CN113696255A - 一种自动步进式大芯径光纤切割装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种自动步进式大芯径光纤切割装置，包括底座部件，安装于底座部件上的切割刀头与可调式夹具，以及设置于切割刀头处的步进式顶推块。本发明采用可旋转的圆形刀刃取代平直刀刃切割，配合垂直于光纤轴心移动的齿轮箱以及平行于光纤轴心移动的移动端夹具，保证进刀退刀更加平稳，有助于提高切割精度；采用可预置夹紧力的固定端夹具，可有效压紧待切割光纤，提升切割质量；采用步进顶推块自动步进顶推光纤，使之受弯矩而逐步离断，有效避免了光纤依靠弯曲力离断；整体结构新颖，生产制造成本低，可通过控制模块进行整体操控，实现大芯径光纤的高效切割，具有良好的市场前景。

Description

一种自动步进式大芯径光纤切割装置
技术领域
本发明属于光纤切割设备技术领域，具体涉及一种自动步进式大芯径光纤切割装置。
背景技术
光导纤维简称光纤，玻璃光纤作为光传导工具，传输原理是光的全反射。光纤裸纤一般分为三层：核心是高折射率玻璃芯，中间为低折射率玻璃包层，最外是树脂加强涂层。
光纤切割刀用于切割玻璃光纤，光纤切割断面必须平整并且与光纤轴线垂直，才适用于器件封装、冷接和热熔接，以便将较短的光纤接续成足够长的光纤或与相关光电器件连接。
数值孔径大的大芯径多模光纤比常规小芯径光纤可以传输很大的信号和能量，这一优点及其它优点使它在通信工程、传感器件、能量输送等领域得到越来越广泛应用。
大芯经光纤裸纤（光纤包层直径从125μ-1000μ范围或更大）与常规125μ及更细光纤裸纤有所不同，现有常规光纤切割刀用于大芯经光纤切割时弊端明显：不能保证是真正平稳切断，可能是砸断、挤断、弯断，断口位置偏差大，切面凹凸不平、切面与光轴倾斜不垂直，甚至无法切断，操作不便且费时费力。
目前大芯经光纤切割方法主要有两种。
第一种是划压法，先用直刃刀在光纤表面划出裂口，然后从裂口对侧向裂口施加压力，使光纤裂口扩大而断开；此法对切割机构精度要求高，若裂口与光纤横断面不对称，容易造成横断面与光纤光轴不垂直；切割刀上同一部位反复划擦光纤，也容易磨损报废。
第二种拉划法，先给光纤两端施加拉力而绷紧，然后用直刃刀在光纤表面压出裂口，持续进刀而使裂口持续变深，直至光纤崩断。此法对刀具的精度要求也很高，必须非常锋利，否则切出断面也不平整，使用成本也高，且切割深度不好控制而影响断面质量。
因此，针对以上问题研制出一种针对大芯径光纤能够进行高效平稳切断的切割装置是本领域技术人员所急需解决的难题。
发明内容
为解决上述问题，本发明公开了一种自动步进式大芯径光纤切割装置。
为了达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种自动步进式大芯径光纤切割装置，包括底座部件，安装于底座部件上的切割刀头与可调式夹具，以及设置于切割刀头处的步进式顶推块；切割刀头包括刀轮组件、刀轮电机、齿轮箱、齿轮箱导轨以及齿轮箱电机；刀轮组件为圆形刀刃，配合安装于齿轮箱的输出轴上；刀轮电机与齿轮箱配合相安装；齿轮箱通过齿轮箱电机滑动安装于齿轮箱导轨上；
可调式夹具包括固定端夹具与移动端夹具；固定端夹具设置于切割刀头处；移动端夹具通过夹具电机滑动安装于夹具导轨上；夹具导轨朝向远离切割刀头的一侧设置；
步进式顶推块可朝向刀轮组件处进行步进式移动。
进一步地，刀轮组件的几何中心与其旋转中心相重合。
进一步地，齿轮箱的运动方向与待切割光纤的轴心相垂直；移动端夹具的运动方向与待切割光纤的轴心相平行。
进一步地，固定端夹具还设置有预置夹紧机构；预置夹紧机构包括螺旋机构、压力弹簧以及夹具压板；压力弹簧的一端连接夹具压板，另一端连接螺旋机构；螺旋机构贯穿固定端夹具的表面设置。
进一步地，螺旋机构为螺纹旋钮。
进一步地，移动端夹具还配合设有夹具拉力调节螺杆。
进一步地，底座部件上还安装有高清摄像头；高清摄像头设置于刀轮组件的下侧。
本发明与现有技术相比，具有如下有益效果：
1、采用可旋转的圆形刀刃取代平直刀刃切割，配合垂直于光纤轴心移动的齿轮箱以及平行于光纤轴心移动的移动端夹具，保证进刀退刀更加平稳，有助于提高切割精度；
2、采用可预置夹紧力的固定端夹具，可有效压紧待切割光纤，并且采用螺旋机构加弹簧的设计，有效取代了目前压力大小不可调节的磁力夹紧机构，使得在压紧光纤时保证夹持间隙固定，有效夹紧光纤，提升切割质量；
3、采用步进顶推块自动步进顶推光纤，使之受弯矩而逐步离断，有效避免了光纤依靠弯曲力离断，光纤轴线弯曲度较小，切割时容易保证断面垂直度，且旋转切割刀刃划擦部位是均匀磨损的，有利于保持高精度和锋利度；
4、整体结构新颖，生产制造成本低，可通过控制模块进行整体操控，实现大芯径光纤的高效切割，具有良好的市场前景。
附图说明
图1、本发明的结构示意图。
附图标记列表：底座部件1、切割刀头2、刀轮组件21、刀轮电机22、 齿轮箱23、齿轮箱导轨24、齿轮箱电机25、固定端夹具3、移动端夹具4、夹具导轨41、夹具拉力调节螺杆42、夹具电机43、高清摄像头5、步进式顶推块6。
具体实施方式
以下将结合具体实施例对本发明提供的技术方案进行详细说明，应理解下述具体实施方式仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。
如图1所示为本发明的结构示意图，本发明为一种自动步进式大芯径光纤切割装置，包括底座部件1，安装于底座部件1上的切割刀头2与可调式夹具，以及设置于切割刀头2处的步进式顶推块6。
切割刀头2包括刀轮组件21、刀轮电机22、齿轮箱23、齿轮箱导轨24以及齿轮箱电机25；刀轮组件21为圆形刀刃，几何中心与其旋转中心相重合，配合安装于齿轮箱23的输出轴上；刀轮电机22与齿轮箱23配合相安装；齿轮箱23通过齿轮箱电机25滑动安装于齿轮箱导轨24上；
可调式夹具包括固定端夹具3与移动端夹具4；固定端夹具3设置于切割刀头2处，固定端夹具3还设置有预置夹紧机构；预置夹紧机构包括螺旋机构、压力弹簧以及夹具压板；压力弹簧的一端连接夹具压板，另一端连接螺旋机构；螺旋机构为螺纹旋钮，贯穿固定端夹具3的表面设置；移动端夹具4通过夹具电机43滑动安装于夹具导轨41上；夹具导轨41朝向远离切割刀头2的一侧设置；移动端夹具4还配合设有夹具拉力调节螺杆42。
通过螺旋机构施加压力至压力弹簧上，再通过压力弹簧传递至夹具压板，通过调节螺旋机构的进退，实现预置夹紧力的大小调节，进而压紧待切割的光纤。此螺旋机构加弹簧设计，比采用强磁铁的磁力夹紧机构效果更好，因为磁力大小不可调，且随夹持间隙大小而随机变化，甚至无法有效夹紧光纤，导致切割失败。在光纤被压紧后，通过夹具电机43驱动移动端夹具4沿夹具导轨41向远离切割刀头2的方向移动，即可拉紧光纤。通过夹具拉力调节螺杆42调节弹簧，可以预置拉力大小，使光纤绷紧力度合适。
步进式顶推块6可朝向刀轮组件21处进行步进式移动。
其中的齿轮箱23的运动方向与待切割光纤的轴心相垂直；移动端夹具4的运动方向与待切割光纤的轴心相平行。齿轮箱23带动刀轮组件21沿齿轮箱导轨24以垂直于光纤轴心的方向进行移动，实现平稳进刀或退刀；移动端夹具4沿平行于光纤轴心的方向进行来回移动，使得光纤始终保持绷紧适度或者使光纤切割结束后移动复位。
底座部件1上还安装有高清摄像头5；高清摄像头5设置于刀轮组件21的下侧，本实施例中的高清摄像头5可通过控制模块与刀轮电机22、齿轮箱电机25以及夹具电机43配合相连接，通过高清摄像头5的监控，对各动力元件进行精准操控。
本实施例在进行切割时，刀轮组件21旋转并抵近待切割光纤外圆面，通过高清摄像头5实时监测刀刃与光纤的相对位置，直至刀轮组件21与光纤即将接触时，与其联动的步进式顶推块6也与光纤即将接触，刀轮组件21持续旋转，同时齿轮箱电机25持续驱动齿轮箱23，进而带动刀轮组件21进刀，而联动的步进顶推块6自动步进顶推光纤，使之受弯矩而逐步离断，直至完成平稳切割后，切割刀头2后退复位。
最后需要说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制性技术方案，本领域的普通技术人员应当理解，那些对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (7)

1.一种自动步进式大芯径光纤切割装置，包括底座部件，安装于底座部件上的切割刀头与可调式夹具，以及设置于切割刀头处的步进式顶推块；其特征在于：所述切割刀头包括刀轮组件、刀轮电机、齿轮箱、齿轮箱导轨以及齿轮箱电机；所述刀轮组件为圆形刀刃，配合安装于齿轮箱的输出轴上；所述刀轮电机与齿轮箱配合相安装；所述齿轮箱通过齿轮箱电机滑动安装于齿轮箱导轨上；
所述可调式夹具包括固定端夹具与移动端夹具；所述固定端夹具设置于切割刀头处；所述移动端夹具通过夹具电机滑动安装于夹具导轨上；所述夹具导轨朝向远离切割刀头的一侧设置；
所述步进式顶推块可朝向刀轮组件处进行步进式移动。
2.根据权利要求1所述的一种自动步进式大芯径光纤切割装置，其特征在于：所述刀轮组件的几何中心与其旋转中心相重合。
3.根据权利要求1所述的一种自动步进式大芯径光纤切割装置，其特征在于：所述齿轮箱的运动方向与待切割光纤的轴心相垂直；所述移动端夹具的运动方向与待切割光纤的轴心相平行。
4.根据权利要求1所述的一种自动步进式大芯径光纤切割装置，其特征在于：所述固定端夹具还设置有预置夹紧机构；所述预置夹紧机构包括螺旋机构、压力弹簧以及夹具压板；所述压力弹簧的一端连接夹具压板，另一端连接螺旋机构；所述螺旋机构贯穿固定端夹具的表面设置。
5.根据权利要求4所述的一种自动步进式大芯径光纤切割装置，其特征在于：所述螺旋机构为螺纹旋钮。
6.根据权利要求1所述的一种自动步进式大芯径光纤切割装置，其特征在于：所述移动端夹具还配合设有夹具拉力调节螺杆。
7.根据权利要求1所述的一种自动步进式大芯径光纤切割装置，其特征在于：所述底座部件上还安装有高清摄像头；所述高清摄像头设置于刀轮组件的下侧。
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