专利名称：光纤陶瓷插芯自动研磨机及自动研磨方法
技术领域：
本发明涉及研磨设备，更具体地说，涉及一种用于光纤陶瓷插芯的自动研 磨机以及自动研磨方法。
背景技术：
传统的光纤陶瓷插芯的连接端面需要研磨成一定的形状，使得传递的光信 号能够顺利通过连接处，而不产生过多的光度衰减。
现在的光纤陶瓷插芯的加工是将光纤陶瓷插芯安装在研磨工装上，从而 可以由研磨工装同时夹紧多个光纤陶瓷插芯进行端面研磨加工。然后，将研磨 工装放置到研磨设备的研磨系统的工作盘上，由动力系统带动工作盘做自转以 及公转。同时，用手或者手动操作下压装置，压紧研磨工装，使得光纤陶瓷插 芯的端面与研磨系统的工作盘之间形成一定压力的接触，利用工作盘上的研磨 片等对光纤陶瓷插芯的端面进行研磨。
然而，现有的这种研磨设备及方法存在以下的缺陷当光纤陶瓷插芯被研 磨一定程度后，需要手动的下压研磨工装，以保证光纤陶瓷插芯具有一定的研 磨压力，然而，这样的下压往往难以控制，造成光纤陶瓷插芯的端面研磨不均 匀，难以达到对光纤陶瓷插芯端面的3D要求，即球面半径，指陶瓷端面经过
研磨之后，所成球形的半径，其标准值为10-25MM (毫米)之间；光纤高度，
指光纤装在陶瓷插芯里，经研磨后，与旁边陶瓷面的距离，其标准值为
(-100-100NM)(纳米)之间；顶点偏移，其标准值为0-50UM (微米)之间。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，提供一种能够调整压力系统的下压力的光 线陶瓷插芯自动研磨机。本发明所要解决的另一技术问题在于，提供一种能够调整压力系统的下压 力的自动研磨方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:提供一种光纤陶瓷插芯自动 研磨机，包括机架、安装在所述机架上的动力系统、以及伸出所述机架上由所
述动力系统带动的研磨系统；该研磨机还包括安装在所述机架上的升降系统、
由所述升降系统带动上下运动的压力系统、以及根据所述压力系统的压力变化
和/或研磨时间来控制所述升降系统上升或下降的控制系统； 所述压力系统与所述研磨系统相对设置。
在本发明的光纤陶瓷插芯自动研磨机中，所述压力系统包括由所述升降系 统带动上下移动的压杆、以及检测所述压杆的压力的压力传感装置；所述压力 传感装置与所述控制系统连接，并将检测到的所述压杆的压力信号传送到所述 控制系统。
在本发明的光纤陶瓷插芯自动研磨机中，所述压力传感装置包括安装在所 述压杆上方的弹簧、与所述弹簧相接的连杆、以及设置在所述连杆上方压力传 感器；或者，
所述压力传感装置包括安装在所述压杆上方的活塞、与所述活塞配合的气 缸、以及检测所述气缸的压力变化的压力传感器。
在本发明的光纤陶瓷插芯自动研磨机中，所述升降系统包括安装在所述机 架上的升降电机、由所述升降电机带动转动的传动丝杆、啮合安装在所述传动 丝杆上的传动螺母。
在本发明的光纤陶瓷插芯自动研磨机中，所述升降系统和压力系统之间设 有连接装置，所述连接装置由所述传动螺母带动上下移动，并带动所述压力系 统同步上下移动。
在本发明的光纤陶瓷插芯自动研磨机中，所述机架包括立柱、以及安装在 所述立柱上端的上基板；
所述研磨系统包括伸出所述上基板并位于所述压力系统下方的工作盘；在 所述工作盘与所述压力系统之间设置有研磨工装；所述压力系统压制在所述研 磨工装的中心位置；所述上基板上安装有多个限位块，所述限位块开设有限位槽；所述研磨工 装安装有多个向外延伸插入所述限位槽的限位杆。
本发明解决其另一技术问题所采取的技术方案是:提供一种光纤陶瓷插芯 自动研磨方法，包括以下步骤
Sl:将待加工光纤陶瓷插芯放置于研磨系统上，并控制升降系统带动压力 系统下压压制住待加工光纤陶瓷插芯；
S2:研磨系统开始工作，对待加工光纤陶瓷插芯的下端面进行研磨；
S3:在研磨过程中，监测压力系统的压力变化，来控制升降系统动作，带 动所述压力系统上升或下降，以控制压力系统对待加工光纤陶瓷插芯的压制压 力。
在本发明的方法的所述步骤S1中，所述光纤陶瓷插芯安装在研磨工装上； 所述压力系统的压杆压制住所述研磨工装的中心，并且所述研磨工装的限位杆 插入于上基板的限位块的限位槽内。
在本发明的方法的所述步骤S2中，所述研磨系统的工作盘由动力系统带 动产生自转以及公转运动，以产生研磨动作；并且所述工作盘的转动速度由控 制系统根据研磨压力、时间进行控制。
在本发明的方法的所述步骤S3中，通过压力传感装置监测压力系统的压 力变化，当压力变小时，控制所述升降系统向下移动，带动所述压力系统向下 运动，进一步的压紧研磨工装，而压紧所述研磨工装上的光纤陶瓷插芯；和/ 或，将研磨时间进行分段，在不同的研磨时间段控制压力系统的下压压力。
实施本发明具有以下有益效果通过监测压力系统的压力变化和/或研磨 时间的变化，由控制系统根据压力系统的压力变化，来控制升降系统的上升或 下降，进而压紧或松开光纤陶瓷插芯，从而避免了人工操作所带来的不稳定、 不均匀的缺陷，具有控制准确、精度高、安全可靠、研磨质量高的优点。
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中 图1是本发明光纤陶瓷插芯自动研磨机的结构示意图；图2是本发明光纤陶瓷插芯自动研磨机的侧面示意图； 图3是本发明光纤陶瓷插芯自动研磨机的剖视示意图； 图4是本发明光纤陶瓷插芯自动研磨机的控制原理示意图； 图5是本发明光纤陶瓷插芯自动研磨机的压力传感装置的另一种形式的 示意图。
具体实施例方式
如图1至图4所示，是本发明的光纤陶瓷插芯自动研磨机的一个实施例，
包括机架4、安装在机架4上的动力系统5、由动力系统5带动的研磨系统6、 安装在机架4上的升降系统3、由升降系统3带动上下运动的压力系统1、以 及根据压力系统1的压力变化和/或研磨时间得变化来控制升降系统3上升或 下降的控制系统7。
在本实施中，该机架4包括垂直设置的多个立柱41、以及安装在立柱41 上的上基板42。进一步的，在上基板42的下侧安装有连接基板，供动力系统 5以及升降系统3的安装。
该动力系统5包括驱动电机(直流无刷电机51)、以及由直流无刷电机51 带动的一套传动机构，通过传动机构来带动研磨系统6工作。该动力系统可以 安装在机架的连接基板58上。该传动机构包括由直流无刷电机51通过同步皮 带轮组52带动的主传动轴53、固定安装在主传动轴53上端的内齿轮54、与 内齿轮54啮合传动从动轴55、以及安装在主传动轴53上端的偏心轴56。工 作盘61固定安装在从动轴55上，由从动轴55带动自转；同时该工作盘61 可转动安装在偏心轴56上，由偏心轴56带动公转。在偏心轴56的下侧还可 以安装有配重块57，以平衡转动产生的偏心震动。工作时，由控制系统控制 直流无刷电机51的转速，通过同步皮带轮组52带动主传动轴53转动，由主 传动轴53带动偏心轴56转动，使得工作盘61产生公转；同时主传动轴53 带动内齿轮54转动，由内齿轮54通过啮合传动带动从动轴55转动，从而带 动工作盘61自转。
该研磨系统6包括安装在传动结构上的工作盘61，在工作盘61上设有研磨物料，例如研磨片等。进一步的，在工作盘61上还可以设有挡环62，用以 放置研磨后产生的碎屑的掉落。
该工作盘61用于放置研磨工装2于其上，通过研磨物料对研磨工装2上 的光纤陶瓷插芯进行研磨加工。该研磨工装2可以选用现有的各种研磨盘，例 如中国专利申请第200820212583. 4号、第01258285. 9号等。通过研磨盘夹持 多个待加工的光纤陶瓷插芯，同时进行研磨，提高生产效率。
进一步的，上基板42上方、位于工作盘61的工作轨迹的外围安装有限位 块63，并且在限位块63上开设有开口的限位槽64。对应的，在研磨工装2 的外侧向外延伸出限位杆21，限位杆21与限位槽64对应，插入到限位槽64 内。本实施例中，限位块63为三个，均不在工作盘61的外围，对应限位杆 21为三个。通过限位杆21插入到限位槽64内，从而可以避免在工作盘61转 动过程中带动研磨工装2的晃动，使得研磨工装2始终保持在一个稳定的范围 内，保证了研磨效果。并且，通过压杆11压制在研磨工装2的中心位置，并 由限位杆21进行稳定限位，使得研磨时，研磨工装2更加的稳定，从而使研 磨工装2可以夹持更多的光纤陶瓷插芯进行研磨。
如图3所示，该压力系统l包括压杆ll、以及检测压杆ll的压力的压力 传感装置。该压力传感装置与控制系统7连接，用于检测工作过程中，压力系 统l的下压的压力变化，并将压力信号传送到控制系统7，由控制系统7判断 控制升降系统3动作，对压力系统l进行调整，直到得到理想的压力。
该压力传感装置包括安装在压杆11上方的弹簧12、与弹簧12相接的连 杆13、以及在连杆13上方设置的压力传感器14。在本实施例中，压杆ll、 弹簧12、连杆13可滑动的安装在一个外壳15内，并且该外壳15可以在升降 系统3的带动下上下移动。在外壳15的外侧还可以设与保护套16。该外壳15 可以采用整体式的、也可以采用通过螺钉固定组合的分段式结构。
如图5所示，是压力传感装置的另一种形式，包括安装在压杆ll上方的 活塞91、与活塞91配合的气缸92、以及检测气缸92的压力变化的气压传感 器93。通过压杆11带动活塞91的移动，从而改变气缸92内的压力，由气压 传感器93检测得到压力变化信号。当然，压力传感装置还可以选用其他形式的装置，只要能检测出压杆的压力变化即可。
该升降系统3包括安装在机架4上的升降电机31、由升降电机31带动转 动的传动丝杆32、啮合安装在传动丝杆32上的传动螺母33。通过控制升降电 机31的正转、反转来带动传动丝杆32上的传动螺母33上升或下降，再通过 连接装置带动压力系统1上升或下降。
该连接装置包括固定在上基板42上的固定座81、连接套筒82、上连接块 83、上连接条84等。该固定座81、连接套筒82和上基板42上设有通孔，供 传动丝杆32穿出。连接套筒82与传动螺母33固定连接，并且可以在传动螺 母33的带动下在固定座81的通孔内上下运动。连接套筒82与上连接块83 固定连接；而上连接条84水平设置， 一端与上连接块83固定连接，另一端与 压力系统l固定连接，从而通过连接条传递动力。
如图4所示，是控制系统7的控制原理示意图，其包括控制器71、放大 器72、模数/数模转换模块73、升降电机驱动器74、驱动电机驱动器75、显 示器76等。从压力系统1的压力传感器14传来的模拟信号，送入到放大器 72，然后经过模数/数模转换模块73，转换成数字信号，送入到控制器71，由 控制器71进行判断，是否需要进行压力调整。当需要进行压力调整时，输出 控制信号至升降电机驱动器74，驱动升降电机31动作，带动传动丝杆32转 动，通过传动螺母33和连接装置，带动压力系统1的压杆11进行上下移动， 实现压力的调整。
当然，控制器71还可以根据研磨进行的时间进行时间补偿。例如当研磨 一定时间后，由于研磨材料的磨损等，需要增加压力，则通过控制器71驱动 升降电机31动作，带动压力系统l下降，以实现时间补偿。时间补偿和压力 补偿可以同时进行，也可以单独进行。
进一步的，控制器71还可以通过模数/数模转换模块73输出控制信号到 动力系统5的驱动电机，控制驱动电机的转速，进而控制研磨速度；并且驱动 电机反馈速度脉冲至控制器71。而显示器76用于显示对应的一些速度、压力 参数，并且可以供用户输入设定参数进行控制。
在本实施例中，控制器71采用单片机(PLC)，当然，也可以采用MCU、工控机等。而升降电机31采用步进电机，而驱动电机为直流无刷电机51。对 应的，升降电机驱动器74为升降电机驱动器，而驱动电机驱动器75为直流电 机驱动器。当然，也可以采用其他形式的电机。
使用本发明的自动研磨机进行研磨时，首先通过测试，调节压力系统1 的压力，以得到一个理想的压力值，并记录下来；或者通过调试，根据研磨时 间、速度等参数，在控制系统7设置对应的理想压力值。由控制系统7控制升 降系统3工作，通过连接装置带动压力系统1上升；然后放入安装好光纤陶瓷 插芯的研磨工装2放置到工作盘61的适当位置上，并且研磨工装2的限位杆 21插入到限位块63的限位槽64内。然后，控制升降系统3带动连接装置下 降，然后带动压力系统1下降。压力系统1的压杆11压制住研磨工装2于工 作盘61上，并且由控制系统7记录该压力值。而且，该步骤还可以用于检测 研磨工装2是否到位，当记录不到压力值时，可以记录没有放入研磨工装2，
而不启动研磨系统工作。
然后，启动动力系统5工作，带动工作盘61产生自转以及公转运动，对 研磨工装2上的光线陶瓷插芯的端面进行研磨。由于在研磨过程中，光线陶瓷 插芯的端面会被磨掉，因此，其与工作盘61之间的距离是会发生变化的；此 时，弹簧12就会推动压杆11向下运动，此时，压力传感器14的压力信号就 会产生变化，并传送到控制系统7中，由控制系统7判断压力的变化，来控制 升降系统3动作，向下移动，带动压力系统l向下运动，直到压力系统l的压 力重新达到设定的压力值，以保持压力系统1对研磨工装2的压力。也可以根 据研磨时间来调整压力系统1，使得作用在被加工的光纤陶瓷插芯的压力处于 理想状态，从而得到理想的研磨效果。
并且，控制系统7还可以调节动力系统5的输出速度，来调整工作盘61 的研磨速度，来满足光纤陶瓷插芯在不同时间段的研磨要求。在本实施例中， 驱动电机51输出速度脉冲信号至控制器71，由控制器71根据速度脉冲信号 来判断转速是否符合要求，当转速出现变化时，控制器71输出控制电压信号 至驱动电机驱动器75，对驱动电机51的转速进行控制。
权利要求
1、一种光纤陶瓷插芯自动研磨机，包括机架、安装在所述机架上的动力系统、以及伸出所述机架上由所述动力系统带动的研磨系统；其特征在于，该研磨机还包括安装在所述机架上的升降系统、由所述升降系统带动上下运动的压力系统、以及根据所述压力系统的压力变化和/或研磨时间来控制所述升降系统上升或下降的控制系统；所述压力系统与所述研磨系统相对设置。
2、 根据权利要求l所述的光纤陶瓷插芯自动研磨机，其特征在于，所述 压力系统包括由所述升降系统带动上下移动的压杆、以及检测所述压杆的压力 的压力传感装置；所述压力传感装置与所述控制系统连接，并将检测到的所述 压杆的压力信号传送到所述控制系统。
3、 根据权利要求2所述的光纤陶瓷插芯自动研磨机，其特征在于，所述压力传感装置包括安装在所述压杆上方的弹簧、与所述弹簧相接的连杆、以及 设置在所述连杆上方压力传感器；或者，所述压力传感装置包括安装在所述压杆上方的活塞、与所述活塞配合的气 缸、以及检测所述气缸的压力变化的压力传感器。
4、 根据权利要求l所述的光纤陶瓷插芯自动研磨机，其特征在于，所述 升降系统包括安装在所述机架上的升降电机、由所述升降电机带动转动的传动 丝杆、啮合安装在所述传动丝杆上的传动螺母。
5、 根据权利要求4所述的光纤陶瓷插芯自动研磨机，其特征在于，所述升降系统和压力系统之间设有连接装置，所述连接装置由所述传动螺母带动上 下移动，并带动所述压力系统同步上下移动。
6、 根据权利要求l-5任一项所述的光纤陶瓷插芯自动研磨机，其特征在 于，所述机架包括立柱、以及安装在所述立柱上端的上基板；所述研磨系统包括伸出所述上基板并位于所述压力系统下方的工作盘;在 所述工作盘与所述压力系统之间设置有研磨工装；所述压力系统压制在所述研 磨工装的中心位置；所述上基板上安装有多个限位块，所述限位块开设有限位槽；所述研磨工 装安装有多个向外延伸插入所述限位槽的限位杆。
7、 一种光纤陶瓷插芯自动研磨方法，其特征在于，包括以下步骤Sl:将待加工光纤陶瓷插芯放置于研磨系统上，并控制升降系统带动压力系统下压压制住待加工光纤陶瓷插芯；S2:研磨系统开始工作，对待加工光纤陶瓷插芯的下端面进行研磨；S3:在研磨过程中，监测压力系统的压力变化，来控制升降系统动作，带动所述压力系统上升或下降，以控制压力系统对待加工光纤陶瓷插芯的压制压力。
8、 根据权利要求7所述的方法，其特征在于，在所述步骤S1中，所述光 纤陶瓷插芯安装在研磨工装上；所述压力系统的压杆压制住所述研磨工装的中 心，并且所述研磨工装的限位杆插入于上基板的限位块的限位槽内。
9、 根据权利要求8所述的方法，其特征在于，在所述步骤S2中，所述研 磨系统的工作盘由动力系统带动产生自转以及公转运动，以产生研磨动作；并 且所述工作盘的转动速度由控制系统根据研磨压力、时间进行控制。
10、 根据权利要求9所述的方法，其特征在于，在所述步骤S3中，通过 压力传感装置监测压力系统的压力变化，当压力变小时，控制所述升降系统向 下移动，带动所述压力系统向下运动，进一步的压紧研磨工装，而压紧所述研 磨工装上的光纤陶瓷插芯；和/或，将研磨时间进行分段，在不同的研磨时间 段控制压力系统的下压压力。
全文摘要
本发明涉及一种光纤陶瓷插芯自动研磨机及自动研磨方法。该研磨机包括机架、安装在机架上的动力系统、以及伸出机架上由动力系统带动的研磨系统、安装在机架上的升降系统、由升降系统带动上下运动的压力系统、以及控制系统；压力系统与研磨系统相对设置。待加工光纤陶瓷插芯设置于研磨系统上，并控制升降系统带动压力系统压紧待加工光纤陶瓷插芯；研磨系统开始工作，对待加工光纤陶瓷插芯的下端面进行研磨；通过监测压力系统的压力变化，由控制系统根据压力系统的压力变化和/或研磨时间的变化，来控制升降系统的上升或下降，进而压紧或松开光纤陶瓷插芯，从而避免了人工操作所带来的不稳定、不均匀的缺陷，具有控制准确、精度高、安全可靠的优点。
文档编号B24B7/20GK101412197SQ20081021793
公开日2009年4月22日 申请日期2008年12月2日 优先权日2008年12月2日
发明者王光辉, 莉 谭, 陈永清 申请人:深圳市翔通光电技术有限公司