一種光纖及鈮酸鋰晶片氣動加壓研磨機構及研磨方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及光纖及鈮酸鋰晶片研磨技術領域，具體來說，是一種光纖及鈮酸鋰晶片氣動加壓研磨機構及研磨方法。
【背景技術】
[0002]現有的光纖研磨機在研磨光纖插芯及裸光纖時可以將端面研磨成一定的形狀，為了使通過光纖的光信號能盡可能多地進行耦合，對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相位調制器件(國外稱多功能集成光學芯片，MF1C)是指含有Y形分束器、偏振器和相位調制器功能的波導器件，該器件將光纖陀螺多個功能元件集成制作在同一個芯片上，其優良特性保證了高性能數字閉環光纖陀螺的實現。波導光的輸入輸出是通過與尾纖端面的直接耦合實現的，為了獲得低的光耦合損耗，需對鈮酸鋰晶片和光纖端面做高質量的拋光。目前市場上沒有專門針對帶有保偏光纖的鈮酸鋰晶片的研磨工具。
[0003]現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上，將光纖插芯或裸光纖安裝在研磨砂紙上，研磨機由動力裝置驅動對研磨盤上的光纖插芯端面或裸光纖端面進行研磨。現有的研磨裝置有8字型研磨機及行星式研磨機兩種，行星式研磨機結構較8字型研磨機復雜，但研磨軌跡更加密集。現有的研磨加壓方式采用中心加壓及四角加壓兩種方式，中心加壓按實現方案的不同可分為重錘加壓、氣動加壓以及電機微進給加壓三種，四角加壓方式采用研磨盤電機微進給來實現，重錘加壓及氣動加壓兩種研磨方式的缺點在于研磨光纖或光纖插芯時易產生跳動，研磨質量難以保證，目前國內光纖研磨機廠商都采用8字型研磨機及四角加壓方式。

【發明內容】

[0004]本發明的目的在于克服目前市場上光纖研磨機的一些缺點，提出一種能夠專門針對帶保偏光纖的鈮酸鋰晶片的研磨機構及研磨方法。
[0005]本發明光纖及鈮酸鋰晶片氣動加壓研磨機構，包括三維空間定位裝置、氣動裝置與夾持機構。
[0006]其中，三維空間定位裝置設置于研磨平臺上。三維空間定位裝置中z軸移動機構中的滑塊上安裝氣動裝置；氣動裝置上安裝有加持機構。通過三維空間定位裝置實現氣動裝置上安裝的夾持機構3在空間上內任意一點的精確定位，最終實現氣動裝置；加持機構用來加持鈮酸鋰晶片。
[0007]所述氣動裝置包括彈簧壓出型氣缸、氣缸支桿、調節機構、z軸移動機構轉接板、力傳感器與精密旋轉臺。
[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；氣缸安裝板用來與z軸移動機構相連；使彈簧壓出型氣缸的活塞桿垂直于研磨平臺；彈簧壓出型氣缸的活塞桿用來與調節機構相連。
[0009]所述調節機構具有底板、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；兩根光軸上個套有一個直線軸承，兩個直線軸承的外圈通固定安裝在軸承套內，并通過軸承套將兩個直線軸承間的相對位置固定；頂板與彈簧壓出型氣缸的活塞桿軸線垂直設置；軸承套與z軸移動機構中滑臺連接。
[0010]所述力傳感器固定端固定安裝在調節機構中底板底面，力感應端安裝精密旋轉臺；精密旋轉臺旋轉端固定安裝有夾持機構。
[0011]4、針對權利要求1所述一種光纖及鈮酸鋰晶片氣動加壓研磨機構的研磨方法，其特征在于:步驟如下:
[0012]步驟1:通過夾持機構將兩塊光纖鈮酸鋰晶片夾持固定；并跟據研磨要求，通過調整精密旋轉臺使光纖鈮酸鋰晶片研磨端面法向與研磨機表面法向間的角度；
[0013]步驟2:上位機通過運動控制器控制三維空間定位裝置，使夾持機構上的鈮酸鋰晶片運動到行星式研磨機上方，保證兩塊光纖鈮酸鋰晶片與研磨機的接觸點到研磨機主軸距離相等；同時，放置研磨砂紙到研磨機上。
[0014]步驟3:啟動空壓機向彈簧壓出型氣缸的缸體內通入定值壓強的壓縮空氣，進而由活塞桿帶動夾持機構向上運動；此時，使兩個直線軸承位于光軸中部；且彈簧壓出型氣缸缸體內的復位彈簧運動至彈簧壓出型氣缸行程的中間位置。
[0015]步驟4:上位機通過運動控制器控制三維空間定位裝置中z軸移動機構使夾持機構向下運動，至力傳感器測量值減小時，上位機通過運動控制器控制三維空間定位裝置停止；此時，光纖鈮酸鋰晶片與研磨機接觸。
[0016]步驟5:設定研磨機參數，包括研磨轉速、研磨時間；隨后，啟動研磨機。
[0017]步驟6:當到達研磨時間后，關閉研磨機。
[0018]步驟7:上位機通過運動控制器控制三維空間定位裝置中z軸移動機構使夾持機構抬尚。
[0019]步驟8:關閉空壓機，關閉電磁閥，關閉減壓閥。
[0020]步驟9:將研磨完畢的鈮酸鋰晶片由夾持機構上取下。
[0021]本發明的優點在于:
[0022]1、本發明光纖及鈮酸鋰晶片氣動加壓研磨機構及研磨方法，研磨壓力可由梁式力傳感器精確測得，讀取示數方便；
[0023]2、本發明光纖及鈮酸鋰晶片氣動加壓研磨機構及研磨方法，梁式力傳感器與三維空間定位裝置中的伺服電機構成閉環控制系統，確保研磨壓力的恒定；
[0024]3、本發明光纖及鈮酸鋰晶片氣動加壓研磨機構及研磨方法，通過上位機調整三維空間定位裝置中的z軸伺服電機的進給速率即可改變研磨壓力，操作簡單；
[0025]4、本發明光纖及鈮酸鋰晶片氣動加壓研磨機構及研磨方法，引入彈簧壓出型氣缸及氣動控制回路，使得光纖及鈮酸鋰晶片在研磨開始時、過程中、結束時研磨壓力的變化過程是一個漸變過程，研磨壓力的調整平穩可靠。
【附圖說明】
[0026]圖1為本發明光纖及鈮酸鋰晶片氣動加壓研磨機構整體結構示意圖；
[0027]圖2為本發明光纖及鈮酸鋰晶片氣動加壓研磨機構中氣動裝置結構示意圖；
[0028]圖3為本發明光纖及鈮酸鋰晶片氣動加壓研磨機構中氣動裝置結構爆炸圖；
[0029]圖4為本發明光纖及鈮酸鋰晶片氣動加壓研磨機構中夾持機構整體結構示意圖；
[0030]圖5為夾持機構中左基座右側示意圖；
[0031]圖6為中左基座左側不意圖；
[0032]圖7為夾持機構中右基座左側不意圖；
[0033]圖8為夾持機構中右基座右側不意圖；
[0034]圖9為夾持機構中左基座上光纖鈮酸鋰晶片設置方式示意圖；
[0035]圖10為夾持機構中右基座上，光纖鈮酸鋰晶片設置方式示意圖；
[0036]圖11為夾持機構中左基座上光纖鈮酸鋰晶片夾持方式示意圖；
[0037]圖12為夾持機構中基座夾持件結構示意圖；
[0038]圖13為夾持機構中左基座與右基座間安裝方式不意圖；
[0039]圖14為夾持機構中鎖緊機構結構示意圖；
[0040]圖15為夾持機構中用于左基座與右基座鎖緊的鎖緊機構結構示意圖。
[0041]圖中:
[0042]1-三維空間定位裝置2-氣動裝置3-夾持機構
[0043]4-研磨平臺5-研磨機101-X軸移動機構
[0044]102-y軸移動機構 103_z軸移動機構104-支柱
[0045]201-彈簧壓出型氣缸202-調節機構 203_z軸移動機構轉接板
[0046]204-力傳感器205-精密旋轉臺 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-鎖緊機構
[0050]305-基座定位臺肩 306-螺釘定位臺肩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_突起結構g_凹進結構
[0053]h-光纖1-鈮酸鋰晶片 j_圓形通孔
[0054]k—限位塊
【具體實施方式】
[0055]下面結合附圖對本發明作進一步說明。
[0056]本發明光纖及鈮酸鋰晶片氣動加壓研磨機構，包括三維空間定位裝置1、氣動裝置2與夾持機構3，如圖1所示。
[0057]所述三維空間定位裝置I設置于研磨平臺4上，采用門字型設計，包括兩套X軸移動機構101、一套7軸移動機構102、一套z軸移動機構103與兩根支柱104。x軸移動機構1Uy軸移動機構102與z軸移動機構103結構上相同，由安裝臺、滑軌、滑臺、滾珠絲杠與驅動電機構成。其中，安裝臺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置，螺桿兩端通過支撐件安裝在安裝臺上，且與安裝件間通過軸承連接；螺桿一端與驅動電機輸出軸同軸相連，通過驅動電機驅動螺桿轉動。滑塊安裝在兩條滑軌上，通過兩條滑軌支撐；滑塊