、31-第三夹持结构、32-第三三轴移动结构、33-料台；

4-焊接设备、41-第四三轴移动结构、42-激光焊枪、

5-检测设备、51-第一检测结构、511-工业相机、512-检测三轴移动结构、52-第二检测结构、521-光斑检测器、522-双轴移动结构。

具体实施方式

为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。

如图1-8所示，本发明的实施例提供了一种光纤自动穿管封装装置，包括工作面01，在工作面01上设置有工作区。在工作区的四周设置有如下结构：第一夹具1、第二夹具2、第三夹具3、焊接设备4。其中，第一夹具1用于夹持光纤、包括第一夹持结构11和第一三轴移动结构12，第一三轴移动结构12可以带动第一夹持结构11在工作区内移动。第二夹具2用于夹持封装物，封装物通常呈圆管状，第二夹具2包括第二夹持结构21和第二三轴移动结构22，第二三轴移动结构22带动第二夹持结构21在工作区内移动。第三夹具3用于夹持封装端盖，第三夹具3包括第三夹持结构31和第三三轴移动结构32，第三三轴移动结构32带动第三夹持结构31在工作区内移动。焊接设备4包括激光焊枪42和第四三轴移动结构41，焊接设备4在光纤穿过封装物后，焊接封装物和封装端盖，形成最终的封装。

在光纤和封装物的装配通过第一动作实现，其中第一动作为第一夹具1夹持光纤，移动到第二夹具2夹持的封装物的下方，通过第一三轴移动结构12和第二三轴移动结构22，调整光纤与封装物的同心度，当光纤与封装物同心时，第一夹具1向上移动至指定的距离，该指定距离可预设。在第一动作中，自动化的完成光纤与封装物的装配。当完成第一动作时，第三夹具3执行第二动作，第二动作为第三夹具3夹持封装端盖并将封装端盖移动至封装物的上端后进行落位，此时由于光纤穿出封装物一部分，封装端盖通过其上的通孔与封装物确定相对位置，并在光纤的引导下，封装端盖将封装物的上端封闭。第三夹具3随后归于原位。此时焊接设备4通过第四三轴移动结构41，移动至封装物和封装端盖的连接处，通过焊接实现最终的封装。

在前述的技术方案中，经过三个有顺序的动作配合上三个夹具，实现了光纤自动穿管及封装的目的，实现了自动化操作的目的，减少了人工介入。

进一步的，为了保证光纤可以精确的穿过封装物，本申请还包括检测设备5，检测设备5包括第一检测结构51和第二检测结构52，其中第一检测结构51用以检测光纤与封装物在竖直方向上的同心度。具体来说，第一检测结构51包括两个工业相机511，两个工业相机511水平朝向第一动作方向，两个工业相机511所在位置的延长线相互垂直，方便检测光纤与封装物在x方向和y方向上的偏移量，为后续第一三轴移动结构12和第二三轴移动结构22提供移动指令。采用两个工业相机511的模式可以通过测量水平的偏移量实现光纤与封装物同心度的调整，方便快捷，而且无需复杂的设备即可完成，能够有效降低成本。如背景技术中提及的，光纤虽然有一定的机械强度，但是经不起弯曲，特别是在本申请的封装条件下，光纤处于竖直状态，光纤自身的机械强度无法支撑光纤竖直，因此，第一检测设备5应当优先观测光纤上端与封装物之间的位置关系。

优选的，第一检测结构还包括检测三轴移动结构512，所述检测三轴移动结构512用于带动工业相机511移动。

前述的第二检测结构52包括光斑检测器521和双轴移动结构522，在前述的第二三轴移动结构22上设置有第二支架，第二夹持结构21设置在第二支架的中部，双轴移动结构522设置在第二支架的上端，光斑检测器521设置在双轴移动结构522，双轴移动结构522可以带动光斑检测器521在x方向和y方向进行移动，保证光纤产生的光斑可以投射在光斑检测器521上。由于光纤是在通电发光的状态下进行封装的，因此在光纤穿过、穿出封装物时，投射在第二检测设备5上的光斑大小会发生变化，第二检测设备5可以通过检测到的光斑与预设的光斑的大小比较，确定光纤是否穿过封装物，以及穿过封装物的长度，保证光纤封装后符合生产标准。

由于双轴移动结构522、检测三轴移动结构512在本申请工作时仅需在初期调节一次，因此双轴移动结构522、检测三轴移动结构512采用手动调节的方式。

在前述第一检测设备5检测的情况下，光纤仍然会出现轻微的弯曲和扭折的情况，为了避免这种弯曲和扭折对光纤造成损害，增大光纤的报废率，第一夹持结构11包括第一夹持部111和第一气源部112，其中第一夹持部111包括纵向设置的第一夹持面113。第一夹持部111优选的形状为楔形，楔形的内部设置有空腔，空腔与第一气源部112连通，楔形的一个纵向竖直面为第一夹持面113。在第一夹持面113上设置有纵向设置的第一夹持槽114，第一夹持槽114内设置有若干的第一通气孔，若干第一通气孔与空腔连通。优选的，第一夹持槽114的长度与楔形的高度相同。当光纤被吸附在第一夹持槽114内，由于第一夹持槽114的对光纤提供支撑力，即使光纤部分超出第一夹持槽114，依旧能保证光纤在竖直状态下不会发生弯曲、扭折。

在第一夹持结构11与第一三轴移动结构12之间还设置有压力传感器115，具体而言，压力传感器115设置在第一夹持部111与第一三轴移动结构12之间，当第一三轴移动结构12向上运动使光纤穿过封装物时，第一夹持结构11存在着与第二夹具2发生碰撞的风险，因此压力传感器115检测到过大的作用力时，会对操作者作出提醒，或者停止第一三轴移动结构12的运动，避免损坏本装置。

相应的，第二夹持结构21包括第二夹持部211和第二气源部212，第二夹持部211包括纵向设置的第二夹持面213，第二夹持面213设置有纵向的第二夹持槽214，第二夹持槽214内设置有第二通气孔。优选的，第二夹持部211为矩形体，在矩形体设置有内腔，第二气源部212与第二通气孔分别与内腔连通。优选的，第二夹持面213为矩形体的侧面。第一气源部112和第二气源部212还连通有负压机，保证光纤或封装物可以被吸附。

前述的第三夹具3用于夹取封装端盖，相应的，在工作区内设置有放置封装端盖的料台33，所述料台33上设置有若干的物料位，所述物料位于封装端盖形状配适。前述的第三夹持结构31为高压气嘴。

前述的激光焊枪42设置有温度监测和反馈模块。当激光焊枪42焊接封装物和封装端盖时，其封装时间一般为几十到几百毫秒之间，若焊接时间过长，容易导致温度畸高，损坏封装后的光缆。因此，激光焊枪42需要具有温度检测和反馈的功能。

在前述的第一三轴移动结构12、第三三轴移动结构32、第四三轴移动结构41均采用相同的结构，并且通过直线电机或者丝杠方式进行驱动。三轴移动结构是较为常见的结构在此就不多做赘述了。

本申请还包括控制系统，控制系统可以选择PLC或者集成芯片控制，控制系统与第一三轴移动结构12、第三三轴移动结构32、第四三轴移动结构41、激光焊枪42、光斑检测器521和工业相机511信号连接。

本申请还公布了一种光纤自动穿管封装装置的使用方法，主要是应用在前述的光纤自动穿管封装装置中，包括如下步骤：

步骤0：在初次使用前，需要调整第一检测结构51和第二检测结构52，首先调整第一检测结构51，使得两个工业相机511可以在x轴方向和y轴方向可以观察到第一夹持结构11和第二夹持结构21的相对位置；其次，调节第二检测结构52，保证第二检测结构52位于第二夹持结构21的正上方。

步骤01：在初次使用前，需要调整焊接设备4的角度和位置，使得激光焊枪42以预设的角度的距离照射在封装物需要封装的位置。

在完成前述调整后，依照如下步骤实现本发明的目的：

步骤10：第二夹具2抓取封装物，并移动至工作区内；

步骤20：第一夹具1抓取光纤移动至第二夹具2的下方

步骤30：检测设备5检测第一夹具1和第二夹具2装配，并根据检测结果调整第一夹具1和第二夹具2的相对位置；

步骤40：第三夹具3抓取封装端盖，移动至第二夹具2的上方，并将封装端盖落位与封装物上；

步骤50：焊接设备4焊接封装物和封装端盖。

其中在步骤20中抓取的光纤是通电、发光的光纤。

在步骤30中检测设备5中第一检测结构51优先进行检测，并更根据第一夹持结构11和第二夹持结构21在X方向和y方向上偏移的距离实时调整两者的位置关系，其本质是调整光纤和封装物之间的位置关系。

光纤与封装物的正确位置关系是两者在z轴方向上圆心的投影是重合的。

在步骤30中第二检测结构52在光纤与封装物位置关系确定后，第二检测结构52能够接收到光纤向上投射的光斑，通过比较投射的光斑与预设光斑的大小，确定光纤穿过封装物的长度，即实现了光纤封装在z方向的控制。

在步骤50中，焊接设备4的激光焊枪42以预设的角度和位置焊接封装物和封装端盖，激光焊枪42具有温度监测和反馈的模块，保证在焊接的过程中不会发生漏焊和多焊的情况，进一步的保证了封装的合格率。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种光纤自动穿管封装装置，其特征在于，包括：

工作面(01)，设置有工作区；

第一夹具(1)，用以夹持光纤，所述第一夹具(1)包括第一夹持结构(11)和第一三轴移动结构(12)，所述第一三轴移动结构(12)带动第一夹持结构(11)在工作区内移动；

第二夹具(2)，用以夹持封装物，所述第二夹具(2)包括第二夹持结构(21)和第二三轴移动结构(22)，所述第二三轴移动结构(22)带动第二夹持结构(21)在工作区内移动；

第三夹具(3)，用以夹持封装端盖，所述第三夹具(3)包括第三夹持结构(31)和第三三轴移动结构(32)，所述第三三轴移动结构(32)带动第三夹持结构(31)在工作区内移动；

焊接设备(4)，用以焊接工作区内的封装端盖和封装物；

所述一种光纤自动穿管封装装置包括第一动作、第二动作和第三动作，所述第一动作为所述第一夹具(1)移动至第二夹具(2)的下方并调整同心度后，所述第一夹具(1)向上定距运动；所述第二动作为第三夹具(3)移动至上方并将夹持的封装端盖落位于所述第二夹具(2)夹持的封装物端面，所述第三动作为焊接设备(4)焊接封装端盖和封装物。

2.根据权利要求1所述的一种光纤自动穿管封装装置，其特征在于，所述一种光纤自动穿管封装装置还包括检测设备(5)，所述检测设备(5)包括第一检测结构(51)和第二检测结构(52)，所述第一检测结构(51)用以检测被所述第一夹具(1)夹持的光纤与被所述第二夹具(2)夹持的封装物在竖直方向上的同心度，所述第二检测结构(52)用以检测被所述第一夹具(1)夹持的光纤穿过被所述第二夹具(2)夹持的封装物时竖直方向的光斑大小。

3.根据权利要求2所述的一种光纤自动穿管封装装置，其特征在于，所述第一检测结构(51)包括两个工业相机(511)，两个工业相机(511)水平朝向第一动作方向以检测同轴度，两个工业相机(511)所在位置的延长线相互垂直。

4.根据权利要求2所述的一种光纤自动穿管封装装置，其特征在于，所述第二检测结构(52)包括光斑检测器(521)和双轴移动结构(522)，所述双轴移动结构(522)设置于所述第二三轴移动结构(22)上，所述光斑检测器(521)设置在双轴移动结构(522)上。

5.根据权利要求2所述的一种光纤自动穿管封装装置，其特征在于，所述第一夹持结构(11)包括第一夹持部(111)和第一气源部(112)，所述第一气源部(112)可与负压机连通，所述第一夹持部(111)包括纵向设置的第一夹持面(113)，所述第一夹持面(113)上设置有纵向的第一夹持槽(114)，所述第一夹持槽(114)内均匀的设置有若干的第一通气孔，所述第一通气孔与所述第一气源部(112)连通。

6.根据权利要求5所述的一种光纤自动穿管封装装置，其特征在于，所述第一夹持结构(11)设置于所述第一三轴移动结构(12)上，所述第一夹持结构(11)与第一三轴移动结构(12)之间还设置有压力传感器(115)。

7.根据权利要求2所述的一种光纤自动穿管封装装置，其特征在于，所述第二夹持结构(21)包括第二夹持部(211)和第二气源部(212)，所述第二气源部(212)可与负压机连通，所述第二夹持部(211)包括纵向设置的第二夹持面(213)，所述第二夹持面(213)上设置有纵向的第二夹持槽(214)，所述第二夹持槽(214)内设置有若干的第二通气孔，所述第二通气孔与所述第二气源部(212)连通。

8.根据权利要求1所述的一种光纤自动穿管封装装置，其特征在于，所述焊接设备(4)包括第四三轴移动结构(41)和激光焊枪(42)，所述激光焊枪(42)设置在第四三轴移动结构(41)上，所述激光焊枪(42)用以焊接封装物和封装端盖，所述激光焊枪(42)设置有温度监测和反馈模块。

9.一种光纤自动穿管封装装置的使用方法，应用如权利要求1-8任一项所述的一种光纤自动穿管封装装置，其特征在于，包括：

S10.第二夹具(2)抓取封装物，并移动至工作区内；

S20.第一夹具(1)抓取光纤，移动至第二夹具(2)的下方；

S30.检测设备(5)检测第一夹具(1)和第二夹具(2)装配，并根据检测结果调整第一夹具(1)和第二夹具(2)的相对位置

S40：第三夹具(3)抓取封装端盖，移动至第二夹具(2)的上方，并将夹取的封装端盖落位在封装物上；

S50.焊接设备(4)焊接封装物和封装端盖。

10.根据权利要求9的一种光纤自动穿管封装装置使用方法，其特征在于，

在所述步骤s30中，包括：

S31.检测封装物与光纤水平方向的位置关系，并根据位置关系调整封装物和光纤的同心度直至封装物与光纤同心；

S32.检测光纤投射在第二检测设备(5)上的光斑的大小，根据光斑大小调整第一夹具(1)的运动方向直至光斑大小符合预设值。

Images