CN103235369A

CN103235369A - 光纤旋转关节

Info

Publication number: CN103235369A
Application number: CN2013101478124A
Authority: CN
Inventors: 陆兆辉
Original assignee: CETC 8 Research Institute
Current assignee: CETC 8 Research Institute
Priority date: 2013-04-25
Filing date: 2013-04-25
Publication date: 2013-08-07

Abstract

本发明涉及一种光纤连接装置。其目的是为了提供一种结构简单、适应动态信号和介质信号传递的光纤连接装置。本发明光纤旋转关节包括柱形定子头、柱形转子头，定子头与转子头旋转连接，定子头内开设轴向的定子通孔，定子通孔的孔壁上开设环形光纤阵列，环形光纤阵列围绕定子通孔，环形光纤阵列内的阵列光纤右端均匀排列在定子头右端面，阵列光纤的左端集结成光纤束，光纤束与定子光纤耦合，定子光纤在定子通孔孔壁内，转子头内设置轴向的转子管和转子光纤，转子管部分管壁突出转子头左端面，转子光纤左端面正对阵列光纤右端面，定子通孔与转子管插接，本发明在实现光信号传递的同时还能实现气、油、水等介质信号的传递。

Description

光纤旋转关节

技术领域

本发明涉及一种光纤旋转连接器，特别是涉及一种用于动态信号传递同时传递介质信号的连接器。

背景技术

现今绝大多数的光纤旋转关节为共轴旋转关节，如专利号为201010519403.9的专利申请，共轴型光纤旋转关节的旋转耦合器件位于中心，此类器件的特点是光器件的光轴与互连器件中心轴重合，这种结构可以保证连接器具有简单的光路，为制作旋转关节提供较简便的方法。

但在动态信号传输过程中，有时伴随气、油和水等介质的传输，如有些雷达信号传输过程中要伴随高压气体的传输，这些介质需要一个传输通道，且该通道经常设置在中心轴的位置；有时在旋转关节的中心轴的部分需要放置滚轴、转桶等器件，甚至是人体，其目的是进行拉伸、滚动或扫描等操作。由于中心轴被其他介质或器件占用，光信号不能沿着与旋转关节中心轴重合的光轴进行传输，而大部分旋转关节的光传输通道都占据旋转关节中心轴或附近区域，造成此类旋转关节不能满足上述场合的应用，需要一种中间部分为空心的光纤旋转关节。

光纤阵列(英文叫Fiber Array,FA)是利用V形槽（即V槽，V-Groove)把一条光纤、一束光纤或一条光纤带安装在阵列基片上。光纤阵列是除去光纤涂层的裸露光纤部分被置于该V形槽中，被加压器部件所加压并由粘合剂所粘合，光纤阵列主要用来直接传送图像。众多光纤按一定的顺序将端面排列成需要的几何形状，组成光纤阵列，阵列两端的光纤排列位置一一对应，阵列中一条光纤相当于一个像素，在光纤阵列一端的光图像就会在阵列的另一端重现。

光锥为一种光学仪器，如专利03210355.7所陈述，光锥锥体由一端粗、另一端细的光纤丝压缩而成，能最大限度的将较粗一端的光信号传递给较细一段。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种结构简单、适应动态信号传递的光纤连接装置。

本发明光纤旋转关节包括柱形定子头、柱形转子头，所述定子头与所述转子头旋转连接，所述定子头内开设轴向的定子通孔，所述定子通孔的孔壁上开设环形光纤阵列，所述环形光纤阵列围绕所述定子通孔，所述环形光纤阵列内的阵列光纤右端均匀排列在所述定子头右端面，所述阵列光纤的左端集结成光纤束，所述光纤束与所述定子光纤耦合，所述定子光纤在所述定子通孔孔壁内，所述转子头内设置轴向的转子管和转子光纤，所述转子管部分管壁突出所述转子头左端面，所述转子光纤左端面正对所述阵列光纤右端面，所述定子通孔与所述转子管插接。

与现有技术相比，本发明在传递带有气、水、油等介质信号时，光信号从转子光纤传递到阵列光纤，因为转子光纤是随转子头转动的，转子光纤的旋转轨迹上都有阵列光纤与之相对，将转子光纤的信号传递到阵列光纤上，阵列光纤将光信号传递给定子光纤，而气、水、油等介质通过定子通孔和转子管传递。

本发明光纤旋转关节，其中所述光纤束与所述定子光纤通过光锥耦合，光锥是一种传递冷光源的光学仪器，光锥锥体由一端粗、另一端细的光纤丝压缩而成，粗的一端可以最大限度的将光纤束的光信号收集，然后传递给较细的一端，不会造成光信号的遗漏。

本发明光纤旋转关节，其中所述定子头外圆周面套装定子外壳，所述转子头外圆周面上套装转子套，所述定子头与所述转子头通过定子外壳和转子套旋转连接，所述定子外壳右侧设置连接腔，所述连接腔的左端面与所述定子头的右端面重合，所述转子套左端深入所述连接腔内，所述转子套外圆周壁与所述连接腔内圆周壁之间设置两个轴承，所述两个轴承的外圈过盈固定在所述连接腔的内圆周壁上，所述两个轴承的内圈紧箍在所述转子套的外圆周面上。采用上述连接方式结构简单、连接牢固。

本发明光纤旋转关节，其中所述定子通孔内圆周面与所述转子管管壁外圆周面之间设置密封圈。采用密封圈是为了在传递水、气、油等物质时，防止物质外漏。

下面结合附图对本发明的光纤旋转关节作进一步说明。

附图说明

图1为本发明光纤旋转关节剖视图。

具体实施方式

如图1所示，本发明光纤旋转关节包括定子头1、转子头2，定子头1外圆周面上套装定子外壳3，转子头2外圆周面上套装转子套4，定子头1与转子头2通过定子外壳3和转子套4旋转连接，定子外壳3右侧设置连接腔31，连接腔31的左端面即定子头1的右端面，转子套4左端深入连接腔31内，转子套4外圆周壁与连接腔31内圆周壁之间设置两个轴承41，两个轴承41的外圈过盈固定在连接腔31的内圆周壁上，两个轴承41的内圈紧箍在转子套4的外圆周面上，定子头1包括定子通孔11，环形光纤阵列12、定子光纤13，定子通孔11沿定子头1中轴线开设，环形光纤阵列12围绕定子通孔11，环形光纤阵列12内的阵列光纤右端均匀排列在定子头1右端面，形成一个环形的光纤承接面，阵列光纤的左端集结成光纤束，光纤束的端面正对光锥14较粗一端端面，光锥14较细的一端端面正对定子光纤13的右端端面，转子头2包括转子管21、转子光纤22，转子管21沿转子头2的中轴线设置且部分管壁突出转子头2左端面，转子光纤22左端面正对阵列光纤右端面形成的光纤承接面，定子通孔11与转子管21插接，定子通孔11内圆周面与转子管21管壁外圆周面之间设置密封圈5。

本发明在使用时，转子头2是在连接腔31内相对定子头1作旋转运动，左端面在转子头2左端面的转子光纤22旋转轨迹是一个环形，这个环形恰与光纤阵列12内的阵列光纤右端面组成的光纤承接面对应，使转子光纤22无论旋转到哪一个位置都有一根或一束阵列光纤与之对应耦合，当在传递光信号同时需要传递水、气、油等动态信号时，光信号从转子光纤22传递到阵列光纤右端面上，阵列光纤的左端集结成束，将光信号毫无遗漏的收集光锥14，光锥14传递给定子光纤11，水、气、油等动态信号通过定子通孔11和转子管21传递。

以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，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作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。

Claims

1.一种光纤旋装关节，包括柱形定子头（1）、柱形转子头（2），所述定子头（1）与所述转子头（2）旋转连接，其特征在于：所述定子头（1）内开设轴向的定子通孔（11），所述定子通孔（11）的孔壁上开设环形光纤阵列（12），所述环形光纤阵列（12）围绕所述定子通孔（11），所述环形光纤阵列（12）内的阵列光纤右端均匀排列在所述定子头（1）右端面，所述阵列光纤的左端集结成光纤束，所述光纤束与所述定子光纤（13）耦合，所述定子光纤（13）在所述定子通孔（11）孔壁内，所述转子头（2）内设置轴向的转子管（21）和转子光纤（22），所述转子管（21）部分管壁突出所述转子头（2）左端面，所述转子光纤（22）左端面正对所述阵列光纤右端面，所述定子通孔（11）与所述转子管（21）插接。

2.根据权利要求1所述的光纤旋转关节，其特征在于：所述光纤束与所述定子光纤（13）通过光锥（14）耦合。

3.根据权利要求2所述的光纤旋转关节，其特征在于：所述定子头（1）外圆周面上套装定子外壳（3），所述转子头（2）外圆周面上套装转子套（4），所述定子头（1）与所述转子头（2）通过定子外壳（3）和转子套（4）旋转连接，所述定子外壳（3）右侧设置连接腔（31），所述连接腔（31）的左端面与所述定子头（1）的右端面重合，所述转子套（4）左端深入所述连接腔（31）内，所述转子套（4）外圆周壁与所述连接腔（31）内圆周壁之间设置两个轴承（41），所述两个轴承（41）的外圈过盈固定在所述连接腔（31）的内圆周壁上，所述两个轴承（41）的内圈紧箍在所述转子套（4）的外圆周面上。

4.根据权利要求3所述的光纤旋转关节，其特征在于：所述定子通孔（11）内圆周面与所述转子管（21）管壁外圆周面之间设置密封圈（5）。