光纖接續器的制作方法

專利名稱：光纖接續器的制作方法
技術領域：
本發明涉及例如用在熔接光纖時進行定位工作中的微驅動件，以及使用此種微驅動件的光纖熔接器。
圖5表明了用于熔接光纖中的定位機構的基本原理。在這種定位機構中，上表面上各形成有一V形槽的塊件60與61作相互對峙設置，而待接續的光纖62與63兩者的端部則置放于各自的V形槽中，由此使這兩根光纖定位。在進行定位時，令圖5中右側的塊件60作垂直運動，同時令圖5中左側的塊件61作水平運動。這樣的運動需要有很高的精度，是由微型筒狀件66通過卷簧67來壓迫為相應支承臺64作懸臂式支承的梁65，利用此時在梁65中發生的畸變來進行。
在圖5中，梁65的布置是示意性的，僅僅是為了說明這種微驅動機構的原理。但在實際的設備中，這種機構用到許多部件，包括支承臺64、梁65與塊件60和61等。于是，在各個組成部件中出現小的游隙就會降低對準精度。由于這種游隙，設備的調節便成為一項麻煩和費時的作業。
本發明的接續器利用了兩個在同一方向偏動的可變形部件。這些部件則具有在這種偏動操作下依不同方向運動的部分。
根據下面的詳細描述和給出的附圖，當可更全面地理解本發明，這里的描述和附圖只是用作解釋目的，而不應視作對本發明的限制。
通過下面的詳細說明，將可了解本發明可適用的更廣的范圍。應該認識到，這種詳細說明與特定的實例雖然給出了本發明的最佳實施例，但卻只是供解釋目的，因為內行的人從這種詳細描述中是可以在本發明的范圍內作出種種更改與變動的。


圖1示明了部分驅動機構；圖2A是第一可變形件的平面圖；圖2B是第一可變形件的側視圖；圖2C是第一可變形件的前視圖；圖3A是第二可變形件的平面圖；圖3B是第二可變形件的側視圖；圖3C是第二可變形件的前視圖；圖4示明了一部分上述驅動機構；圖5示明了一種驅動機構；圖6示意地表明圖7所示驅動機構的裝配圖；圖7示明一種驅動機構；圖8示明一種具有圖7所示驅動機構的接續器；圖9示意地說明上述接續器的結構；圖10示意地說明第一可變形件的比例；圖11示意地說明第二可變形件的比例；圖12示意地說明第一可變形件的工作；而圖13示意地說明第二可變形件的工作。
下面通過一種光纖定位機構來描述本發明。
圖1示意地說明本發明設備的裝配情形。如圖1所示，在一基體的兩側設置有用于垂直運動的驅動件和用于水平運動的驅動件。(用于垂直運動的驅動件)如圖2A至2C所示，用于垂直運動的驅動件(第一可變形件)具有基部1，支承部2，受到一微型筒狀件推迫的被推動部3，以及一用來支承保持光纖的塊件的臺部。
基部1大致呈塊狀，上面形成有一個可插入微型汽缸的插孔5。插孔5是一個基本上形成在基部1中心細長方向(橫向)上的圓孔，且從基部1的一端伸延到另一端。
在基部1的后表面上形成有一個沿縱向延伸的細長孔6，此細長孔6一直到達孔5并與一固定在微型汽缸的筒形件23的導銷24配合，使得細長孔6在筒形件23前/后運動時起到一導孔作用。
在基部1的三個部分上形成了螺栓孔7，它們從基部1的前表面延伸到后表面。在將上述驅動件安裝到一驅動機構(見后述)上時，螺栓孔7即為螺栓擰入。
支承部2是一種L形部分，水平地從基部1的下部延伸而后彎成直角上延。支承部2較被推動部3、水平可彎部9和11以及垂直可彎部10(見后述)都要厚。
臺部4有一個矩形的板狀體部，上面安裝有一用來保持光纖的塊件。臺部4的上表面上形成了一個用來安裝此塊件的螺栓孔8。臺部4的一側通過第一水平可彎曲部9與支承部連接并為其保持住，臺部4的另一側則空開著。臺部4的下表面通過垂直可彎曲部10與被推動部3(見后述)的一端相連。
被推動部3是一個L形的小部段，它的厚度約為支承部2厚度的一半。被推動部3的一端通過第二水平可彎曲部11與基部1的上部相連，而使被推動部3位于基部1與支承部2之間。于是，被推動部3的一端與第二水平可彎曲部11位于一直線上，而從臺部4下表面延伸出的垂直可彎曲部10則幾乎連接上被推動部3與第二水平彎曲部11間的界面。被推動部3的另一端是空開端，位于一個與插孔5對峙的位置上，并受到安裝于基部1的插孔5中的微型汽缸的推動。
推動部3的此另一端上安裝著一彈簧(見后述)的座件。為此目的，在被推動部3的此另一端上形成有一個配合到上述座件上的圓孔12。圓孔12是用鉆頭或類似器件對支承部2進而對被推動3鉆孔形。在此，于支承部2上形成一個孔13作照明孔用。
從臺部4延伸出的水平與垂直可彎曲部9與10以及從被推動部3延伸出的水平可彎曲部11是非常薄的板狀件，即使是很小的壓力也易使它們彎曲。第一水平可彎曲部9連接著支承部2的上端，與支承部2一起形成一個薄而細長的U形凹口14。第二水平可彎曲部11與基部1的上端相連，與基部1在一起形成一個薄而細長的U形凹口15。
在此種驅動件中，當被推動部3的另一端推向圖2B中的左右時，第二水平可彎曲部11彎曲，而被推動部3依順時針方向繞第二水平彎曲部11與基部1相互連接成的一個支點旋轉。于是，由從被推動部3的一端上延的垂直可彎曲部10所支承的臺部4也趨向于依順時針方向轉動。由于臺部4的左側通過第一水平可彎曲部9連接到支承部2上，試圖依順時針方向旋轉的臺部4便回轉到左側。結果臺部4便向前運動。
在此例子中，具有下面將要描述的尺寸的部件是由后述的一種材料制成。所制得的驅動件能在140μm范圍內以1μm步距的精度使一驅動中的對象作上下運動。
上述微驅動件可以通過對例如不銹鋼板作電火花加工將其沖壓成預定形狀。(用于水平運動的驅動件)用于水平運動的驅動件(第二可變形件)同樣有基部1、支承部2、被推動部3以及臺部4，它們也處于與垂直運動件中相同的布置方式下。但是，被推動部3的形狀與如何來支承臺部4，在此第二可變形件中則是不同的。
如圖3A至3C所示，臺部4是通過第一垂直可彎曲部16直接與基部1連接。由第一垂直可彎部16與基部1的上部限定出一矩形凹口17。
被推動部3是一種矩形板狀體，它的一端通過水平可彎曲部18連接第一垂直可彎曲部16的中間部分，還通過第二垂直可彎曲部19連接支承部2。此第二垂直可彎曲部從支承部2的上端略呈水平地延伸(呈圖3B中的右方)，同時彎曲向下延伸，而與支承部2一起形成一薄的細長的U形凹口20。
在這種驅動件中，當被推動部3的另一端推向圖3B中左方時，臺部4即趨向圍繞一以第一垂直可彎曲部16與基部1相連接的部分為基點作反時針轉動。由于被推動部3的一端通過第二垂直可彎曲部19連接著支承部2，于是被推動部3便抑制著上述轉動。結果臺部4便移向左方。
這一水平運動驅動件在以下幾個方面與前述垂直運動驅動件一致。
(1)在此塊狀基部1中形成有一個用于微型筒狀件的插孔5以及一個通過此插孔5的細長孔6。
(2)在基部1上形上有多個從其前表面通至其后表面的螺栓孔7。
(3)支承部2是從基部1的下部延伸出并取L形。
(4)在臺部4的上表面中形成有螺栓孔8。
(5)在被推動3的另一端中形成一圓孔12。
(6)電火花沖壓是合適的制造方法。
在此例子中，具有后述尺寸的部件是由后述的一種材料制造。制得的驅動件能在140μm范圍內以1μm步距的精度，使一驅動中的對象作水平運動。
各有關部件的尺寸示明于圖10和下面的表中。圖2C中所示各部件具有相同的寬度W。在此實施例中，W是12mm。寬度W最好是等于或大于11.9mm和等于或小于12.1mm。各個括號中的數字表明一最佳范圍。
垂直驅動件D1材料 不銹鋼長度HD170mm(70.1mm—69.9mm)高度VD147mm(47.1mm—46.9mm)垂直可彎曲部10厚度H10 1mm(1.0mm—0.9mm)長度V1012mm(12.1mm—11.9mm)第一水平可彎曲部9厚度V91mm(1.0mm—0.9mm)長度H9 14.5mm(14.6mm—14.5mm)第二水平可彎曲部11厚度V11 1mm(1.1mm—0.9mm)長度H1119.5mm(19.6mm—19.5mm)支承部2厚度H2 8mm(8.1mm—7.9mm)高度V2 40mm(40.1mm—39.9mm)臺部4厚度V4 4mm(4.1mm—3.9mm)長度H4 23mm(23.1mm—22.9mm)被推動部3長度V3a 19mm(19.1mm—18.9mm)厚度H3a 4mm(4.1mm—3.9mm)長度V3b13.5mm(13.5mm—13.4mm)厚度H3b 3mm(3.1mm—2.9mm)間隙V14 2mm(2.05mm—1.95mm)間隙V15 2mm(3.05mm—2.95mm)水平驅動件D2材料 不銹鋼長度HD2 70mm(70.1mm—69.9mm)高度VD2 46mm(46.1mm—45.9mm)第一垂直可彎曲部16厚度H16 2mm(2.05mm—1.95mm)長度V16 20mm(20.1mm—19.5mm)
水平可彎曲部18厚度V18 1mm(1.05mm—0.95mm)長度H9 9.5mm(9.6mm—9.4mm)第二垂直可彎曲部19厚度H191.5mm(1.55mm—1.45mm)長度V199mm(9.1mm—8.9mm)支承部2厚度H2 11mm(11.1mm—10.9mm)高度V2 39mm(39.1mm—38.9mm)臺部4厚度V4 4mm(4.05mm—3.95mm)高度H4 20mm(20.1mm—19.9mm)被推動部3長度V3 18mm(18.1mm—17.9mm)厚度H3 4mm(4.1mm—3.9mm)間隙V20 3mm(3.05mm—2.95mm)上述部件的工作將參看圖6、12與13描述。
當馬達36被驅動時，相應的一個螺旋或轉動軸37即轉動。當螺旋37轉動，相應的筒形件23便通過彈簧23使一相應的頭部(接觸件)或座件25偏動。頭部25即貼靠著圓孔12。
參看圖12，當推動被推動部3時，垂直驅動件D1便圍繞一作為中心的支點A轉動。水平可彎曲部11向下彎曲，而臺部4則趨向于依圖12中虛線箭頭A′所示運動。此時，垂直可彎曲部10彎向左方。于是，水平可彎曲部9也向下彎曲，而臺部4則趨向于依虛線箭頭B′所示圍繞一作為中心的支點B轉動。這樣，施加到臺部4上的合力A′＋B′是在垂直方向上，使得臺部4于垂向中運動。
參看圖13，垂直可彎曲部19彎向右方。此時水平可彎曲部向下彎曲，而垂直可彎曲部16彎向左方。于是臺部4在水平方向中運動。(組裝)利用了垂直運動驅動件與水平運動驅動件的所述光纖定位設備是按下述方式組裝。
如圖1所示，將垂直運動驅動件Y與水平運動驅動件H設置于一基體21的兩側，使它們的臺部4相互對峙，并將螺栓擰合到形成在各相應基部1的螺栓孔7中，由此便將這兩個驅動件V與H安裝到基體21上。將彈簧22與筒形件23插入到各基部1的插孔5中，同時將導銷24配合到各細長孔6內并固定到用作為一微型氣缸的相應筒形件23上。此時，將淺罩狀的座件25配合到各被推動部3的圓孔12中，同時將一帶凸緣的筒形墊圈26配合到從各基部1的插孔5突向被推動部3的彈簧22的端部上。將一環形段27置放于座件25與墊圈26之間，使得各筒形件23的推動力可以傳遞給相應的被推動部3。
將一塊狀保持件28安裝到各個臺部4上，同時將一塊件29固定到塊狀保持件28上。各個塊狀保持件28實是一種板狀體，在上面形成有螺栓孔30以便它能安裝到相應的臺部4上。在各個塊狀保持件28的一端朝上豎立地設置著相互對峙的螺絲孔臺部31。各個塊件29的上表面中有一V形槽來將光纖納置于其中，并裝配于兩個螺絲孔臺部31之間。為了固定各個塊件29，塊件29是固定到相應的塊狀支承件28上。在塊件29上設置有壓板32來覆蓋塊件29的兩側。壓板32通過塊件29由穿過壓板32的機螺絲固定到螺絲孔臺部31上。有一緊固段34設在各基部1的下側表面上，有一隔件35設在各緊固段34上，同時將螺絲插入并穿過此緊固段34與隔件35，由此把夾緊段34與隔件35固定到基部1上。
為了驅動此設備，用圖4所示的馬達36來驅動轉動軸37，使之和對應的柱形件23擰合，由此帶動筒形件23作向前和朝后運動。
在一個薄的長方體的軸承臺38上，在其兩側形成有兩個軸孔39，在其四個角上形成有四個機螺絲孔40，在其中間部分上形成有四個用來將此軸承臺38本身固定到基體21上的安裝孔41，而在這些安裝孔41之間則形成有兩或多個機螺絲孔40。
要安裝到此軸承臺38上的兩塊支持板42中的每一塊都有孔43、44與45，它們分別對應于軸承臺38的孔39、40與41。在每個支持板42的一側則有用來將馬達36固定到支持板42上的螺絲孔47以及馬達軸孔46。
各個轉動軸37以一側加工成較細另一側加工成較粗，在此軸的兩個端上側形成螺紋脊。
這兩塊支持板42對稱地設在軸承臺38的前表面上，并以機螺絲擰合到對應的機螺絲孔40中將保持板42固定到軸承部38上。此時，各保持板42上的形成有馬達軸孔46與螺絲孔47的部分便突向軸承臺38的兩側。各馬達的驅動軸48從軸承臺38的后表面側分別插入相應的軸孔46中，并將螺絲擰入螺孔47中，這樣就將馬達36固定到相應的支持板42上。在各馬達軸48上安裝有驅動齒輪49。
將轉動軸37從軸承臺38的后表面側插入此臺的軸孔39中，并將軸承50從此臺的兩個表面配合到各個軸孔39中，這樣便將軸37安裝到軸承臺38上，且使此軸的較細側突向軸承臺38的前表面。從動齒輪51配合到各個突出的轉動軸37上，與對應的驅動齒輪49嚙合并用螺母52固定。
如圖6所示，突出軸承臺38后表面側的轉動軸37的較粗側與圖13所示的對應的筒形件23作螺紋擰合，插入螺栓，使通過保持板42的安裝孔45和軸承臺38的安裝孔41，而將上述兩個驅動源安裝到基體21上。圖7示明了按所述方式組裝好的驅動機構AP。再具有以上組裝形式的設備中，光纖即置放于各個塊件29的V槽中。驅動馬達36來轉動驅動齒輪49，轉動軸37即隨驅動齒輪49同步轉動。盡管筒形件23是通過螺紋與轉動軸37擰合，但由于有導銷24插合在各相應的細長孔6中，這些筒形件本身便不會轉動，而是在插孔5中作前/后移動。這樣，作用在各個被推動部3上的推動力便可以改變，而各個臺部4作可如上述作垂直或水平運動，由此而使光纖定位。
圖8示意地給出了這種接續器的外觀。圖7中所示的驅動機構AP裝在一機殼100中。光纖F1與F2置放在各個定位臺或塊件29的V槽VG1與VG2中。在光纖F1與F2定位好后，將一個蓋罩放在光纖F1與F2之上，再在兩個放電電極E1與E2之間加一高壓，這樣便在電極E1與E2之間產生放電，而將光纖F1的端部與光纖F2的端部熔融封接到一起。有一LED(放光二極管)或光源105保持在LEP支架111上。采用設在機殼100上表面上的一個控制板103來執行這種接續光纖的作業。
如圖9所示，機殼100中設有一CCD(電荷耦合器件)攝像件104。當由一驅動器106驅動一光源105例如一LED時，光纖F1與F2的圖像便投射到CCD攝像件104的光接收面上。此CCD攝像件104電連接著一圖像處理電路108，后者將攝像件104的視頻信號輸出轉送至一液晶顯示器101。這樣，此液晶顯示器101便顯示出端面相互對向的光纖F1與F2的圖像。液晶顯示器101安裝在機殼100的上部，可以繞一根軸101a為中心而旋轉。在機殼100中設有高壓發生電路109，用來將高壓加在放電電極E1與E2之間。由設在機殼100中的電池110給CCD攝像件124、驅動器106、圖像處理電路108以及高壓發生電路供電。
于上述方式下，在本發明的各個微驅動件之中，基部1、支承部2、被推動部3與臺部4是整體式地形成為單個部件而中間完全沒有聯結部分。這樣就可避免由各個部件間的游隙而造成的精度下降以及麻煩的調節作業等問題。
上述實施例例示了一種光纖定位機構，但是，本發明也可在從事高精度的細微運動中有著多種其它用途。
如上所述，當采用本發明的微驅動件時，可由單一部件使驅動對象作高精度的移運。于是，部件的數量可以減少，而能制造出一具有較簡結構的微驅動機構。特別是可以解決常規情形下，由于采用有許多部件以致部件間的游隙導致精度下降的問題，同時這種機構的調節也易于進行。于是，本發明的微驅動件可以有效地用于光纖定位機構和類似機構中。
根據上面對本發明所作的描述可知，本發明可以用多種方式變動。這類變動不應視作為偏離了本發明的精神和越出了本發明的范圍，所有這類對于內行的人屬于顯然的變更應認為是包括在后附權利要求書的范圍內。
1994年8月18日提出的作為基礎的日本專利申請No.218219/1994在此作為參考。
權利要求
1.用于將第一光纖與第二光纖相互接續上的一種光纖接續器，這種光纖接續器包括(A)第一定位臺，上面設置第一光纖；(B)第一可變形件，它具有(a)用來支承所述第一定位臺的第一臺部和(b)與所述第一臺部相連的第一被推動件，其中，所述第一可變形件在所述第一被推動部于水平方向中偏動時可以變形，而使所述第一臺部于垂直方向中運動；(C)第二定位臺，上面放置第二光纖；以及(D)第二可變形件，它與所述第一可變形件對峙，且具有(a)用來支承所述第二定位臺的第二臺部和(b)與所述第二臺部相連的第二被推動部，其中，所述第二可變形件在所述第二被推動部于水平方向中偏動時可以變形，而使所述第二臺部于水平方向中運動。
2.如權利要求1所述的接續器，特征在于，所述第一與第二可變形件是由不銹鋼制成。
3.如權利要求1所述的接續器，特征在于，所述第一可變形件包括a)第一基部，它與所述第一被推動部相對并具有延水平方向延伸的第一通孔；b)第一支承部，它與所述第一基部相連，使所述第一被推動部位于所述第一基部與所述第一支承部之間；c)第一水平可彎曲部，它與所述第一支承部和所述第一臺部相連，于水平方向中延伸，并可在它自身厚度方向彎曲；d)第二水平可彎曲部，它與所述第一被推動部和所述第一基部相連，于水平方向中延伸，并可在它自身厚度方向彎曲；以及e)垂直可彎曲部，它從所述第二水平可彎曲部與所述第一被推動部連接點附近的一個部分起，沿垂直方向延伸，同所述第一被推動部與所述第一臺部相連，并可在它自身厚度方向彎曲。
4.如權利要求1所述的接續器，特征在于，所述第一可變形件包括與所述第一被推動部相對的第一基部且有一于水平方向中延伸的第一通孔，所述接續器包括a)筒形件，它插入于第一通孔內，具有第一帶螺紋的內表面，并可在第一通孔的軸向中滑動；b)接觸件，它設在所述筒形件的一端和所述第一被推動部之間，并抵貼所述第一被推動部；c)第一彈簧，它設在所述接觸件與所述筒形件之間；d)棒狀件，它有帶螺紋的第一端部，還有第二端部，所述第一端部能配合入所述筒形件的所述第一帶螺紋的內表面中；e)第一齒輪，它固定在所述棒狀件的所述第二端部上；f)第二齒輪，它與第一齒輪嚙合；以及g)第一馬達，用來轉動所述第二齒輪。
5.如權利要求1所述接續器，特征在于，所述第一基部有一在第一通孔軸向中延伸的導孔，而所述接續器包括一固定到所述第一柱形件上并通過此導孔延伸的一個銷。
6.如權利要求1所述的接續器，特征在于，所述第二可變形件包括a)第二基部，它與所述第二被推動部相對并具有延水平方向延伸的第二通孔；b)第二支承部，它與所述第二基部相連，使所述第二被推動部位于所述第二基部與所述第二支承部之間；c)第一垂直可彎曲部，它與所述第二臺部和所述第二基部相連，于垂直方向中延伸，并可在它自身厚度方向彎曲；d)水平可彎曲部，它與所述第一被推動部和所述第一垂直可彎曲部相連，于水平方向中延伸，并可在它自身厚度方向彎曲；以及e)第二垂直可彎曲部，它從所述水平可彎曲部與所述第二被推動部連接點附近的一個部分起，沿垂直方向延伸，同所述第二被推動部與所述第二支承部相連，并可在它自身厚度方向彎曲。
7.如權利要求1所述的接續器，特征在于，它還包括有設在所述第一與第二定位臺之間一空隙的鄰區中的一對放電電極，使得當有高壓加在這對放電電極之間時，設在所述第一與第二定位臺上的第一與第二光纖便由發生在這對電極間的放電所產生的熱而熔融并相互接續上。
8.如權利要求1所述的接續器，特征在于，它還包括機殼，用來裝納所述第一與第二可變形件；CCD攝像件，設在所述機殼內，用來攝取所述第一與第二光纖的圖像；以及顯示器，它與所述CCD攝像件作電聯結，用來顯示第一與第二光纖的圖像。
9.一種用來驅動第一與第二對象的驅動機構，它包括(A)第一定位臺，上面放置有第一對象；(B)第一可變形件，它具有(a)用來支承所述第一定位臺的第一臺部和(b)與所述第一臺部相連的第一推動部，其中，所述第一可變形件在所述第一被推動部于水平方向中偏動時可以變形，而使所述第一臺部于垂直方向中運動；(C)第二定位臺，上面放置有第二對象；(D)第二可變形件，它具有(a)用來支承所述第二定位臺的第二臺部和(b)與所述第二臺部相連的第二推動部，其中，所述第二可變形件在所述第二被推動部于水平方向中偏動時可以變形，而使所述第二臺部于水平方向中運動。
全文摘要
本發明涉及用于實行光纖與類似對象定位的微驅動件，通過將組分式的部件形成為整體式部件而消除了游隙，由此改進了驅動精度。每個微驅動件包括一個基部，其中形成有用于推動裝置的插孔；一個支承部，它與基部形成整體并與插孔相對峙；一個被推動部，為推動裝置所推動；以及一個臺部，用來支承驅動的對象。此臺部有一側連接著從此支承部延伸出的第一水平可彎曲部，而另一側則空開著。
文檔編號G02B6/42GK1126842SQ95115089
公開日1996年7月17日 申請日期1995年8月17日 優先權日1994年8月18日
發明者小林己喜雄, 清家健夫, 小名篤欲, 児玉至行 申請人:住友電氣工業株式會社