CN104959908B - 一种光纤及铌酸锂晶片气动加压研磨机构及研磨方法 - Google Patents

Abstract

本发明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。

Description

一种光纤及铌酸锂晶片气动加压研磨机构及研磨方法

技术领域

本发明涉及光纤及铌酸锂晶片研磨技术领域，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。

背景技术

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。

发明内容

本发明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。

本发明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。

本发明的优点在于：

1、本发明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、本发明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***，确保研磨压力的恒定；

3、本发明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、本发明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为本发明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为本发明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为本发明光纤及铌酸锂晶片气动加压研磨机构中气动装置结构***图；

图4为本发明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

下面结合附图对本发明作进一步说明。

本发明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，通过转动螺杆即可由螺母带动滑块一同沿螺杆轴向移动。

上述结构的两套x轴移动机构101相互平行设置在研磨平台4上；两根支柱104竖直设置，底端分别安装在两套x轴移动机构101中的滑块上。y轴移动机构102两端分别固定安装在两根支柱104顶端，通过支柱104进行支撑。z轴移动机构103轴线与y轴移动机构102轴线垂直设置，安装台通过转接件固定于y轴移动机构102中的滑台上。z轴移动机构103中的滑块上安装有转接板，用来安装气动装置2。由此，通过上位机向运动控制器发送控制命令，由运动控制器驱动两套x轴移动机构101同步运动，可实现气动装置2沿x轴的移动；驱动y轴移动机构102运动，可实现气动装置2沿y轴的移动；驱动z轴移动机构103运动，实现气动装置2沿z轴的移动。

上述两套x轴移动机构101中任意一套上，y轴移动机构102上以及z轴移动机构103上还安装有编码器与光栅尺。其中，编码器与滚珠丝杠中螺杆的端部同轴固定。光栅尺中标尺光栅固定安装在安装台上，光栅读数头安装在滚珠丝杠中的螺母上。通过编码器与光栅尺分别实现滚珠丝杠转动角度的测量以及气动装置2沿x、y、z轴上的移动距离的测量，并将测量结构反馈到上位机用来实现，并反馈到上位机。

由此，通过上述机构三维空间定位装置1可实现气动装置2在空间上内任意一点的精确定位，最终实现气动装置2上安装的夹持机构3到达预设的初始研磨位置以及实现研磨过程中的微进给；之后启动z轴移动机构103，使z轴无刷伺服电机进入低速运转状态，伺服电机运转速率与研磨压力值成正相关，梁式力传感器、编码器、光栅尺、伺服驱动器、伺服电机、运动控制器及上位机形成闭环伺服控制***，能够保证伺服电机运转速率的恒定进而保证研磨压力的恒定。

所述气动装置2包括弹簧压出型气缸201、调节机构202、z轴移动机构转接板203、力传感器204与精密旋转台205，如图2、图3所示。

其中，弹簧压出型气缸201采用SMC C85N-10-25T型，通过静音无油空压机由弹簧压出型气缸201前端向缸体内通入压缩空气，活塞杆会向缸体内收缩运动。缸体与气缸安装板206中安装面上开设的气缸安装孔间螺纹配合固定；气缸安装板206还具有与安装面垂直的连接面，用来连接z轴移动机构103转接板，z轴移动机构103转接板用来与z轴移动机构103中滑台的连接，进而实现弹簧压出型气缸201与z轴移动机构103的连接，且使弹簧压出型气缸201的活塞杆垂直 于研磨平台4。弹簧压出型气缸201的活塞杆用来与调节机构202相连。

所述调节机构202具有底板203a、光轴203b、顶板203c、直线轴承203d与轴承套203e；其中，光轴203b为两根，相互平行设置。两根光轴203b的一端与底板203a固连，另一端与顶板203c固连；两根光轴203b上个套有一个直线轴承203d，两个直线轴承203d的外圈通固定安装在轴承套203e内，并通过轴承套203e将两个直线轴承203d间的相对位置固定；两个直线轴承203d能够保证两根光轴203b在轴向上滑动顺利，并限制两根光轴203b径向上的运动。上述顶板203c上开有连接孔，连接孔的轴线与两根光轴203b的轴线共面，且与两根光轴203b轴线间距相等。顶板203c与弹簧压出型气缸201的活塞杆轴线垂直设置，活塞杆端部与连接孔螺纹配合固定，实现调节机构202与弹簧压出型气缸201间的定位；同时，将轴承套203e与z轴移动机构103中滑台连接，实现调节机构202与z轴移动机构103的连接。由此，通过弹簧压出型气缸201驱动光轴203b在其轴向上的移动。

所述力传感器205采用梁式力传感器，最大载荷为2kg。力传感器205的固定端固定安装在调节机构202中底板203a底面，力传感器205的力感应端安装有转接板，用来安装精密旋转台206；所述精密旋转台206的固定端固定安装在转接板上，旋转端固定安装有夹持机构3，通过夹持机构3对光纤铌酸锂晶片进行稳定夹持，且通过精密旋转台206可控制光纤铌酸锂晶片在竖直方向上的旋转运动，进而可精确实现光纤铌酸锂晶片的研磨角度调节，式其达到预设的研磨角度。

所述夹持机构3包括本发明光纤铌酸锂晶片夹持装置，包括左基座301、右基座302、基座夹持件303与锁紧机构304，如图4所示。

其中，左基座301与右基座302左右对称设置，均为定位块a、夹紧块b与加载块c构成的一体矩形块状结构，由AISI 321退火不锈钢制成。

如图5、图6所示，左基座301中，定位块a作为非变形单元，右侧面上设计有矩形突起f，用来与右基座302中定位块a左侧面上设计的矩形凹进g配合，实现左基座301与右基座302间的定位。夹紧块b作为变形单元，后侧面顶部与定位块a的前侧面顶部相接，并使夹紧块b后侧面与定位块a前侧面具有间隙。夹紧块b底部具有仅连通夹紧块b前侧面的加载块c设置空腔，用来设置加载块c。加载块c作为非变形单元，后侧面底部与定位块a前侧面底部相接。上述定位块a的右侧面上设计有贯通定位块a上下侧面的光纤定位槽d，用来设置光纤h；光纤定位槽d的一侧与定位块a前侧面相通，则在定位块a右侧面的前侧边位置形成阶梯结构；同时，在光纤定位槽d的一端还开有铌酸锂晶片i定位槽e，位于定位块a的底部，用来设置铌酸锂晶片i，如图9所示。

如图7、图8所示，右基座302中，定位块a作为非变形单元，左侧面上设计有凹进结构g，与左基座301上的突起结构f配合。夹紧块b作为变形单元，后侧面顶部与定位块a的前侧面顶部相接，使夹紧块b后侧面与定位块a前侧面具有间隙。夹紧块b底部具有仅贯通加紧块前侧面的加载块c设置空腔，用来设置加载块c，加载块c作为非变形单元，后侧面底部与定位块a前侧面底部相接。上述定位块a的右侧面上设计有连通定位块a上下侧面的光纤定位槽d，用来设置光纤h；光纤定位槽d的一侧与定位块a前侧面相通，则在定位块a右侧面的前侧边位置形成阶梯结构；同时，在光纤定位槽d的一端还开有晶片定位槽e，位于定位块a的底部，用来设置铌酸锂晶片i，如图10所示。

上述结构的左基座301与右基座302中，加载块c上分别开有贯通加载块c前后侧面的左螺纹孔与右螺纹孔，与夹紧螺钉螺纹配合，通过拧紧夹紧螺钉，使夹紧螺钉端部穿过螺钉孔与夹紧块b前部下方接触，如图11所示；由于夹紧块b与定位块a间仅有顶端相连，且之间留有间隙，由此，通过拧紧夹紧螺钉，通过夹紧螺钉向后推动夹紧块b下部，进而通过夹紧块b后侧面将铌酸锂晶片i夹紧在晶片定位槽e中。上述左基座301与右基座302上,靠近定位块与夹紧块相接处,开有同时贯通定位块与夹紧块左右侧面的圆形通孔j,使定位块a与夹紧块b相接处形成拱形结构，拱形受力时会把力传给拱型的圆弧形部分，向周围均匀地分散开来，可有效降低定位块a与夹紧块b相接处受力强度，使得左基座301与右基座302中加紧部位可多次使用，而不会产生应力过度集中及定位块a与夹紧块b相接处强度失效的现象。

左基座301与右基座302通过基座夹持件303加持，基座夹持件303为具有两侧臂与顶梁构成的U型结构，如图12所示，两侧臂上对应位置分别开有通孔与螺纹孔，且两侧臂内壁面上对应位置设计有基座定位台肩305。如图13所示，左基座301通过矩形突起f与右基座302矩形凹进g配合相对定位，此时通过螺栓穿过左基座301中定位块a与右基座302中定位块a上开设的螺孔将左基座301与右基座302固定为一体，此时左基座301右侧面与右基座302左侧面贴合，形成整体基座，设置在基座夹持件303两侧臂间，使左基座301中定位块a的左侧面与基座夹持件303左侧面内壁贴合，且通过基座定位台肩305实现左基座 301的定位；同理，使右基座302中定位块a的右侧面与基座夹持件303右侧面内壁贴合，且通过基座定位台肩305实现右基座302的定位。通过夹紧螺钉由一侧臂上的通孔穿过后与另一侧臂上的螺纹孔螺纹连接，通过拧紧夹紧螺钉，使两侧臂相对移动，将左基座301与右基座302夹紧固定，如图1所示。

所述锁紧机构304具有3个，分别为左基座锁紧机构、右基座锁紧机构与夹持机构锁紧机构，分别用来实现左基座301、右基座302与基座夹持机构3中的夹紧螺钉锁紧。3个锁紧机构304均为U型结构，如图14所示，两侧面上对应位置分别开有通孔与螺纹孔，且弯曲位置作为螺钉定位口，内壁周向上设计有螺钉定位台肩306，用来定位夹紧螺钉。由此，将夹紧螺钉穿过螺钉定位口后，使螺钉的螺帽与螺钉定位台肩306贴合后定位；随后，将夹紧螺钉穿过一侧面上的通孔后，与另一侧面上的螺纹孔配合螺纹连接，通过拧紧夹紧螺钉，使锁紧机构304两侧面间距减小，进而使定位螺钉口口径缩小，最终将夹紧螺钉夹紧。通过转动锁紧机构304便可实现夹紧螺钉的转动，便于夹紧螺钉的旋进。

由于光纤h莫氏硬度为7，铌酸锂晶片i莫氏硬度为5，两者都属于硬脆材料，而在左基座301与右基座302中，手动拧紧夹紧螺钉将铌酸锂晶片i进行夹紧时，当夹紧螺钉过度旋紧时，很容易造成铌酸锂晶片i损坏。因此需精确控制螺钉旋进距离，而在本发明中，在左基座锁紧机构与右基座锁紧机构304中侧面上设计有限位块，如图15所示；同时，需保证在左基座301与右基座302中夹紧螺钉旋入加载块c上的螺纹孔使端部由螺纹孔穿出后，与夹紧块b前侧面接触时，通过向左进一步旋动左基座锁紧机构45°，限位块与左基座301左侧面接触，此时加载块c后侧面将左基座301上的铌酸锂晶片i夹紧；通过向右进一步旋动右基座锁紧机构45°，限位块与右基座302右侧面接触，此时加载块c后侧面将右基座302上的铌酸锂晶片i夹紧，如图13所示。

针对上述结构光纤及铌酸锂晶片气动加压研磨机构的研磨方法，具体步骤如下：

步骤1：通过夹持装置将两块铌酸锂晶片i夹持固定，并通过调节精密旋转台。光纤铌酸锂晶片需保证光纤轴向与光纤端面法向研磨成15度，满足研磨要求，可有效减少与Y波导耦合时的背向反射。

步骤2：上位机通过运动控制器控制三维空间定位装置1，使夹持机构3上的铌酸锂晶片i运动到行星式研磨机5上方1～2mm处，且调整三维空间定位装置的x、y方向的位置，保证与两块铌酸锂晶片i相粘接的光纤h的中心点与研 磨机5主轴的中心点距离相等。同时，放置研磨砂纸到研磨机5上。

步骤3：启动空压机，打开电磁阀，调节减压阀到一定值；通过启动静音无油空压机向弹簧压出型气缸201的缸体内通入定值压强的压缩空气，在压缩空气的压力作用下，进而由活塞杆带动夹持机构3向上运动；此时，使两个直线轴承203d位于光轴203b中部，防止光轴203b与直线轴承203d出现位置过度的情况；且弹簧压出型气缸201缸体内的复位弹簧运动至弹簧压出型气缸201行程的中间位置，为研磨过程中铌酸锂晶片i研磨压力出现突然变动时，提供使之渐变的平衡力，保证研磨压力的改变是一个逐渐变化的过程，防止研磨压力过大导致的铌酸锂晶片i或光纤h的崩断。上述活塞杆受到向下的弹簧复位力及活塞杆输出端所连接的质量体重力，力值大小与弹簧压出型气缸201的缸体内压力相等。

步骤4：上位机通过运动控制器控制三维空间定位装置1中z轴移动机构的无刷伺服电机进入低速运转状态，使夹持机构3向下运动，使铌酸锂晶片i与研磨机接触。

由于在铌酸锂晶片i未接触研磨机时，力传感器205所测量的力仅为与力传感器205相连的质量体(包括力传感器205的力感应端安装的转接板、精密旋转台206与夹持机构3)的重力，而当铌酸锂晶片i开始接触研磨机5时，会受到研磨机5施加的向上压力，该压力会抵消部分质量体的重力，使力传感器205的测量值减小。由此，当力传感器205测量值减小时，表明光纤铌酸锂晶片i已接触研磨机5，此时，上位机通过运动控制器控制三维空间定位装置1中z轴移动机构的无刷伺服电机停止运转。

步骤5:按研磨要求设定研磨机参数，包括研磨转速、研磨时间；随后，启动研磨机5，研磨转速由零逐步上升到设定值，可保证光纤及铌酸锂晶片i在研磨过程中不易因电机速率突然增大导致的较大的研磨压力使得光纤及铌酸锂晶片i脆性断裂，保证研磨过程的平稳。

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1中z轴移动机构的无刷伺服电机运转，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i由夹持机构3上取下。

Claims (5)

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，底端分别安装在两套x轴移动机构中的滑块上；y轴移动机构两端分别固定安装在两根支柱顶端，通过支柱进行支撑；z轴移动机构轴线与y轴移动机构轴线垂直设置，安装台通过转接件固定于y轴移动机构中的滑台上。

3.如权利要求2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：所述两套x轴移动机构中任意一套上，y轴移动机构上以及z轴移动机构上还安装有编码器与光栅尺；其中，编码器与滚珠丝杠中螺杆的端部同轴固定；光栅尺中标尺光栅固定安装在安装台上，光栅读数头安装在滚珠丝杠中的螺母上。

4.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：所述力传感器采用梁式力传感器。

5.针对权利要求1所述的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及铌酸锂晶片夹持固定；并根据研磨要求，通过调整精密旋转台调节光纤及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，使夹持机构上的光纤及铌酸锂晶片运动到研磨机上方；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，光纤及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：将研磨完毕的光纤及铌酸锂晶片由夹持机构上取下。