一種光纖及鈮酸鋰晶片氣動(dòng)加壓研磨機(jī)構(gòu)及研磨方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及光纖及鈮酸鋰晶片研磨技術(shù)領(lǐng)域，具體來(lái)說(shuō)，是一種光纖及鈮酸鋰晶片氣動(dòng)加壓研磨機(jī)構(gòu)及研磨方法。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有的光纖研磨機(jī)在研磨光纖插芯及裸光纖時(shí)可以將端面研磨成一定的形狀，為了使通過(guò)光纖的光信號(hào)能盡可能多地進(jìn)行耦合，對(duì)插芯及裸光纖的端面平整度及粗糙度提出了較高的要求。光纖陀螺中使用的鈮酸鋰集成光學(xué)相位調(diào)制器件(國(guó)外稱多功能集成光學(xué)芯片，MF1C)是指含有Y形分束器、偏振器和相位調(diào)制器功能的波導(dǎo)器件，該器件將光纖陀螺多個(gè)功能元件集成制作在同一個(gè)芯片上，其優(yōu)良特性保證了高性能數(shù)字閉環(huán)光纖陀螺的實(shí)現(xiàn)。波導(dǎo)光的輸入輸出是通過(guò)與尾纖端面的直接耦合實(shí)現(xiàn)的，為了獲得低的光耦合損耗，需對(duì)鈮酸鋰晶片和光纖端面做高質(zhì)量的拋光。目前市場(chǎng)上沒(méi)有專門(mén)針對(duì)帶有保偏光纖的鈮酸鋰晶片的研磨工具。
[0003]現(xiàn)有的光纖插芯或裸光纖的加工工序是:將研磨砂紙放置在研磨盤(pán)上，將光纖插芯或裸光纖安裝在研磨砂紙上，研磨機(jī)由動(dòng)力裝置驅(qū)動(dòng)對(duì)研磨盤(pán)上的光纖插芯端面或裸光纖端面進(jìn)行研磨?，F(xiàn)有的研磨裝置有8字型研磨機(jī)及行星式研磨機(jī)兩種，行星式研磨機(jī)結(jié)構(gòu)較8字型研磨機(jī)復(fù)雜，但研磨軌跡更加密集?，F(xiàn)有的研磨加壓方式采用中心加壓及四角加壓兩種方式，中心加壓按實(shí)現(xiàn)方案的不同可分為重錘加壓、氣動(dòng)加壓以及電機(jī)微進(jìn)給加壓三種，四角加壓方式采用研磨盤(pán)電機(jī)微進(jìn)給來(lái)實(shí)現(xiàn)，重錘加壓及氣動(dòng)加壓兩種研磨方式的缺點(diǎn)在于研磨光纖或光纖插芯時(shí)易產(chǎn)生跳動(dòng)，研磨質(zhì)量難以保證，目前國(guó)內(nèi)光纖研磨機(jī)廠商都采用8字型研磨機(jī)及四角加壓方式。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于克服目前市場(chǎng)上光纖研磨機(jī)的一些缺點(diǎn)，提出一種能夠?qū)ｉT(mén)針對(duì)帶保偏光纖的鈮酸鋰晶片的研磨機(jī)構(gòu)及研磨方法。
[0005]本發(fā)明光纖及鈮酸鋰晶片氣動(dòng)加壓研磨機(jī)構(gòu)，包括三維空間定位裝置、氣動(dòng)裝置與夾持機(jī)構(gòu)。
[0006]其中，三維空間定位裝置設(shè)置于研磨平臺(tái)上。三維空間定位裝置中z軸移動(dòng)機(jī)構(gòu)中的滑塊上安裝氣動(dòng)裝置；氣動(dòng)裝置上安裝有加持機(jī)構(gòu)。通過(guò)三維空間定位裝置實(shí)現(xiàn)氣動(dòng)裝置上安裝的夾持機(jī)構(gòu)3在空間上內(nèi)任意一點(diǎn)的精確定位，最終實(shí)現(xiàn)氣動(dòng)裝置；加持機(jī)構(gòu)用來(lái)加持鈮酸鋰晶片。
[0007]所述氣動(dòng)裝置包括彈簧壓出型氣缸、氣缸支桿、調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)、z軸移動(dòng)機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)接板、力傳感器與精密旋轉(zhuǎn)臺(tái)。
[0008]其中，彈簧壓出型氣缸的缸體與氣缸安裝板中安裝面螺紋配合固定；氣缸安裝板用來(lái)與z軸移動(dòng)機(jī)構(gòu)相連；使彈簧壓出型氣缸的活塞桿垂直于研磨平臺(tái)；彈簧壓出型氣缸的活塞桿用來(lái)與調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)相連。
[0009]所述調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)具有底板、光軸、頂板、直線軸承與軸承套。其中，光軸為兩根，相互平行設(shè)置；兩根光軸的一端與底板固連，另一端與頂板固連；兩根光軸上個(gè)套有一個(gè)直線軸承，兩個(gè)直線軸承的外圈通固定安裝在軸承套內(nèi)，并通過(guò)軸承套將兩個(gè)直線軸承間的相對(duì)位置固定；頂板與彈簧壓出型氣缸的活塞桿軸線垂直設(shè)置；軸承套與z軸移動(dòng)機(jī)構(gòu)中滑臺(tái)連接。
[0010]所述力傳感器固定端固定安裝在調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)中底板底面，力感應(yīng)端安裝精密旋轉(zhuǎn)臺(tái)；精密旋轉(zhuǎn)臺(tái)旋轉(zhuǎn)端固定安裝有夾持機(jī)構(gòu)。
[0011]4、針對(duì)權(quán)利要求1所述一種光纖及鈮酸鋰晶片氣動(dòng)加壓研磨機(jī)構(gòu)的研磨方法，其特征在于:步驟如下:
[0012]步驟1:通過(guò)夾持機(jī)構(gòu)將兩塊光纖鈮酸鋰晶片夾持固定；并跟據(jù)研磨要求，通過(guò)調(diào)整精密旋轉(zhuǎn)臺(tái)使光纖鈮酸鋰晶片研磨端面法向與研磨機(jī)表面法向間的角度；
[0013]步驟2:上位機(jī)通過(guò)運(yùn)動(dòng)控制器控制三維空間定位裝置，使夾持機(jī)構(gòu)上的鈮酸鋰晶片運(yùn)動(dòng)到行星式研磨機(jī)上方，保證兩塊光纖鈮酸鋰晶片與研磨機(jī)的接觸點(diǎn)到研磨機(jī)主軸距離相等；同時(shí)，放置研磨砂紙到研磨機(jī)上。
[0014]步驟3:啟動(dòng)空壓機(jī)向彈簧壓出型氣缸的缸體內(nèi)通入定值壓強(qiáng)的壓縮空氣，進(jìn)而由活塞桿帶動(dòng)夾持機(jī)構(gòu)向上運(yùn)動(dòng)；此時(shí)，使兩個(gè)直線軸承位于光軸中部；且彈簧壓出型氣缸缸體內(nèi)的復(fù)位彈簧運(yùn)動(dòng)至彈簧壓出型氣缸行程的中間位置。
[0015]步驟4:上位機(jī)通過(guò)運(yùn)動(dòng)控制器控制三維空間定位裝置中z軸移動(dòng)機(jī)構(gòu)使夾持機(jī)構(gòu)向下運(yùn)動(dòng)，至力傳感器測(cè)量值減小時(shí)，上位機(jī)通過(guò)運(yùn)動(dòng)控制器控制三維空間定位裝置停止；此時(shí)，光纖鈮酸鋰晶片與研磨機(jī)接觸。
[0016]步驟5:設(shè)定研磨機(jī)參數(shù)，包括研磨轉(zhuǎn)速、研磨時(shí)間；隨后，啟動(dòng)研磨機(jī)。
[0017]步驟6:當(dāng)?shù)竭_(dá)研磨時(shí)間后，關(guān)閉研磨機(jī)。
[0018]步驟7:上位機(jī)通過(guò)運(yùn)動(dòng)控制器控制三維空間定位裝置中z軸移動(dòng)機(jī)構(gòu)使夾持機(jī)構(gòu)抬尚。
[0019]步驟8:關(guān)閉空壓機(jī)，關(guān)閉電磁閥，關(guān)閉減壓閥。
[0020]步驟9:將研磨完畢的鈮酸鋰晶片由夾持機(jī)構(gòu)上取下。
[0021]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于:
[0022]1、本發(fā)明光纖及鈮酸鋰晶片氣動(dòng)加壓研磨機(jī)構(gòu)及研磨方法，研磨壓力可由梁式力傳感器精確測(cè)得，讀取示數(shù)方便；
[0023]2、本發(fā)明光纖及鈮酸鋰晶片氣動(dòng)加壓研磨機(jī)構(gòu)及研磨方法，梁式力傳感器與三維空間定位裝置中的伺服電機(jī)構(gòu)成閉環(huán)控制系統(tǒng)，確保研磨壓力的恒定；
[0024]3、本發(fā)明光纖及鈮酸鋰晶片氣動(dòng)加壓研磨機(jī)構(gòu)及研磨方法，通過(guò)上位機(jī)調(diào)整三維空間定位裝置中的z軸伺服電機(jī)的進(jìn)給速率即可改變研磨壓力，操作簡(jiǎn)單；
[0025]4、本發(fā)明光纖及鈮酸鋰晶片氣動(dòng)加壓研磨機(jī)構(gòu)及研磨方法，引入彈簧壓出型氣缸及氣動(dòng)控制回路，使得光纖及鈮酸鋰晶片在研磨開(kāi)始時(shí)、過(guò)程中、結(jié)束時(shí)研磨壓力的變化過(guò)程是一個(gè)漸變過(guò)程，研磨壓力的調(diào)整平穩(wěn)可靠。
【附圖說(shuō)明】
[0026]圖1為本發(fā)明光纖及鈮酸鋰晶片氣動(dòng)加壓研磨機(jī)構(gòu)整體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027]圖2為本發(fā)明光纖及鈮酸鋰晶片氣動(dòng)加壓研磨機(jī)構(gòu)中氣動(dòng)裝置結(jié)構(gòu)示意圖；
[0028]圖3為本發(fā)明光纖及鈮酸鋰晶片氣動(dòng)加壓研磨機(jī)構(gòu)中氣動(dòng)裝置結(jié)構(gòu)爆炸圖；
[0029]圖4為本發(fā)明光纖及鈮酸鋰晶片氣動(dòng)加壓研磨機(jī)構(gòu)中夾持機(jī)構(gòu)整體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0030]圖5為夾持機(jī)構(gòu)中左基座右側(cè)示意圖；
[0031]圖6為中左基座左側(cè)不意圖；
[0032]圖7為夾持機(jī)構(gòu)中右基座左側(cè)不意圖；
[0033]圖8為夾持機(jī)構(gòu)中右基座右側(cè)不意圖；
[0034]圖9為夾持機(jī)構(gòu)中左基座上光纖鈮酸鋰晶片設(shè)置方式示意圖；
[0035]圖10為夾持機(jī)構(gòu)中右基座上，光纖鈮酸鋰晶片設(shè)置方式示意圖；
[0036]圖11為夾持機(jī)構(gòu)中左基座上光纖鈮酸鋰晶片夾持方式示意圖；
[0037]圖12為夾持機(jī)構(gòu)中基座夾持件結(jié)構(gòu)示意圖；
[0038]圖13為夾持機(jī)構(gòu)中左基座與右基座間安裝方式不意圖；
[0039]圖14為夾持機(jī)構(gòu)中鎖緊機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0040]圖15為夾持機(jī)構(gòu)中用于左基座與右基座鎖緊的鎖緊機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖。
[0041]圖中:
[0042]1-三維空間定位裝置2-氣動(dòng)裝置3-夾持機(jī)構(gòu)
[0043]4-研磨平臺(tái)5-研磨機(jī)101-X軸移動(dòng)機(jī)構(gòu)
[0044]102-y軸移動(dòng)機(jī)構(gòu) 103_z軸移動(dòng)機(jī)構(gòu)104-支柱
[0045]201-彈簧壓出型氣缸202-調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu) 203_z軸移動(dòng)機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)接板
[0046]204-力傳感器205-精密旋轉(zhuǎn)臺(tái) 206-氣缸安裝板
[0047]203a-底板203b_ 光軸203c_ 頂板
[0048]203d-直線軸承203e_軸承套 301-左基座
[0049]302-右基座303-基座夾持件 304-鎖緊機(jī)構(gòu)
[0050]305-基座定位臺(tái)肩 306-螺釘定位臺(tái)肩a_定位塊
[0051]b-夾緊塊C-加載塊d-光纖定位槽
[0052]e-晶片定位槽f_突起結(jié)構(gòu)g_凹進(jìn)結(jié)構(gòu)
[0053]h-光纖1-鈮酸鋰晶片 j_圓形通孔
[0054]k—限位塊
【具體實(shí)施方式】
[0055]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。
[0056]本發(fā)明光纖及鈮酸鋰晶片氣動(dòng)加壓研磨機(jī)構(gòu)，包括三維空間定位裝置1、氣動(dòng)裝置2與夾持機(jī)構(gòu)3，如圖1所示。
[0057]所述三維空間定位裝置I設(shè)置于研磨平臺(tái)4上，采用門(mén)字型設(shè)計(jì)，包括兩套X軸移動(dòng)機(jī)構(gòu)101、一套7軸移動(dòng)機(jī)構(gòu)102、一套z軸移動(dòng)機(jī)構(gòu)103與兩根支柱104。x軸移動(dòng)機(jī)構(gòu)1Uy軸移動(dòng)機(jī)構(gòu)102與z軸移動(dòng)機(jī)構(gòu)103結(jié)構(gòu)上相同，由安裝臺(tái)、滑軌、滑臺(tái)、滾珠絲杠與驅(qū)動(dòng)電機(jī)構(gòu)成。其中，安裝臺(tái)上安裝有兩條相互平行的滑軌。滾珠絲杠中螺桿與兩條滑軌平行設(shè)置，螺桿兩端通過(guò)支撐件安裝在安裝臺(tái)上，且與安裝件間通過(guò)軸承連接；螺桿一端與驅(qū)動(dòng)電機(jī)輸出軸同軸相連，通過(guò)驅(qū)動(dòng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)。滑塊安裝在兩條滑軌上，通過(guò)兩條滑軌支撐；滑塊