CN102698927A - 一种光纤自动涂胶装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种光纤自动涂胶装置，解决在光纤环的绕制过程控制用胶量的涂敷及涂敷质量问题；主要包括壳体、伺服电机、传动机构、推进螺杆、活塞盘、腔体前端盖、出胶管、密封冒及锥形出胶头；它防止了胶液的挥发，保证胶液黏度一致性；通过控制交流伺服电机的转速，并通过检测伺服电机上的编码器输出的位置信号，其位置信号作为控制交流伺服电机的转速反馈控制，进行闭环控制，以精确控制出胶量，均匀的将胶液涂敷到光纤上；并且通过监测伺服电机上的编码器输出的位置信息，能够计算推进腔体内的剩余胶量，当剩余胶量达到极限阈值时，开始报警。

Description

一种光纤自动涂胶装置

技术领域

本发明涉及一种对光纤陀螺中的核心敏感线圈绕制时进行自动涂胶的装置，属于自动涂胶技术领域。

背景技术

光纤陀螺是一种没有转子的新型全固态惯性仪表，用来测量运载体相对惯性空间的旋转角速度。当运载体旋转时，光纤陀螺利用sagnac相移导致光波干涉条纹产生微小移动，从而可测得旋转角速度，它是当前精密物理测量技术之一，具有广泛的应用背景。

光纤陀螺有多种结构类型，当前进入工程化阶段的主要是闭环干涉式光纤陀螺，它的核心敏感元件是保偏光纤绕制成的光纤环。光纤陀螺的一个重要优势是振动性能优越，光纤环是影响光纤陀螺振动性能的主要器件。因此，提高光纤环的振动性能是保证光纤陀螺振动性能的关键。而要提高光纤环的抗振性能，目前的做法是在光纤缠绕时，需要在光纤表面涂施一定的胶液。胶液的特性、涂胶量以及涂敷均匀程度对光纤环的质量有着重要影响。另外，涂胶也是减小外界对光纤环的热传递速率，也是抑制温度梯度效应的一个有效方法。在光纤环骨架上以及光纤之间涂上绝热胶，形成绝热层。或在光纤环的固化胶中加入银粉，使得积聚在光纤层的热量快速传递到外界，形成“热短路”，抑制温度梯度效应对光纤陀螺的影响。

固化胶的选择也是一个棘手的工程问题，需要对胶做大量的试验，一般的指导原则是：在高、低温下胶的性能稳定，其杨氏模量变化小，弹性模量大；绝缘性能好；粘结力强、固化内应力小；耐老化；对湿度、温度等环境稳定性好；长期使用耐疲劳好，蠕变、滞后小；使用简便、无毒等，可操作时间适合。胶的导热性可以选择高导热性或低导热性胶两种，这要参照环的整体封装要求决定。

目前,我国大多采用人工刷胶或使光纤穿过胶池以浸胶的方式给光纤施胶。人工刷胶不但施胶量难以控制、生产效率低,而且很难保证光纤全身都能涂上胶液,这直接影响光纤的平行密绕,也是导致光纤垮台的重要因素之一。胶池浸胶虽然解决了手工刷胶的缺陷，但是胶液具有较强的挥发性，随时间胶液浓度必定升高,光纤表面包裹的胶液浓度也逐渐升高，导致胶膜厚度不均匀(前面薄后面厚)，而且当光纤退绕时,胶池依然会给光纤施胶，再一次导致投入缠绕的光纤直径不均匀,影响平行密绕和光纤释放。因此，在光纤环的绕制过程中，必须控制用胶量的涂敷及涂敷质量。研制出一种高效、稳定、施胶量可实时调控的自动施胶系统就成了一项具有现实意义的紧迫任务。

发明内容

本发明的目的是提供一种能够将定量的胶液均匀地涂敷在光纤上的自动涂胶装置；

本发明为实现上述发明目的技术方案是：

一种光纤自动涂胶装置，其特征在于：包括壳体、伺服电机、传动机构、推进螺杆、活塞盘、腔体前端盖、出胶管、密封冒及锥形出胶头；所述壳体与腔体前端盖推采用螺纹连接，并在涂胶装置壳体内构成存储胶液的推进腔体，壳体上设有进胶孔与密封冒，胶液放置在密闭的推进腔体内；

其中：所述传动机构由小齿轮、大齿轮、推力轴承与推进螺杆、传动套与压板组成；伺服电机的主轴上装有小齿轮，大齿轮由推力轴承安装在涂胶装置壳体上，并由传动套定位，小齿轮啮合大齿轮通过螺钉将压板与壳体固定连接，并将小齿轮与大齿轮装在传动套中，大齿轮的内孔为螺旋并装推进螺杆；所述伺服电机装在压板外侧；

所述推进螺杆的头部活动连接活塞盘，其活塞盘装于推进腔体内；所述胶管通过螺纹连接安装在腔体前端盖上并与推进腔体连通；所述胶管末端装锥形出胶头，在锥形出胶头的出胶口上开有过光纤孔；壳体上设有固定安装孔，通过安装孔将自动涂胶装置安装在精密排线平移台上。

一种光纤自动涂胶装置的胶液均匀的涂敷方法，其特征在于：通过控制交流伺服电机的转速，并通过检测伺服电机上的编码器输出的位置信号，其位置信号作为控制交流伺服电机的转速反馈控制，进行闭环控制，以精确控制出胶量，均匀的将胶液涂敷到光纤上；并且通过监测伺服电机上的编码器输出的位置信息，能够计算推进腔体内的剩余胶量，当剩余胶量达到极限阈值时，开始报警。

本发明与现有技术相比较，在光纤环绕制过程中光纤带胶缠绕，用胶液将光纤与光纤之间在缠绕时固结为一体，这样胶液可以填充在光纤与光纤之间的空隙中，在固化条件下由于胶液的黏结力使光纤与光纤以及光纤与光纤环连成一个整体，提高光纤环的整体抗振动、抗冲击性。具有以下优点：

（1）胶液在密闭的腔体内，防止了胶液的挥发，保证胶液黏度一致性；

（2）给胶量精密控制以及过光纤孔的锥形出胶头，使胶液均匀涂敷在光纤的表面；

（3）对剩余胶量实时监测并及时报警。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的结构的顶视图；

图3为本发明的结构的侧视图；

图4为本发明出胶口的结构示意图；

图5为本发明出胶口的结构示意图；

图6为本发明结构三维立体示意图；

图7为本发明伺服电机转速控制模型；

图8为本发明过光纤孔与光纤速度模型。

图中：壳体1、伺服电机2、小齿轮3、大齿轮4、推进螺杆5、推力轴承6、活塞盘7、腔体前端盖8、出胶管9、推进腔体10、出胶口11、固定安装孔12、进胶孔与丝堵13、密封冒14、锥形出胶头15、过光纤孔16、传动套17、压板18。

具体实施方式

下面将结合附图1对本发明作进一步的说明。

如图1、图2和图3所示，一种光纤自动涂胶装置，包括壳体1、伺服电机2、传动机构、推进螺杆5、活塞盘7、腔体前端盖8、出胶管9、密封冒14及锥形出胶头15。所述壳体1与腔体前端盖8推采用螺纹连接，并在涂胶装置壳体1内构成存储胶液的推进腔体10，壳体1上设有进胶孔13与密封冒14，胶液放置在密闭的推进腔体10内。

其中：所述传动机构由小齿轮3、大齿轮4、推力轴承6与推进螺杆5、传动套17与压板18组成；伺服电机2的主轴上装有小齿轮3，大齿轮4由推力轴承6安装在涂胶装置壳体1上，并由传动套定位，小齿轮3啮合大齿轮4通过螺钉将压板与壳体1固定连接，并将小齿轮3与大齿轮4装在传动套中，大齿轮4的内孔为螺旋并装推进螺杆5；所述伺服电机2装在压板18外侧。

所述推进螺杆的头部活动连接活塞盘7，其活塞盘7装于推进腔体10内；所述胶管9通过螺纹连接安装在腔体前端盖8上并与推进腔体10连通；所述胶管9末端装锥形出胶头15，在锥形出胶头15的出胶口上开有过光纤孔16；壳体1上设有固定安装孔12，通过安装孔12将自动涂胶装置安装在精密排线平移台上。

自动涂胶装置工作原理：

开始绕光纤时，控制交流伺服电机正向转动，通过传动机构使推进螺杆旋转式向前移动，胶液放置在密闭的推进腔体10内，胶液在活塞盘的挤压下经出胶管及带有过光纤孔的锥形出胶头均匀的流出，当光纤穿过带有过光纤孔16的锥形出胶头，就可将胶液均匀的涂敷在光纤上。

在绕光纤时，控制交流伺服电机正向转动速度，能够控制推进腔体内的硅胶挤出量。

如图7和图8所示，推进腔体内壁直径为R1、出胶口内壁直径为R2，当活塞式推进头在螺杆的推进下移动Δx，出胶量为

出胶口流出胶液的长度为

假设光纤丝的直径为r1，涂敷胶液后的直径为r2，被涂敷胶液光纤的长度为l，l＝v·Δt其中v为光纤的线速度；Δt为单位时间（取1秒）；若光纤环的缠绕速度为60r/min，则光纤线速度为v＝2πR/秒R为收线轮的半径,该半径随着光纤的缠绕而增大；

$(\frac{{\mathrm{\πr}}_2^2}{4}-\frac{{\mathrm{\πr}}_1^2}{4})\·l=\frac{{\mathrm{\πR}}_1^2}{4}\·\mathrm{\Δx}$

则 $\mathrm{\Δx}=\frac{r_2^2-r_1^2}{R_1^2}\·2\mathrm{\πR}$

对于驱动的螺纹杆，假设其导程为d；

θ为驱动电机单位时间内转过的角度，θ＝ω·Δt，Δt为单位时间（取1秒）；则有

推导出电机转速

$\mathrm{\ω}=\frac{r_2^2-r_1^2}{R_1^{2}d}\·{4\mathrm{\π}}^{2}R$

由此可知，通过控制交流伺服电机的转速，并通过检测伺服电机上的编码器输出的位置信号，其位置信号作为控制交流伺服电机的转速反馈控制，进行闭环控制，以精确控制出胶量，均匀的将胶液涂敷到光纤上；并且通过监测伺服电机上的编码器输出的位置信息，启动绕装置，在一定的绕线速度下(如60r/min)绕制光纤环，能够计算推进腔体内的剩余胶量，当剩余胶量达到极限阈值时，开始报警。

Claims (2)

1.一种光纤自动涂胶装置，其特征在于：包括壳体（1）、伺服电机（2）、传动机构、推进螺杆（5）、活塞盘（7）、腔体前端盖（8）、出胶管（9）、密封冒（14）及锥形出胶头（15）；所述壳体（1）与腔体前端盖（8）采用螺纹连接，并在涂胶装置壳体（1）内构成存储胶液的推进腔体（10），壳体（1）上设有进胶孔（13）与密封冒（14），胶液放置在密闭的推进腔体（10）内；

其中：所述传动机构由小齿轮（3）、大齿轮（4）、推力轴承（6）与推进螺杆（5）、传动套（17）与压板（18）组成；伺服电机（2）的主轴上装有小齿轮（3），大齿轮（4）由推力轴承（6）安装在涂胶装置壳体（1）上，并由传动套定位，小齿轮（3）啮合大齿轮（4）通过螺钉将压板与壳体（1）固定连接，并将小齿轮（3）与大齿轮（4）装在传动套中，大齿轮（4）的内孔为螺旋并装推进螺杆（5）；所述伺服电机（2）装在压板（18）外侧。

所述推进螺杆的头部活动连接活塞盘（7），其活塞盘（7）装于推进腔体（10）内；所述胶管（9）通过螺纹连接安装在腔体前端盖（8）上并与推进腔体（10）连通；所述胶管（9）末端装锥形出胶头（15），在锥形出胶头（15）的出胶口上开有过光纤孔（16）；壳体（1）上设有固定安装孔（12），通过安装孔（12）将自动涂胶装置安装在精密排线平移台上。

2.根据权利要求1所述的一种光纤自动涂胶装置的胶液均匀的涂敷方法，其特征在于：通过控制交流伺服电机的转速，并通过检测伺服电机上的编码器输出的位置信号，其位置信号作为控制交流伺服电机的转速反馈控制，进行闭环控制，以精确控制出胶量，均匀的将胶液涂敷到光纤上；并且通过监测伺服电机上的编码器输出的位置信息，能够计算推进腔体内的剩余胶量，当剩余胶量达到极限阈值时，开始报警。

Images