CN115091269A - 光纤段的双端面研磨方法 - Google Patents

Abstract

一种光纤段的双端面研磨方法，包括如下步骤：S10、利用800目砂带对所述光纤段的上下端面进行粗抛加工；S20、利用3000目砂带对所述光纤段的上下端面进行中抛加工，步骤S20的研磨时间大于步骤S10的研磨时间；S30、利用10000目砂带对所述光纤段的上下端面进行精抛加工；S40、利用绒布对所述光纤段的上下端面进行抛光作业。本申请具有较好研磨效果。

Description

光纤段的双端面研磨方法

技术领域

本申请涉及研磨领域，尤指一种用于光纤段的双端面研磨方法。

背景技术

目前一些小型移动终端上，配置了一种接近传感器，用于在将手机一类便携式产品放入口袋时，自动熄屏，避免误触；或者用于平板电脑在合上保护壳时，自动熄屏进入某一种状态。该传感器如中华人民共和国第202110585787.2号专利申请揭示的接近感测的光收发系统，具体地，在电子设备的屏幕下方，通过光发射单元发射光线、光线透过屏幕后经接近物反射后被光接收单元接收以判断接近物的距离，从而通知中央处理器做出相应的动作。但是该系统的光线传输需要在屏幕对应位置处设置较大面积的透光孔，可能产生较大的亮点，造成屏幕目视上的缺陷。若采用专用的光线传输介质可能省去光线发射单元直接收自然光反射后的光线来实现，或者通过传输介质传输可以极大地降低对屏幕透视点的面积要求。而光纤被切割成光纤段后，光纤段的两个端面需要进行研磨抛光，要求研磨清洗后的光纤段外表面在放大300倍后目视无脏污，对脏污的管控达到了微米级，对于研磨设备及工艺要求极高。

发明内容

鉴于此，有必要提供一种光纤段的双端面研磨方法，以有效提升研磨效率及研磨质量。

为解决上述技术问题，本申请提供了一种光纤段的双端面研磨方法，包括如下步骤：

S10、利用800目砂带对所述光纤段的上下端面进行粗抛加工；

S20、利用3000目砂带对所述光纤段的上下端面进行中抛加工，步骤S20的研磨时间大于步骤S10的研磨时间；

S30、利用10000目砂带对所述光纤段的上下端面进行精抛加工；

S40、利用绒布对所述光纤段的上下端面进行抛光作业。

优选地，步骤S10所使用的砂带采用氧化铝研磨颗粒，步骤S20、S30所使用的砂带采用碳化硅颗粒；步骤S10、S20研磨时采用纯水配合研磨；步骤S30、S40研磨时采用不结晶抛光液配合研磨，所述抛光液主要成分为水与二氧化硅颗粒，所述二氧化硅颗粒的粒径介于80-100纳米之间。

优选地，所述光纤段的双端面研磨方法通过一种研磨设备进行研磨，所述研磨设备包括水槽、沿横向固定于所述水槽内的夹具移动组件、固定于所述水槽内且位于所述夹具移动组件横向一侧的支架、分别安装固定于所述支架上下两侧的第一研磨机构与第二研磨机构、设于所述第一研磨机构与第二研磨机构上用于研磨所述光纤段的两端面的砂带，若干所述光纤段被一夹具所夹持并固定于所述夹具移动组件上，所述夹具及其上的光纤段的上下表面暴露于外界，所述夹具移动组件带动所述夹具在横向及纵向上产生叠加移动，所述第一研磨机构与第二研磨机构包括将所述砂带压向所述夹具上下表面的压料头以对所述光纤段的两端面同时研磨；所述夹具移动组件包括用于将所述夹具送入或退出加工位的移机组件、安装于所述移机组件上的水平移动组件，所述水平移动组件包括叠加安装在所述移机组件上的纵向滑轨与横向滑轨、固定于所述横向滑轨或纵向滑轨上的夹具固定板及驱动所述夹具固定板在横向滑轨与纵向滑轨上叠加移动的水平动力源，所述夹具被固定于所述夹具固定板上。

优选地，步骤S10-S40的每个步骤对应一台研磨设备，所述水平动力源为电机，所述水平动力源在步骤S10-S40中的转速分别为3rpm/s、3.6rpm/s、3.6rpm/s、3.6rpm/s。

优选地，步骤S10中，所述压料头将所述砂带压向所述夹具的压力为3-5牛；总计抛光时间为180s；经过S10步骤加工后的光纤段的端面的加工余量为0.02-0.05mm。

优选地，步骤S20中，所述压料头将所述砂带压向所述夹具的压力为4-6牛；总计抛光时间为480s；经过S20步骤加工后的光纤段的端面的加工余量为0.01mm。

优选地，步骤S30中，所述压料头将所述砂带压向所述夹具的压力为20-30牛；总计抛光时间为120s；经过S30步骤加工后的光纤段的端面的加工余量为零。

优选地，步骤S40中，所述压料头将所述砂带压向所述夹具的压力为6-9牛；总计抛光时间为120s；本步骤中的砂带为绒布，所述绒布的材质主要为聚酯纤维，在20度温度下的相对密度为1.15-1.55g/cm³。

本申请光纤段的双端面研磨方法处理的光纤段的端面光滑干净，达到了非常好的研磨效果。在放大300倍后，目视无脏污。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1为本申请研磨设备的立体图；

图2为本申请研磨设备另一角度的立体图；

图3为沿图1所示A-A虚线的剖视图；

图4为图3所示虚线圈的局部放大图；

图5为本申请研磨用夹具的立体图；

图6为本申请夹具另一角度的立体图；

图7为图5所示虚线圈的局部放大图；

图8为沿图5所示B-B虚线的剖视图；

图9为沿图5所示C-C虚线的剖视图；

图10为被研磨光纤段的立体图；

图11为光纤段在研磨前及经本申请研磨方法各个步骤处理后的电镜图。

附图标记说明

研磨设备-30；水槽-31；支架-32；承重架-321；支撑板-322；夹具移动组件-33；移机滑轨-331；移机动力源-332；移机座-333；横向滑轨-338；纵向滑轨-334；水平动力源-335；夹具固定板-336；研磨孔-3361；压持装置-337；动力机构-3371；压板-3372；压制端部-3373；第一研磨机构-34；第二研磨机构-34’；安装板-341；压料组件-342；压料动力机构-3421；连杆-3422；压料头-3423；砂带输送组件-343；放料轮-3431；收料轮-3432；第一滚轮-3433；第二滚轮-3434；第三滚轮-3435；第四滚轮-3436；第一限位辊-3437；张紧轮-3438；第五滚轮-3439；第二限位辊-3440；砂带-35；夹具-80；第一夹块-81；第二夹块-82；支撑边部-811,821；夹持端部-812,822；夹持面-813,823；第一夹槽-814；第二夹槽-824；排屑槽-815,825；定位孔-816；胶体-826；避空部-83；调节柱-84；暴露头部-841；弹簧-85；导向柱-86；光纤段-90；导光体-91；外包层-92。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请具体实施例及相应的附图对本申请技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。

本申请以图1所示X方向为横向方向，以Y方向为纵向方向，以Z方向为垂直方向。

请参阅图10所示，本申请用于研磨的光纤段90包括透明用于传导光线的导光体91及包裹于所述导光体91外的外包层92。所述外包层92不透光以达到阻止光线穿透的可能，使光线只能通过所述导光体91传输。所述光纤段90的尺寸非常小，其外径仅为0.55mm，用于在接近传感器中传递光线。所述光纤段90被切断后，断口处并不规则且不光滑，需要进行研磨抛光处理，且所述光纤段90两端均需要进行研磨，现有技术研磨需要单独对每个端面研磨，效率低。

请参阅图1至图4所示，本申请光纤双端面研磨设备30包括水槽31、固定于所述水槽31横向右侧的支架32、分别安装于所述支架32上下两侧的第一研磨机构34与第二研磨机构34’、固定于所述水槽32横向左侧的夹具移动组件33及砂带35。

所述水槽31用于容纳研磨用清洗液体并可通过管状物集中至处理池中。所述支架32包括一对固定于所述水槽31表面上的承重架321及架设于一对所述承重架321上的支撑板322。所述支撑板322下侧位于一对所述承重架321之间的空间用于安装所述第二研磨机构34’，所述支撑架322上方固定有所述第一研磨机构34，所述第一研磨机构34与所述第二研磨机构34’对称设置以同时研磨所述光纤段90的两个端面，从而提升效率。

若干所述光纤段90通过一个夹具80夹持后被固定于所述夹具移动组件33上，所述夹具移动组件33带动所述夹具80产生水平面上的移动，即在横向与纵向均产生位置变化，从而使所述砂带35打磨所述光纤90的两个端面。

所述夹具移动组件33包括移机组件及水平移动组件。所述移机组件包括沿横向固定于所述水槽31表面左侧的一对移机滑轨331、固定于所述水槽31的一对移机滑轨331之间的移机动力源332、滑动连接于一对所述移机滑轨331上的移机座333。所述移机座333采用板状金属组成，中间中空形成有空间。所述移机组件用于将固定于其上所述水平移动组件移动或退出其工作位置。

所述水平移动组件包括固定于所述移机座333上的横向滑轨338、架设于所述横向滑轨338上的纵向滑轨334、于所述纵向滑轨334上纵向滑动的夹具固定板336及安装于所述移机座333内且驱动所述夹具固定板336移动的水平动力源335。所述纵向滑轨334可于所述横向滑轨338上沿横向移动，所述夹具固定板336可于所述纵向滑轨334上沿纵向移动，由此，所述夹具固定板336可在横向及纵向产生移动，所述水平动力源335通过一种凸轮机构驱动，使所述夹具固定板336在横向与纵向的水平面产生移动。所述夹具固定板336右端向右延伸至所述第一研磨机构34与第二研磨机构34’之间且处于悬置状态。所述夹具固定板336右端上下贯穿形成有研磨孔3361，所述夹具80被固定于所述研磨孔3361上侧，所述第二研磨机构34’通过所述研磨孔3361研磨被夹持于所述夹具80上的光纤90的下端面，所述第一研磨机构34从上侧研磨被夹持于所述夹具80上的光纤90的上端面。所述夹具固定板336上还设有压持装置337，所述压持装置337包括固定于所述夹具固定板336左侧的动力机构3371、被所述动力机构3371驱动而横向移动的压板3372、压制于所述夹具80端面上的压制端部3373及抵持所述夹具左侧端面上的限位凸起3374，所述限位凸起3374与所述压制端部3373呈L形结构。所述夹具固定板336上还设有定位柱(未图示)以限位所述夹具80。

在研磨时，所述夹具固定板336在纵向与横向移动叠加运作使所述光纤90的两端面全方位打磨。在放置所述夹具80时，移机组件向左拉动所述夹具移动组件33，所述压持装置337的压板3372向左移出所述夹具80的固定位，将所述夹具80安装至所述研磨孔3361上侧，所述夹具固定板336上的定位柱固定所述夹具80，随后所述压制装置337的动力机构3371工作推动所述压板3372向右移动，直至使所述压制端部3373压制于所述夹具80上侧，所述限位凸起3374抵持于所述夹具80的左侧端面。所述移机组件向右推动所述移机座333向右至预定加工位上。

所述第一研磨机构34与所述第二研磨机构34’的组件一致，此处将所述第一研磨机构34与所述第二研磨机构34’统称为研磨机构。所述研磨机构34，34’包括分别竖直固定于所述支撑板322上下两侧的安装板341、安装于所述安装板341正面的砂带输送组件343及安装于所述安装板341上的压料组件342。所述砂带输送组件343用于收放所述砂带35，所述压料组件342用于将所述移动的砂带35向下或向上压持于所述夹具80的光纤90上下端面上进行研磨。

所述压料组件342包括固定于所述安装板342背面的压料动力机构3421、被所述压料动力机构3421驱动而向上或向下移动的连杆3422及固定于所述连杆3422上且位于所述安装板341正面的压料头3423。所述安装板341上开设有孔结构(未标号)，所述连杆3422第一端在所述安装板341背面与所述压料动力机构3421连接，所述连杆3422第二端穿过所述安装板341的孔结构至所述安装板341正面，所述压料头3423在所述安装板341正面与所述连杆3422的第二端固定在一起。所述压料头3423截面呈梯形结构，靠近所述夹具80一端的尺寸小于连接于所述连杆3422第二端处的尺寸。所述压料头3423靠近所述夹具80一侧的端面与所述砂带35接触并将所述砂带压向所述夹具80上的光纤90的端面。

所述砂带输送组件343安装固定于所述安装板341的正面。所述砂带输送组件343包括放料轮3431、将废砂带35卷收的收料轮3432、若干滚轮、位于所述夹具80左上侧或左下侧的张紧轮3438及位于所述张紧轮3438左下或左上的第一限位辊3437。所述滚轮包括位于所述放料轮3431左侧且从右向左依次排列的的第一滚轮3433、第二滚轮3434、第三滚轮3435及第四滚轮3436，其中，所述第二滚轮3434位于所述第一滚轮3433与第三滚轮3435之间且位置更靠近所述支撑板322，所述第四滚轮3436位于所述安装板341左侧且在垂直方向上与所述第一限位辊3437对应。所述砂带输送组件343还包括为所述收料轮3432左侧的第五滚轮3439及位于所述第五滚轮3439左下侧的第二限位辊3440。所述砂带35从所述放料轮3431拉出，分别绕过所述第一滚轮3433上侧、第二滚轮3434下侧、第三滚轮3435与第四滚轮3436上侧、第一限位辊3437下侧、张紧轮3438上侧、第二限位辊3440上侧、第五滚轮3439下侧后被所述卷入所述收料轮3432内。

所述砂带35在位于所述张紧轮3438与所述第二限位辊3440之间被下压至所述夹具80表面研磨。所述压料头3423在所述张紧轮3438与所述第二限位辊3440之间向下压所述砂带35。

所述第二研磨机构34’与所述第一研磨机构34依所述支撑板321所在平面对称，所述第二研磨机构34’此处不再赘述。

在研磨作业时，所述放料轮3431由电机驱动转动释放砂带35，所述收料轮3432由电机驱动转动收卷已经研磨过的所述砂带35，始终使所述砂带35处于适度张紧的状态。所述第一研磨机构34与所述第二研磨机构34’同时从上下两侧对所述夹具80内的光纤段90的上下两端进行研磨。大大提升了研磨效率。

请继续参阅图5至图9所示，本申请夹具80包括在左右方向上设置的第一夹块81与第二夹块82、将所述第一夹块81与所述第二夹块82连接在一起的调节柱84与导向柱86及弹簧85。

所述第一夹块81包括位于右侧的支撑边部811、自所述支撑边部811向左延伸形成的夹持端部812、形成于所述夹持端部812左端面上的夹持面813及在垂直方向开设于所述夹持面813上的若干第一夹槽814。所述第一夹槽814内壁面呈弧形结构且介于四分之一圆弧至半圆之间。所述夹持端部812边缘的上下表面均凹陷形成有排屑槽815，所述排屑槽815的表面不超过所述夹持端部812的上表面与下表面。所述第一夹槽814的顶部与底部边缘设有倒角以便于所述光纤段进入。所述第一夹块81的支撑边部811上下贯穿形成有至少两个定位孔816。

所述第二夹块82包括位于左侧的支撑边部821、自所述支撑边部821向右延伸形成的夹持端部822、形成于所述夹持端部822右端面上的夹持面823及在垂直方向开设于所述夹持面823上的若干第二夹槽824。所述夹持端部822边缘的上下表面均凹陷形成有排屑槽825，所述排屑槽825的表面不超过所述夹持端部822的上表面与下表面。所述第二夹槽825内镶嵌有胶体826，所述胶体826向左插入所述夹持端部822内，所述胶体826的右侧表面与所述夹持面823平齐。

所述第一夹块81与所述第二夹块82的夹持端部812,822的厚度小于所述支撑边部812,822的厚度，以在所述夹持端部812,822下侧形成避空部83。所述避空部83是自所述夹持端部812,822底面向上挖空形成的。所述支撑边部811,821下部分沿横向开设有若干供所述导向柱86与调节柱84穿过的锁孔(未标号)，一对所述导向柱86分别在纵向两端连接所述第一夹块81与第二夹块82。所述调节柱84一端固定于所述第二夹块82的锁孔内，另一端穿出所述第一夹块81的支撑边部811右侧，所述调节柱84右端形成有位于所述第一夹块81右侧外的暴露头部841，所述弹簧85被夹持于所述第一夹块81的支撑边部811的右侧面与所述暴露头部841之间，通过所述弹簧85的弹力使所述第一夹块81与第二夹块82在自然状态下，始终处于夹持状态，只有在将所述第一夹块81固定，并向左推动所述调节柱84时，才会使所述第一夹块81与所述第二夹块82处于打开状态。所述导向柱86与所述调节柱84均不超出所述支撑边部811,821的底面。

本申请夹具80通过设置第一夹块81与第二夹块82，并采用弹簧85来使所述第一夹块81与第二夹块82始终处于夹持状态，特别适合于微小型产品的装夹。在应用于本申请的光纤段研磨时，可通过上下两端同时打磨所述光纤段90。

本申请还提供了一种用于光纤段的双端面研磨方法，包括如下步骤：

S10、对光纤段的上下端面进行粗抛加工；

所述砂带35表面堆积了细小的研磨颗粒，本步骤使用品牌为金太阳的800目砂带35，该砂带35表面的研磨颗粒为氧化铝颗粒；所述水平动力源335的电机转速为3rpm/s；所述压料头3423下压的压力为3-5牛；进给补偿为0.03mm，进给次数为6次；总计抛光时间为180s；经过本步骤后的光纤段90的端面的加工余量为0.02-0.05mm。

S20、对光纤段的上下端面进行中抛加工；

本步骤使用品牌为3M的3000目砂带35，该砂带35表面的研磨颗粒为碳化硅颗粒；所述水平动力源335的电机转速为3.6rpm/s；所述压料头3423下压的压力为4-6牛；进给补偿为0.004mm，进给次数为6次；重复3次进行抛光，总计抛光时间为480s；经过本步骤后的光纤段90的端面的加工余量小于0.01mm。步骤S10与步骤S20中使用的抛光液均为纯水。

S30、对光纤段的上下端面进行精抛加工；

本步骤使用品牌为3M的10000目砂带35，该砂带35表面的研磨颗粒为碳化硅颗粒；所述水平动力源335的电机转速为3.6rpm/s；所述压料头3423下压的压力为20-30牛；进给补偿为0.01mm，进给次数为2次；总计抛光时间为120s；经过本步骤后的光纤段90的端面的加工余量为零。本步骤中使用加孚的不结晶抛光液，该抛光液主要为水、二氧化硅颗粒，所述二氧化硅颗粒的粒径为80-100纳米。

S40、对光纤段的上下端面进行绒布抛光作业；

本步骤使用的绒布的材质主要为聚酯纤维，在20度温度下的相对密度为1.15-1.55g/cm³。所述压料头3423下压的压力为6-9牛；进给补偿为0.01mm，进给次数为2次；总计抛光时间为120s；经过本步骤后的光纤段90的端面的加工余量为零。本步骤中使用加孚的不结晶抛光液，该抛光液主要为水、二氧化硅颗粒，所述二氧化硅颗粒的粒径为80-100纳米。

请继续参阅图11所示，为不同步骤下的光纤段90端面的电镜图，依次为研磨前、经过步骤S10处理后、经过步骤S20处理后、经过步骤S30处理后及经过步骤S40处理后的光纤段90端面实物图。从上述图可以看出，经过本申请研磨处理后的光纤段90的端面光滑，没有脏污，达到客户所要求的的质量标准。

本申请光纤段用双端面研磨设备及研磨方法设置对称的第一研磨机构34与第二研磨机构34’，通过所述第一研磨机构34与所述第二研磨机构34’对所述光纤段90的上下端面同时处理，有效提升了研磨效率。

同时，使用本申请的研磨方法处理的光纤段90的端面光滑干净，达到了非常好的研磨效果。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上实施例仅表达了本发明的优选的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (8)

1.一种光纤段的双端面研磨方法，其特征在于，包括如下步骤：

S10、利用800目砂带对所述光纤段的上下端面进行粗抛加工；

S20、利用3000目砂带对所述光纤段的上下端面进行中抛加工，步骤S20的研磨时间大于步骤S10的研磨时间；

S30、利用10000目砂带对所述光纤段的上下端面进行精抛加工；

S40、利用绒布对所述光纤段的上下端面进行抛光作业。

2.如权利要求1所述的光纤段的双端面研磨方法，其特征在于，步骤S10所使用的砂带采用氧化铝研磨颗粒，步骤S20、S30所使用的砂带采用碳化硅颗粒；步骤S10、S20研磨时采用纯水配合研磨；步骤S30、S40研磨时采用不结晶抛光液配合研磨，所述抛光液主要成分为水与二氧化硅颗粒，所述二氧化硅颗粒的粒径介于80-100纳米之间。

3.如权利要求2所述的光纤段的双端面研磨方法，其特征在于，所述光纤段的双端面研磨方法通过一种研磨设备进行研磨，所述研磨设备包括水槽、沿横向固定于所述水槽内的夹具移动组件、固定于所述水槽内且位于所述夹具移动组件横向一侧的支架、分别安装固定于所述支架上下两侧的第一研磨机构与第二研磨机构、设于所述第一研磨机构与第二研磨机构上用于研磨所述光纤段的两端面的砂带，若干所述光纤段被一夹具所夹持并固定于所述夹具移动组件上，所述夹具及其上的光纤段的上下表面暴露于外界，所述夹具移动组件带动所述夹具在横向及纵向上产生叠加移动，所述第一研磨机构与第二研磨机构包括将所述砂带压向所述夹具上下表面的压料头以对所述光纤段的两端面同时研磨；所述夹具移动组件包括用于将所述夹具送入或退出加工位的移机组件、安装于所述移机组件上的水平移动组件，所述水平移动组件包括叠加安装在所述移机组件上的纵向滑轨与横向滑轨、固定于所述横向滑轨或纵向滑轨上的夹具固定板及驱动所述夹具固定板在横向滑轨与纵向滑轨上叠加移动的水平动力源，所述夹具被固定于所述夹具固定板上。

4.如权利要求3所述的光纤段的双端面研磨方法，其特征在于，步骤S10-S40的每个步骤对应一台研磨设备，所述水平动力源为电机，所述水平动力源在步骤S10-S40中的转速分别为3rpm/s、3.6rpm/s、3.6rpm/s、3.6rpm/s。

5.如权利要求4所述的光纤段的双端面研磨方法，其特征在于，步骤S10中，所述压料头将所述砂带压向所述夹具的压力为3-5牛；总计抛光时间为180s；经过S10步骤加工后的光纤段的端面的加工余量为0.02-0.05mm。

6.如权利要求5所述的光纤段的双端面研磨方法，其特征在于，步骤S20中，所述压料头将所述砂带压向所述夹具的压力为4-6牛；总计抛光时间为480s；经过S20步骤加工后的光纤段的端面的加工余量为0.01mm。

7.如权利要求6所述的光纤段的双端面研磨方法，其特征在于，步骤S30中，所述压料头将所述砂带压向所述夹具的压力为20-30牛；总计抛光时间为120s；经过S30步骤加工后的光纤段的端面的加工余量为零。

8.如权利要求7所述的光纤段的双端面研磨方法，其特征在于，步骤S40中，所述压料头将所述砂带压向所述夹具的压力为6-9牛；总计抛光时间为120s；本步骤中的砂带为绒布，所述绒布的材质主要为聚酯纤维，在20度温度下的相对密度为1.15-1.55g/cm³。

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