CN202563119U - 一种切割定位式光纤熔接机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种切割定位式光纤熔接机，涉及光纤熔接技术领域，现有光纤熔接机都是在如何利用CCD更好获取和分析图像以驱动放电熔接上进行演进，本实用新型摒弃以获取及分析图像为基础驱动光纤熔接的方式，利用光纤本身的应力，切割前将两边需接续光纤微弯布放以避开对面光纤，并一次同时划伤两根光纤后击断完成切割，切割完成后的光纤在自身应力作用下恢复到自然状态并在光纤定位总成中彼此对准，由此达到既切割了光纤又使切割后光纤取得在本身应力作用下对准的效果，经放电和端面的推进完成光纤熔接。本实用新型无需另配切割刀，精简了熔接结构，缩小了体积，减少了作业程序，降低了成本，提高了可靠性。

Description

一种切割定位式光纤熔接机

技术领域

本实用新型涉及光纤熔接技术领域，具体涉及一种切割定位式光纤熔接机。 

背景技术

光纤熔接机是一种靠放出电弧形成的高温将两头光纤熔化，同时运用准直原理平缓推进，以实现光纤模场的耦合的通信工程设备，被广泛用于通信工程施工、维护、通信设备生产制造中。上世纪70年代第一台光纤熔接机诞生于德国西门子公司，当时采用的是乙炔火焰熔接，逐渐发展到依靠显微镜观察光纤接续端面（经切割后端面）在三维空间（X、Y、Z轴）的位置并手动调整使其精度对准，达到要求后在电极放电型成的高温空间内继续推进（Z轴方向）一段距离使接续部位达到熔融状态并接续在一起。上世纪80年代后期至现在，经过不断的技术演进，CCD成像及其成像后的图型分析技术取代了人工显微观察，步进电机及其高精度推进技术也取代了手工调校对准，随着单片机性能的不断提高及其相关技术的不断演进光纤熔接机的性能、速度以得到很大程度提高。充分的市场竞争也导致了设备的价格从上世纪90年代30-40万人民币每台的价格降到目前2-6万人民币的价格。 

目前市场上大约有7-8种品牌的光纤熔接机，其工作原理和使用过程基本上是一样的，即 

（1）准备光纤端面。在熔接前通过光纤切割刀来制备切面垂直于轴线的端面，只有这样才能在接续过程中以端面为界面完成对准。

（2）放置光纤接续。将切割后的光纤放在熔接机的V型槽中，压上夹具，后按下接续键，系统通过镜头和CCD获取光纤的三维图像，并据此分析和指导熔接机的机械系统调节光纤位置相向移动，当光纤端面之间的间隙合适后停止移动，设定初始间隙，熔接机测量，并显示切割角度。在初始间隙设定完成后，开始执行纤芯或包层对准，然后熔接机减小间隙（最后的间隙设定），高压放电产生的电弧将左边光纤熔到右边光纤中，最后微处理器计算损耗并将数值显示在显示器上，接续完成。 

实用新型内容

针对上述现有技术，本实用新型要解决的技术问题是：光纤熔接机自实用新型以来，一直使用图像观察分析对准来驱动放电熔接的方式，若干年来的改进均是在如何更快速地获取更高质量的图像上，虽然取得了不错的效果，但是光纤熔接机本身结构复杂，图像获取和处理相关的结构件和软件以及运行这些软件的硬件占用了大量的设备空间，消耗了50%以上的能源；且必须配置切割刀；由于光纤熔接机是施工仪表，一般在室外使用，温度、气压、湿度以及光线等环境复杂，变化大，导致设备的相关结构件容易损坏，不易于维护。 

为了解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案： 

一种切割定位式光纤熔接机，包括电气控制系统，其特征在于，还包括对光纤夹持定位的定位机构、划伤并熔接光纤的运动滑块、击断划伤光纤的击锤及连动机构；所述定位机构由光纤定位总成、夹持光纤的光纤压板构成，所述运动滑块上设有光纤切割刀片、放电电极和运动滑块的行程控制机构。

进一步地，还包括机架，在该机架上设有带槽孔的工作台面，工作台面上安装所述定位机构；定位机构中的光纤定位总成位于槽孔上方，光纤压板位于槽孔两侧；槽孔下方安装所述运动滑块；槽孔上方还设有所述击锤，击锤的连动机构配合运动滑块动作。 

进一步地，在所述工作台面上还设有使光纤压板移动并带动光纤轴向移动的微动机构，微动机构至少包含有压电陶瓷位移器。 

进一步地，所述光纤定位总成为整体式结构，包括两个位于槽孔两侧的定位台、横跨槽孔连接两定位台的连接体；定位台沿光纤轴向方向开设V型沟槽，V型沟槽旁边设有引导对侧光纤的凹面，两端光纤在V型沟槽内处于同一轴向，所述连接体呈拱型结构让运动滑块通过。 

进一步地，所述光纤压板包括光纤定位压板和光纤固定压板，两侧各设一支，在光纤定位总成与光纤固定压板之间设置V型卡槽，光纤依次通过光纤定位压板、光纤固定压板、V型卡槽、光纤定位总成的V型沟槽，然后经对侧光纤V型沟槽旁的凹面引导至对侧光纤固定压板；光纤固定压板同时固定本侧和对侧的光纤；所述光纤定位总成的V型沟槽之上设置活动定位压锤。 

进一步地，在所述机架内设有配合运动滑块运动的滑腔；所述滑腔为腔体结构或是轨道机构。 

进一步地，所述运动滑块上安装一片光纤切割刀片。 

进一步地，所述运动滑块上安装两片光纤切割刀片，沿放电电极中心线延线左右对称安装。 

进一步地，所述行程控制机构为定位栓和位置传感器。 

进一步地，击锤的连动机构配合运动滑块和击锤动作完成划伤击断光纤作业。 

进一步地，电气控制系统，包括CPU、位置传感器，位置传感器设置在切割并熔接光纤的运动滑块上，还包括压电陶瓷微位移器、放电电极、电极放电控制模块、高压线圈和辅助功能模块；压电陶瓷微位移器与CPU连接，安装在熔接机光纤压板处；放电电极单支或全部安装在运动滑块上，电极放电控制模块与CPU连接，控制放电电极放电；高压线圈与电源模块连接，给放电电极供电，电源模块与CPU连接。 

进一步地，所述位置传感器将放电对准待熔光纤的位置信号传输至CPU，CPU分析处理后使压电陶瓷微位移器上电在Z轴方向上馈入5-30um的同时；CPU指令电极放电控制模块控制高压线圈为放电供电，熔接光纤。 

本实用新型的原理为：一是利用光纤本身的应力；在切割前将两段清洁后的需接续光纤相向布放在同一轴线上，在待熔接处光纤微弯布放以避开对面光纤，并一次同时划伤两根光纤随后击断上述需接续光纤完成切割，切割击断后的微弯光纤段在自身应力的作用下恢复到自然状态；二是运动滑块运行轨迹固定不变且往复，因而光纤切割刀片对光纤的划伤位置固定不变，放电电极相对于切割完成后的光纤切割端面位置固定不变，这两个固定不变的距离保证了放电熔接前Z轴需要的初始距离；三是由于整个作业过程是在光纤定位总成内进行的，切割完成并保证了Z轴初始位置距离的光纤，利用光纤定位总成本身精度在X、Y轴方向也能满足接续要求。于是透过上述三条，系统能快速便捷的将两根未切割的光纤处理成为在X\Y\Z轴三维空间内满足放电接续前的要求的光纤，这种状态下的光纤只需要按照事先设定的放电参数和电极放电时的Z轴馈入参数执行就能完成光纤接续。实用新型人经过多次试验，经测试这些接续点的合格率不低于92%，因此，这种光纤接续方式完全能满足现有工程需求。值得注意的是，整个接续过程并没有传统的光学镜头和CCD以及图像处理系统参与。 

与现有技术相比，本实用新型的有益效果表现在： 

一、摒弃以获取动态接续图像并以分析此图像的方式驱动调芯熔接的方式，而是利用光纤本身的应力；在切割前将两段清洁后的需接续光纤相向布放在同一轴线上，在待熔接处光纤微弯布放以避开对面光纤，并一次同时划伤两根光纤随后击断上述需接续光纤完成切割，切割击断后的微弯光纤段在自身应力的作用下恢复到自然状态，由此达到既切割了光纤又使切割后光纤取得在本身应力作用下对准的效果，经放电和端面的推进完成光纤熔接。

二、利用光纤切割型成的光纤端面位置间距和光纤定位总成精度满足了光纤放电接续前的条件，省去了大量的机电设备，大大精简了现有光纤熔接机结构，结构更简单，降低了生产成本，减少了作业程序，实现了真正的单人操作。 

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图； 

图2为运动滑块的结构示意图；

图3为光纤放置在定位机构的偏移定位示意图；

图4为光纤固定压板上的V型卡槽示意图；

图5为运动滑块上安装两片切割刀片的示意图；

图6为光纤定位总成的结构示意图；

图7为击锤及连动机构的结构示意图；

图8为击锤及连动机构与运动滑块配合的示意图；

图9为本实用新型电气控制系统的电路框图；

图中附图标记：1为工作台面、2为光纤定位总成、201为拱型通道、3为光纤压板、301为光纤定位压板、302为光纤固定压板、303为V型卡槽、4为击锤、401为状态控制滑块、402为定位槽、403为弹簧、5为连动机构、6为运动滑块、601为放电电极、602为定位栓、603为光纤切割刀片、604为凸起结构、7为机架、8、801和802都为光纤。

具体实施方式

下面将结合附图及具体实施方式对本实用新型作进一步的描述。 

一种切割定位式光纤熔接机，包括对光纤夹持定位的定位机构、划伤并熔接两端光纤的运动滑块6、击断划伤光纤的击锤4及连动机构5；所述定位机构由光纤定位总成和夹持光纤的光纤压板构成，所述运动滑块上设有光纤切割刀片、放电电极和运动滑块的行程控制机构。该切割定位式光纤熔接机还包括机架7，在该机架上设有带槽孔的工作台面1，工作台面上安装所述定位机构；定位机构中的光纤定位总成2位于槽孔上方，光纤压板3位于槽孔两侧；槽孔下方安装所述运动滑块6；槽孔上方还设有所述击锤4，击锤的连动机构配合运动滑块动作。在所述工作台面上还设有使光纤压板移动并带动光纤轴向移动的微动机构，微动机构至少包含有压电陶瓷位移器。 

实施例1 

运动滑块：如图2和3所示，该运动滑块6上设置光纤切割刀片603、放电电极601和行程控制机构, 该行程控制机构为用于确定电极光纤切割刀片位置的定位栓602和位置传感器。在运动滑块侧面还设有使滑块在机架的滑腔内稳定运动的凸起结构604。运动滑块加工为金属件，在其上表面安装有切割光纤的圆型光纤切割刀片和用于光纤熔接的电极；用于确定电极和位置的定位栓602安装在运动滑块的一端面的中心位置，此定位栓由耐磨材料做成。

光纤切割刀片为一片时，光纤切割刀片安装在运动滑块上表面中心位位置处；当光纤切割刀片为两片时，以放电电极601为中心左右对称安装在运动滑块上表面，运动滑块运动切割光纤后，光纤端面间的距离为两光纤切割刀片间的间距，在这个距离的基础上，Z轴馈入机构轴向推动光纤进行熔接。 

实施例2 

定位机构：如图4和图5所示，所述定位机构包括光纤定位总成2和配合光纤定位总成工作的光纤压板3。该光纤定位总成为整体式结构，包括两个位于槽孔两侧的定位台、横跨槽孔连接两定位台的连接体；定位台的光纤轴向方向开设V型沟槽，V型沟槽旁边设有放置另一端光纤的凹面，该台面高度与V型沟槽一致，两端光纤在V型沟槽内处于同一轴向，离开V型沟槽偏离轴向；所述连接体为拱型通道201容运动滑块通过。光纤压板3包括光纤定位压板301和光纤固定压板302，在光纤定位总成与光纤固定压板之间设置V型卡槽303，卡槽的V型开口下端与光纤定位总成的V型沟槽槽下端在同一轴线上。光纤固定压板设置在对侧，光纤801依次通过光纤定位压板、V型卡槽的V型开口、定位台的V型沟槽槽，然后至对侧的光纤固定压板；光纤固定压板固定对侧的光纤802并压在同侧的V型卡槽上；所述定位台的V型沟槽槽之上设置活动定位压锤。

一个光纤定位压板301和一个光纤固定压板302为一组设置光纤定位总成2的两侧。光纤定位压板用于保障清洁后的裸光纤纤经过设定位置；而光纤固定压板用于固定两根裸光纤，克服刀片划过时对光纤型成的向上的顶力。待熔接的光纤放置在放置好后经击锤击断后的光纤在自身应力的作用下，两端光纤对准。在切割前将两边需接续光纤微弯布放在光纤定位总成2中以避开对面光纤，并在同一直线轨迹上切割并击断上述需接续光纤，切割完成后的光纤在自身应力作用下在恢复到自然状态并在光纤定位总成2中彼此对准，由此达到既切割了光纤又使切割后光纤取得在本身应力作用下对准的效果，经放电和端面的推进完成光纤熔接。 

实施例3 

击锤及连动装置，如图6所示，击锤将光纤压制在光纤定位总成的精密V型槽内，用于以保证对准精度。光纤在被位于运动滑块上的光纤切割刀片垂直划伤后需击锤在划伤处的反面敲击光纤以使的光纤由划伤处始被“掰”开。击锤由定位槽402固定在工作台面1适当位置，在向下作用力的弹簧403和状态控制滑块401的共同作用下使击锤4只能在垂直方向上运动，击断划伤后的光纤。该状态控制滑块401可安装在运动滑块中的右侧面。当然击锤也可以通过其他方式连接，如图1所示，击锤4通过连动机构5安装在工作台面1上，在工作台面上通过现有的手段能轻易地实现手动或自动控制连接臂带动击锤垂直向下运动。综之，只要击锤能垂直向下运动击断划伤后的光纤均落入本实用新型的保护范围。击锤前端由于和光纤接触的需要须使用橡胶等缓冲材料。

实施例4 

光纤熔接步骤为：

①开剥光缆，并分纤将光纤穿过热缩管；

②剥去光纤涂覆层、用酒精清洁光纤；

③将清洁好的光纤放置在熔接机一侧，用光纤定位压板压住涂层剥离处，使剥除了涂层的光纤完全经过光纤固定压板以及安装在光纤固定压板上的V型卡槽上的V型槽后再经过光纤定位总成，人为偏移至对端V型卡槽侧面并最终平放至对端光纤固定压板；

④重复上一步骤，正确放置另一侧光纤；

⑤推动运动滑块至固定位置，完成光纤切割、击断、以及接续位置放置，放下光纤定位总成上方的压锤；

⑥按下熔接按键，执行电极放电和Z轴馈入程序，完成接续。

进一步地说明为：涂层剥除清洁后未切割端面的光纤，由光纤定位压板压住涂层剥离处，剥去光纤涂覆层并用酒精清洁后的光纤经过光纤固定压板以及安装在光纤固定压板上的V型卡槽上的V型槽后再跨过光纤定位总成并有一定的偏移角度延伸到另一侧并被另一侧的光纤固定压板夹持固定，另一侧的光纤处理和放置相同。放置完成后，在Y轴正方向上推动运动滑块至定位栓以及位置传感器到位的过程中，首先是安装在运动滑块的光纤切割刀光纤切割刀片划过并且是在垂直方向上划伤左右两芯光纤。在完成上述步骤后，在运动滑块的继续带动下，位于光纤定位总成光纤划伤部位上方的击锤及其连动机构沿负X轴的方向向下击断划伤部位的光纤。切割后的光纤在光纤定位总成上型成了靠光纤定位总成本身精度即在X轴、Y轴、Z轴方向上对准，并在Z轴方向上有精确的原始位置。击锤归位，最后在定位栓以及位置传感器定位下电极对准接续部位，放电熔接光纤。 

 实施例5 

本实用新型的电气控制系统，包括CPU、位置传感器，位置传感器设置在切割并熔接光纤的运动滑块上，还包括压电陶瓷微位移器、放电电极、电极放电控制模块、电极放电参数调整模块、高压线圈和辅助功能模块；压电陶瓷微位移器与CPU连接，安装在熔接机光纤压板处；放电电极安装在运动滑块上，电极放电控制模块与CPU连接，控制放电放电，且与电极放电参数调整模块连接；高压线圈与电源模块连接，给放电供电，电源模块与CPU连接。该电源模块有直流和交流两种供电方式。所述位置传感器将放电对准待熔光纤的位置信号传输至CPU，CPU分析处理后使压电陶瓷微位移器上电在Z轴方向上馈入5-30um的同时；CPU指令电极放电控制模块控制高压线圈为放电供电，熔接光纤。

所述CPU还与辅助功能模块、显示及输入控制模块、热缩管加热及其控制单元、RS-232接口连接通信。该辅助功能模块包含环境参数采集模块即气压、温度、湿度的采集模块、按键输入模块和热熔炉控制。 

Claims (10)

1.一种切割定位式光纤熔接机，包括电气控制系统，其特征在于，还包括对光纤夹持定位的定位机构、划伤并熔接光纤的运动滑块、击断划伤光纤的击锤及连动机构；所述定位机构由光纤定位总成、夹持光纤的光纤压板构成，所述运动滑块上设有光纤切割刀片、放电电极和运动滑块的行程控制机构。

2.根据权利要求1 所述的切割定位式光纤熔接机，其特征在于：还包括机架，在该机架上设有带槽孔的工作台面，工作台面上安装所述定位机构；定位机构中的光纤定位总成位于槽孔上方，光纤压板位于槽孔两侧；槽孔下方安装所述运动滑块；槽孔上方还设有击锤，击锤的连动机构配合运动滑块动作。

3.根据权利要求2 所述的切割定位式光纤熔接机，其特征在于：在所述工作台面上还设有使光纤压板移动并带动光纤轴向移动的微动机构，微动机构至少包含有压电陶瓷位移器。

4.根据权利要求1 所述的切割定位式光纤熔接机，其特征在于：所述光纤定位总成为整体式结构，包括两个位于槽孔两侧的定位台、横跨槽孔连接两定位台的连接体；定位台沿光纤轴向方向开设V型沟槽，V型沟槽旁边设有引导对侧光纤的凹面，两端光纤在V型沟槽内处于同一轴向，所述连接体呈拱型结构容运动滑块通过。

5.根据权利要求1所述的切割定位式光纤熔接机，其特征在于，所述光纤压板包括光纤定位压板和光纤固定压板，两侧各设一支，在光纤定位总成与光纤固定压板之间设置V型卡槽，光纤依次通过光纤定位压板、光纤固定压板、V型卡槽、光纤定位总成的V型沟槽，然后经对侧光纤V型沟槽旁的凹面引导至对侧光纤固定压板；光纤固定压板同时固定本侧和对侧的光纤；所述光纤定位总成的V型沟槽之上设置活动定位压锤。

6.根据权利要求2所述的切割定位式光纤熔接机，其特征在于，在所述机架内设有配合运动滑块运动的滑腔；所述滑腔为腔体结构或是轨道机构。

7.根据权利要求1或6所述的切割定位式光纤熔接机，其特征在于，所述运动滑块上安装一片光纤切割刀片。

8.根据权利要求1或6所述的切割定位式光纤熔接机，其特征在于，所述运动滑块上安装两片光纤切割刀片，沿放电电极中心线延线左右对称安装。

9.根据权利要求1所述的切割定位式光纤熔接机，其特征在于，所述行程控制机构为定位栓和位置传感器。

10.根据权利要求1所述的切割定位式光纤熔接机，其特征在于，击锤的连动机构配合运动滑块和击锤动作完成划伤击断光纤作业。

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