[發明專利]數控光纖透鏡微納米研磨拋光機

無效

• 申請號: 201010193697.0
• 申請日: 2010-06-08
• 公開（公告）號: CN101885162A
• 公開（公告）日: 2010-11-17
• 發明（設計）人: 呂玉山;王軍;孫軍
• 申請（專利權）人: 沈陽理工大學
• 主分類號: B24B37/00
• 分類號: B24B37/00
• 代理公司: 沈陽利泰專利商標代理有限公司 21209
• 代理人: 王東煜

技術領域

本發明的技術屬于裝備制造技術領域的微納米制造范疇，它服務于光纖透鏡微制造技術方向，特別涉及一種數控光纖透鏡微納米研磨拋光機。

背景技術

光纖透鏡是光纖通訊領域的重要器件，主要用于光纖連接器、耦合器、傳感器、探針的制造。它起到對光的傳導、聚焦、變向、分光、耦合、讀寫等作用。光纖透鏡的制造一直是微制造技術領域的一個技術難題。主要由于尺寸微小、光纖具有柔性使得成型過程和成型精度難以控制。因此，其制造方法與裝備的研究一直是本技術領域的難點問題。光纖透鏡的制造方法主要有腐蝕法、熱熔法和研磨拋光法，其中研磨拋光法是光纖透鏡制造中經濟實用和對各種成型適應性最強的方法。目前，市場上的光纖透鏡研磨拋光機主要沿用了珠寶行業的手動研磨拋光方式，比較典型的拋光機是ULTRA?TEC公司的臺式手動拋光機。該機器的主拋光運動采用了圓盤回轉運動，各個運動軸采用了手動調節方式。由于光纖透鏡的研磨與拋光是一個微制造過程，人為因素的調節更使得加工過程的精度難以控制，對于曲面形狀的透鏡難以獲得連續成型，特別是單一回轉運動時軌跡單調和主運動的方向單一性使得加工表面形狀精度下降，表面微觀紋理難以達到最佳狀態，而且視覺與運動控制的分離也使得系統操控的可靠性降低。一般市場上的光纖透鏡研磨拋光機獲得的產品成品率僅能達到60％～70％。因此，發明一種能夠解決上述技術問題的光纖透鏡研磨拋光技術裝備是高效、可靠和高質量地制造出光纖透鏡的技術前提。

本發明為一種微納米加工技術裝備，它對提高光纖透鏡的制造質量和效率有著現實意義，對促進光纖通訊和傳感等行業的發展有著十分重要的意義，對豐富裝備制造技術的內涵有著十分重要的作用。

發明內容

本發明的目的是針對由于光纖尺寸微小、具有柔性使成型過程和精度難以控制，對于曲面形狀的透鏡難以獲得連續成型，表面微觀紋理難以達到最佳狀態，而提供的一種能夠解決上述技術問題的數控光纖透鏡微納米研磨拋光技術裝備。

采用的技術方案是：數控光纖透鏡微納米研磨拋光機，包括光纖透鏡研磨拋光盤機構、研磨拋光盤修整機構、CCD識別與檢測系統、垂直進給機構、水平進給機構、自轉機構、角度調整機構、光纖夾具、操作臺和床身。

其技術要點在于：光纖透鏡研磨拋光盤機構包括研磨拋光盤、柔性鉸鏈盤、支撐環、外軸套、齒環軸、齒環帶輪、齒環、系桿軸、系桿帶輪、行星齒輪、和系桿偏心軸。光纖透鏡研磨拋光盤安裝在柔性鉸鏈盤上，支撐環上端面開設有環槽，環槽內裝設有多個鋼球，將柔性鉸鏈盤安裝于支撐環的上端面上，鋼球與柔性鉸鏈盤下表面接觸，保證平面導向作用。齒環軸通過第一向心角接觸軸承、第二向心角接觸軸承安裝在外軸套上。系桿軸通過第一向心球軸承、第二向心球軸承安裝在齒環軸上，行星齒輪通過第三向心球軸承、第四向心球軸承安裝在系桿偏心軸處，系桿偏心軸與系桿軸為一整體結構，行星齒輪固定在柔性鉸鏈盤下表面，光纖透鏡研磨拋光盤機構通過床身上的安裝孔安裝在床身上。

上述齒環軸和系桿軸的運動由兩個電機帶動，一個電機驅動齒環帶輪帶動齒環軸轉動，齒環軸帶動齒環轉動；另一個電機驅動系桿帶輪帶動系桿軸轉動，系桿軸帶動行星齒輪轉動，形成雙軸行星式復合運動。兩個電機的功率均為25kw，系桿軸和齒環軸調速范圍在5～120rpm，齒環轉速n₁＝0.5～10rpm，系桿偏心E＝9mm。研磨拋光盤直徑φ125mm，端面跳動不大于0.002mm，調整轉速范圍5～125rpm。光纖透鏡輪廓誤差≤1μm。

研磨拋光盤修整機構包括垂直導向機構、橫梁和垂直安裝桿。垂直導向機構包括金剛石修整塊、千分尺、上橫梁、下橫梁、第一導向軸、第二導向軸、第一彈簧、第二彈簧、第一直線軸承和第二直線軸承。千分尺通過上橫梁的安裝孔安裝，使千分尺的下端與上橫梁的上表面接觸。第一直線軸承、第二直線軸承安裝在橫梁上，上橫梁和下橫梁分別通過第一導向軸、第二導向軸連接，第一彈簧、第二彈簧分別同軸安裝在第一導向軸、第二導向軸上，形成向下的修整力。第一導向軸、第二導向軸分別通過第一直線軸承、第二直線軸承支撐于橫梁上。金剛石修整塊安裝在下橫梁下表面，垂直導向機構通過橫梁安裝在垂直安裝桿上，垂直安裝桿安裝在床身上，與光纖透鏡研磨拋光盤機構配合工作的位置。

修整時，調整好金剛石修整塊與研磨拋光盤上表面接觸，通過千分尺控制第一彈簧、第二彈簧的變形，確定修整力進行修整，研磨拋光盤修整機構安裝在床身上與光纖透鏡研磨拋光盤機構配合工作的位置。