一种高频振动式光纤熔融焊接装置

技术领域

本申请涉及光纤焊接技术领域，尤其涉及一种高频振动式光纤熔融焊接装置。

技术背景

光纤焊接技术是光通信领域中至关重要的一项技术。随着信息时代的到来，人们对高速、大容量、高质量数据传输的需求不断增长，这就促使光纤通信技术的迅速发展，而光纤焊接技术作为光纤连接的关键环节之一，更是备受关注。

目前常用的光纤焊接方法主要包括冷接和热熔两种方式，冷接就是使用冷接子，靠人工技术进行焊接，容易损害冷接头，热熔就是使用光纤熔接机来进行接续，接续质量好，损耗低，工作效率也高。现有的光纤焊接机的体型较大，不便于携带，功能单一且操作较为繁琐，在铺设光纤时，不便于对光纤的两端焊接。激光焊接是目前最广泛使用的光纤焊接技术之一，它利用激光对光纤进行局部熔化，再通过机械对光纤进行压合，从而实现光纤焊接。激光焊接虽具有高精度、高效率等优点，但激光焊接设备价格昂贵，需要高度技术的操作和维护，对于一些中小型企业而言，激光焊接的成本颇高。

因此，迫切需要一种携带方便、成本低以及多功能一体的光纤熔融焊接装置来解决这些问题。

发明内容

针对现有技术的不足，本申请提供了一种高频振动式光纤熔融焊接装置，利用振动摩擦的方式产生热量，使光纤两端横截面迅速升温熔接，最大限度的保证焊接点处的光传输通道，提高光纤连接效率。本申请集光纤创口平切、光纤无焊料振动焊接、接口打磨多功能于一体，且携带方便，成本低廉，利用机械振动法使焊接口形成良好的光传输通道，以确保焊接点处的损耗尽可能小，解决了光纤焊接的工序繁琐和工作环境要求高的问题。

为实现上述目的，本申请提供了如下方案：

一种高频振动式光纤熔融焊接装置，其特征在于，包括箱体，所述箱体为扁长方体，用于提供内部保护支撑和外部便捷携带稳固存放的空间；在所述箱体内部，从左至右依次安装有高频振动摩擦组件、横截面切割组件、焊接接头打磨器组件，所述高频振动摩擦组件和横截面切割组件通过转轴相连接；焊接时，左侧目标光纤固定于所述高频振动摩擦组件，右侧目标光纤穿过所述焊接接头打磨器组件，固定于所述横截面切割组件，左右两侧目标光纤断面相对，通过所述高频振动摩擦组件的振动使两条光纤断面摩擦熔融，在压力的作用下实现两条光纤断面的连接。

进一步的，所述高频振动摩擦组件包括振动模块，所述振动模块连接有振动器，所述振动器带动所述振动模块振动，用于左右两侧目标光纤的摩擦焊接。

更进一步的，所述振动模块内的左侧目标光纤沿切面方向往复运动，与右侧目标光纤断面产生相对摩擦，左右两侧目标光纤的相对振动位移不大于1/8d（d为光纤直径）。

进一步的，所述横截面切割组件包含切割模块，所述切割模块两端开设有刀片组，用于左右两侧目标光纤的横面切割。

进一步的，所述切割模块左侧端还设置有温度检测器，温度检测器包括温度传感器和计时器，温度传感器用于监测焊接点温度，焊接点温度达到预设光纤熔融温度开始，计时器开始计时；t时间后，控制高频振动摩擦组件停止振动，完成焊接。

更进一步的，所述切割模块内还设置有通道，所述通道内设置有弹簧，所述弹簧一端连接于切割模块左侧壁，另一端连接有卡扣，所述卡扣可在通道内自由滑动，所述卡扣用来卡住右侧目标光纤并对其限位。

进一步的，所述焊接接头打磨器组件包含打磨模块、打磨电机，所述打磨电机连接有齿轮组，用于光纤焊接接头打磨。

进一步的，所述箱体内还安装有便携电源、开关及控制器，并设置有外接电源插口。

本申请可以包含以下有益效果：

本申请通过利用高频摩擦生热的原理，将目标光纤实现振动熔融对接焊接，成本低廉，性价比高，适合多种规格光纤品种。

本申请集多种功能于一体，不仅可以焊接光纤，还可以将光纤端口平切，可以一物多用；焊接完成后还能进行光纤焊接口打磨，避免了因接口处管径增大造成的使用不便及人工打磨成本。

本申请可以实现对接光纤无痕熔接，大大提高光讯号传输质量和导通效果，美观实用，接缝创口小，光纤利用率高。

本申请操作简便，工作效率高，不受作业环境和人为手抖等因素制约，可以实现高效率对接光纤，省时省力省原料。

本申请整体体积小、质量轻，可便捷携带，运输方便。

本申请自带充电电池组，不仅可以外接电源使用也可以利用电池组供电工作，具有轻便携带、应用场景广泛的特点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请提供的一种高频振动式光纤熔融焊接装置示意图；

图2为本申请提供的一种高频振动式光纤熔融焊接装置结构示意图；

图3为本申请提供的一种高频振动式光纤熔融焊接装置左侧切割示意图；

图4为本申请提供的一种高频振动式光纤熔融焊接装置右侧切割示意图；

图5为本申请提供的一种高频振动式光纤熔融焊接装置切割状态示意图；

图6为本申请提供的一种高频振动式光纤熔融焊接装置切割器内部结构示意图；

图7为本申请提供的一种高频振动式光纤熔融焊接装置打磨状态示意图；

图8为本申请提供的一种高频振动式光纤熔融焊接装置焊接状态示意图；

附图标记：

1、箱体；2、高频振动摩擦组件；201、振动模块；2011、第一上半部分；2012、第一下半部分；2013、第一圆形通槽；202、振动器；3、横截面切割组件；301、切割模块；3011、第二上半部分；3012、第二下半部分；3013、第二通槽；3014、左侧刀片；3015、右侧刀片；3016、通道；3017、弹簧；3018、卡扣；3019、深槽；4、转轴；5、焊接接头打磨器组件；501、打磨模块；5011、左模块；5012、右模块；502、打磨电机；503、齿轮组；5031、打磨齿轮；5032、磨光刀；504、夹紧轴承；505、光纤接头；6、左侧目标光纤；7、右侧目标光纤；8、视位开口；9、电源；10、开关及控制器。

实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

如图1～8所示，一种高频振动式光纤熔融焊接装置包括箱体1，箱体1为扁长方体，用于提供内部保护支撑和外部便捷携带稳固存放的空间；在箱体1内部，从左至右依次安装有高频振动摩擦组件2、横截面切割组件3、焊接接头打磨器组件5，高频振动摩擦组件2和横截面切割组件3通过转轴4相连接，各组件均由隔热材料制成；焊接时，左侧目标光纤6固定于高频振动摩擦组件2，右侧目标光纤7穿过焊接接头打磨器组件5，固定于横截面切割组件3，左右两侧目标光纤断面相对，通过高频振动摩擦组件2的振动使两条光纤断面摩擦熔融，在压力的作用下实现两条光纤断面的连接。

箱体1包括内部填充部分和外部装饰部分，并在箱体1两侧开设光纤入口。内部填充部分设置在箱体1内部的高频振动摩擦组件2、横截面切割组件3、焊接接头打磨器组件5、电源9及开关及控制器10的四周，优选轻质高分子防水材料，有效起到安全支撑和防水抗震保护作用；外部装饰部分包括提手、可伸缩固定带，提手设置在外壳正前方位置，方便运输和携带，可伸缩固定带设置在箱体1下部四个角位置，可根据实际情况调用，有利于稳固，有效消除坠落隐患，本申请箱体1主要设计成开合长方体箱式结构，上半部主要起到保护和方便携带装置的作用；下半部分承载高频振动摩擦组件2、横截面切割组件3、焊接接头打磨器组件5、电源9、开关及控制器10。

高频振动摩擦组件2包括振动模块201，振动模块201为开合式结构设计，由第一上半部分2011和第一下半部分2012组成，在第一上半部分2011设置有视位开口8，用于观察光纤焊接情况，第一上半部分2011和第一下半部分2012接合处开设有第一圆形通槽2013，用于左侧目标光纤的嵌入和固定。振动模块201固定于箱体1下半部分最左侧下部，振动模块201连接有振动器202，振动模块201侧壁设置有卡槽，振动器202活动端连接于该卡槽，固定端固定于箱体1下半部分最左侧上部。振动器202采用直线往复运动式振动电机，用于左右两侧目标光纤的振动摩擦焊接。左侧目标光纤6嵌入时，需要打开振动模块201，将左侧目标光纤6沿第一圆形通槽2013直线牵引至切割位置，等待切割。

在本实施例中，振动模块201内的左侧目标光纤6沿切面方向往复运动，与右侧目标光纤7断面产生相对摩擦。具体来说，振动模块201内采用的是小振幅、高频率的振动方式，当左右两侧目标光纤之间产生相对振动时，由于摩擦力的作用，会使光纤端面发生热量集中，从而形成高温、高压区域，在此区域内两根光纤瞬间融合为一体，完成焊接。在此过程中，左右两侧目标光纤的相对振动位移不大于1/8d（d为光纤直径），有助于保证光纤焊接的准确性，并减少损耗。

横截面切割组件3包含切割模块301，切割模块301左邻振动模块201，与振动模块201间留有细微缝隙，便于振动模块201的振动。切割模块301固定于箱体1下半部分中间偏左位置，也是采用开合式结构设计，包括第二上半部分3011和第二下半部分3012，在第二上半部分3011的两端各开设有视位开口8，第二上半部分3011和第二下半部分3012扣合位置开设有第二通槽3013，用于右侧目标光纤7的路径引导。在该第二通槽3013的左右两端开设深槽3019，用于光纤端头的收集。在右端深槽3019的相邻位置，第二通槽3013有部分加宽。切割模块301两端设置有刀片组，刀片组包括左侧刀片3014和右侧刀片3015，刀片组设置为圆弧形，用于切割光纤端口；切割模块301与振动模块201通过转轴4连接，并且切割模块301可绕转轴4旋转0～120°，通过角度旋转实现端头切割。具体的操作是，当左侧目标光纤6直线前进至左侧刀片3014位置，右侧目标光纤7牵引至右侧刀片3015位置时，旋转切割模块301，对光纤接头进行切割，保证光纤端口横面平整度。

切割模块301左侧端还设置有温度检测器，温度检测器包括温度传感器和计时器，温度传感器用于监测焊接点温度，焊接点温度达到预设光纤熔融温度开始，计时器开始计时；t时间后，控制高频振动摩擦组件2停止振动，完成焊接。t的数值根据经验参数进行初步设定，并在实际操作中进行调整和优化。

具体为t=kd，t为焊接点温度达到预设熔融温度后继续摩擦时间（t为整数），k为熔化系数，d为光纤直径，k的取值范围为0.6～0.9，可取0.6、0.7、0.8、0.9。光纤直径越大，熔化系数越大，焊接点温度达到预设熔融温度后继续摩擦时间越长。本申请适用于材质为甲基丙烯酸甲酯（MMA）的实心光纤，在振动频率为200Hz-240Hz范围内，不同规格直径下的光纤熔化时间表如下：

为了使本装置能够更好的实现，在切割模块301的第二上半部分3011设置有通道，通道内设置有导向柱，导向柱上安装有弹簧3017，弹簧3017一端连接于切割模块301左侧壁，另一端连接有卡扣3018，卡扣3018可随弹簧3017在第二通槽3013加宽部分内滑动，卡扣3018用来卡住右侧目标光纤7并对其限位。在弹簧3017自然状态下，卡扣3018处于第二通槽3013的加宽部分最左端。需要焊接时，将右侧目标光纤7端头牵引至切割模块301左侧，然后将弹簧3017拉伸至第二通槽3013加宽部分最右侧，再将卡扣3018卡住光纤。振动摩擦时，左侧目标光纤6和右侧目标光纤7接触，右侧目标光纤7受到向右的微小的作用力F1，弹簧3017收缩力为F2，由于F2远远大于F1，将使右侧目标光纤7时刻保持与左侧目标光纤6接触，并为两侧目标光纤焊接处施加一定压力，光纤熔融后，在该压力的作用下，两侧光纤实现焊接。

焊接接头打磨器组件5包含打磨模块501、打磨电机502，打磨电机502连接有齿轮组503，用于光纤接头打磨。打磨模块501安装于箱体1下半部分右侧，分为左模块5011和右模块5012，左模块5011紧邻切割模块301设置；左模块5011和右模块5012均为开合式结构设计，同切割模块301及振动模块201一样，分为上下两部分且内部开有第三圆形通槽，用于光纤的嵌入及固定。左模块5011和右模块5012中间设置有齿轮组503，齿轮组503包括第一传动齿轮、第二传动齿轮、打磨齿轮5031，上述三个齿轮位于同一直线上；打磨电机502轴上安装第一传动齿轮，第一传动齿轮啮合第二传动齿轮，第二传动齿轮啮合打磨齿轮5031，打磨齿轮5031上带有磨光刀5032，打磨齿轮5031可匹配不同直径的磨光刀5032，光纤嵌入打磨模块501时从打磨齿轮5031中穿过。打磨齿轮5031可开合，便于光纤的嵌入和取出。光纤焊接后，将接头处移动到打磨齿轮5031位置，启动打磨电机502打磨光纤接头处创口溢出物，使光纤表面更加平整光滑，减少反射光的衰减和反射损耗，提高信号的传输稳定性和可靠性。打磨后按下停止按钮，打磨电机502停止运转。在本实施例中，右模块5012左侧安装有四个夹紧轴承504，用于固定打磨齿轮5031。

在本实施例中，振动模块201、切割模块301、打磨模块501及打磨齿轮5031上的磨光刀5032均可灵活更换，以匹配不同光纤直径的焊接，且振动模块201内的第一圆形通槽2013、切割模块301内的第二通槽3013、打磨模块501内的第三圆形通槽与打磨齿轮5031应保持同心。

如图1所示，箱体1内还安装有便携电源9、开关及控制器10，并设置有外接电源插口，便携电源9为可移动电池组，用于装置的供电；开关及控制器10内设置有按钮开关和控制器，用于振动器202的自动或手动启动和停止、打磨电机502的启动和停止以及紧急停车；外接电源用于连接市电。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“横”、“纵”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。