CN107162402A - 光纤搓扭装置以及方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开了光纤搓扭装置以及方法，其中装置包括：安装座；伺服电机，设置在安装座上；U型架，U型架包括两个安装臂以及连接两个安装臂的连接部，连接部与输出轴相对固定；转动轴，安装在安装臂上，转动轴轴线与输出轴轴线垂直相交；搓扭轮，外套在转动轴上，搓扭轮的外侧壁具有环状的V型槽。本申请当伺服电机运行时，搓扭轮随着输出轴作正反转运动，即搓扭轮左右摆动。搓扭轮倾斜一定的角度后，光纤与V型槽的槽底相切转变为光纤与V型槽的斜面相切，依靠V型槽斜面与光纤产生摩擦力，在光纤快速的生产过程中产生一定的横向搓扭速度，光纤按照搓扭轮设定的摇摆角度和周期形成横向范围的搓扭效果，从而降低和改善光纤PMD值。

Description

光纤搓扭装置以及方法

技术领域

本发明涉及光纤生产领域，具体涉及光纤搓扭装置以及方法。

背景技术

偏振模色散指光纤中偏振色散，简称PMD，起因于实际的单模光纤中基模含有两个相互垂直的偏振模，沿光纤传播过程中，由于光纤难免受到外部的作用，如温度和压力等因素变化和扰动，使得两模式发生耦合，并且它们的传播速度也不尽相同，从而导致光脉冲展宽，展宽量也不确定，便相当于随机的色散。

影响光纤PMD的光纤几何结构因素很多，光纤的包层不圆度、纤芯不圆度、包/涂同心度误差等。实际生产中，最常用改善PMD值的方法是在光纤拉丝工艺中，增加一套装置使得光纤以一定的扭转频率有效的扭转，光纤冷却以后，这种旋转被固化在光纤中，引起光纤的双折射的X轴沿光纤长度方向旋转，从而使光纤的双折射效果大大降低，PMD值得到改善。

现有技术中，使用较多的是双摇摆轮光纤在线PMD搓扭装置，如图1所示，主要包括机架、固定平台、设置在固定平台上的双摇摆轮(搓扭轮)、左右定位轮等。此PMD搓扭装置对搓扭轮安装的水平度、垂直度工艺要求很高，特别是两搓扭轮对称水平度、垂直度要求更高，且水平度、垂直度稳定周期较短，需经常进行工艺确认。各导轮都是平面导轮，加紧力大会对光纤表面易产生磨损，加紧力小搓扭就不够全面，光纤PMD指标稳定不能确保。另外在启动PMD搓扭装置时，因PMD装置处于原点复位状态，由压缩空气制动搓扭轮轴上的弹簧后固定摇摆轮的原点位置，所以在开启驱动前需用要用手先将外测搓扭轮固定，然后将搓扭轮慢慢的顺着搓扭轮轴向弹簧推进，直至将搓扭轮推进到与在线生产光纤相切点接触后，才可松开手臂，如在控制过程中，推进速度过快或没有稳定控制搓扭轮，都会出现人为控制不当造成断纤，增加了重复生产成本。

发明内容

本发明针对上述问题，提出了光纤搓扭装置以及方法，用于解决现有光纤搓扭装置结构复杂，操作维护不便的问题。

本发明采取的技术方案如下：

一种光纤搓扭装置，包括：

安装座；

伺服电机，设置在安装座上，且伺服电机的输出轴呈水平布置；

U型架，U型架包括两个安装臂以及连接两个安装臂的连接部，所述连接部与所述输出轴相对固定；

转动轴，两端分别安装在对应的安装臂上，所述转动轴轴线与输出轴轴线垂直相交；

搓扭轮，外套在转动轴上，搓扭轮的中心点为转动轴轴线与输出轴轴线的相交点，搓扭轮的外侧壁具有环状的V型槽。

光纤搓扭装置的工作原理：光纤生产过程中，调节安装座位置，使光纤处于V型槽槽底的中心点，且相切于V型槽中心点，当伺服电机运行时，搓扭轮随着输出轴作正反转运动，即搓扭轮左右摆动。搓扭轮倾斜一定的角度后，光纤与V型槽的槽底相切转变为光纤与V型槽的斜面相切，依靠V型槽斜面与光纤产生摩擦力，在光纤快速的生产过程中产生一定的横向搓扭速度，光纤按照搓扭轮设定的摇摆角度和周期形成横向范围的搓扭效果，从而降低和改善光纤PMD值。

本申请通过控制伺服电机的正反转来带动实现搓扭轮左右摆动，通过设定伺服电机正反的转动角度大小来实现搓扭轮的左右摆动角度，通过控制伺服电机正反转的转速频率快慢来实现搓扭轮的摆动周期的快慢。以伺服电机的稳定性来进一步保证搓扭装置实施的搓扭效果和均匀的PMD值。

本申请的装置搓扭部分是依靠V型槽带动光纤作转动搓扭，由于V型槽与光纤接触方式为相切，与现有双摇摆导轮对光纤表面挤压搓扭相比，光纤表面不存在被加紧力，涂层不易受到损伤，能够减少装置人工启动时导致的断纤现象，提高了光纤质量稳定性。本装置结构简单，便于操作、维护、清理，而且对安装空间要求低，能够方便的对现有拉丝塔进行升级安装。

本申请的装置能维持一个比较稳定的搓扭效果，在生产过程中进行工艺调整也比较简单，只要保证光纤垂直度和振动幅度在允许的工艺范围，通过调节搓扭轮和光纤切点面大小来增加导轮与光纤的的摩擦力，从而进行适合工艺、线速的微调效果，使下机光纤PMD值更为理想和稳定。

可选的，还包括张紧套，所述连接部具有安装孔，所述张紧套外套在输出轴上，且内套在安装孔中；所述张紧套的外侧壁具有环形的限位部，所述限位部与连接部一个端面抵靠配合。

通过设置张紧套能够方便可靠的将输出轴与连接部相连，设置限位部能够实现限位作用。

可选的，还包括X-Y调节平台，所述安装座可调节固定在X-Y调节平台上。

本申请的X-Y调节平台可以为现有的X-Y调节平台，通过X-Y调节平台来取代调节整体固定平台以实现装置X-Y方向调整，这种调节更为方便，且调节精度更高。

可选的，所述安装座为L型，安装座包括相互垂直的水平部分和竖直部分，所述水平部分与X-Y调节平台配合，所述伺服电机安装在竖直部分。

L型的结构方便安装，且能够保证输出轴的水平度。

可选的，所述伺服电机包括安装盘，所述安装盘通过紧固件与所述竖直部分固定连接。

可选的，还包括用于控制伺服电机往复转动的控制器。

可选的，所述搓扭轮具有多个减重孔，各减重孔绕转动轴轴线均匀分布。

本发明还公开了一种光纤搓扭方法，利用上述的光纤搓扭装置来搓扭光纤，该方法包括以下步骤：

调节U型架的位置，使转动轴处在水平设置的初始位置，调节安装座的位置，使光纤竖直的从搓扭轮的V型槽穿过，且光纤邻近V型槽底部或者与V型槽底部抵靠；

控制伺服电机工作，使搓扭轮往复摆动，且相对于初始位置搓扭轮摆动的最大角度为5°～30°。

可选的，所述搓扭轮的摆动周期为1～2次/s。

通过大量实验发现，搓扭轮相对于初始位置，摆动的最大角度控制在5°～30°，摆动的周期控制在1～2次/s，能够有效降低和改善光纤PMD值。实际操作时，可以结合实际生产速度，确定具体的摆动角度和摆动周期，以满足不同工艺、生产线速的需求，而摆动角度和摆动周期的调节只需要控制器编程即可，调节非常方便。

本发明的有益效果是：当伺服电机运行时，搓扭轮随着输出轴作正反转运动，即搓扭轮左右摆动。搓扭轮倾斜一定的角度后，光纤与V型槽的槽底相切转变为光纤与V型槽的斜面相切，依靠V型槽斜面与光纤产生摩擦力，在光纤快速的生产过程中产生一定的横向搓扭速度，光纤按照搓扭轮设定的摇摆角度和周期形成横向范围的搓扭效果，从而降低和改善光纤PMD值。

附图说明：

图1是现有技术双摇摆轮光纤在线PMD搓扭装置；

图2是本申请较优实施例光纤搓扭装置的结构示意图；

图3是本申请较优实施例光纤搓扭装置的俯视图；

图4是图3中的A-A剖视图；

图5是光纤处于V型槽槽底的中心点，且相切于V型槽中心点的示意图；

图6是搓扭轮向左摆动后的示意图；

图7是搓扭轮向左摆动后的示意图。

图中各附图标记为：

1、X-Y调节平台；2、安装座；3、伺服电机；4、U型架；5、搓扭轮；6、光纤；7、转动轴；8、减重孔；9、V型槽；10、安装臂；11、连接部；12、张紧套；13、输出轴；14、紧固件；15、安装盘；16、竖直部分；17、水平部分；18、限位部。

具体实施方式：

下面结合各附图，对本发明做详细描述。

如图2、3和4所示，一种光纤搓扭装置，包括：

安装座2；

伺服电机3，设置在安装座2上，且伺服电机3的输出轴13呈水平布置；

U型架4，U型架4包括两个安装臂10以及连接两个安装臂10的连接部11，连接部11与输出轴13相对固定；

转动轴7，两端分别安装在对应的安装臂10上，转动轴7轴线与输出轴13轴线垂直相交；

搓扭轮5，外套在转动轴7上，搓扭轮5的中心点为转动轴7轴线与输出轴13轴线的相交点，搓扭轮5的外侧壁具有环状的V型槽9。

于本实施例中，还包括张紧套12，连接部11具有安装孔，张紧套12外套在输出轴13上，且内套在安装孔中；张紧套12的外侧壁具有环形的限位部18，限位部18与连接部11一个端面抵靠配合。通过设置张紧套12能够方便可靠的将输出轴13与连接部11相连，设置限位部18能够实现限位作用。

于本实施例中，还包括X-Y调节平台1，安装座2可调节固定在X-Y调节平台1上。本申请的X-Y调节平台1可以为现有的X-Y调节平台1，通过X-Y调节平台1来取代调节整体固定平台以实现装置X-Y方向调整，这种调节更为方便，且调节精度更高。

于本实施例中，安装座2为L型，安装座2包括相互垂直的水平部分17和竖直部分16，水平部分17与X-Y调节平台1配合，伺服电机3安装在竖直部分16。L型的结构方便安装，且能够保证输出轴13的水平度。

于本实施例中，伺服电机3包括安装盘15，安装盘15通过紧固件14与竖直部分16固定连接。

于本实施例中，还包括用于控制伺服电机3往复转动的控制器。

于本实施例中，搓扭轮5具有多个减重孔8，各减重孔8绕转动轴7轴线均匀分布。

本实施例还公开了一种利用上述的光纤搓扭装置来搓扭光纤的光纤搓扭方法，该方法包括以下步骤：

调节U型架4的位置，使转动轴7处在水平设置的初始位置(见图5)，调节安装座2的位置，使光纤6竖直的从搓扭轮5的V型槽9穿过，且光纤邻近V型槽9底部或者与V型槽9底部抵靠，本实施例中，使光纤6处于V型槽9槽底的中心点，且相切于V型槽9中心点；

控制伺服电机3工作，使搓扭轮5往复摆动(见图6和7)，且相对于初始位置搓扭轮5摆动的最大角度为5°～30°。

于本实施例中，搓扭轮5的摆动周期为1～2次/s。

当伺服电机运行时，搓扭轮随着输出轴作正反转运动，即搓扭轮左右摆动。搓扭轮倾斜一定的角度后，光纤与V型槽的槽底相切转变为光纤与V型槽的斜面相切，依靠V型槽斜面与光纤产生摩擦力，在光纤快速的生产过程中产生一定的横向搓扭速度，光纤按照搓扭轮设定的摇摆角度和周期形成横向范围的搓扭效果，从而降低和改善光纤PMD值。通过大量实验发现，搓扭轮相对于初始位置，摆动的最大角度控制在5°～30°，摆动的周期控制在1～2次/s，能够有效降低和改善光纤PMD值。实际操作时，可以结合实际生产速度，确定具体的摆动角度和摆动周期，以满足不同工艺、生产线速的需求，而摆动角度和摆动周期的调节只需要控制器编程即可，调节非常方便。

本申请通过控制伺服电机的正反转来带动实现搓扭轮左右摆动，通过设定伺服电机正反的转动角度大小来实现搓扭轮的左右摆动角度，通过控制伺服电机正反转的转速频率快慢来实现搓扭轮的摆动周期的快慢。以伺服电机的稳定性来进一步保证搓扭装置实施的搓扭效果和均匀的PMD值。

本申请的装置搓扭部分是依靠V型槽带动光纤作转动搓扭，由于V型槽与光纤接触方式为相切，与现有双摇摆导轮对光纤表面挤压搓扭相比，光纤表面不存在被加紧力，涂层不易受到损伤，能够减少装置人工启动时导致的断纤现象，提高了光纤质量稳定性。本装置结构简单，便于操作、维护、清理，而且对安装空间要求低，能够方便的对现有拉丝塔进行升级安装。

本申请的装置能维持一个比较稳定的搓扭效果，在生产过程中进行工艺调整也比较简单，只要保证光纤垂直度和振动幅度在允许的工艺范围，通过调节搓扭轮和光纤切点面大小来增加导轮与光纤的的摩擦力，从而进行适合工艺、线速的微调效果，使下机光纤PMD值更为理想和稳定。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此即限制本发明的专利保护范围，凡是运用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的保护范围内。

Claims (9)

1.一种光纤搓扭装置，其特征在于，包括：

安装座；

伺服电机，设置在安装座上，且伺服电机的输出轴呈水平布置；

U型架，U型架包括两个安装臂以及连接两个安装臂的连接部，所述连接部与所述输出轴相对固定；

转动轴，两端分别安装在对应的安装臂上，所述转动轴轴线与输出轴轴线垂直相交；

搓扭轮，外套在转动轴上，搓扭轮的中心点为转动轴轴线与输出轴轴线的相交点，搓扭轮的外侧壁具有环状的V型槽。

2.如权利要求1所述的光纤搓扭装置，其特征在于，还包括张紧套，所述连接部具有安装孔，所述张紧套外套在输出轴上，且内套在安装孔中；所述张紧套的外侧壁具有环形的限位部，所述限位部与连接部一个端面抵靠配合。

3.如权利要求1所述的光纤搓扭装置，其特征在于，还包括X-Y调节平台，所述安装座可调节固定在X-Y调节平台上。

4.如权利要求3所述的光纤搓扭装置，其特征在于，所述安装座为L型，安装座包括相互垂直的水平部分和竖直部分，所述水平部分与X-Y调节平台配合，所述伺服电机安装在竖直部分。

5.如权利要求4所述的光纤搓扭装置，其特征在于，所述伺服电机包括安装盘，所述安装盘通过紧固件与所述竖直部分固定连接。

6.如权利要求1所述的光纤搓扭装置，其特征在于，还包括用于控制伺服电机往复转动的控制器。

7.如权利要求1所述的光纤搓扭装置，其特征在于，所述搓扭轮具有多个减重孔，各减重孔绕转动轴轴线均匀分布。

8.一种光纤搓扭方法，其特征在于，利用权利要求1所述的光纤搓扭装置来搓扭光纤，该方法包括以下步骤：

调节U型架的位置，使转动轴处在水平设置的初始位置，调节安装座的位置，使光纤竖直的从搓扭轮的V型槽穿过，且光纤邻近V型槽底部或者与V型槽底部抵靠；

控制伺服电机工作，使搓扭轮往复摆动，且相对于初始位置搓扭轮摆动的最大角度为5°～30°。

9.如权利要求8所述的光纤搓扭方法，其特征在于，所述搓扭轮的摆动周期为1～2次/s。