CN103303743A - 光纤绕线装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于加工光纤的光纤绕线装置。该装置采用机电一体化设计，光纤放线、切线和绕线过程联动进行，提高了生产效率，节约人工成本。本发明的光纤绕线装置，其包括：控制单元、调速电机、放线机构、第一步进电机、切线机构、第二步进电机和绕线机构；控制单元控制调速电机驱动放线机构对光纤放线；控制单元控制第一步进电机驱动切线机构对光纤切割；控制单元控制第二步进电机驱动绕线机构对光纤盘绕。将传统的低效率手工操作直接提升到高效自动化设备来完成光纤的盘绕，提高了生产效率，改善了盘绕光纤的品质，减轻了生产员工的劳动强度。使产品的质量得到进一步的提升，达到对光纤从裁剪到盘绕一次完成，提高效率，改善品质的目的。

Description

光纤绕线装置

技术领域

本发明涉及一种基于机电一体化的光学器件加工设备，尤其涉及一种用于加工光纤的光纤绕线装置。

背景技术

目前，公知的对光纤的分段和盘绕是由手工和半手工完成的，分段是在工作台上标记出所需要长度的距离，一名员工转动盘有光纤的圆盘负责放光纤，另一名员工拉住光纤的头步行至标记处并与之对齐，负责放光纤的员工用剪刀将光纤剪断，如此循环往复，此方法造成每根光纤的长度误差较大，效率低。市场上和某些厂家有光纤的自动或半自动绕线机，但局限于截面为圆柱状光纤的盘绕，目前尚无盘绕其他种类光纤，例如带状光纤的自动或半自动设备。如图1所示，传统盘绕带状光纤是用一个夹具，将上述剪裁好的带状光纤的一端插入夹具可旋转圆柱的缺口内，圆柱的上端面装有一个手柄，再将一片开有方口和二个圆孔的盖板盖在圆柱的上部，盖板上的二个圆孔分别与手柄和旋转圆柱的中心轴对齐并套在上面，转动手柄即可将带状光纤盘绕在圆柱上，透过方口用不干胶纸或橡胶圈将盘绕好的带状光纤固定在一起，先后取下盖板和盘绕好的带状光纤，用以上方法盘绕的带状光纤松紧度不一致，效率低。并且光纤放线机构、切线机构和绕线机构各自独立运作，不能协同配合工作，生产工作效率不高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种光纤绕线装置，该装置采用机电一体化设计，光纤放线、切线和绕线过程联动进行，提高了生产效率，节约人工成本。

为了解决上述问题，本发明提供一种光纤绕线装置，其包括：控制单元、调速电机、放线机构、第一步进电机、切线机构、第二步进电机和绕线机构；该切线机构包括：输送单元、气缸活塞杆和切线单元；控制单元控制调速电机驱动放线机构对光纤放线；控制单元控制第一步进电机驱动输送单元输送光纤，该输送单元将光纤输送至切线单元处；控制单元控制气缸活塞杆驱动切线单元对光纤切割；控制单元控制第二步进电机驱动绕线机构对光纤盘绕。

优选地，第三步进电机和卸料机构；所述控制单元控制第三步进电机驱动卸料机构将光纤从所述绕线机构中卸下。

优选地，所述放线机构包括：机架体、导线轮和放线轴；导线轮和放线轴(3)分别固定在机架体上，放线轴与所述调速电机的输出端连接；待切割的光纤经由放线轴输送至导线轮。

优选地，所述导线轮包括第一导线轮和第二导线轮；所述放线机构还包括：张紧轮、导杆和配重块；导杆通过一转动轴固定在所述机架体上，导杆的两端分别安装张紧轮和配重块，配重块能够沿导杆的轴线方向移动；待切割的光纤依次经过第一导线轮、张紧轮和第二导线轮。

优选地，所述切线机构中的输送单元包括：主动轮和从动轮；所述切线单元包括一切刀；主动轮设置在从动轮下部，主动轮和从动轮之间夹有光纤；主动轮通过联轴器与所述第一步进电机输出端连接；气缸活塞杆通过滑轨与切刀连接；所述控制单元驱动气缸活塞杆控制切刀上下移动。

优选地，所述主动轮与所述从动轮之间设有线槽，该线槽与待切割的光纤直径等宽。

优选地，所述绕线机构包括：绕线轴、压块；绕线轴通过联轴器与所述第二步进电机输出端连接，该绕线轴的端部设有线槽，该线槽中部具有一加宽部，该压块设置在加宽部中，所述控制单元控制第二步进电机驱动压块沿与线槽垂直的方向移动，用以将线槽中的光纤压紧。

优选地，所述绕线机构还包括一卸料套筒；该卸料套筒套设在所述绕线轴的外侧；所述控制单元控制第三步进电机驱动该卸料套筒沿绕线轴的轴向水平移动。

优选地，卸料套筒的筒壁上设有缺口。

将传统的低效率手工操作直接提升到高效自动化设备来完成光纤的盘绕，提高了生产效率，改善了盘绕光纤的品质，减轻了生产员工的劳动强度。该机的放线机构方便独立使用，独立使用时即是放线速度可调的放线机，光纤盘绕机构实现了对光纤的自动化盘绕，使产品的质量得到进一步的提升，达到对光纤从裁剪到盘绕一次完成，提高效率，改善品质的目的。

附图说明

图1为现有技术中的盘绕光纤用夹具结构示意图；

图2为本发明中的光纤绕线装置方框图；

图3为本发明中的光纤绕线装置中的放线机构结构示意图；

图4为本发明中的光纤绕线装置中的切线机构结构示意图；

图5为本发明中的光纤绕线装置中的绕线机构结构示意图；

图6为本发明中的光纤绕线装置的整体结构示意图；

图7为本发明中的管线绕线装置的控制流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步地说明。

图2为本发明中的光纤绕线装置方框图。本发明中的光纤绕线装置，包括：控制单元、调速电机、放线机构、第一步进电机、切线机构、第二步进电机和绕线机构。该切线机构包括：输送单元、气缸活塞杆和切线单元，该切线单元包括切刀等切割用工具。其中，控制单元控制调速电机驱动放线机构对光纤放线；控制单元控制第一步进电机驱动输送单元输送光纤，该输送单元可以将光纤输送至切线单元处；控制单元控制气缸活塞杆驱动切线单元对光纤切割；控制单元控制第二步进电机驱动绕线机构对光纤盘绕。该装置还包括第三步进电机和卸料机构。控制单元控制第三步进电机驱动卸料机构将光纤从所述绕线机构中卸下。其中控制单元优选为单片机，采用单片机实现自动化控制，同时根据生产的不同需要各个部件又可以独立控制和使用。

图3为本发明中的光纤绕线装置中的放线机构结构示意图。该放线机构包括：机架体、至少两个导线轮4、放线轴3；导线轮4和放线轴3分别固定在机架体上，放线轴3与所述调速电机的输出端连接。待切割的光纤能够经由放线轴3输送至导线轮4上。优选地，所述放线机构还包括：张紧轮1、导杆7和配重块8；导杆7通过一转动轴2固定在所述机架体上，导杆7的两端分别安装张紧轮1和配重块8，配重块8能够沿导杆7的轴线方向移动，导杆7的一端通过一丝顶将配重块与导杆7固定。张紧轮1设置在两个导线轮4之间，待切割的光纤依次经过第一导线轮、张紧轮1和第二导线轮输送到切线机构中。在放线过程中因原料盘半径的变化，用张紧轮自动调整带状光纤在运行过程中始终保持平直状态。该放线机构的机架结构可以是独立的，当作为放线机独立使用时，适用于带状、圆柱状、及中空类的线性材料的放线。

图4为本发明中的光纤绕线装置中的切线机构结构示意图。切线机构包括：主动轮11、从动轮12、气缸活塞杆13和切刀14。从动轮12设置在主动轮11上部，主动轮与从动轮将经过其间的光纤加紧，这样伴随着主动轮带动光纤的运动，从动轮也随之转动。主动轮11通过联轴器与所述第一步进电机输出端连接，气缸活塞杆13通过滑轨与切刀14连接；所述控制单元驱动气缸活塞杆13控制切刀上下移动，用以切割光纤。主动轮11与所述被动轮12之间设有线槽，该线槽与待切割的光纤直径等宽。采用该线槽结构，可以使光纤更加平稳地从切线机构中的两个导轮间穿出，并准确低送入绕线机构中。

图5为本发明中的光纤绕线装置中的绕线机构结构示意图。该绕线机构包括：绕线轴21、压块23；绕线轴21通过联轴器与所述第二步进电机输出端连接，该绕线轴21的端部设有线槽21a，该线槽21a中部具有一加宽部21b，该压块23设置在加宽部21b中，所述控制单元就可以控制第二步进电机驱动压块23沿与线槽21a垂直的方向移动，用以压住穿入到该线槽中的光纤。优选地，该绕线机构还包括一卸料套筒22；该卸料套筒22套设在所述绕线轴21的外周上；所述控制单元控制第三步进电机驱动该卸料套筒22沿绕线轴21的轴向水平移动，可以将绕在卸料套筒22上的光纤从套筒上推出，使光纤落入收纳装置中。切断机构与绕线机构可以安装在一个机架体上面，绕线机构独立使用时，适用于长度尺寸种类多，每种尺寸数量较少的带状光纤的盘绕，亦达到快速高效的目的。

图6为本发明中的光纤绕线装置的整体结构示意图。其中放线机构张紧轮1的转动轴2上装有一个传感器，放线轴3与调速电机相连接；切线机构设置有气缸，气缸的活塞杆13上装有切刀14，主动轮11与被动轮12之间设有线槽，调压旋扭16调整上述二轮之间的间隙；绕线机构设有步进电机与绕线轴21通过连轴器相连，压块23安装在绕线轴21的端面，卸料套筒22设有二根推杆与汽缸活塞杆相连。带状光纤原料盘固定在放线机构的放线轴上，变频器控制放线电机的旋转速度，在放线过程中因原料盘半径的变化，用张紧轮自动调整带状光纤在运行过程中始终保持平直状态；切断机构是通过安装在输送带状光纤主动轮上的旋转编码器，预先把所需要带状光纤的长度换算成主动轮需要旋转的圈数，编码器控制步进电机旋转相同的圈数，达到所需要裁剪的长度，控制单元发信号驱动气缸活塞杆，活塞杆上安装的切刀将带状光纤切断；主动轮输送带状光纤经过导线槽把带状光纤送入绕线轴的缺口内，再由压块装置将其压紧，步进电机带动绕线轴将带状光纤盘绕在绕线轴上，完成后从卸料套筒的缺口处用不干胶带或橡胶圈固定已盘好的光纤，气缸活塞通过推杆向前推动卸料套筒，将已盘绕好的带状光纤盘从绕线轴上卸进接料盒内。以上放带状光纤、裁剪带状光纤、盘绕带状光纤的三个机构是同步联动的。但放线机构作为自动带状光纤绕线机的一个组件，同时可以独立使用，即适用于带状光纤又适用于圆柱状光纤，做到一台机器多种用途，具备专机的高效，同时又可适用于某一类材料。带状光纤绕线机构同样可以独立使用，将任意长度不同规格的带状光纤送入绕线轴的缺口，启动步进电机即可实现自动盘绕与自动卸料。

图7为本发明中的管线绕线装置的控制流程图。其实施步骤如下：预先将放线轴3与切断机构主动轮11的线速度调整一致，将带状光纤头拉至超过切线机构的刃口14约20毫米处，按下控制箱上的运行按钮，第一动作是切刀14将带状光纤头切下，带状光纤头的位置即为计长原点，单片机在接收到切断信号后，发指令给输送光纤主动轮11与放线机构的放线轴3同时转动，带状光纤经导线槽运行至安装在绕线轴21上的压块23位置，单片机计数到原点至压块23这段距离后发信号绕线轴21开始旋转的同时压块23向下压紧光纤，这一过程由单片机自动控制；主动轮11旋转到预先设置的圈数后停止转动气缸推动切刀14将光纤切断；绕线轴旋转到设定好的圈数后停止，操作员通过卸料套筒的缺口用不干胶纸或橡胶圈将带状光纤固定在一起，脚踏开关开启气缸，气缸活塞通过二根推杆推动卸料套筒22将盘好的带状光纤从绕线轴21上卸下，卸料套筒22的内径与绕线轴21的外径有0.01～0.03毫米的间隙，如此循环，从而实现了对带状光纤的自动盘绕。

综上所述，本发明的优点是：提高了裁剪与盘绕带状光纤的效率，减少了人力资源成本，改善了盘绕后的品质，视生产的实际需要灵活方便的独立使用放线机构与绕线机构，实现了光纤在裁剪与盘绕环节的自动化生产。

Claims (9)

1.一种光纤绕线装置，其特征在于包括：控制单元、调速电机、放线机构、第一步进电机、切线机构、第二步进电机和绕线机构；该切线机构包括：输送单元、气缸活塞杆和切线单元；

控制单元控制调速电机驱动放线机构对光纤放线；

控制单元控制第一步进电机驱动输送单元输送光纤，该输送单元将光纤输送至切线单元处；

控制单元控制气缸活塞杆驱动切线单元对光纤切割；

控制单元控制第二步进电机驱动绕线机构对光纤盘绕。

2.根据权利要求1所述的光纤绕线装置，其特征在于还包括：第三步进电机和卸料机构；所述控制单元控制第三步进电机驱动卸料机构将光纤从所述绕线机构中卸下。

3.根据权利要求1或2所述的光纤绕线装置，其特征在于：所述放线机构包括：机架体、导线轮(4)和放线轴(3)；导线轮(4)和放线轴(3)分别固定在机架体上，放线轴(3)与所述调速电机的输出端连接；待切割的光纤经由放线轴(3)输送至导线轮(4)。

4.根据权利要求3所述的光纤放线系统，其特征在于：所述导线轮(4)包括第一导线轮和第二导线轮；所述放线机构还包括：张紧轮(1)、导杆(7)和配重块(8)；导杆(7)通过一转动轴(2)固定在所述机架体上，导杆(7)的两端分别安装张紧轮(1)和配重块(8)，配重块(8)能够沿导杆(7)的轴线方向移动；待切割的光纤依次经过第一导线轮、张紧轮(1)和第二导线轮。

5.根据权利要求1或2所述的光纤绕线装置，其特征在于：所述切线机构中的输送单元包括：主动轮(11)和从动轮(12)；所述切线单元包括一切刀(14)；主动轮(11)设置在从动轮(12)下部，主动轮(11)和从动轮(12)之间夹有光纤；主动轮(11)通过联轴器与所述第一步进电机输出端连接；气缸活塞杆(13)通过滑轨与切刀(14)连接；所述控制单元驱动气缸活塞杆(13)控制切刀上下移动。

6.根据权利要求5所述的光纤绕线装置，其特征在于：所述主动轮(11)与所述从动轮(12)之间设有线槽，该线槽与待切割的光纤直径等宽。

7.根据权利要求1或2所述的光纤绕线装置，其特征在于：所述绕线机构包括：绕线轴(21)、压块(23)；绕线轴(21)通过联轴器与所述第二步进电机输出端连接，该绕线轴(21)的端部设有线槽(21a)，该线槽(21a)中部具有一加宽部(21b)，该压块(23)设置在加宽部(21b)中，所述控制单元控制第二步进电机驱动压块(23)沿与线槽(21a)垂直的方向移动，用以将线槽(21a)中的光纤压紧。

8.根据权利要求7所述的光纤绕线装置，其特征在于：所述绕线机构还包括一卸料套筒(22)；该卸料套筒(22)套设在所述绕线轴(21)的外侧；所述控制单元控制第三步进电机驱动该卸料套筒(22)沿绕线轴(21)的轴向水平移动。

9.根据权利要求8所述的光纤绕线装置，其特征在于：卸料套筒(22)的筒壁上设有缺口(22a)。

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