Способ обработки и монтажа наконечников оптического соединителя

 

Использование: технология изготовления прецизионных деталей волоконно-оптического тракта. Сущность изобретения: совмещают оптическую ось первого наконечника с базовой осью обрабатывающего инструмента, а оптическую ось второго наконечника с оптической осью первого наконечника , производят механическую обработку наружных базовых поверхностей наконечников одновременно, при этом на наружных поверхностях обоих наконечников формируют продольные выступы путем одновременного вращения обрабатывающего инструмента относительно собственной оси, параллельной базовой оси, его возвратно-поступательного перемещения параллельно базовой оси и планетарного возвратно-поступательного перемещения обрабатывающего инструмента по дуге окружности , ось которой совпадает с базовой осью, наконечники укладывают в ложемент так, что продольные выступы ориентированы одинаково по отношению к V-образной канавке. 3 ил. ы Ё

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 6 02 8 6/38

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4872824/10 (22) 11.10.90 (46) 15.01.93. Бюл. № 2 (71) Опытно-конструкторское бюро ми кроэлектроники и информационно-измерительной техники при Башкирском государственном университете им. 40-летия Октября (72) А.Д. Егоров (56) Авторское свидетельство СССР № 1004944,, кл. G 02 В 6/36, 1979.

Патент ФРГ ¹ 2626243, кл. G 02 В 5/14, 1977.

Егоров А.Д. Юстировка наружного диаметра наконечников в многоканальных световодных соединителях для кабеля большей протяженности "Техника средств связи", сер. "Техника проводной связи" №. 3, 1984, с. 101-103. (54) СПОСОБ ОБРАБОТКИ И МОНТАЖА НАКОНЕЧНИКОВ ОПТИЧЕСКОГО СОЕДИНИТЕЛЯ (57) Использование: технология изготовления прецизионных деталей волоконно-оптиИзобретение относится к технологии изготовления прецизионных деталей волоконно-оптического тракта, а более конкрет. но †: к технологии точного сочленения наконечников световодных соединителей, разветвителей, аттенюаторов и т.п.

Известен способ обработки и монтажа наконечников оптического соединителя, предусматривающий вращение юстируемого оптического волокна или кабеля, Однако вращать в процессе юстировки, например, километровую бухту кабеля, армированного с двух сторон полумуфтаяи, представляется крайне неудобным.

Я2„, 1788491 А1 ческого тракта. Сущность изобретения: совмещают оптическую ось первого наконечника с базовой осью обрабатывающего инструмента, а оптическую ось второго наконечника с оптической осью первого наконечника, производят механическую обработку наружных базовых поверхностей наконечников одновременно; при этом на наружных поверхностях обоих наконечников формируют продольные выступы путем одновременного вращения обрабатывающего инструмента относительно собственной оси, параллельной базовой оси, его возвратно-поступательного перемещения параллельно базовой оси и планетарного возвратно-поступательного перемещения обрабатывающего инструмента по дуге окружности, ось которой совпадает с базовой осью, наконечники укладывают в ложемент так, что продольные выступы ориентированы одинаково по отношению к V-образной канавке. 3 ил.

Известен также способ обработки и монтажа наконечников оптического соединителя, включающий вклеивание в цилиндрический наконечник световода и совмещение оси световода с осью внешней цилиндрической поверхности наконечника при его поперечном перемещении в мессе эатвердевающего клея.

Данный способ характеризуется следующими недостатками: а) сложно отъюстировать- несколько близко расположенных (50 — 70) мм наконечников клеевым способом;

1788491

Наиболее близким к предлагаемому по 10

20 суппорте станка крепится двухкоординатный микрометрический стол с цангой для 40

50 б) усложнена последующая сушка каждого из наконечников в автономном фиксирующем приспособлении; в) велико время полимеризации клеев.

Кроме того, недостатком вышеуказанных способов юстировки является визуальный метод совмещения центра сердечника оптического волокна с осью вращения шпинделя в и с осью образующей втулки технической сущности является способ об.работки и монтажа наконечников оптического соединителя. Такой способ, выбранный в качестве прототипа, заключается в совмещении оптической оси эталонного наконечника оптического соединителя с осью вращения обрабатывающего инструмента, а оптической оси первого юстируемого наконечника — с оптической осью эталонного наконечника; механической обработке нарушенной цилиндрической базовой поверхности первого юстируемого наконечника и укладке его в ло>кемент, имеющий V-образную канавку,.совмещении onтической оси второго юстируемогo наконечника с оптической осью эталонного

-наконечника, механической обработке нарушенной цилиндрической базовой поверхности второго юстируемого наконечника и укладке его в ложемент.

В процессе реализации такого способа через шпиндель токарного станка пропускают эталонное оптическое волокно, соединенное со светодиодом с одного конца, а с другого — с эталонным наконечником. Сердечник эталонного волокна совмещают с осью вращения шпинделя, снаб>кенного резцовой головкой с "летучим" резцом, На закрепления юстируемого наконечника с волокном, свободный конец которого связан с прибором, регистрирующим величину оптического сигнала, прошедшего через юстируемое волокно. По эталонному волокну подается световой сигнал, который попадает в юстируемое волокно и на фотодиод прибора, который показывает какое-конкретное ".íà÷åí.èå. .Перемещая юстируемый наконечник с волокном, добиваются максиMBflbHoI o значения сигHBllB flo прибору, T,е. совпадения ог*,тических ocGLI эталонного N юстируемого наконечников, что соответствует совпадению оптической оси юстируемого наконечника с осью врашения шпинделя, Далее производится обработка наружного диаметра юстируемого наконечника "летучим" резцом. По завершении обработки вместо обработанного наконечника устанавливается новый (юсти25

30 руемый) наконечник и вышеописанный процесс повторяется. При монтаже сапрягаемые наконечники укладывают в ложемент с

V-образной канавкой.

Недостатки способа: а) последовательность действий не обеспечивает идентичность цилиндрических поверхностей с точностью более 1 — 2 мкм вследствие раздельной (неодновременной) обработки наконечников оптического соединителя. Отсутствие идентичных цилиндрических поверхностей повышает потери при стыковке наконечников; б) последовательность действий не обеспечивает получения нэ наконечниках оптического соединителя взаимно-ориентируемых признаков (элементов), позволяющих достичь наиболее точной юстировки при монтаже путем угловой ориентации сопрягаемых деталей, что, в конечном счете, также ведет к повышению потерь в стыках.

Цель изобретения — уменьшение вносимых потерь оптического соединителя путем более точной подгонки его наконечников друг к другу, Поставленная цель достигается способом обработки и монтажа наконечников оптического соединителя, заключающимся в совмещении оптической оси первого наконечника оптического соединителя с базовой осью вращения обрабатывающего инструмента, а оптической оси второго наконечника — с оптической осью первого наконечника и укладке после механической обработки в ложемент, имеющий V-ооразную канавку, наконечников оптического соединителя, который отличается от известного тем, что осуществляют одновременную обработку наружных цилиндрических базовых поверхностей наконечников оптического соединителя, при которой обрабатывающий инструмент совершает возвратно-поступательное движение вдоль параллельно базовой оси, вращение вокруг собственной оси и планетарное возвратно-поступательное движение по дуге окружности, величина а которой ограничена углами

%пах /Зоб + Q (%пах, где

%пах = 2 Ю вЂ” 2 B f C Sl fl

)Зоб- допуск, обусловленный погрешностью обработки;

П вЂ” припуск нэ обработку;

1788491

D — диаметр обрабатывающего инструмента; б — диаметр наконечника после обработки, а по завершении обработки наконечники 5 оптического соединителя укладывают так, чтобы продольные выступы на наружных цилиндрических базовых поверхностях, образованные в результате такой обработки, были сориентированы в ложементе одина- 10 ково по отношению к V-образной канавке.

Сущность изобретения заключается в использовании последовательности действий, обеспечивающих максимальную подгонку наконечников оптического 15 соединителя друг к другу, а также возможность максимально точного сопряжения их друг с другом.

Схема установки для реализации данного способа приведена на фиг.1, а на фиг.2 20 дэна схема укладки наконечников оптического соединителя в ложементе. Фиг.3 необходима при определении максимального значения угла циркуляции обрэбатывающего инструмента. 25

Установка для реализации способа содержит первый наконечник 1 с вклеенным B него оптическим волокном 2, установленным в цангу 3 и сопряженным с источником

4 излучения, градиентную линзу 5, вклеен- 30 ную во второй наконечник 6 и состыкованную с оптическим волокном 7, соединяющим второй наконечник 6 с фотоприемником регистрирующего прибора 8,.

Второй наконечник 6 укреплен в державке 35

9. Шлифовальный круг 10 закреплен на державке 11, планетарная ось вращения которой совпадает с осью наконечника 1. При движении шлифовального круга 10 по обрабатываемым поверхностям наконечников 1 40 и 6 он занимает крайние положения 13-13

При cTblKQBKB первого 1 и второго 6 наконечников их укладывают в V образную канавку ложемента 14 так, как показано на фиг,2. 45

Реализация способа осуществляетсл следующим образом. В цангу 3, установлен- ную на столе координатно-шлифовэльного станка, закрепляют наконечник 1 с вклеенным в него оптическим волокном 2. По во- 50 локну 2 подают световой сигнал от источника 4. По световому сигналу на выходе волокна 2, перемещал цангу 3 по двум осям, устанавливают ее так, чтобы оптическая ось волокна 2 совпала с планетарной 55 осью 12 — 12 вращения шлифовального кру1 га 10. Далее в державку 9 закрепляют второй наконечник 6.

Второй раз подают питание на источник

4, Излучаемый сигнал, пройдя через волокно 2, попадает на градиентную линзу 5 и далее через волокно 7 на фотоприемник регистрирующего прибора 8. Стрелка прибора отклоняется на определенную величину. Перемещал державку 9 по двум координатам, добиваются максимального значения сигнала по прибору и, следовательно, максимальной соосности оптических осей волокна 2 и градиентной линзы 5, На этом процесс совмещения осей заканчивается и начинается процесс совместной обработки наружных цилиндрических поверхностей наконечников 1 и 6. При этом шлифовальный круг осуществляет вращательное движение вокруг своей оси, возвратно-поступательное движение вдоль оси обрабатываемых наконечников и возвратно-поступательное (циклическое) движение по дуге а менее 2л (фиг.3).

Очевидно, что после такой обработки наружные диаметры наконечников будут иметь в зоне перекрытия державкой 9 продольный выступ, высота которого равна величине припуска П нэ обработку. При стыковке наконечников во время монтажа соединителя их укладывают в ложемент, имеющий Ч-образную канавку (фиг.2), где благодаря наличию продольных выступов на обработанных деталях имеется возможность их одинаковой угловой ориентации в ложементе 14, а, следовательно. возможность дополнительного увеличения точности совмещения оптических осей сопрягаемых деталей и тем самым дополнительного снижения потерь в стыках.

Важно отметить, что максимально точная ориентация наконечников в ложементе

14 достигается тогда, когда продольный выступ имеет минимальную ширину (т.е. фактически представляет собой линию).

Максимальное (номинальное) значение угла а при котором образуется такой выступ, может быть определено при анализе чертежа, приведенного на фиг.3. Здесь окружность с центром в точке О и диаметром d представляет собой сечение наконечника после его обработки. Окружность с центром в точке О и диаметром (б+2П) представляет собой сечение наконечника до его обработки, где П вЂ” припуск на обработку. Дуги с центрами в точках О> и 02 — крайние положения обрабатывающего инструмента с диаметров D,  — вершина продольного выступа, образующегося при обработке наконечника.

Соедин;в точки 01 и 0z с точками О и В получим два равных треугольника; ЬО ОВ и

ЛО20В (равны, так как равны соответствующие стороны), 1788491

Обозначим как

g = LO1OB = L0D08 (1)

Тогда максимальное (номинальное) значение угла циркуляции обрабатывающего инструмента определится как

%nax = 2 л - 2 г (2)

Если известны длины всех сторон треугольника, то синус угла может быть определен по известной формуле (4); с

sin y = „(Р (p — а ) { Р— Ь ) (Р— с ) (3)

2ч/ где р = 0,5 (а+Ь+с) а, b,c — длины сторон треугольника а = 0,5 D, Ь = 0,5 (D+d), с = 0,5 d + Л

Отсюда получаем значение полупериметра треугольника:

Р =- 0,5 (D+ d+ П) (4)

Подставляя данные значения в формулу (3), получим, г и и - -о+и и -п}(+и}

Ги 2 } 2 + г и

С отсюда:

y=arcsir} х

2 R D-+И+П) П вЂ” П (И+П} х

П+сГ) d+2 П

Подставляя (5) в (2), получим: ап,:, = 2я - 2 arcstn x

24жв -и -п D— - п} и+п (О+О d+2 П

Очевидно, что если угол циркуляции а выбРать больше чем clmDx, то зто пРиведет к уменьшению высоты выступа на наконечниках, что, в сво}о очередь, усложнит ориентацию их в ложементе 14, С другой стороны, применяемый при обработке станок не может обеспечить абсолютно точный угол циркуляции Qmgx и всегда будет иметь место угловая погрешность Jog. Исходя из этого, могут быть определены пределы изменения угла циркуляции а (очевидно, что

Дб целесообразно задать в сторону уменьшения угла й):

O max -Pob < г.г < G max. (7) При выполнении условия (7) обеспечивается образование выступа минимальной шйрины при сохранении максимальной высоты (при заданных значениях d,U,П, Pop ).

Такое выполнение выступа существенно облегчает осуществление взаимной угловой ориентации сопрягаемых наконечников (в ложементе), что, в конечном счете, также

55 ведет к уменьшению вносимых потерь опти. ческого соединителя.

После базирования (совместно обработанных) наконечников в ложементе производится фиксация их в данном положении, Из вышесказанного вытекают следующие выводы:

1. Благодаря одновременной обработке деталей оптического соединителя удается обеспечить максимальную идентичность реальных, приближенно цилиндрических поверхностей. Например, разность диаметров наконечников при обработке по данному способу не превышает 0,2 — 0,3 мкм, в то время каку прототипа, где реализована раздельная обработка наконечников, эта величина достигает 2-5 мкм, 2. Благодаря наличию продольных выступов, образованных в результате обработки по дуге а появляется возможность более точной взаимной угловой ориентации в ложементе, У прототипа такая возможность отсутствует..

3. Благодаря действиям согласно вышеизложенных пунктов 1 и 2 примерно на по-. рядок повышается точность стыковки наконечников, а, следовательно, уменьшается величина вносимых потерь в стыке (примерно на 40-50 ), В результате при прокладке протя>кенного оптического кабеля возможно уменьшение числа ретрансляторов, стоимость которых достаточно высока, 4. Улучшается технологичность за счет того, что при обработке отпадает необходимость выдерживания точного номинала диаметра, достаточно выдержать допуск на диаметр + 1 мм, Идентичность же диаметров, обрабатываемых одновременно деталей с точностью 0,2-0,3 мкм обеспечивается последовательность действий предпагэемоr0 способа.

5. Обеспечивается снижение трудоемкости благодаря одновременной обработке нескольких деталей оптического соединителя, а также за счет значительно расширенного допуска на диаметр + 0 1 мм, в то время как у прототипа поле допуска 2 — 3 мкм, Таким образом, каждый из предложенных существенных признаков изобретения направлен на достижение цели изобретения — уменьшения вносимых потерь оптического соединителя, а также повышению его технологичности и уменьшению трудоемкости изготовления, Формула изобретения

Способ обработки и монтажа наконечников оптического соединителя, заключаю1788491

10 щийся в совмещении оптической оси первого наконечника с базовой осью обрабатывающего инструмента, а оптической оси второго наконечника — с оптической осью . первого наконечника, механической обра- 5 ботке наружной базовой цилиндрической поверхности второго наконечника и укладке наконечников оптического соединителя в ложементе, выполненном с Ч-образной канавкой, о т л и ч à ю шийся тем, что, с 10 целью уменьшения вносимых потерь оптического соединителя, механическую обработку наружных базовых поверхностей наконечников производят одновременно, при этом на наружных поверхностях обоих 15 наконечников формируют продольные =ыступы путем одновременного вращения обрабатывающего инструмента относительно собственной оси, параллельной базовой оси, его возвратно-поступательного пере- 20 мещения параллельно базовой оси и планетарного возвратно-поступательного перемещения обрабатывающего инструмента по дуге окружности, ось которой совпадает с базовой осью, при этом дуга окружности ограничивается углами

Quake фоб << <%nake где

make = 2 л 2 агсз!п

2 П D+d+fl 0 — П б+П

О+б 6+2 П

Р< о -допуск, обусловленный погрешностью обработки;

П вЂ” припуск на обработку;

0 — диаметр обрабатывающего инструмента;

d — диаметр наконечника после обработки, причем наконечники укладывают в ложемент так, что продольные выступы ориентированы одинаково по отношению к

V-образной канавке.

1788491 авиа Л

Составитель А.Егоров

Техред М.Моргентал

Редактор

Корректор С,Патрушева

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 72 . Тираж Поцписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5