CN1126842A - 光纤接续器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于实行光纤与类似对象定位的微驱动件，通过将组分式的部件形成为整体式部件而消除了游隙，由此改进了驱动精度。每个微驱动件包括：一个基部，其中形成有用于推动装置的插孔；一个支承部，它与基部形成整体并与插孔相对峙；一个被推动部，为推动装置所推动；以及一个台部，用来支承驱动的对象。此台部有一侧连接着从此支承部延伸出的第一水平可弯曲部，而另一侧则空开着。

Description

光纤接续器

本发明涉及例如用在熔接光纤时进行定位工作中的微驱动件，以及使用此种微驱动件的光纤熔接器。

图5表明了用于熔接光纤中的定位机构的基本原理。在这种定位机构中，上表面上各形成有一V形槽的块件60与61作相互对峙设置，而待接续的光纤62与63两者的端部则置放于各自的V形槽中，由此使这两根光纤定位。在进行定位时，令图5中右侧的块件60作垂直运动，同时令图5中左侧的块件61作水平运动。这样的运动需要有很高的精度，是由微型筒状件66通过卷簧67来压迫为相应支承台64作悬臂式支承的梁65，利用此时在梁65中发生的畸变来进行。

在图5中，梁65的布置是示意性的，仅仅是为了说明这种微驱动机构的原理。但在实际的设备中，这种机构用到许多部件，包括支承台64、梁65与块件60和61等。于是，在各个组成部件中出现小的游隙就会降低对准精度。由于这种游隙，设备的调节便成为一项麻烦和费时的作业。

本发明的接续器利用了两个在同一方向偏动的可变形部件。这些部件则具有在这种偏动操作下依不同方向运动的部分。

根据下面的详细描述和给出的附图，当可更全面地理解本发明，这里的描述和附图只是用作解释目的，而不应视作对本发明的限制。

通过下面的详细说明，将可了解本发明可适用的更广的范围。应该认识到，这种详细说明与特定的实例虽然给出了本发明的最佳实施例，但却只是供解释目的，因为内行的人从这种详细描述中是可以在本发明的范围内作出种种更改与变动的。

图1示明了部分驱动机构；

图2A是第一可变形件的平面图；

图2B是第一可变形件的侧视图；

图2C是第一可变形件的前视图；

图3A是第二可变形件的平面图；

图3B是第二可变形件的侧视图；

图3C是第二可变形件的前视图；

图4示明了一部分上述驱动机构；

图5示明了一种驱动机构；

图6示意地表明图7所示驱动机构的装配图；

图7示明一种驱动机构；

图8示明一种具有图7所示驱动机构的接续器；

图9示意地说明上述接续器的结构；

图10示意地说明第一可变形件的比例；

图11示意地说明第二可变形件的比例；

图12示意地说明第一可变形件的工作；而

图13示意地说明第二可变形件的工作。

下面通过一种光纤定位机构来描述本发明。

图1示意地说明本发明设备的装配情形。如图1所示，在一基体的两侧设置有用于垂直运动的驱动件和用于水平运动的驱动件。(用于垂直运动的驱动件)

如图2A至2C所示，用于垂直运动的驱动件(第一可变形件)具有基部1，支承部2，受到一微型筒状件推迫的被推动部3，以及一用来支承保持光纤的块件的台部。

基部1大致呈块状，上面形成有一个可***微型汽缸的插孔5。插孔5是一个基本上形成在基部1中心细长方向(横向)上的圆孔，且从基部1的一端伸延到另一端。

在基部1的后表面上形成有一个沿纵向延伸的细长孔6，此细长孔6一直到达孔5并与一固定在微型汽缸的筒形件23的导销24配合，使得细长孔6在筒形件23前/后运动时起到一导孔作用。

在基部1的三个部分上形成了螺栓孔7，它们从基部1的前表面延伸到后表面。在将上述驱动件安装到一驱动机构(见后述)上时，螺栓孔7即为螺栓拧入。

支承部2是一种L形部分，水平地从基部1的下部延伸而后弯成直角上延。支承部2较被推动部3、水平可弯部9和11以及垂直可弯部10(见后述)都要厚。

台部4有一个矩形的板状体部，上面安装有一用来保持光纤的块件。台部4的上表面上形成了一个用来安装此块件的螺栓孔8。台部4的一侧通过第一水平可弯曲部9与支承部连接并为其保持住，台部4的另一侧则空开着。台部4的下表面通过垂直可弯曲部10与被推动部3(见后述)的一端相连。

被推动部3是一个L形的小部段，它的厚度约为支承部2厚度的一半。被推动部3的一端通过第二水平可弯曲部11与基部1的上部相连，而使被推动部3位于基部1与支承部2之间。于是，被推动部3的一端与第二水平可弯曲部11位于一直线上，而从台部4下表面延伸出的垂直可弯曲部10则几乎连接上被推动部3与第二水平弯曲部11间的界面。被推动部3的另一端是空开端，位于一个与插孔5对峙的位置上，并受到安装于基部1的插孔5中的微型汽缸的推动。

推动部3的此另一端上安装着一弹簧(见后述)的座件。为此目的，在被推动部3的此另一端上形成有一个配合到上述座件上的圆孔12。圆孔12是用钻头或类似器件对支承部2进而对被推动3钻孔形。在此，于支承部2上形成一个孔13作照明孔用。

从台部4延伸出的水平与垂直可弯曲部9与10以及从被推动部3延伸出的水平可弯曲部11是非常薄的板状件，即使是很小的压力也易使它们弯曲。第一水平可弯曲部9连接着支承部2的上端，与支承部2一起形成一个薄而细长的U形凹口14。第二水平可弯曲部11与基部1的上端相连，与基部1在一起形成一个薄而细长的U形凹口15。

在此种驱动件中，当被推动部3的另一端推向图2B中的左右时，第二水平可弯曲部11弯曲，而被推动部3依顺时针方向绕第二水平弯曲部11与基部1相互连接成的一个支点旋转。于是，由从被推动部3的一端上延的垂直可弯曲部10所支承的台部4也趋向于依顺时针方向转动。由于台部4的左侧通过第一水平可弯曲部9连接到支承部2上，试图依顺时针方向旋转的台部4便回转到左侧。结果台部4便向前运动。

在此例子中，具有下面将要描述的尺寸的部件是由后述的一种材料制成。所制得的驱动件能在140μm范围内以1μm步距的精度使一驱动中的对象作上下运动。

上述微驱动件可以通过对例如不锈钢板作电火花加工将其冲压成预定形状。(用于水平运动的驱动件)

用于水平运动的驱动件(第二可变形件)同样有基部1、支承部2、被推动部3以及台部4，它们也处于与垂直运动件中相同的布置方式下。但是，被推动部3的形状与如何来支承台部4，在此第二可变形件中则是不同的。

如图3A至3C所示，台部4是通过第一垂直可弯曲部16直接与基部1连接。由第一垂直可弯部16与基部1的上部限定出一矩形凹口17。

被推动部3是一种矩形板状体，它的一端通过水平可弯曲部18连接第一垂直可弯曲部16的中间部分，还通过第二垂直可弯曲部19连接支承部2。此第二垂直可弯曲部从支承部2的上端略呈水平地延伸(呈图3B中的右方)，同时弯曲向下延伸，而与支承部2一起形成一薄的细长的U形凹口20。

在这种驱动件中，当被推动部3的另一端推向图3B中左方时，台部4即趋向围绕一以第一垂直可弯曲部16与基部1相连接的部分为基点作反时针转动。由于被推动部3的一端通过第二垂直可弯曲部19连接着支承部2，于是被推动部3便抑制着上述转动。结果台部4便移向左方。

这一水平运动驱动件在以下几个方面与前述垂直运动驱动件一致。

(1)在此块状基部1中形成有一个用于微型筒状件的插孔5以及一个通过此插孔5的细长孔6。

(2)在基部1上形上有多个从其前表面通至其后表面的螺栓孔7。

(3)支承部2是从基部1的下部延伸出并取L形。

(4)在台部4的上表面中形成有螺栓孔8。

(5)在被推动3的另一端中形成一圆孔12。

(6)电火花冲压是合适的制造方法。

在此例子中，具有后述尺寸的部件是由后述的一种材料制造。制得的驱动件能在140μm范围内以1μm步距的精度，使一驱动中的对象作水平运动。

各有关部件的尺寸示明于图10和下面的表中。图2C中所示各部件具有相同的宽度W。在此实施例中，W是12mm。宽度W最好是等于或大于11.9mm和等于或小于12.1mm。各个括号中的数字表明一最佳范围。

垂直驱动件D1：材料                     不锈钢长度HD1    70mm(70.1mm—69.9mm)高度VD1    47mm(47.1mm—46.9mm)

垂直可弯曲部10：厚度H10       1mm(1.0mm—0.9mm)长度V10    12mm(12.1mm—11.9mm)

第一水平可弯曲部9：厚度V9        1mm(1.0mm—0.9mm)长度H9     14.5mm(14.6mm—14.5mm)

第二水平可弯曲部11：厚度V11         1mm(1.1mm—0.9mm)长度H11    19.5mm(19.6mm—19.5mm)

支承部2：厚度H2          8mm(8.1mm—7.9mm)高度V2       40mm(40.1mm—39.9mm)

台部4：厚度V4          4mm(4.1mm—3.9mm)长度H4       23mm(23.1mm—22.9mm)

被推动部3：长度V3a      19mm(19.1mm—18.9mm)厚度H3a         4mm(4.1mm—3.9mm)长度V3b    13.5mm(13.5mm—13.4mm)厚度H3b         3mm(3.1mm—2.9mm)间隙V14       2mm(2.05mm—1.95mm)间隙V15       2mm(3.05mm—2.95mm)

水平驱动件D2：材料                       不锈钢长度HD2      70mm(70.1mm—69.9mm)高度VD2      46mm(46.1mm—45.9mm)

第一垂直可弯曲部16：厚度H16       2mm(2.05mm—1.95mm)长度V16      20mm(20.1mm—19.5mm)

水平可弯曲部18：厚度V18      1mm(1.05mm—0.95mm)长度H9       9.5mm(9.6mm—9.4mm)

第二垂直可弯曲部19：厚度H19    1.5mm(1.55mm—1.45mm)长度V19        9mm(9.1mm—8.9mm)

支承部2：厚度H2      11mm(11.1mm—10.9mm)高度V2      39mm(39.1mm—38.9mm)

台部4：厚度V4       4mm(4.05mm—3.95mm)高度H4      20mm(20.1mm—19.9mm)

被推动部3：长度V3      18mm(18.1mm—17.9mm)厚度H3         4mm(4.1mm—3.9mm)间隙V20      3mm(3.05mm—2.95mm)

上述部件的工作将参看图6、12与13描述。

当马达36被驱动时，相应的一个螺旋或转动轴37即转动。当螺旋37转动，相应的筒形件23便通过弹簧23使一相应的头部(接触件)或座件25偏动。头部25即贴靠着圆孔12。

参看图12，当推动被推动部3时，垂直驱动件D1便围绕一作为中心的支点A转动。水平可弯曲部11向下弯曲，而台部4则趋向于依图12中虚线箭头A′所示运动。此时，垂直可弯曲部10弯向左方。于是，水平可弯曲部9也向下弯曲，而台部4则趋向于依虚线箭头B′所示围绕一作为中心的支点B转动。这样，施加到台部4上的合力A′＋B′是在垂直方向上，使得台部4于垂向中运动。

参看图13，垂直可弯曲部19弯向右方。此时水平可弯曲部向下弯曲，而垂直可弯曲部16弯向左方。于是台部4在水平方向中运动。(组装)

利用了垂直运动驱动件与水平运动驱动件的所述光纤定位设备是按下述方式组装。

如图1所示，将垂直运动驱动件Y与水平运动驱动件H设置于一基体21的两侧，使它们的台部4相互对峙，并将螺栓拧合到形成在各相应基部1的螺栓孔7中，由此便将这两个驱动件V与H安装到基体21上。将弹簧22与筒形件23***到各基部1的插孔5中，同时将导销24配合到各细长孔6内并固定到用作为一微型气缸的相应筒形件23上。此时，将浅罩状的座件25配合到各被推动部3的圆孔12中，同时将一带凸缘的筒形垫圈26配合到从各基部1的插孔5突向被推动部3的弹簧22的端部上。将一环形段27置放于座件25与垫圈26之间，使得各筒形件23的推动力可以传递给相应的被推动部3。

将一块状保持件28安装到各个台部4上，同时将一块件29固定到块状保持件28上。各个块状保持件28实是一种板状体，在上面形成有螺栓孔30以便它能安装到相应的台部4上。在各个块状保持件28的一端朝上竖立地设置着相互对峙的螺丝孔台部31。各个块件29的上表面中有一V形槽来将光纤纳置于其中，并装配于两个螺丝孔台部31之间。为了固定各个块件29，块件29是固定到相应的块状支承件28上。在块件29上设置有压板32来覆盖块件29的两侧。压板32通过块件29由穿过压板32的机螺丝固定到螺丝孔台部31上。有一紧固段34设在各基部1的下侧表面上，有一隔件35设在各紧固段34上，同时将螺丝***并穿过此紧固段34与隔件35，由此把夹紧段34与隔件35固定到基部1上。

为了驱动此设备，用图4所示的马达36来驱动转动轴37，使之和对应的柱形件23拧合，由此带动筒形件23作向前和朝后运动。

在一个薄的长方体的轴承台38上，在其两侧形成有两个轴孔39，在其四个角上形成有四个机螺丝孔40，在其中间部分上形成有四个用来将此轴承台38本身固定到基体21上的安装孔41，而在这些安装孔41之间则形成有两或多个机螺丝孔40。

要安装到此轴承台38上的两块支持板42中的每一块都有孔43、44与45，它们分别对应于轴承台38的孔39、40与41。在每个支持板42的一侧则有用来将马达36固定到支持板42上的螺丝孔47以及马达轴孔46。

各个转动轴37以一侧加工成较细另一侧加工成较粗，在此轴的两个端上侧形成螺纹脊。

这两块支持板42对称地设在轴承台38的前表面上，并以机螺丝拧合到对应的机螺丝孔40中将保持板42固定到轴承部38上。此时，各保持板42上的形成有马达轴孔46与螺丝孔47的部分便突向轴承台38的两侧。各马达的驱动轴48从轴承台38的后表面侧分别***相应的轴孔46中，并将螺丝拧入螺孔47中，这样就将马达36固定到相应的支持板42上。在各马达轴48上安装有驱动齿轮49。

将转动轴37从轴承台38的后表面侧***此台的轴孔39中，并将轴承50从此台的两个表面配合到各个轴孔39中，这样便将轴37安装到轴承台38上，且使此轴的较细侧突向轴承台38的前表面。从动齿轮51配合到各个突出的转动轴37上，与对应的驱动齿轮49啮合并用螺母52固定。

如图6所示，突出轴承台38后表面侧的转动轴37的较粗侧与图13所示的对应的筒形件23作螺纹拧合，***螺栓，使通过保持板42的安装孔45和轴承台38的安装孔41，而将上述两个驱动源安装到基体21上。图7示明了按所述方式组装好的驱动机构AP。再具有以上组装形式的设备中，光纤即置放于各个块件29的V槽中。驱动马达36来转动驱动齿轮49，转动轴37即随驱动齿轮49同步转动。尽管筒形件23是通过螺纹与转动轴37拧合，但由于有导销24插合在各相应的细长孔6中，这些筒形件本身便不会转动，而是在插孔5中作前/后移动。这样，作用在各个被推动部3上的推动力便可以改变，而各个台部4作可如上述作垂直或水平运动，由此而使光纤定位。

图8示意地给出了这种接续器的外观。图7中所示的驱动机构AP装在一机壳100中。光纤F1与F2置放在各个定位台或块件29的V槽VG1与VG2中。在光纤F1与F2定位好后，将一个盖罩放在光纤F1与F2之上，再在两个放电电极E1与E2之间加一高压，这样便在电极E1与E2之间产生放电，而将光纤F1的端部与光纤F2的端部熔融封接到一起。有一LED(放光二极管)或光源105保持在LEP支架111上。采用设在机壳100上表面上的一个控制板103来执行这种接续光纤的作业。

如图9所示，机壳100中设有一CCD(电荷耦合器件)摄像件104。当由一驱动器106驱动一光源105例如一LED时，光纤F1与F2的图像便投射到CCD摄像件104的光接收面上。此CCD摄像件104电连接着一图像处理电路108，后者将摄像件104的视频信号输出转送至一液晶显示器101。这样，此液晶显示器101便显示出端面相互对向的光纤F1与F2的图像。液晶显示器101安装在机壳100的上部，可以绕一根轴101a为中心而旋转。在机壳100中设有高压发生电路109，用来将高压加在放电电极E1与E2之间。由设在机壳100中的电池110给CCD摄像件124、驱动器106、图像处理电路108以及高压发生电路供电。

于上述方式下，在本发明的各个微驱动件之中，基部1、支承部2、被推动部3与台部4是整体式地形成为单个部件而中间完全没有联结部分。这样就可避免由各个部件间的游隙而造成的精度下降以及麻烦的调节作业等问题。

上述实施例例示了一种光纤定位机构，但是，本发明也可在从事高精度的细微运动中有着多种其它用途。

如上所述，当采用本发明的微驱动件时，可由单一部件使驱动对象作高精度的移运。于是，部件的数量可以减少，而能制造出一具有较简结构的微驱动机构。特别是可以解决常规情形下，由于采用有许多部件以致部件间的游隙导致精度下降的问题，同时这种机构的调节也易于进行。于是，本发明的微驱动件可以有效地用于光纤定位机构和类似机构中。

根据上面对本发明所作的描述可知，本发明可以用多种方式变动。这类变动不应视作为偏离了本发明的精神和越出了本发明的范围，所有这类对于内行的人属于显然的变更应认为是包括在后附权利要求书的范围内。

1994年8月18日提出的作为基础的日本专利申请No.218219/1994在此作为参考。

Claims (9)

1.用于将第一光纤与第二光纤相互接续上的一种光纤接续器，这种光纤接续器包括：

(A)第一定位台，上面设置第一光纤；

(B)第一可变形件，它具有(a)用来支承所述第一定位台的第一台部和(b)与所述第一台部相连的第一被推动件，

其中，所述第一可变形件在所述第一被推动部于水平方向中偏动时可以变形，而使所述第一台部于垂直方向中运动；

(C)第二定位台，上面放置第二光纤；以及

(D)第二可变形件，它与所述第一可变形件对峙，且具有(a)用来支承所述第二定位台的第二台部和(b)与所述第二台部相连的第二被推动部，

其中，所述第二可变形件在所述第二被推动部于水平方向中偏动时可以变形，而使所述第二台部于水平方向中运动。

2.如权利要求1所述的接续器，特征在于，所述第一与第二可变形件是由不锈钢制成。

3.如权利要求1所述的接续器，特征在于，所述第一可变形件包括：

a)第一基部，它与所述第一被推动部相对并具有延水平方向延伸的第一通孔；

b)第一支承部，它与所述第一基部相连，使所述第一被推动部位于所述第一基部与所述第一支承部之间；

c)第一水平可弯曲部，它与所述第一支承部和所述第一台部相连，于水平方向中延伸，并可在它自身厚度方向弯曲；

d)第二水平可弯曲部，它与所述第一被推动部和所述第一基部相连，于水平方向中延伸，并可在它自身厚度方向弯曲；以及

e)垂直可弯曲部，它从所述第二水平可弯曲部与所述第一被推动部连接点附近的一个部分起，沿垂直方向延伸，同所述第一被推动部与所述第一台部相连，并可在它自身厚度方向弯曲。

4.如权利要求1所述的接续器，特征在于，所述第一可变形件包括与所述第一被推动部相对的第一基部且有一于水平方向中延伸的第一通孔，所述接续器包括：

a)筒形件，它***于第一通孔内，具有第一带螺纹的内表面，并可在第一通孔的轴向中滑动；

b)接触件，它设在所述筒形件的一端和所述第一被推动部之间，并抵贴所述第一被推动部；

c)第一弹簧，它设在所述接触件与所述筒形件之间；

d)棒状件，它有带螺纹的第一端部，还有第二端部，所述第一端部能配合入所述筒形件的所述第一带螺纹的内表面中；

e)第一齿轮，它固定在所述棒状件的所述第二端部上；

f)第二齿轮，它与第一齿轮啮合；以及

g)第一马达，用来转动所述第二齿轮。

5.如权利要求1所述接续器，特征在于，所述第一基部有一在第一通孔轴向中延伸的导孔，而所述接续器包括一固定到所述第一柱形件上并通过此导孔延伸的一个销。

6.如权利要求1所述的接续器，特征在于，所述第二可变形件包括：

a)第二基部，它与所述第二被推动部相对并具有延水平方向延伸的第二通孔；

b)第二支承部，它与所述第二基部相连，使所述第二被推动部位于所述第二基部与所述第二支承部之间；

c)第一垂直可弯曲部，它与所述第二台部和所述第二基部相连，于垂直方向中延伸，并可在它自身厚度方向弯曲；

d)水平可弯曲部，它与所述第一被推动部和所述第一垂直可弯曲部相连，于水平方向中延伸，并可在它自身厚度方向弯曲；以及

e)第二垂直可弯曲部，它从所述水平可弯曲部与所述第二被推动部连接点附近的一个部分起，沿垂直方向延伸，同所述第二被推动部与所述第二支承部相连，并可在它自身厚度方向弯曲。

7.如权利要求1所述的接续器，特征在于，它还包括有设在所述第一与第二定位台之间一空隙的邻区中的一对放电电极，使得当有高压加在这对放电电极之间时，设在所述第一与第二定位台上的第一与第二光纤便由发生在这对电极间的放电所产生的热而熔融并相互接续上。

8.如权利要求1所述的接续器，特征在于，它还包括：

机壳，用来装纳所述第一与第二可变形件；

CCD摄像件，设在所述机壳内，用来摄取所述第一与第二光纤的图像；以及

显示器，它与所述CCD摄像件作电联结，用来显示第一与第二光纤的图像。

9.一种用来驱动第一与第二对象的驱动机构，它包括：

(A)第一定位台，上面放置有第一对象；

(B)第一可变形件，它具有(a)用来支承所述第一定位台的第一台部和(b)与所述第一台部相连的第一推动部，

其中，所述第一可变形件在所述第一被推动部于水平方向中偏动时可以变形，而使所述第一台部于垂直方向中运动；

(C)第二定位台，上面放置有第二对象；

(D)第二可变形件，它具有(a)用来支承所述第二定位台的第二台部和(b)与所述第二台部相连的第二推动部，

其中，所述第二可变形件在所述第二被推动部于水平方向中偏动时可以变形，而使所述第二台部于水平方向中运动。

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