一种光纤及铌酸锂晶片气动加压研磨机构及研磨方法技术

本发明专利技术公开一种光纤及铌酸锂晶片气动加压研磨机构及研磨方法，包括三维空间定位装置、气动装置与夹持机构。三维空间定位装置的z轴移动机构转接板上接有气动装置，气动装置上安装有夹持机构。光纤铌酸锂晶片通过夹持装置加持，并通过调节滑杆、梁式力传感器与气缸活塞杆相连。三维空间定位装置可实现铌酸锂晶片夹持工具的精确定位及研磨微进给；气动装置可实现研磨压力的改变是一个渐变过程，铌酸锂晶片夹持工具可稳定、快速地实现铌酸锂晶片的夹持。本发明专利技术用于实现光纤铌酸锂晶片的研磨过程中研磨压力恒定不变、研磨压力的变化过程为渐变过程，保证研磨后的端面质量以及研磨过程的平稳可靠，同时方便对研磨后的铌酸锂晶片中的光纤端面进行观测。

【技术实现步骤摘要】
一种光纤及铌酸锂晶片气动加压研磨机构及研磨方法
本专利技术涉及光纤及铌酸锂晶片研磨
，具体来说，是一种光纤及铌酸锂晶片气动加压研磨机构及研磨方法。
技术介绍
现有的光纤研磨机在研磨光纤插芯及裸光纤时可以将端面研磨成一定的形状，为了使通过光纤的光信号能尽可能多地进行耦合，对插芯及裸光纤的端面平整度及粗糙度提出了较高的要求。光纤陀螺中使用的铌酸锂集成光学相位调制器件(国外称多功能集成光学芯片，MFIOC)是指含有Y形分束器、偏振器和相位调制器功能的波导器件，该器件将光纤陀螺多个功能元件集成制作在同一个芯片上，其优良特性保证了高性能数字闭环光纤陀螺的实现。波导光的输入输出是通过与尾纤端面的直接耦合实现的，为了获得低的光耦合损耗，需对铌酸锂晶片和光纤端面做高质量的抛光。目前市场上没有专门针对带有保偏光纤的铌酸锂晶片的研磨工具。现有的光纤插芯或裸光纤的加工工序是：将研磨砂纸放置在研磨盘上，将光纤插芯或裸光纤安装在研磨砂纸上，研磨机由动力装置驱动对研磨盘上的光纤插芯端面或裸光纤端面进行研磨。现有的研磨装置有8字型研磨机及行星式研磨机两种，行星式研磨机结构较8字型研磨机复杂，但研磨轨迹更加密集。现有的研磨加压方式采用中心加压及四角加压两种方式，中心加压按实现方案的不同可分为重锤加压、气动加压以及电机微进给加压三种，四角加压方式采用研磨盘电机微进给来实现，重锤加压及气动加压两种研磨方式的缺点在于研磨光纤或光纤插芯时易产生跳动，研磨质量难以保证，目前国内光纤研磨机厂商都采用8字型研磨机及四角加压方式。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服目前市场上光纤研磨机的一些缺点，提出一种能够专门针对带保偏光纤的铌酸锂晶片的研磨机构及研磨方法。本专利技术光纤及铌酸锂晶片气动加压研磨机构，包括三维空间定位装置、气动装置与夹持机构。其中，三维空间定位装置设置于研磨平台上。三维空间定位装置中z轴移动机构中的滑块上安装气动装置；气动装置上安装有加持机构。通过三维空间定位装置实现气动装置上安装的夹持机构3在空间上内任意一点的精确定位，最终实现气动装置；加持机构用来加持铌酸锂晶片。所述气动装置包括弹簧压出型气缸、气缸支杆、调节机构、z轴移动机构转接板、力传感器与精密旋转台。其中，弹簧压出型气缸的缸体与气缸安装板中安装面螺纹配合固定；气缸安装板用来与z轴移动机构相连；使弹簧压出型气缸的活塞杆垂直于研磨平台；弹簧压出型气缸的活塞杆用来与调节机构相连。所述调节机构具有底板、光轴、顶板、直线轴承与轴承套。其中，光轴为两根，相互平行设置；两根光轴的一端与底板固连，另一端与顶板固连；两根光轴上个套有一个直线轴承，两个直线轴承的外圈通固定安装在轴承套内，并通过轴承套将两个直线轴承间的相对位置固定；顶板与弹簧压出型气缸的活塞杆轴线垂直设置；轴承套与z轴移动机构中滑台连接。所述力传感器固定端固定安装在调节机构中底板底面，力感应端安装精密旋转台；精密旋转台旋转端固定安装有夹持机构。4、针对权利要求1所述一种光纤及铌酸锂晶片气动加压研磨机构的研磨方法，其特征在于：步骤如下：步骤1：通过夹持机构将两块光纤铌酸锂晶片夹持固定；并跟据研磨要求，通过调整精密旋转台使光纤铌酸锂晶片研磨端面法向与研磨机表面法向间的角度；步骤2：上位机通过运动控制器控制三维空间定位装置，使夹持机构上的铌酸锂晶片运动到行星式研磨机上方，保证两块光纤铌酸锂晶片与研磨机的接触点到研磨机主轴距离相等；同时，放置研磨砂纸到研磨机上。步骤3：启动空压机向弹簧压出型气缸的缸体内通入定值压强的压缩空气，进而由活塞杆带动夹持机构向上运动；此时，使两个直线轴承位于光轴中部；且弹簧压出型气缸缸体内的复位弹簧运动至弹簧压出型气缸行程的中间位置。步骤4：上位机通过运动控制器控制三维空间定位装置中z轴移动机构使夹持机构向下运动，至力传感器测量值减小时，上位机通过运动控制器控制三维空间定位装置停止；此时，光纤铌酸锂晶片与研磨机接触。步骤5:设定研磨机参数，包括研磨转速、研磨时间；随后，启动研磨机。步骤6：当到达研磨时间后，关闭研磨机。步骤7：上位机通过运动控制器控制三维空间定位装置中z轴移动机构使夹持机构抬高。步骤8：关闭空压机，关闭电磁阀，关闭减压阀。步骤9：将研磨完毕的铌酸锂晶片由夹持机构上取下。本专利技术的优点在于：1、本专利技术光纤及铌酸锂晶片气动加压研磨机构及研磨方法，研磨压力可由梁式力传感器精确测得，读取示数方便；2、本专利技术光纤及铌酸锂晶片气动加压研磨机构及研磨方法，梁式力传感器与三维空间定位装置中的伺服电机构成闭环控制系统，确保研磨压力的恒定；3、本专利技术光纤及铌酸锂晶片气动加压研磨机构及研磨方法，通过上位机调整三维空间定位装置中的z轴伺服电机的进给速率即可改变研磨压力，操作简单；4、本专利技术光纤及铌酸锂晶片气动加压研磨机构及研磨方法，引入弹簧压出型气缸及气动控制回路，使得光纤及铌酸锂晶片在研磨开始时、过程中、结束时研磨压力的变化过程是一个渐变过程，研磨压力的调整平稳可靠。附图说明图1为本专利技术光纤及铌酸锂晶片气动加压研磨机构整体结构示意图；图2为本专利技术光纤及铌酸锂晶片气动加压研磨机构中气动装置结构示意图；图3为本专利技术光纤及铌酸锂晶片气动加压研磨机构中气动装置结构爆炸图；图4为本专利技术光纤及铌酸锂晶片气动加压研磨机构中夹持机构整体结构示意图；图5为夹持机构中左基座右侧示意图；图6为中左基座左侧示意图；图7为夹持机构中右基座左侧示意图；图8为夹持机构中右基座右侧示意图；图9为夹持机构中左基座上光纤铌酸锂晶片设置方式示意图；图10为夹持机构中右基座上，光纤铌酸锂晶片设置方式示意图；图11为夹持机构中左基座上光纤铌酸锂晶片夹持方式示意图；图12为夹持机构中基座夹持件结构示意图；图13为夹持机构中左基座与右基座间安装方式示意图；图14为夹持机构中锁紧机构结构示意图；图15为夹持机构中用于左基座与右基座锁紧的锁紧机构结构示意图。图中：1-三维空间定位装置2-气动装置3-夹持机构4-研磨平台5-研磨机101-x轴移动机构102-y轴移动机构103-z轴移动机构104-支柱201-弹簧压出型气缸202-调节机构203-z轴移动机构转接板204-力传感器205-精密旋转台206-气缸安装板203a-底板203b-光轴203c-顶板203d-直线轴承203e-轴承套301-左基座302-右基座303-基座夹持件304-锁紧机构305-基座定位台肩306-螺钉定位台肩a-定位块b-夹紧块c-加载块d-光纤定位槽e-晶片定位槽f-突起结构g-凹进结构h-光纤i-铌酸锂晶片j-圆形通孔k--限位块具体实施方式下面结合附图对本专利技术作进一步说明。本专利技术光纤及铌酸锂晶片气动加压研磨机构，包括三维空间定位装置1、气动装置2与夹持机构3，如图1所示。所述三维空间定位装置1设置于研磨平台4上，采用门字型设计，包括两套x轴移动机构101、一套y轴移动机构102、一套z轴移动机构103与两根支柱104。x轴移动机构101、y轴移动机构102与z轴移动机构103结构上相同，由安装台、滑轨、滑台、滚珠丝杠与驱动电机构成。其中，安装台上安装有两条相互平行的滑轨。滚珠丝杠中螺杆与两条滑轨平行设置，螺杆两端通过支撑件安装在安装台上，且与安装件间通过轴承连接；螺杆一端与本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光纤及铌酸锂晶片气动加压研磨机构，其特征在于：包括三维空间定位装置、气动装置与夹持机构；其中，三维空间定位装置设置于研磨平台上；三维空间定位装置中z轴移动机构中的滑块上安装气动装置；气动装置上安装有加持机构；通过三维空间定位装置实现气动装置上安装的夹持机构在空间上内任意一点的定位；加持机构用来加持铌酸锂晶片；所述气动装置包括弹簧压出型气缸、气缸支杆、调节机构、z轴移动机构转接板、力传感器与精密旋转台；其中，弹簧压出型气缸的缸体与气缸安装板中安装面螺纹配合固定；气缸安装板用来与z轴移动机构相连；使弹簧压出型气缸的活塞杆垂直于研磨平台；弹簧压出型气缸的活塞杆用来与调节机构相连；所述调节机构具有底板、光轴、顶板、直线轴承与轴承套；其中，光轴为两根，相互平行设置；两根光轴的一端与底板固连，另一端与顶板固连；两根光轴上个套有一个直线轴承，两个直线轴承的外圈通固定安装在轴承套内，并通过轴承套将两个直线轴承间的相对位置固定；顶板与弹簧压出型气缸的活塞杆轴线垂直设置；轴承套与z轴移动机构中滑台连接；所述力传感器固定端固定安装在调节机构中底板底面，力感应端安装精密旋转台；精密旋转台旋转端固定安装有夹持机构。...

【技术特征摘要】
1.一种光纤及铌酸锂晶片气动加压研磨机构，其特征在于：包括三维空间定位装置、气动装置与夹持机构；其中，三维空间定位装置设置于研磨平台上；三维空间定位装置中z轴移动机构中的滑块上安装气动装置；气动装置上安装有夹持机构；通过三维空间定位装置实现气动装置上安装的夹持机构在空间上内任意一点的定位；夹持机构用来夹持光纤及铌酸锂晶片；所述气动装置包括弹簧压出型气缸、气缸支杆、调节机构、z轴移动机构转接板、力传感器与精密旋转台；其中，弹簧压出型气缸的缸体与气缸安装板中安装面螺纹配合固定；气缸安装板用来与z轴移动机构相连；使弹簧压出型气缸的活塞杆垂直于研磨平台；弹簧压出型气缸的活塞杆用来与调节机构相连；所述调节机构具有底板、光轴、顶板、直线轴承与轴承套；其中，光轴为两根，相互平行设置；两根光轴的一端与底板固连，另一端与顶板固连；两根光轴上各套有一个直线轴承，两个直线轴承的外圈固定安装在轴承套内，并通过轴承套将两个直线轴承间的相对位置固定；顶板与弹簧压出型气缸的活塞杆轴线垂直设置；轴承套与z轴移动机构中滑台连接；所述力传感器固定端固定安装在调节机构中底板底面，力感应端安装精密旋转台；精密旋转台旋转端固定安装有夹持机构。2.如权利要求1所述一种光纤及铌酸锂晶片气动加压研磨机构，其特征在于：所述三维空间定位装置采用门字型设计，包括两套x轴移动机构、一套y轴移动机构、一套z轴移动机构与两根支柱；x轴移动机构、y轴移动机构与z轴移动机构结构上相同，由安装台、滑轨、滑台、滚珠丝杠与驱动电机构成；其中，安装台上安装有两条相互平行的滑轨；滚珠丝杠中螺杆与两条滑轨平行设置，螺杆两端通过支撑件安装在安装台上，且与安装件间通过轴承连接；螺杆一端与驱动电机输出轴同轴相连，通过驱动电机驱动螺杆转动；滑块安装在两条滑轨上，通过两条滑轨支撑；滑块与滚珠丝杠中螺母固定；上述两套x轴移动机构相互平行设置；两根支柱竖直设置，底...

【专利技术属性】
技术研发人员：李慧鹏，张轩，宋凝芳，高爽，朱伟伟，郑晓，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：北京;11