光纤端面研磨置具的制作方法

专利名称：光纤端面研磨置具的制作方法
技术领域：
本发明是有关研磨工件端面的装置，尤其是有关安置光纤待研磨端面的置具。
背景技术：
光纤通讯已是目前及未来通讯科技不可或缺的工具，如同有线通讯系统的通讯元件，需要信号线及信号连接器连在一起。光纤通讯系统亦需要光纤连接器。光纤连接器主要是将光纤穿过一个中间有洞的套圈，再用粘著剂粘住而成。此种套圈可以是塑胶、玻璃或陶瓷制品。将附有套圈的光纤端面置于有弹性的研磨面加压，经粗磨、细磨、抛光而成凸出球面。此凸出球面必须是没有瑕疵的镜面。此凸出球面的光轴可以与光纤的中心线平行也可能成一个小斜角。
对于光纤端面的研磨，其过程中至少在细磨及抛光时，使用弹性研磨面。如图1所示。将需要研磨的工件1置于弹性磨面2上方，在工件1上方施加压力3，使弹性磨面2产生凹面，而得以研磨出具有凸出端面的工件1。因为光纤的截面较小，所以粗磨、细磨及抛光所需的时间大约为十几秒到数十秒，较传统光学镜片研磨所需时间短很多。研磨光纤端面时，光纤端面置具上每一个光纤端面在同一时间的研磨强度，或在相对较短时间内，平均研磨强度必须相同，否则研磨后会有不均匀的现象。
基本上，工件的磨耗程度与很多因素有关，而主要的为以下两因素1.磨面与工件的平均相对速度；及2.磨面与工件间的压力大小。
传统的光纤端面研磨，光纤端面置具是静止不动的，而磨面则是有自转加上公转的运动。如图2所示，ψ为自转角度，θ为公转角度，由发明人所发明的台湾专利公告第485863号，“光纤端面的研磨设备”所揭示的数学分析得知，光纤端面置具上某一点与研磨面的平均相对速度为 其中R为公转圆心到自转圆心的距离；ψ 自转的角速度； 公转的角速度；r1光纤端面置具上某一点到公转圆心的距离。
在研磨过程中，通常公转角速度 与自转角速度 为固定的。由(1)式可知，在光纤端面上不同点的平均相对速度是不同的。而如果r1相同，也就是在以公转中点为圆心的圆周上则r1相同，此时如果圆周上各点的压力相同，则此圆周上各点的磨耗程度相同。如果让ψ·=0,]]>也就是研磨面只有公转，没有自转，则 此时如果光纤端面置具上每一个光纤端面与磨面的压力是均匀的，则每一个端面的磨耗程度是相同的。
另外上述专利又提出，如果将研磨面做成长条形的，而让长条形的一边的研磨颗粒较粗，而另一边颗粒较细。经过适当的安排，可以使安置于置具上不同位置的光纤端面与磨面之间的压力是均匀的。则可将光纤端面置具由颗粒较粗的一边滑向颗粒较细的一边直接一次完成粗细磨及抛光程序。
如图3所示。将数个光纤端面置具4、5、6，同时在长条形的研磨面7上面滑行。右边的磨面8的颗粒较粗，而左边的磨面9的颗粒较细。此发明能解决磨面与置具之间，不同位置的光织端面的压力平均分布的问题。
基本上压力不均匀的原因有二1.光纤端面置具的支持点，不在光纤端面与磨面磨擦所产生的施力面上。因而产生扭力，使置具倾斜，而产生压力不均匀的现象。
2.如果光纤端面置具是被夹住固定的，则研磨面与置具的不平行也会产生压力不平均的现象。
请参阅图4、图5所示。已知的光纤端面研磨设备，包括研磨面21、光纤端面套圈22、光纤端面置具23、加压固定杆24所组成。光纤25的待研磨端结合于光纤端面套圈22内。当光纤25端面与磨面21有相对运动时，此光纤端面置具23，在端面处受到一个横向的力量。但此时支点在接触点31或接触点32的位置，因此光纤端面置具23受到一个逆时针方向的扭力，产生如图5所示的倾斜状态，使光纤端面251较光纤端面252要低，也就是端面251所受的压力较端面252要大。
为了解决这个问题，美国专利US5216846号，揭示以用间隔器(spacer)来保持工件与磨面之间的距离。因为磨面为弹性磨面，所以保持距离即为保持压力。这种方法，因为有一部分不平均的压力由间隔器来承受，所以会有一些改善，但其基本结构没有改变，扭力还是存在，所以压力的不平均因素还是存在。
另外美国专利第US6039630号揭示利用压力感测器去量度瞬间压力，再用电子控制弹簧的方法来补偿压力的不平均。
另美国专利US6077154、US5351445等，提出将光纤端面夹住固定的设计，如图6所示。其中光纤端面置具41结合多数光纤夹具42，光纤夹具42夹住光纤43。夹具42固定光纤端面置具41于磨面45的上方。这种设计，因为光纤端面置具41是被夹住固定的，所以不会有因扭力而产生的倾斜问题。但有一个问题，因为置具41走被夹住固定的，而磨面45的方向也是固定的，所以一般的情况是，置具41与磨面45必然不会很精准的平行。这时通常的做法是调整使置具41固定的夹具42的角度。但是这样不是一个自然的接触，总是会有一点不平行。另外，这种设计，光纤43端面与磨面45之间的压力，是由下面向上方施压的，这种方式一则太复杂，再则不方便自动化。另外如果研磨面的设计是如图3所示，长条形的，而且是好几个光纤端面置具，同时在此长条形的研磨面上滑动，则要保持每个置具上不同位置的光纤端面的压力是均匀的那就更困难了。
另外压力不平均时，除了使光纤端面的研磨品质不之外，尤其是，如果置具上，同时研磨非常大量的光纤端面，压力较小的部分必然需要花较多的时间才能研磨完毕，因而影响了研磨效率，所以当一次同时研磨的光纤端面愈多时，压力分布是否均匀就愈重要了。

发明内容
经由前述已知技术的分析，发明人发明最理想的光纤端面置具的设计原则是1.光纤端面置具不可以被夹住固定，而且置具与研磨面必须是自然接触。也就是研磨面如果有任何的上下摆动，置具也要跟着有上下摆动，而且在上下摆动时，置具上不同位置的端面的平均压力还要是均匀的。
2.在研磨过程中光纤端面所形成的平面，即是研磨面施力于置具的施力面。因为在研磨过程中，原则上光纤端面置具是不随着研磨面移动，或转动的。所以需要设计一个或数个光纤端面置具的支点。为使压力均匀，这些支点必须在此施力面上，以保持光纤端面置具不随着研磨面移动或转动。
本发明的主要目的，在提供一种光纤端面研磨置具，使置具的支点在施力面所形成的平面上。在实际的研磨过程中，使支点在施力面的上下方约少于20mm，最好在10mm的距离内，以避免使置具产生倾斜状态，而产生压力不均匀的现象。
本发明的另一目的，在提供一种光纤端面研磨置具，在置具上适当的位置直接放置砝码、或利用弹簧、气压、油压或砝码加压在固定杆，然后由固定杆加压到置具，使置具上的光纤端面与研磨面之间形成自然接触的加压方式。
本发明一种工件端面研磨置具，是用以结合待研磨的工件，其特征在于，包括一本体具有固定槽；该固定槽容置固定杆；该固定杆上端结合支架；该本体结合复数个工件夹具，用以结合待研磨的工件；该固定杆及该固定槽两者中之一的底部具有突出的套接部，使该固定杆与该固定槽除在该套接部以外部分不相接触；该固定槽下凹于该本体的下方，使该套接部与该固定槽的接触区，距离该工件的研磨端面与磨面的接触面的上下方少于20厘米。
其中该固定槽设于该本体的中央处，该套接部外围及该固定槽具有相对应凹凸面的形状，使固定杆及该固定槽之间不会产生转动。
其中该本体周边具有复数对称的固定槽。
其中该本体靠外围的侧边具有复数对称的客置槽，用以容置砝码。
其中该固定杆底端与该本体的接触面是弧面。
其中该本体的形状是选自圆形及方形中之一。
其中该容置槽的形状是选自弧槽状、圆筒状及长槽状中之一。
本发明一种工件端面研磨置具，是用以结合待研磨的工件，其特征在于，包括一本体结合复数个工件夹具，用以结合待研磨的工件；该本体侧边具有复数对称设计的接触构件；复数对称的支架分别具有对应于该接触构件的定位构件；该等接触构件及该等定位构件分别是相对应的固定杆及容置槽孔其中之一，该等固定杆分别置于该相对应的容置槽孔内，使该等接触构件在研磨过程中受到该相对应定位构件的限制；该等接触构件与该相对应定位构件的接触区，距离该工件的研磨端面与磨面的接触面的上下方少于20厘米。
其中该夹具结合斜向配置的套圈，用以结合斜向配置的待研磨工件。
其中该夹具结合套圈，该复数个套圈间的空隙，是以选自腊、松香及塑胶材料中的至少一种补满该等空隙。
其中该夹具结合套圈，该复数个套圈中包括至少一个假套圈。
其中该距离少于10mm。
其中该本体周边具有复数个对称的容置槽，用以容置砝码。
其中该等固定杆底部及该相对应的固定槽孔两者中之一具有突出的套接部。
其中该假套圈的材质是选自金属、塑胶、玻璃及陶瓷中之一。
其中该支架呈框状，具有一对下凹的侧边，该容置槽设于该下凹的侧边。
其中该支架呈框状，其一端与该磨面的基座的一侧相框接；其另一端的两侧分别由可折解式的扣接单元与该基座相扣合。
其中该扣接单元，包括两扣耳的一端分别枢接于该基座的两侧边；该支架两侧具有与该两扣耳相对应的凸榫，以便该扣耳的扣孔可扣住该凸榫，使该支架与该基座相结合。


本发明的其他目的，功效及实施例，请参阅附图及结合实施例详细说明如后，其中图1为一般弹性研磨面研磨工件的示意图。
图2为一般研磨面自转与偏心旋转的数学分析的座标图。
图3为已知研磨设备的立体示意图。
图4为已知研磨设备的剖面示意图。
图5为已知研磨设备使用状态的剖面示意图。
图6为已知置具结合夹具的立体示意图。
图7为本发明第一实施例及放大部分结构的剖面示意图。
图8为本发明第一实施例的第一种实施态样立体示意图。
图9为本发明第一实施例的第二种实施态样立体示意图。
图10为本发明第一实施例的第三种实施态样立体示意图。
图11为本发明第二实施例及放大部分结构的剖面示意图。
图12为本发明第二实施例的第一种实施态样立体示意图。
图13为本发明第二实施例的第二种实施态样立体示意图。
图14为本发明第三实施例的剖面示意图。
图15为本发明第三实施例的一种实施态样立体示意图。
图16A-16D为本发明第四实施例多种变化的剖面示意图。
图17为本发明第五实施例的剖面示意图。
图18为本发明第五实施例的掀开状态示意图。
图19为本发明第六实施例的立体示意图。
图20为本发明第七实施例的立体示意图。
图21为本发明第八实施例的剖面示意图。
图22、图23为本发明固定槽及固定杆另一实施例的两个剖面示意图。
图24为本发明固定槽及固定杆又一实施例的剖面示意图。
图25为第一种已知连续研磨面设备的立体示意图。
图26为第二种已知连续研磨面设备的立体示意图。
具体实施例方式
请参阅图7、图8、图9、图10所示。本发明第一实施例的置具50、50’，分别包括一本体的中央处具有下凹于本体下方的固定槽51，以容置一固定杆52；本体靠外围的侧边分别具有复数对称的容置槽53、53’、53”以容置砝码54。客置槽53、53’、53”分别为弧槽状、圆简状及长槽状。置具50、50’的本体分别呈圆形及方形。置具50本体并结合复数个夹具500。每一夹具500结合至少一个光纤端面套圈55，以结合待研磨的光纤56。套圈55下方具有磨面57，磨面57结合于基座58上方。固定杆52上端结合支架59。固定杆52底部具有外径突出的套接部521，套接部521及固定槽51呈相对应凹凸面，如相对应多边形的设计，使固定杆52及固定槽51之间不会产生转动。如图7的放大图所示。固定杆52的功能只是固定置具50，使其不能移动或转动。固定杆52不施予置具50往下的压力。
本实施例的特征是，研磨过程中，固定杆52仅于套接部521与固定槽51相接触，且接触区与复数光纤56的研磨端面与磨面57的接触面约在同一平面上。使置具50的支持点，在光纤56底端与磨面57磨擦所产生的施力面上。而不会产生扭力，使置具50倾斜，产生压力不均匀的现象。
且利用砝码54施以置具50往下的压力，使光纤56的研磨端面与磨面57成自然接触的加压方式。磨面57上下摆动时，置具50亦跟着上下摆动，因而置具50上不同位置的光纤56的研磨端面与磨面57之间的接触压力，较能维持相同的大小，使同一批作业的研磨端面获得相同的研磨形状，以提升研磨的速度及品质。
请参阅图11、图12、图13所示。本发明第二实拖例的置具502、502’，其本体除不具有图7所示第一实施例的容置槽53外，其余结构大致相同。置具502、502’本体分别呈圆形及方形。其加压方式是由固定杆52’直接往下加压置具502、502’。
如图11的放大图所示。为了施加压力，而且又要能自然接触，所以固定杆52’底端与置具502本体的接触面必须是弧面。而且为了使置具502不跟着旋转，固定杆52，底部突出的套接合521’与固定槽503还要是多边形的设计。而图7所示的固定杆52因为不需往下施加压力，所以其底端是否为弧面就没有关系。但因为固定杆52’除了固定置具502之外，还要往下加压，而且加压之后，此置具502还要随着研磨面504成自然接触，所以固定杆52’的底部必须是弧面状。
请参阅图14、图15所示。本发明第三实施例的置具60，与图11所示第二实施例的置具502，主要不同在于置具60本体周边具有复数对称的固定槽61，取代图11所示置具502的客置槽503设于中间的设计，以分别容置固定杆62，其余结构大致相同。固定杆62分别结合支架63，其上端可受加压工具向下加压。本实施例固定杆62底部突出的套接合621与置具60固定槽61的接触面，与复数光纤64的底端与磨面65的接触面在同一平面上，使置具60的支撑点，在光纤64的底端与磨面65所产生的施力面上，因此不会产生扭力使置具60倾斜，而产生压力不均匀的现象。且光纤64的底端与磨面65呈自然接触的加压方式，使置具60上不同位置的光纤64的研磨端面与磨面65之间维持相同的接触压力，以获得相同的研磨形状。能达成提升研磨速度及品质效果。
请参阅图16A所示。本发明第四实施例的置具70，与图14所示第三实施例的置具60，主要不同在于置具70本体周边具有复数个对称的容置槽71以客置砝码72，使置具70具有使复数光纤73的端面下压磨面74的力量，因而置具70与磨面74呈自然接触的加压方式。且置具70本体侧边下方具有复数对称设计的接触构件，如固定杆75，固定杆75底部具有突出的套接部751，分别置于支架76相对应的定位构件，如容置槽孔761内。容置槽孔761下方可排出研磨时的液体。接触构件，如固定杆75与定位构件，如容置槽孔761的接触面，与复数光纤73的底端与磨面74的接触面在同一平面，使置具70的支撑点在光纤73的底端与磨面74所产生的施力面上，因此不会产生扭力使置具70倾斜，而产生压力不均匀的现象。本实施例能达成提升研磨速度及品质的效果。
本实施例置具70本体侧边下方的接触构件，如固定杆75底部也可不具有突出的套接部，但支架76相对应的定位构件，如容置槽孔761内具有突出的套接部762。固定杆75底部置于套接部762内，如图16B所示。或者支架76的容置槽孔761及固定杆75底部均不具有突出的套接部，固定杆75底端置于相对应支架76的容置槽孔763内，使固定杆75在研磨过程中受到固定槽孔763的限制，如图16C所示。或者支架76的定位构件是固定杆764，而置具70本体的接触构件是容置槽孔765，且容置槽孔765内可具有突出的套接部766，固定杆764置于套接部766内，使接触构件在研磨过程中受到定位构件的限制，如图16D所示。
本实施例的另一特点是，支架76可方便带动置具70移动到另一组磨面74上方，进行不同磨面74对光纤73端面的研磨作业，以利进行针对不同磨面的自动化研磨作业。
请参阅图17、图18所示。本发明第五实施例的置具70与图16所示者相同。但支架77呈框状，其一端一轴78与磨面74的基座79的一侧相框接；其另一端的两侧分别由可折解式的扣接单元与基座79相扣合。本实施例的扣接单元，包括两扣耳791的一端分别枢接于基座79的两侧边；支架77两侧具有与两扣耳791相对应的凸榫771。扣耳791的扣孔792可扣住凸榫771，使支架77与基座79相结合，如图17所示。
本实施例利用支架77与基座79可快速折解及扣合的结构，可方便更换磨面，使光纤73端面进行与不同磨面的研磨。
请参阅图19所示。本发明第六实施例的置具80，其本体上方具有复数对称的容置槽81，其本体底部具有复数对称的固定杆82。固定杆82底部具有突出的套接部821，以容置于一框状支架83的容置槽831内。框架83具有一对下凹的侧边832，容置槽831底部具有排液孔设于下凹的侧边832。该框架83可在连续磨面84的上方移动，以进行不同粗细颗粒的磨面的研磨作业。
请参阅图20所示。本发明第七实施例的置具85，其本体四周具有复数对称的容置槽851以容置固定杆86。固定杆86结合一框状支架87，可由固定杆86上方向下施加压力于置具85。
请参阅图21所示。本发明第八实施例的置具88本体结合复数个夹具881。每一夹具881结合一斜向配置的光纤端面套圈882，以结合斜向配置的待研磨光纤883。使研磨后光纤883的凸出球面的光轴，与光纤883的中心线平行成一个小斜角。
请参阅图22、图23所示。本发明也可使置具891本体的固定槽892底部具有突出的套接部893，只允许固定杆894于套接部893与固定槽892相接触，套接部893及固定杆894呈相对应凹凸面，如相对应多边形的设计，使固定杆894及固定槽893之间不会产生转动。
请参阅图24所示。本发明也可使架体895的固定槽896底部具有突出的套接部897，只允许固定杆898于套接部897与固定槽896相接触。固定槽896底部具有排液孔899。
图25、图26所示者，是配合本发明各种实施例所使用，具有不同粗、细颗粒的两种已知连续研磨面90、91，其中磨面90中间具有凹槽901以供容置如图7、图11所示置具50、502中间具有下凸的部分。而磨面91中间不具有凹槽，可供如图14、图16所示的置具60、70研磨。
因为研磨过程中需先使用粗颗粒的研磨砂，然后再使用细颗粒的研磨砂。此时粗的研磨砂必需清除干净。若置具的结构太复杂或有空隙，则粗颗粒容易留在置具而影响研磨品质。此时可利用腊、松香或塑胶材料将置具研磨端的套圈空隙补满，以利研磨。
另影响压力均匀的因素是光纤端面是否均匀的安置于光纤端面的置具上。如果因为一些因素如要研磨的光纤数目太少。则可以利用假套圈来补满。使压力平均分布，这裹所谓假套圈定形状与要研磨的套圈相同，但中间可以没有光纤。此假套圈的材质可以是金属、塑胶、玻璃或陶瓷。
固定杆与固定槽的上部要保持一定间距，以防止在研磨过程中固定槽的上部与固定杆有接触到。因为如果此二者接触到，则接触点即变成支点，即会影响到压力均匀的问题。
本发明的置具在研磨过程中，置具的支点在施力面所成的平面上，且置具上的光纤端面与研磨面之间形成自然接触的加压方式。因而置具上不同位置的光纤的研磨端面与磨面之间的接触压力，较能维持相同的大小，使同一批作业的研磨端面获得相同的研磨形状。因此可结合较多的待研磨光签同时进行研磨，与一般已知的置具相比较，能明显提升光签研磨的速度及品质。
以上所记载，仅为利用本发明技术内容的实施例，任何熟悉本项技术的人士运用本发明所为的修饰、变化，皆属本发明主张的专利范围，而不限于实施例所揭示的。
权利要求
1.一种工件端面研磨置具，是用以结合待研磨的工件，其特征在于，包括一本体具有固定槽；该固定槽容置固定杆；该固定杆上端结合支架；该本体结合复数个工件夹具，用以结合待研磨的工件；该固定杆及该固定槽两者中之一的底部具有突出的套接部，使该固定杆与该固定槽除在该套接部以外部分不相接触；该固定槽下凹于该本体的下方，使该套接部与该固定槽的接触区，距离该工件的研磨端面与磨面的接触面的上下方少于20厘米。
2.如权利要求1所述的工件端面研磨置具，其特征在于，其中该固定槽设于该本体的中央处，该套接部外围及该固定槽具有相对应凹凸面的形状，使固定杆及该固定槽之间不会产生转动。
3.如权利要求1所述的工件端面研磨置具，其特征在于，其中该本体周边具有复数对称的固定槽。
4.如权利要求2所述的工件端面研磨置具，其特征在于，其中该本体靠外围的侧边具有复数对称的客置槽，用以容置砝码。
5.如权利要求2所述的工件端面研磨置具，其特征在于，其中该固定杆底端与该本体的接触面是弧面。
6.如权利要求2所述的工件端面研磨置具，其特征在于，其中该本体的形状是选自圆形及方形中之一。
7.如权利要求4所述的工件端面研磨置具，其特征在于，其中该容置槽的形状是选自弧槽状、圆筒状及长槽状中之一。
8.一种工件端面研磨置具，是用以结合待研磨的工件，其特征在于，包括一本体结合复数个工件夹具，用以结合待研磨的工件；该本体侧边具有复数对称设计的接触构件；复数对称的支架分别具有对应于该接触构件的定位构件；该等接触构件及该等定位构件分别是相对应的固定杆及容置槽孔其中之一，该等固定杆分别置于该相对应的容置槽孔内，使该等接触构件在研磨过程中受到该相对应定位构件的限制；该等接触构件与该相对应定位构件的接触区，距离该工件的研磨端面与磨面的接触面的上下方少于20厘米。
9.如权利要求1或8所述的工件端面研磨置具，其特征在于，其中该夹具结合斜向配置的套圈，用以结合斜向配置的待研磨工件。
10.如权利要求1或8所述的工件端面研磨置具，其特征在于，其中该夹具结合套圈，该复数个套圈间的空隙，是以选自腊、松香及塑胶材料中的至少一种补满该等空隙。
11.如权利要求1或8所述的上件端面研磨置具，其特征在于，其中该夹具结合套圈，该复数个套圈中包括至少一个假套圈。
12.如权利要求1或8所述的工件端面研磨置具，其特征在于，其中该距离少于10mm。
13.如权利要求8所述的工件端面研磨置具，其特征在于，其中该本体周边具有复数个对称的容置槽，用以容置砝码。
14.如权利要求8所述的工件端面研磨置具，其特征在于，其中该等固定杆底部及该相对应的固定槽孔两者中之一具有突出的套接部。
15.如权利要求11所述的工件端面研磨置具，其特征在于，其中该假套圈的材质是选自金属、塑胶、玻璃及陶瓷中之一。
16.如权利要求13所述的工件端面研磨置具，其特征在于，其中该支架呈框状，具有一对下凹的侧边，该容置槽设于该下凹的侧边。
17.如权利要求13所述的工件端面研磨置具，其特征在于，其中该支架呈框状，其一端与该磨面的基座的一侧相框接；其另一端的两侧分别由可折解式的扣接单元与该基座相扣合。
18.如权利要求17所述的上件端面研磨置具，其特征在于，其中该扣接单元，包括两扣耳的一端分别枢接于该基座的两侧边；该支架两侧具有与该两扣耳相对应的凸榫，以便该扣耳的扣孔可扣住该凸榫，使该支架与该基座相结合。
全文摘要
一种光纤端面研磨置具，是用以结合待研磨的光纤，包括一本体具有固定槽；固定槽容置固定杆；固定杆上端结合支架；本体结合复数个夹具，每一夹具结合一套圈；固定杆底部具有外径突出的套接部，使固定杆除套接部以外部分与固定槽不相接触；固定槽下凹于本体的下方，使固定杆底部与固定槽的接触面，与光纤的研磨端面与磨面的接触面约在同一平面上，使同一批作业的研磨端面获得相同的研磨形状，以提升研磨的速度及品质。
文档编号B24B37/10GK1752777SQ20041007985
公开日2006年3月29日 申请日期2004年9月23日 优先权日2004年9月23日
发明者凌国基 申请人:凌国基