用于端接光缆的系统 本发明总的涉及用于精确组装元件的装置和方法，并尤其涉及通过把光缆连结到光学连结器而端接光缆的装置和方法。
很多包括组装元部件的制造方法要求把第一元件精确地放置到或插入到第二元件中。通常这些元件非常小或脆，组装需要专门设计容纳这种元件的装置和方法。这些元件的成功组装还取决于元件之间精确的对准以便实现特定部件之间的精确安装。另外，还需要第一元件和容纳并与第一元件形成一体的第二元件的精确对准，从而避免一个或两个元件的挤压、断裂或破裂。但是，这种精确地对准通常是很困难的并且因耗费巨大而难于达到，因为必须对现有的方法增加额外的步骤，或者必须设计和采用专门的装置来达到可接受的结果。因此，需要有改善元件之间精确对准的装置和方法，其中元件能够迅速而经济地结合到现有地制造系统中。利用振动或波动能量来提高现有系统的精确度和效率实现这种效果。
可以在制造过程的不同阶段利用变频、变幅和变功率密度的振动或波动能。首先，振动或波动能可以用于混合两种或多种粘结化合物而不产生可能会导致粘结混合物过早固化的无用热量。而且，如果混合的成分是液体，利用振动或波动能的混合过程可以有效地对混合的成分脱气。其次，振动或波动能便于某些粘滞液体如粘合剂向希望浸湿全部表面的小空间流动，并且需要完全填充小空间而使之没有空隙或气隙。第三，振动或波动能可用于促进小容限(closetolerance)部件的结合或对准，尤其当这些部件尺寸很小并且质地易碎时。当第一部分必须经过开口插入第二部分中时，振动或波动能的应用相对于第二部分自然趋向于集中在第一部分。这种效果由元件、部分或其它物体寻求其最低能量状态的趋势产生。这种趋势在光纤元件的自动化组装中是一个关键因素，并且在小容限机械、各种电子元件的组装以及其它物件的制造中同样有用。第四，振动或波动能可以用于加热材料，并可以用于热粘接或热固化某种物质。通常需要花费几分钟或甚至几小时的粘接在使用振动或波动能时可以只用几秒钟就被热固化。所以，振动或波动能固化过程可以大大地减少组装某些部件所需的时间。
在工业过程中振动或波动能有多种已知的用途。Prunier的美国专利US4,176,909公开了一种通过超声焊接热塑材料制成的连结器和光缆而同时在组件上施加径向压力来把连结器固定到光缆上的方法。Jeffrey的美国专利US4,265,689公开了一种利用超声波的连接玻璃物体的方法。Faulkner等人的美国专利US4,339,247公开了一种通过声能转换器从液体中分出溶解的气体的方法。Senapati等人的美国专利US4,548,771提供了一种通过施加超声能量硫化橡胶的方法。Kneafsey等人的美国专利US4,867,817提供了一种通过声处理活化微胶囊包裹的化学成分的方法。Brockmeyer等人的美国专利US5,300,162公开了一种通过超声焊接聚合光纤与塑料管而生产光耦合器的方法；Zwick的美国专利US5,690,766公开了一种连接集成电路芯片和导线框架的方法，包括在制造过程期间从声源施加振动以暂时改变粘合剂流变能力的步骤。但是，现有技术并没有考虑到利用振动能量进行在工业过程中元件或部件的精确组装，如光学连结器的组装。
光纤技术在现代通信中扮演着关键性的角色。但是，对于要利用的光缆，光纤必须是精确地对齐，以致从一个光缆发出的信号通过另一个光缆时有最小的信号损耗。光纤产业开发了许多标准的连结器，这些连结器可以固定到光纤的端部，把两根光纤的端部彼此精确地定位。把光学连结器连接到光缆的端部称作端接。这些端接大量地出现，并且由于光纤之间连接处的高传输率所需要的光纤和连结器之间的极小容限，这种端接必须与功能的精确要求完全地一致。光纤的端接主要由手工执行大部分或所有步骤的熟练工人组装。组装过程要求很多的技巧，并且由于频繁的技术误差，产生的端接质量不一致。因此，需要能够有效地自动执行组装过程的装置和方法，由此一致地制造高质量的光纤终端。
组装光纤终端的过程主要有四个方面：(a)制备注入到光学连结器中的粘合剂或环氧树脂，(b)把适当量的粘合剂注入到光学连结器中，(c)把光纤精确地插入到光学连结器中，和(d)把光纤插入到连结器中后固化光学连结器中的粘合剂。粘合剂的制备和固化可以通过利用振动或波动能实现，如前所述。但是，需要另外的方法和装置完成粘合剂的注入和光纤插入步骤。
如前所述，粘合剂注入步骤目前是通过熟练技术工人的手工完成的。尽管是有技巧和熟练的技术工人，这些工作仍然需要推测，并且会产生数量难以承受的无用终端。所以需要有一种自动进行的粘合剂注入系统，把恰当量的粘合剂不断地分送到光学连结器中。关于粘合剂向光学连结器的注入已知有几种方法。Bloom的美国专利US5,815,619公开了一种密封端接的光学连结器。Nakajima等人的美国专利US5,858,161提供的一种组装光学连结器的方法，包括使用具体设计的夹具把环氧树脂注入到连结器中。还有Nakajima等人的美国专利US5,913,001公开的一种类似的环氧树脂注入装置。但是，这些方法和装置都没有考虑自动注入过程、从而减少技术工人的不连续性及误差的问题。
与粘合剂的注入步骤一样，光纤往光学连结器中的插入也由手工完成。这种手工过程是费时的，并且导致不一致性和不可预测性；因此，需要一个可以快速且一致地批量生产功能性光纤终端的自动系统。目前已有多种用于把光纤插入光学连结器中以形成一个终端的方法和装置。例如Mallison的美国专利US4,666,237、Kling等人的US4,673,245、Bailey等人的US4,681,398和Bulman等人的US5,058,984、Slaney等人的US5,113,474公开了一种通过利用选定的不会破裂光纤的力组装光学连结器的手持式装置。Okada等人的美国专利US5,235,664提供了一种制作光纤终端的设备，利用导孔把光纤集中到连结器的中心。Jong等人的美国专利US5,261,020提供了一种光学连结器组装工具，利用设置在准备端接的光缆周围的卷边管，Deuel的美国专利US5,442,724公开了一种通过卷曲连结器本身而把光缆端接到连结器的手工工具。Bloom的美国专利US5,917,975公开了一种通过连结器套筒的热膨胀而形成光纤与连结器的低应力装配的设备。但是，现有技术没有提供一种能给用户提供反馈数据以确保光纤终端高容量、高精度组装的集成的自动系统。
因此，现有技术的种种不利之处通过本发明得以克服，本发明提供一种用于端接光缆的集成的、自动的高精度系统。虽然此系统包括组装光纤和光学连结器的方法和装置，但重要的是应该注意到本发明的特别方面，即振动或波动能的各种应用可用于一般的制造和精确组装，而不局限于光纤的方法和装置。
本发明提供一种系统，该系统包括端接光纤与光学连结器的整个过程，并利用来自反馈模块的数据确保精确度和一致性。本发明提供用于制备注入到光学连结器中的粘合剂的方法和装置；提供把粘合剂注入到光学连结器中的装置和方法；提供把光缆插入到光学连结器中的装置和方法；以及在光纤插入到光学连结器中之后固化粘合剂的方法。
制备注入到光学连结器中的粘合剂的系统包括一个与粘合剂连通的装置，该装置产生具有足以与粘合剂混合且使之脱气的频率和强度的振动或波动能，系统还包括至少使两种材料混合且脱气的自动系统。把粘合剂注入到光学连结器中的装置包括一个保持粘合剂的容器，和一个把粘合剂分送到光学连结器中的装置。把光缆插入到光学连结器中的装置包括一个基础组件；一个连接到基础组件的用于保持光纤的装置；一个与光纤相对放置的光学连结器支架；一个用于使基础组件与光学连结器支架相对取向的装置；和一个用于相对于光学连结器集中光纤的反馈模块。光纤插入装置包括一个与用于产生一定频率和强度的振动或波动能的装置的特定部件连通的装置，促进在光学连结器中集中光纤，并简化光纤和连结器的组装。用于在光纤插入到光学连结器中之后固化粘合剂的方法包括一个与光学连结器连通的装置，用于产生频率和强度足以在从组装设备中除去端接光缆之前加热和固化光学连结器中粘合剂的振动或波动能。
因此，本发明的目的在于提供一种利用振动或波动能简化小容限元件或部件的精确组装的方法和装置。
本发明的另一目的在于提供一种利用振动或波动能固化粘结材料的制造和组装的方法。
本发明的另一目的在于提供一种利用振动或波动能将材料混合及脱气的制造和组装的方法。
本发明的另一目的在于提供一种促使粘合剂流到元件的窄小区域中、促使表面的浸湿并且提高元件之间的最终粘结的方法。
本发明的另一目的在于提供一种端接光缆的集成的、自动的高产量系统。
本发明的另一目的在于提供一种给用户供给反馈数据以确保高度精确和一致的组装过程的智能系统。
本发明的其它目的、优点和新颖之处通过下面参考附图的描述将变得更加情形。
标号
光缆
10光缆
12外护套
14缓冲层
16光纤
光学连结器
20光学连结器
22外壳
24加载弹簧的底座
26套箍
28套箍芯
30夹层空间
混合和脱气装置
40混合和脱气装置
41第一储器
42第二储器
43第一泵和计量装置
44第二泵和计量装置
45能量源
46角状物
47混合腔
48通风孔
49第三泵和计量装置
粘合剂注入装置
50粘合剂注入装置
52安装托架
54外壳
56垂直支撑板
58上水平板
60下水平板
62凹口
64对准棒
66夹板
68注射器
70套管
72针头
74插棒
76插棒块
78载盒
80电机
82控制模块
84固定决
86腔体
88孔口
90能量源
92角状物
组装装置
100组装装置
102控制模块
104电机
106定位台
108导螺杆
110基础组件
112移动块
114第一定位块
116基板
118第一对箝臂
120第二对箝臂
122第一V形槽
124第二V形槽
126箝位磁铁
128铰链销
130中心对准止挡
132开启棒
134反馈模块
136力传感器
138传感器组件
140光学连结器支撑件
142垂直支撑件
144安装托架
146第二定位块
148数据处理单元
150能量源
152角状物
图1是根据本发明的光学连结器和部分插入光学连结器中的带状光缆截面图；
图2是利用振动或波动能对至少两种材料同时混合及脱气的系统的优选实施例；
图3是根据本发明的粘合剂注入装置的优选实施例；
图4a-e是根据本发明向光学连结器中注入粘合剂的方法的优选实施例；
图5是本发明利用振动或波动能以简化把粘合剂注入到光学连结器中的实施例截面图；
图6是根据本发明的光纤和光学连结器组装装置的优选实施例；
图7是本发明利用振动或波动能把光纤集中到光学连结器中并简化光纤和光学连结器的组装的实施例截面图；
图8是本发明利用振动或波动能固化用于粘结光纤和光学连结器的粘合剂的实施例截面图；
下面将参考附图对本发明的优选实施例进行详细地描述。
根据本发明组装光纤终端的过程主要有四个步骤：制备注入到光学连结器中的粘合剂；把所需量的粘合剂注入到光学连结器中；把光纤精确地插入到光学连结器中；和在光纤插入到连结器当中后固化连结器中的粘合剂。下面详细描述每一个步骤。
整个本发明中利用振动或波动能简化端接光缆的过程。振动或波动能定义为任何在元件中产生机械振动、声波或弹性波的振动。振动可以是低频或高频。在本发明的优选实施例中，低频振动称作振动能，而高频振动(频率不低于20kHz)称作波动能、超声波能或超声振动。振动的频率是振动周期的倒数。振动的振幅和频率决定振动产生的能量或功率。产生振动和波动能的装置是已知的，本发明利用任何适当的装置产生所需的振动或波动频率和振幅。
本发明的优选实施例包括两个工件：光缆10和连接到建立在光缆10中心的光纤16的光学连结器20。如图1所示，必须为端接过程制备光缆10。必须从将要连接到连结器20的的光纤16上剥去外护套12和缓冲层14。图1还表示光学连结器20，该连结器包括一个包围光学连结器20的内部元件的外壳22。存在于外壳22之内的是支撑套箍26的加载了弹簧的底座24。加载弹簧的底座24包括夹层空间30，光纤16穿过该空间到达套箍26。套箍28穿过套箍26的长度，光纤16必定插入套箍芯28以形成光纤终端。应注意，制造的光学连结器有多种规格，并不是所有的光学连结器都有与上述的连结器20相同的组件。本发明意欲与光纤产业中使用的任何光学连结器一起使用。
套箍26一般以最大限度地批量生产，套箍的芯以0.25μm的增值制造。光纤16是光缆10的光传送部分，也以高容限地制造；但是，不同制造商之间以及不同批量之间这些光纤可以由高达±0.5μm的差异。所以光缆的终端需要选择适当大小的套箍26。光缆中的典型光纤16一般大约为125±0.5μm。套箍26中套箍芯28的典型直径为127±0.5μm，以容纳光纤直径的差异。
粘合剂的制备
虽然有许多种合适的粘合剂，但用于粘结光学连结器和光纤的粘合剂主要是一种由至少两种材料组成的环氧树脂，两种材料必须在注入到光学连结器20中之前混合及脱气。本发明提供了一种对环氧树脂有效混合及脱气的装置和方法。图2表示混合及脱气装置40。混合及脱气装置40的优选实施例利用第一储器41和第二储器42保持两种待混合的材料。如果在混合物中还包括其它的材料，可以增加另外的储器及有关的硬件以对装置40混合及脱气。第一储器41和第二储器42通过导管连结到第一泵和计量装置43及第二泵和计量装置44，把所需量的材料从第一储器41和第二储器42输送到混合腔47。当待混合的材料流到混合腔47中时，角状物46将振动或波动能从能量源45传递到混合腔47。角状物46是任何一种足以在元件之间传递振动或波动能的装置。这种振动或波动能将混合腔47中的材料混合并脱气。混合过程产生的无用气体从混合腔47经通风孔48排出。材料被混合并脱气后，第三泵和计量装置49把粘合剂输送到一个用于把粘合剂注入到光学连结器20中的装置中。
在本发明的优选实施例中，混合腔47具有一种光滑的内部形状，没有尖锐的边缘或角部。例如，混合腔47可以是球形、椭圆或柱形。虽然可以采用有角的形状，但是混合腔47的光滑内部减少振动或波动能源45必定提供适中的混合及脱气。另外，当把混合腔47设计成谐振腔或由自然谐振的材料制造时，可以优化从能量源45向混合腔47的能量传递。
一般地，通过混合及脱气装置40监测电功率、转换频率和时间。由转换器效率增大的电功率将决定由能量源45提供给混合腔47的振动或波动能。所以，通过改变功率、频率和时间周期，可以用混合及脱气装置40对具有不同物理特性的各种材料混合及脱气。
提供振动或波动能给混合腔47的功率水平、时间周期和频率依赖于待混合的材料、它们的粘滞度以及各自的流速。在本发明的优选实施例中，施加约0.5～5s的约1～10W的功率就足以混合0.5～5cc的环氧树脂，并且施加大约1～10s的约1～100W的功率就足以对0.5～5cc环氧树脂脱气。在本发明实施例的广泛用途中，大多数材料希望的约60Hz～100,000Hz的频率范围。制备少量的粘合剂优选20,000～60,000Hz的频率范围。必须限制振动的振幅以避免损坏混合腔47以及有关的硬件。如果需要较大的振幅，可以把混合腔47与其余的混合及脱气装置40分开以减小损坏有关硬件的危险。
如果最终的产品是一种热固环氧树脂、热敏材料或热反应材料，则施加给混合腔47的振动能量密度必须保持在足够低的水平以避免材料混合而产生相当大的热量。为了避免对要混合材料的加热，适于用频率约为120Hz、振幅约为0.025英寸的振动控制材料的混合。20kHz的振动频率和0.001英寸的振幅可以产生非常迅速的混合、脱气以及环氧树脂的固化，但是很可能会发生环氧树脂被加热。因此，20kHz时的能量密度一般应不超过2w/cm3。而2w/cm3对于混合两种环氧树脂似乎是最大的能量密度，合适的能量密度最终取决于待混合的材料。较高的能量密度可以用于更粘稠的材料。
粘合剂向光学连结器中的注入
在混合及脱气之后，必须把粘合剂注入到光学连结器20中。光缆终端的最终质量取决于0.5～3.0mg环氧树脂向套箍芯28和夹层空间30中的连续分送。这个过程是很复杂的，因为：(a)分送到连结器中的环氧树脂的量非常少；(b)分送的环氧树脂的至少一半被迫通过8～15mm长、127μm直径的套箍；(c)环氧树脂的粘滞度在其适用期变化非常大；和(d)环氧树脂必须分送到连结器的两个特定区域：套箍芯28和夹层空间30。本发明克服了这些困难，并且优选实施例包括一种把所需量的粘合剂注入到光学连结器20中的装置和方法。
如图3所示，根据本发明优选实施例的粘合剂注入装置50包括一个可调节地支撑粘合剂注入装置50的安装托架52。外壳54包括至少由一个垂直支撑板56分开并支撑的上水平板58和下水平板60。下水平板60包括凹口62和至少两个从下水平板60向下凸出的对准棒64。夹具66附着到垂直支撑板56并固定注射器68，注射器68包括套管70，存在于套管70中的插棒74和连结到与插棒74相对的套管70的针头72。插棒块76连结到插棒74，称为载荷78。电机80连结到插棒块76并由控制模块82控制。包含腔体86的固定块84位于下水平板60之下并由插入到孔口88中的对准棒64保持在适当位置。
根据本发明的优选实施例，粘合剂注入装置50的操作如下。把混合并脱气的粘合剂传输到套管70中，插棒74插入在套管70中，针头72连结到套管70，注射器68固定在夹具66中。针头72通过凹口62，插棒74固定在插棒块76中。光学连结器20放置在腔体86中并且固定块84固定到下水平板60，通过把对准棒插64入到孔口88中而自动与针头72对齐。控制模块82指示电机80把粘合剂注入到光学连结器20中。在本发明的一个实施例中，载盒78给控制模块82提供粘滞度数据以主动测量在适用期内环氧树脂的位置，并确定每个注入步骤必须有多长的停顿时间以使环氧树脂完全流入到光学连结器20中。
在本发明的一个实施例中，粘合剂注入装置50包括一个连结到固定块84的传感器(未示出)，当针头72向下穿出到套管26中时提供反馈。在另一个实施例中，电机80是一个步进电机。在另一个实施例中，注射器68通过任何可插入到被固定块84固定的光学连结器20中的容器替换。粘合剂通过任何适当的方法被从此容器泵到光学连结器20中。在另一种实施例中，对准棒64由至少两个半球形凸起取代，孔口88由至少两个与半1球形凸起对准的半球形腔体取代。
图4a-e是根据本发明利用粘合剂注入装置50向光学连结器20中注入所需量粘合剂的方法步骤。本发明粘合剂注入法的宽泛实施例包括两个基本步骤：(i)针头72对准套箍26的背面密封并将套箍芯28中填充粘合剂，和(ii)轻轻地抽回针头72并把粘合剂的小珠粒放置到套箍26的后面。本发明粘合剂注入法的优选实施例包括下列步骤：(a)把制备的粘合剂装入注射器68中；(b)把注射器68放置到夹具66中；(c)把包含光学连结器20的固定块84集中被固定到下水平板60以下；(d)把针头72集中并降低到光学连结器20的背面；(e)命令电机80把大致一半至四分之三的粘合剂注入到套箍芯28中；(f)提高注射器68大约0.005英寸；(g)命令电机80把剩余的粘合剂注入到夹层空间30中；(h)从光学连结器20中抽回注射器68；和(i)从固定块84中移去填充了粘合剂的光学连结器。优选粘合剂的流速等于或小于约0.2mg/s。
可以对光学连结器20或针头72或二者同时施加振动或波动能以加速把粘合剂输送到套箍芯28和夹层空间30中。粘合剂注入过程中利用振动或波动能还减轻粘滞性对注入装置的影响，由此延长粘合剂的可使用寿命。另外，振动能促进粘合剂的连续脱气，确保粘合剂在固化时其中不存在气泡或空隙。接近光纤16的粘合剂中存在的气泡或空隙将降低光缆的性能。
图5是本发明利用振动或波动能把粘合剂注入到光学连结器中的装置和方法示意图。在图5中，示出的粘合剂注入装置50利用两个能量源90，每个能量源有一个相关的角状物92。角状物92是任何一种足以在元件之间传递振动或波动能的装置。每个角状物92把振动或波动能传递到与之相连通的粘合剂注入装置50的元件。在图5中，角状物92和针头72、固定块84连通。在优选实施例中，角状物92形成与粘合剂注入装置50的元件的干涉配合(inferencefit)，角状物把振动或波动能传递给粘合剂注入装置50。在另一实施例中，振动或波动能的传递通过任何足以把振动或波动能传递到粘合剂注入装置50的所需元件的方法完成。
如前所述，必须控制供给振动或波动能的功率水平、时间周期和频率以防止对粘合剂的不利加热效应，同时促进粘合剂的注入和脱气。在本发明广泛的有利实施例中，60Hz～40kHz的频率范围对于混合和脱气以及促进粘合剂的输送是可以接受的；但是粘合剂的物理特征将决定可以使用的较窄的范围。60Hz～40kHz范围内的较低频率促进材料的完全混合及脱气，而不导致显著地加热。但是，60Hz～40kHz中的较高频率很可能会引发放热反应，导致粘合剂的过早固化。因此，频率较高时必须小心控制功率密度；例如，在20kHz时，如果粘合剂是两部分环氧树脂，则功率密度最好不超过2w/cm3。对于10kHz～40kHz的频率范围，优选的功率水平主要位于0.5～5w/cm3的范围，具有较高的频率利用较低的功率水平。
光纤向光学连结器中的插入
在粘合剂注入到光学连结器20中之后，光纤16必须插入到光学连结器20中以形成光缆10的终端。本发明包括用于组装光学连结器20和光纤16以形成功能性终端的方法和装置。如图6所示，根据本发明优选实施例的组装装置100包括一个控制电机104运动的控制模块102。电机104连结到定位台106的导螺杆108。定位台106包括移动块112，移动块112由于电机104致动的导螺杆108运动而以线性方式向前或向后移动。基础组件110包括移动块112、连结到移动块112顶部的第一定位块114，和连结到第一定位块114顶部的基板116。第一定位块114允许基板116上升、下降或定位。基板116包括第一对箝臂118和第二对箝臂120，两对箝臂通过铰链销128连结到基板116。插入到第一对箝臂118和第二对箝臂120之间的是中心对准止挡130，当两臂夹到一起时，防止第一对箝臂118和第二对箝臂120移动超过垂直位置。在图6中，显示的第一对箝臂118和第二对箝臂120都处于打开或水平位置。箝位磁铁126凹在第一对箝臂118和第二对箝臂120的内表面上，并把箝位臂一起保持在垂直位置上。第一V形槽122凹在第一对箝位臂118的臂中，并通过外护套12固定光缆。第二V形槽124凹在第二对箝位臂120中，并通过缓冲层14固定光缆16。垂直支撑件142连结到定位台106。第二定位块146连结到垂直支撑件142，安装托架144连结到定位块146。第二定位块146允许安装托架144上升、下降或定位。安装托架144支撑反馈模块134和开启棒132。反馈模块134包括力传感器136、传感器组件138和光学连结器支撑件140。数据处理单元148从反馈模块134接受关于把光纤16集中到光学连结器20中的信息。
根据本发明的优选实施例，组装装置100操作如下。剥去光缆10的外护套12以暴露一段缓冲层14和一段光纤16。被剥离的光缆10放置到V形槽122和124中，其中光纤16面对光学连结器140。箝位臂118和120闭合并通过箝位磁铁126保持在适当的位置。箝位臂118和120实际上不接触光纤16的玻璃而是通过缓冲层14固定光缆10。填充在光学连结器20中的粘合剂固定在光学连结器支撑件140中，夹层空间30面对光纤16。基础组件110和安装托架144通过细调第一定位块114和第二定位块146而彼此相对取向以集中光纤16和光学连结器20。控制模块102指令电机104以旋转导螺杆108，由此向光学连结器20推进基础组件110。当光纤16进入光学连结器20中时，开启棒132用力打开第二对箝位臂120。开启棒132放置成第二对箝位臂120的把光纤16导引到光学连结器20中，而第二对箝位臂120不与夹层空间30接触。第二对箝位臂120释放光缆10之后，第一对箝位臂118继续夹住光缆10并完成向光学连结器20的插入。
当光纤16进入光学连结器20时，反馈模块134把关于光纤16在光学连结器20中定位的信息传递给数据处理单元148。力传感器136测量光纤16在进行光学连结器20中时经受的动力并将数据与预定的阈值比较，超过阈值玻璃将被损坏。如果光纤16或缓冲层14与套管26或夹层空间30接触而不进入套箍芯28，力传感器136则探测失准，在数据处理单元148上显示数据，组装装置100的操作被中断。然后反转基础组件110的方向，从光学连结器20中除去光纤16，从0～360°旋转光学连结器20，并且再试着插入直到插入成功。传感器组件138包括一个光源和一个光检测器。当光纤16正确地进入到套箍芯28之后，光纤将整个通过套箍芯28并在套箍芯28的相反端出现。传感器组件138检测出来的光纤并给数据出来单元148发送信息以指示光纤16成功地插入套箍芯28。指示成功插入的数据显示在数据处理单元148上。
在本发明的另一实施例中，箝位臂118和120是系列箝位臂的一部分，当光缆10向着光学连结器20前进时每一个被开启棒132顺序打开。在本发明的另一实施例中，箝位臂118和120由一个隔膜(iris)代替，隔膜闭合至一个小直径以夹住并集中光纤16，并再打开至一个较大的直径以通过光学连结器20和光学连结器支撑件140。在本发明的另一个实施例中，箝位臂118和120由一系列把光缆10对齐并馈送到光学连结器20中的辊子代替。在另一实施例中，光缆10的缓冲层14做成楔形，使得其前端为斜面而非垂直于光纤16。
如图7所示，可以把振动或波动能施加到组装装置100以促进光纤16在套箍芯28中集中。通过给光纤16或光学连结器20施加振动或波动能，光纤16趋于寻找套箍芯28，这是因为套箍芯是振动系统中的低能量点。在图7中，展示的组装装置100利用两个振动能源150，每个都有一个相关的角状物152。角状物152可以是任何足以在元件之间传递振动或波动能的装置。每个角状物152把振动能传递到接触的组装装置100的元件。在图7中，角状物152与第二对箝位臂120、光学连结器20连通。在优选实施例中，角状物152在角状物和由角状物传递振动或波动能的组装装置100的元件之间形成干涉配合。在另一实施例中，振动或波动能的传递通过任何将足以把振动或波动能传递到组装装置100所需元件的方法完成。
施加到组装装100以促进光纤16在套箍芯28中集中的振动或波动能可以轴向或横向施加。在一个实施例中，振动或波动能由能量源150提供，能量源150可以是任何产生能量的装置。在另一个实施例中，当不断移动光缆10或光学连结器20时振动能通过电机104的轴向间歇运动提供。优选以大约20,000～60,000Hz的频率给组装装置100提供振动或波动能。优选提供大约1～10w的功率来促进插入。在光纤16的顶部通过套箍26的背面之前必须施用振动或波动能，并且如果施加的稍早，振动或波动能将减小光纤16沿夹层空间30后部内表面移动时产生的摩擦力。必须施加振动能直到已知光纤16的顶部已经通过套箍26的后部并进入套箍芯28。振动能的连续施加减小光纤16继续前进到其最终放置位置时的摩擦。
在本发明的一个优选实施例中，当光纤16手工插入到光学连结器20中时振动或波动能施加到光学连结器20。在本发明的另一个实施例中，振动或波动能用于与力传感器合作以促进光纤16向套箍芯28中的插入。
粘合剂在光学连结器中的固化
在光纤16向光学连结器20的套箍芯28的成功插入之后，必须固化光学连结器20中的粘合剂以防止光纤16被从套箍芯28中拉松动。根据本发明的旨意，可以把振动能施加到存在于光学连结器20中的粘合剂上以迅速固化粘合剂。向光学连结器20中的粘合剂施用振动或波动能产生充足的热量以聚合或固化粘合剂。如图8所示，振动能量源150经角状物152把振动能传递给光学连结器20。角状物152是任何足以在元件之间传递振动或波动能的装置。在优选实施例中，角状物152在角状物和光学连结器20之间形成干涉配合。在另一实施例中，振动或波动能的传递通过任何将足以把振动或波动能传递到光学连结器20的方法完成。振动能向连结器20的施加可以在径向或轴向，并且可以是约1000～1,000,000Hz的频率。优选的频率范围是约20,000～100,000Hz。
在本发明的另一实施例中，通过振动或超声加热对粘合剂的固化由预加热法替代。这种预加热法包括步骤：(a)对粘合剂混合及脱气；(b)迅速加热粘合剂到适于迅速固化的温度；(c)把粘合剂迅速注入到光学连结器20中；(d)把光纤16迅速地插入到光学连结器20中；和(e)在粘合剂固化之前避免光纤16的任何移动。在此实施例中，加热粘合剂通过传统的方法如电阻完成，或通过燃烧或通过在注入到光学连结器20之前给粘合剂施加振动能的方法完成。
在另一个实施例中，在预加热的粘合剂注入到连结器20之前预加热连结器20。预加热连结器20确保粘结剂将保持在其固化温度，直到完全固化为止。
本发明具备的优于现有技术的特点包括：(a)有效利用振动能以改进包括精确组装小容限元件或部件的工业方法；(b)有效利用振动能对工业方法中使用的粘合剂混合、脱气及固化；(c)一种完全集成的系统，该系统提供通过组装光纤和光学连结器来完成端接光缆的整个过程的方法和装置；(d)通过组装光纤和光学连结器而端接光缆的自动方法，大大提高了生产量并实质上消除了技工误差；和(e)组合到系统中的反馈模块给用户提供数据和其它信息，极大地提高了组装过程的精确度和一致性。
虽然以上的描述包含了很多具体的规格参数，但这些并不构成对本发明范围的限定，它们只是优选实施例的举例说明。本发明可以有多种其它的改型，在此不打算描述本发明的所有可能的等效形式或分支。在不脱离本发明范围的前提下可以做各种变化，下面是这种改变的例子。
利用类似于本发明提供的振动或波动过程可以通过一个类似于用在表面安装技术中的过程用于把集成电路安装到电路板上，集成电路板可以与导电线一起直接表氧到电路板上。如果环氧树脂用于固定引线连结，则必须在此连结中施用能够导电的环氧树脂。或者，可以把振动能量源连结到各个引线连结处，或连结到所有的引线连结处，振动能产生的热将可以足以导致电连结的局部熔化和连结。
辅助制造的振动或波动还可用于任何小容限组装过程中，在这些过程中希望把两个或多个部件组装或结合到一起以形成一个单一的组件。这种辅助组装过程的振动在利用小容限干涉配合的地方特别有用。当把较脆的部件小容限地结合到一起并在较大的力、甚至较小的力也会在组装部件时损坏部件的地方利用振动也都是非常有利的。