TWI442999B - Fiber end grinding tool - Google Patents

Description

光纖端面研磨置具

本發明係有關研磨置具，尤其是有關光纖端面的研磨置具。

光纖到家已將要全面的普遍化了，而能在野外、涵洞內或梯子上方便、可靠及耐久的銜接光纖端面是一個很重要的課題。

習知銜接光纖端面的方法為：

1.陶瓷套圈端面銜接：雖然可靠、耐久，但缺乏適當的野外端面銜接工具及方法。

2.裸光纖熔接法：目前在美洲地區廣泛使用中，但此方法需要一個工作平台，不適用於都會區。

3.快速銜接連結器：為利用匹配液以消除裸光纖端面之不平整，而產生之光損耗。

銜接光纖端面之前，需要研磨光纖端面。習知的光纖端面研磨方法，係先用較粗的砂紙及硬的研磨面將套圈及光纖之間的黏膠磨掉，此時因為研磨面是硬的所以光纖端面及套圈底面大約在同一平面；然後使用軟細的砂紙及彈性研磨面加壓，再經細磨後再拋光光纖端面而成。習知光纖端面研磨方法，在加壓過程中為了整個磨面的平衡，必須同時研磨數根套圈，而且還有扭力不平衡的問題。

發明人獲准的台灣專利公告第485863號，揭示一種用於研磨複數根光纖的光纖端面的設備，包括可等距的安置複數根光纖的置具，及可與複數根光纖的光纖端面接觸且只作偏心旋轉的彈性研磨面，使每根光纖的光纖端面的研磨速度及研磨方向都相同，另外隨著時間之改變，研磨方向也均勻的改變，使各個方向之研磨程度實質上相同。

如圖1、2所示，上述台灣專利公告第485863號的設備，包括具有研磨面100的研磨盤10、使研磨盤10產生偏心旋轉之傳動輪11、齒輪12及馬達13；馬達13的傳動齒輪14帶動齒輪12，而使偏心旋轉之傳動輪11轉動，從而帶動研磨盤10做偏心旋轉。圖1為將圖2中的研磨盤10拿開後往下看之圖，三個傳動輪11以等速、同轉向轉動，而使得研磨盤10做沒有自轉的偏心旋轉。

如圖3所示，發明人另一獲准的台灣專利I318908，揭示一種工件端面研磨置具，包括一本體21及一架體22；本體21結合複數個夾具，用以結合待研磨的光纖23；本體21的周邊具有複數對稱設置的第一支撐部211，架體22具有與第一支撐部211相對應的第二支撐部221；第一支撐部211具有上接觸部212、下接觸部213；上接觸部212、下接觸部213分別在光纖23的研磨端面與一磨面24的接觸平面241的上、下方；利用上接觸部212、下接觸部213與第二支撐部221的互相接觸限制，使本體21維持平行於磨面24的狀態，使各光纖23的研磨端面受到的壓力較接近等值，能增加同時研磨光纖端面的數量，以提升研磨的速度及品質。

目前以塑膠套圈固定光纖的結構，當要研磨光纖端面時，塑膠套圈的底面也會被磨面磨耗。由於塑膠套圈的硬度較光纖的硬度低 ，因此磨耗速率較快。以往從置具的上方施加壓力，將使塑膠套圈的底面一直接被觸磨面磨耗，而露出一大段磨耗速度較慢的光纖。當與磨面的距離較長的光纖不能承受從置具上方施加的壓力時，將會被折斷，而達不到使光纖端面被適當研磨的效果。

為了解決研磨以塑膠套圈固定光纖的結構容易產生折斷光纖的問題，及不方便在野外研磨光纖的問題，本發明提出一個不同的光纖研磨加壓方式，不但適於研磨一般的陶瓷套圈，也可以用來研磨使用塑膠套圈的陣列式光纖連結器，並可適用在光纖端面的連續研磨機構。

本發明提出一個新概念的光纖端面研磨工具，使用可靠、耐久的套圈端面銜接，並能在野外方便、快速的完成光纖端面銜接工作。

本發明提出一種研磨塑膠套圈的方法與置具，並且利用本發明也可以進而研磨裸光纖，以得到球面形狀之裸光纖，獲得更好的光線傳輸及更低的光損耗，而且適合於野外作業。

本發明的主要目的，在提供一種光纖端面研磨置具，係包含結合至少一個塑膠套圈的本體，塑膠套圈結合複數光纖，光纖端面伸出塑膠套圈的底部接觸研磨面；研磨面結合載具；本體在載具的上方保持一定的高度，使塑膠套圈的底面不會一直被磨耗，而硬度較高磨耗較少的光纖端面可繼續研磨到光纖端面的粗糙及曲率半徑都到達適合的程度。

本發明的另一目的，在提供一種光纖端面研磨置具，包括一攜 帶部；攜帶部包括殼體、動力單元、吊掛單元及鎖固單元；殼體結合架體，使架體的上端及蓋子露出殼體的外部；動力單元連結載具帶動載具旋轉；動力單元帶動載具旋轉，進行光纖端面的研磨作業；吊掛單元及鎖固單元使攜帶部可被吊掛於使用者的腰帶上，以方便攜帶，或可鎖固於梯子的腳踏板上，以方便進行研磨作業。

本發明的另一目的，在提供一種光纖端面研磨置具，其研磨面具有至少一粗磨面及至少一細磨面，可使光光纖端面先在粗磨面研磨後，再移到細磨面研磨，不必更換研磨面，更方便研磨裸光纖。

本發明的其他目的、功效，請參閱圖式及實施例，詳細說明如下。

10‧‧‧研磨盤

100‧‧‧研磨面

11‧‧‧傳動輪

12‧‧‧齒輪

13‧‧‧馬達

14‧‧‧傳動齒輪

21‧‧‧本體

211‧‧‧第一支撐部

212‧‧‧上接觸部

213‧‧‧下接觸部

22、42、52、62‧‧‧架體

221‧‧‧第二支撐部

23‧‧‧光纖

24‧‧‧磨面

241‧‧‧接觸平面

3、4、5、6‧‧‧光纖端面研磨置具

31、41、51、61、88‧‧‧本體

32、43、53、63、87‧‧‧塑膠套圈

321‧‧‧底面

33、45、55、65‧‧‧研磨面

331、451、551、651‧‧‧使力面

34、46、56、66‧‧‧載具

341、461、522、661‧‧‧承載單元

342、462‧‧‧排液孔

343‧‧‧鋼珠

35、44、54、64‧‧‧光纖

351、441、541、641‧‧‧光纖端面

36、414、514、614‧‧‧支撐單元

37‧‧‧高度調整單元

371‧‧‧底端面

372‧‧‧彈性墊

38‧‧‧刻度

39、47、57‧‧‧滑軌

411、511、611‧‧‧第一固定部

412、512、612‧‧‧上接觸部

413、513、613‧‧‧下接觸部

421、521、621‧‧‧第二固定部

615‧‧‧上支撐單元

651‧‧‧粗磨面

652‧‧‧細磨面

67‧‧‧蓋子

671‧‧‧彈性開口

7‧‧‧攜帶部

71‧‧‧殼體

72‧‧‧動力單元

721‧‧‧搖桿

73‧‧‧吊掛單元

74‧‧‧鎖固單元

741‧‧‧螺桿

742‧‧‧活動片

81、82、83‧‧‧研磨輔助單元

84、86‧‧‧裸光纖

85‧‧‧套圈

881‧‧‧套接孔

圖1為台灣專利公告第485863號之研磨設備之研磨盤拿開後之俯視示意圖。

圖2為沿圖中1的AA線的剖面示意圖。

圖3為台灣專利I318908之工件端面研磨置具的剖面示意圖。

圖4為本發明光纖端面研磨置具第一實施例的示意圖。

圖5為本發明光纖端面研磨置具第二實施例的示意圖。

圖6為本發明光纖端面研磨置具第三實施例的示意圖。

圖7為本發明光纖端面研磨置具第四實施例的示意圖。

圖8為本發明光纖端面研磨置具第四實施例包含攜帶部的示意圖。

圖9A為本發明研磨輔助單元第一實施例的示意圖。

圖9B為本發明研磨輔助單元第一實施例夾住裸光纖的示意圖。

圖10為本發明研磨輔助單元第二實施例的示意圖。

圖11為本發明研磨輔助單元第三實施例的示意圖。

如圖4所示，本發明第一實施例的光纖端面研磨置具3，包括一本體31、至少一個塑膠套圈32、彈性的研磨面33及載具34所組成。

本體31結合至少一個塑膠套圈32，塑膠套圈32結合複數光纖35，光纖端面351伸出塑膠套圈32的底部接觸研磨面33；研磨面33結合載具34。

本發明的基本概念是在研磨過程中，使本體31在載具34的上方保持一定的高度h。研磨一開始，硬度較低的塑膠套圈32的底面321磨耗較多；由於本體31在載具34的上方保持一定的高度h，所以塑膠套圈32的底面321會被磨耗而縮短，因而與彈性的研磨面33的接觸壓力會漸減到幾乎沒有，使塑膠套圈32的底面321不會一直被磨耗；而硬度較高磨耗較少的光纖端面351與研磨面33的接觸壓力較大，則可繼續研磨到光纖端面351的粗糙及曲率半徑都到達適合可開始拋光的程度。光纖端面351拋光時，基本上研磨面33與光纖端面351的相對位置還是保持不變，但也可以些微的 調整高度。

本發明使本體31在載具34的上方保持一定的高度h的機構，可以直接在本體31的下方具有呈對稱設置的支撐單元36，支撐單元36抵靠載具34相對應的承載單元341，使本體31在載具34的上方保持一定的高度h。調整高度h的方法，可在支撐單元36的底端結合一高度調整單元37，例如在支撐桿的底端螺接一具有內螺紋的蓋子，藉由旋轉高度調整單元37來調節支撐高度h，並在支撐單元36底端設有刻度38以指示高度h。支撐單元36與高度調整單元37的底端面371之間可設有一彈性墊372，利用壓迫彈性墊372來定位鎖住支撐高度h。支撐單元36可為環柱狀、柱狀、弧柱狀等各種形狀。高度調整單元也可為螺桿狀，螺接於支撐單元相對應的螺孔內，且彈性墊被置於螺孔內。

另外支撐單元36與承載單元341之間的相互運動，亦會產生磨擦而多一個扭力，此時可以將支撐單元36與承載單元341的接觸部分調整到與光纖端面351接觸研磨面33的使力面331的高度相等，如此即可將多出來的扭力消除。可在支撐單元36與承載單元341的接觸部分設置滾動鋼珠343，以減少磨擦力。

本發明的本體31可放置於兩滑軌39上，如上述台灣專利公告第485863號所揭示者，在整條生產線上的複數研磨面33，分別放置不同粒子的砂紙或研磨液，即可做連續研磨。本體31的兩側與兩側的滑軌39分別呈凹凸接觸及平面接觸，使本體31可穩定的在滑軌39上移動。

本發明也可以做非連續研磨，只要在粗磨、細磨拋光過程中更換 不同的研磨面33即可。

本發明在研磨過程中如果使用研磨液的情況，可以在載具34上預留排液孔342，讓研磨液體可以流出來。也可在載具34的底部設排液孔使研磨液可以流出。如果用於連續研磨，則必須將研磨後殘餘於研磨面33上之碎片清除，則可以在研磨面33及載具34上設排液孔，例如載具34的排液孔有些與研磨面33的排液孔連通，使研磨液通過；而有些位置則只在載具34設有排液孔而研磨面33沒有排液孔，用來吸住研磨面33。目前有趨勢不用研磨液，此時可以利用較強的吸力或更密的排液孔，利用空氣的吸力將碎片吸走。

在研磨過程中，通常本體31是相對靜止的，而彈性的研磨面33及其載具34則是做運動的；也可以反過來使本體31是運動的，而研磨面33及載具34是相對靜止的。

為了使研磨過程中研磨的使力點與支點能夠平衡，本發明的光纖端面研磨置具，可配合發明人獲准的台灣專利I318908號之技術特徵。發明人在台灣專利I318908號中揭示使用兩個擋住支點，使作用力的使力面設計於上、下兩個擋住支點的中央，所以研磨的作用力剛好抵消而不會產生扭力。

如圖5所示，本發明第二實施例的光纖端面研磨置具4，包括一本體41及一架體42；本體41結合複數塑膠套圈43，用以結合待研磨的光纖44；光纖端面441伸出塑膠套圈43的底部接觸研磨面45；研磨面45結合載具46。

本體41的周邊具有複數對稱設置的第一固定部411；架體42具有 與第一固定部411相對應的第二固定部421；第一固定部411具有向第二固定部421的方向凸出的上接觸部412、下接觸部413；上接觸部412、下接觸部413分別在光纖端面441與研磨面45接觸的使力面451的等距離上、下方；利用上接觸部412、下接觸部413與第二固定部421的互相接觸限制，使本體41維持平行於研磨面45的狀態，使各光纖端面441受到的壓力較接近等值，以提升研磨的品質。

本實施例本體41也具有呈對稱設置的支撐單元414，支撐單元414的底端也可結合一高度調整單元及設有指示高度的刻度等(圖中未繪出)，使本體41在載具46的上方保持一定的高度，並使支撐單元414與相對應的承載單元461的接觸部分調整到與光纖端面441接觸研磨面45的使力面451的高度等技術特徵；且可在支撐單元414與承載單元461的接觸部分設置滾動鋼珠以減少磨擦力。載具46上也可預留排液孔462，讓研磨液體可以流出來；架體42可放置於兩滑軌47上，使架體42可穩定的在滑軌47上移動等技術特徵，也分別與上述第一實施例揭示者相同。

本發明也可使架體支撐本體。如圖6所示，本發明第三實施例的光纖端面研磨置具5，包括一本體51及一架體52；本體51結合複數塑膠套圈53，用以結合待研磨的光纖54；光纖端面541伸出塑膠套圈53的底部接觸研磨面55；研磨面55結合載具56。

本體51的周邊具有複數對稱設置的第一固定部511；架體52具有與第一固定部511相對應的第二固定部521；第一固定部511具有向第二固定部521的方向凸出的上接觸部512、下接觸部513；上接觸部512、下接觸部513分別在光纖端面541與研磨面55接觸的 使力面551的等距離上、下方；利用上接觸部512、下接觸部513與第二固定部521的互相接觸限制，使本體51維持平行於研磨面55的狀態，使各光纖端面541受到的壓力較接近等值，以提升研磨的品質。

本實施例本體51也具有呈對稱設置的支撐單元514，支撐單元514的底端也可結合一高度調整單元及設有指示高度的刻度等(圖中未繪出)，使本體51在載具56的上方保持一定的高度，並使支撐單元514與相對應的承載單元522的接觸部分調整到與光纖端面541接觸研磨面55的使力面551的高度；且可在支撐單元514與承載單元522的接觸部分設置滾動鋼珠以減少磨擦力。架體52可放置於兩滑軌57上，使架體52可穩定的在滑軌57上移動等技術特徵，也分別與上述第一實施例揭示者相同。

如圖7、8所示，本發明第四實施例的光纖端面研磨置具6，包括一本體61及一架體62；本體61結合複數塑膠套圈63，用以結合待研磨的光纖64；光纖端面641伸出塑膠套圈63的底部接觸研磨面65；研磨面65結合載具66。

本體61的周邊具有複數對稱設置的第一固定部611；架體62具有與第一固定部611相對應的第二固定部621；第一固定部611具有向第二固定部621的方向凸出的上接觸部612、下接觸部613；上接觸部612、下接觸部613分別在光纖端面641與研磨面65接觸的使力面651的等距離上、下方；利用上接觸部612、下接觸部613與第二固定部621的互相接觸限制，使本體61維持平行於研磨面65的狀態，使各光纖端面641受到的壓力較接近等值，以提升研磨的品質。

本實施例的本體61也具有呈對稱設置的支撐單元614，支撐單元614的底端也可結合一高度調整單元及設有指示高度的刻度等(圖中未繪出)，使本體61在載具66的上方保持一定的高度，並使支撐單元614與架體62的承載單元661的接觸部分調整到與光纖端面641接觸研磨面65的使力面651的高度；且可在支撐單元614與相對應的承載單元661的接觸部分設置滾動鋼珠以減少磨擦力。本實施例也可如上述第三實施例，使架體62設有承載單元以支撐本體61的支撐單元614。

如果在野外研磨光纖端面641，則可以包括一蓋子67，且本體61設有上支撐單元615，上支撐單元615抵靠蓋子67；蓋子67可拆式的結合架體62，例如螺接、扣接等各種可拆式的結合方式。另外為了防止野外的塵砂進入研磨區域，蓋子67設有彈性開口671。本發明因為設有上支撐單元615及蓋子67，使光纖64伸出彈性開口671後能封閉開口，所以整個光纖端面研磨置具6可以在任一角度上進行研磨作業。彈性開口671也是為了防止野外塵砂之用。

本實施例的研磨面65可具有至少一粗磨面651及至少一細磨面652，可使光纖端面641先在粗磨面651研磨後，再移到細磨面652研磨。如此，在野外不必更換研磨面，更方便研磨裸光纖。粗磨面651的位置低於細磨面652。

本實施例進一步包括一攜帶部7。攜帶部7包括一殼體71、一動力單元72、一吊掛單元73及一鎖固單元74。殼體71結合架體62，使架體62的上端及蓋子67露出殼體71的外部，其他元件被殼體71包覆。動力單元72連結載具66帶動載具66旋轉。本實施例的動力單 元72包括一伸出殼體71外部的搖桿721，以供利用手動方式旋轉搖桿721帶動載具66旋轉，進行光纖端面641的研磨作業。吊掛單元73及鎖固單元74分別結合殼體71，置於殼體71的外部，使攜帶部7可被吊掛於使用者的腰帶上，以方便攜帶，或可鎖固於梯子的腳踏板上。鎖固單元74包括螺桿741及活動片742，利用旋轉螺桿741帶動活動片742移動，將腳踏板鎖固於殼體71與活動片742之間，使攜帶部7鎖固於梯子的腳踏板上，以方便進行研磨作業。

如圖9A、9B、10、11所示，本發明特別適於塑膠套圈之研磨。當研磨塑膠套圈時，可再加一個塑膠套圈的研磨輔助單元81、82、83，例如為分成至少兩半部分組合式塞子狀的研磨輔助單元81、82、83，且為硬度比光纖低的塑膠材料製成。研磨輔助單元81、82、83可配合個種需求具有不同的形狀，例如研磨輔助單元81可夾住裸光纖84，如圖9A、9B所示；研磨輔助單元82可夾住套圈85及裸光纖86，如圖10所示；研磨輔助單元83可夾住塑膠套圈87，如圖11所示，然後套接於本體88的套接孔881內。

本發明研磨面的轉動方式可如上述台灣專利公告第485863號所揭示的只作偏心旋轉，使每根光纖的光纖端面的研磨速度及研磨方向都相同，另外隨著時間之改變，研磨方向也均勻的改變，使各個方向之研磨程度實質上相同。

本發明可解決研磨以塑膠套圈固定光纖的結構容易產生折斷光纖的問題，及不方便在野外研磨光纖的問題，不但適於研磨一般的陶瓷套圈，也可以用來研磨使用塑膠套圈的陣列式光纖連結器，能在野外方便、快速的完成光纖端面銜接工作，並可適用在光 纖端面的連續研磨機構。

以上所記載者，僅為利用本發明技術內容之實施例，任何熟悉本項技藝者運用本發明所為之修飾、變化，皆屬本創作所主張之專利範圍。

3‧‧‧光纖端面研磨置具

31‧‧‧本體

32‧‧‧塑膠套圈

321‧‧‧底面

33‧‧‧研磨面

331‧‧‧使力面

34‧‧‧載具

341‧‧‧承載單元

342‧‧‧排液孔

343‧‧‧鋼珠

35‧‧‧光纖

351‧‧‧光纖端面

36‧‧‧支撐單元

37‧‧‧高度調整單元

371‧‧‧底端面

372‧‧‧彈性墊

38‧‧‧刻度

39‧‧‧滑軌

Claims (10)

1. 一種光纖端面研磨置具，包括：至少一個塑膠套圈，用以結合光纖；一本體，結合該塑膠套圈；一載具；一彈性的研磨面，結合該載具；其特徵在於：該本體的下方具有呈對稱設置的複數支撐單元，該支撐單元抵靠該載具的一相對應的承載單元、或抵靠一架體的一相對應的承載單元其中之一，使該本體在該載具的上方保持一定的高度，俾使該塑膠套圈的底面不會一直被磨耗，而使硬度較高磨耗較少的光纖端面可繼續研磨。
2. 如申請專利範圍第1項所述的光纖端面研磨置具，其中該支撐單元與該承載單元的接觸部分與該光纖端面接觸該研磨面的使力面的高度相等。
3. 如申請專利範圍第2項所述的光纖端面研磨置具，進一步包括該架體；該本體具有複數對稱設置的第一固定部；該架體具有與該第一固定部相對應的第二固定部；該第一固定部具有向該第二固定部的方向凸出的一上接觸部及一下接觸部；該上接觸部及該下接觸部分別在該光纖端面與該研磨面接觸的使力面的等距離上、下方。
4. 如申請專利範圍第3項所述的光纖端面研磨置具，其中該研磨面具有至少一粗磨面及至少一細磨面，俾使該光纖端面先在該粗磨面 研磨後，再移到該細磨面研磨。
5. 如申請專利範圍第3項所述的光纖端面研磨置具，其中該支撐單元的底端結合一高度調整單元，俾調整該本體在該載具的上方的高度。
6. 如申請專利範圍第5項所述的光纖端面研磨置具，其中該支撐單元與該承載單元的接觸部分設置滾動鋼珠，以減少磨擦力。
7. 如申請專利範圍第1至6項中任一項所述的光纖端面研磨置具，其中該塑膠套圈被一分成至少兩半部分組合式的研磨輔助單元夾住；該研磨輔助單元被套接於該本體的一套接孔內。
8. 如申請專利範圍第7項所述的光纖端面研磨置具，其中該本體或該架體其中之一放置於兩滑軌上。
9. 如申請專利範圍第7項所述的光纖端面研磨置具，進一步包括一攜帶部；該攜帶部包括一殼體及一動力單元及一吊掛單元或一鎖固單元中至少一者；該殼體結合該架體，該架體的上端露出該殼體的外部，該本體及載具及該研磨面被該殼體包覆；該動力單元連結該載具帶動該載具旋轉。
10. 如申請專利範圍第9項所述的光纖端面研磨置具，進一步包括一蓋子，且該本體設有上支撐單元；該上支撐單元抵靠該蓋子；該蓋子結合該架體；該蓋子設有彈性開口。