CN108439052A - 一种绕纤装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及光纤领域，尤其涉及一种绕纤装置。所述绕纤装置包括机箱，设置在机箱上的用于转动绕纤的产品安装座，设置在产品安装座一侧的用于悬挂待绕光纤的光纤挂轮，用于承载并调节光纤挂轮与产品安装座的相对位置的位置调节机构，设置在光纤挂轮下部的张力配重夹，所述张力配重夹用于夹持自光纤挂轮引出的待绕光纤的末端并施加张力。通过张力配重夹的重力可对悬挂在光纤挂轮上的待绕光纤提供一个稳定的张力；通过位置调节机构可调整光纤挂轮的高度适应不同长度要求的待绕光纤；或将光纤挂轮与产品的距离缩小，在待绕光纤末端有器件的情况下，有效的缩短剩余的待绕光纤的长度。

Description

一种绕纤装置
技术领域
本发明涉及光纤领域，尤其涉及一种绕纤装置。
背景技术
光雷达光源是光雷达系统中用于实现实时感知的一个核心部件，内部通常设置有激光器，泵浦，和放大光信号需要用到掺铒光纤。激光器输出的光信号通过掺铒光纤时，收到来自泵浦的能量从而达到放大输出信号的作用，根据需要放大级的铒纤长度可以达到数米。在这个信号放大的过程中，有一部分能量会转化成热能，铒纤会发热。若铒纤的发热不能有效散出，便会出现光源性能下降，或是更严重的昂贵的铒纤直接烧毁。
现有的节省空间同时可让铒纤可靠散热的设计是将光模块(激光器，泵浦)置于金属基座内，然后再将数米长的掺铒光纤绕进金属基座上的V型槽中，V型槽在金属基座外侧螺旋布置。每圈V型槽只绕一圈铒纤，绕的过程中光纤需要保持张力，掺铒光纤的末端连有器件，绕完给定长度的铒纤后，在末端给定的位置需要点胶固定。由于铒纤直径只有0.25mm，人工绕无法保证过程中要求张力，也很难保证可以绕进槽中。要完成此种设计方案的生产，需要一种绕纤装置。该装置需要至少具有以下核心功能：
1、稳定保持绕纤过程中需要的张力；
2、铒纤需要准确的绕进在壳体上的V型槽中；
3、指定长度绕完后，在保证光纤最小弯曲半径的前提下，剩余没有绕进V型槽的铒纤长度尽可能小，以保证末端点胶点已经绕入V型槽操作者可以完成点胶固定，且点胶固定的过程中，铒纤中的张力仍然保持，直至末端胶点固化；
4、装置可收纳数米还未绕入的铒纤，保证绕制过程中无缠绕或是刮伤。
现有的自动绕纤装置中，保持绕纤的张力主要是采用阻尼器的形式，因此自动绕限位装置需要一个带夹持力调节的阻尼轮，铒纤绕阻尼轮一周后，通过结构的回转绕在结构件上。阻尼器上可以调节夹持光纤的力度，光纤相对阻尼轮滑动过程中即会有阻力，来达到绕纤张力作用。
现有自动绕纤存在如下问题：
1、由于铒纤有最小弯曲半径要求(通常是20mm)，阻尼轮绕一周至少要吃掉125mm的长度，而铒纤末端有器件，需要将尽可能多的长度绕入V槽，已经无法满足工艺要求；
2、铒纤很脆弱，使用阻尼轮若要求的张力大，有伤害铒纤的风险，铒纤局部损坏造成的结果就是工作中发热甚至烧毁；
3、阻尼轮只有在有相对运动的时候才有张力，绕至末端，或是中途需要反转时铒纤的张力无法保持，这会导致之前已经绕进V槽的铒纤松掉。若给阻尼器加复位回弹，在静止或是反转情况下可以保持一定张力，但这样的张力很难控制，不稳定。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种绕纤装置，克服现有的自动绕纤装置绕纤时由于张力不稳定、难以控制导致的容易害铒纤或已经绕好的铒纤松掉脱落的问题以及在光纤末端有器件的情况下，剩余光纤的长度较大等问题。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种绕纤装置，包括机箱，设置在机箱上的用于转动绕纤的产品安装座，设置在产品安装座一侧的用于悬挂待绕光纤的光纤挂轮，用于承载并调节光纤挂轮与产品安装座的相对位置的位置调节机构，设置在光纤挂轮下部的张力配重夹，所述张力配重夹用于夹持自光纤挂轮引出的待绕光纤的末端并施加张力。
本发明的更进一步优选方案是：所述绕纤装置还包括设置在光纤挂轮和产品安装座之间的用于导引出纤位置的光纤导引轮。
本发明的更进一步优选方案是：所述绕纤装置还包括用于辅助待绕光纤进入产品的V型槽的压纤机构，所述压纤机构设置在产品安装座的绕纤处。
本发明的更进一步优选方案是：所述压纤机构包括设置在机箱上的支架、滑动设置在支架上的滑杆、设置在滑杆一端与支架之间的弹性件、设置在滑杆另一端的贴合在产品上的压纤轮。
本发明的更进一步优选方案是：所述绕纤装置还包括用于监测绕纤情况的在线监控系统。
本发明的更进一步优选方案是：所述在线监控系统包括用于观察绕纤的摄像头、以及用于调节摄像头位置的摄像头移动机构。
本发明的更进一步优选方案是：所述位置调节机构包括光纤挂轮支架，滑动设置在光纤挂轮支架上并用于安装光纤挂轮的滑台，用于带动滑台上下运动的升降机构，用于带动光纤挂轮支架水平运动的平移机构。
本发明的更进一步优选方案是：所述升降机构包括用于带动滑台上下运动的第一丝杆机构，以及用于驱动第一丝杆机构运动的第一驱动电机。
本发明的更进一步优选方案是：所述平移机构还包括用于带动光纤挂轮支架水平运动的第二丝杆机构，以及用于驱动第二丝杆机构运动的第二驱动电机。
本发明的更进一步优选方案是：所述产品安装座上设置有用于锁紧产品的锁紧装置。
本发明的有益效果在于：通过张力配重夹的重力可对悬挂在光纤挂轮上的待绕光纤提供一个稳定的张力；通过位置调节机构可调整光纤挂轮的高度适应不同长度要求的待绕光纤；或将光纤挂轮与产品的距离缩小，在待绕光纤末端有器件的情况下，有效的缩短剩余的待绕光纤的长度。
附图说明
下面将结合附图及实施例对发明作进一步说明，附图中：
图1是本发明实施例的绕纤装置的结构示意图；
图2是本发明实施例的绕纤装置的初始状态示意简图；
图3是本发明实施例的绕纤装置的极限位置状态示意简图；
图4是本发明实施例的绕纤装置的完成状态示意简图。
具体实施方式
现结合附图，对本发明的较佳实施例作详细说明。
如图1所示，本实施例的绕纤装置，包括机箱10，设置在机箱10上的用于带动产品(中间设有光模块的金属基座)31转动绕纤的产品安装座20，设置在产品安装座20一侧的用于悬挂待绕光纤(本实施中的待绕光纤为掺铒光纤)30的光纤挂轮40，用于承载并调节光纤挂轮40与产品安装座20的相对位置的位置调节机构50，设置在光纤挂轮40下部的张力配重夹60，所述张力配重夹60用于夹持自光纤挂轮40引出的待绕光纤30的末端并施加张力。通过张力配重夹60的重力可对悬挂在光纤挂轮40上的待绕光纤30提供一个稳定的张力；通过位置调节机构50可调整光纤挂轮40的高度适应不同长度要求的待绕光纤；或将光纤挂轮40与产品31的距离缩小，在待绕光纤30末端有器件的情况下，有效的缩短剩余的待绕光纤30的长度。所述机箱10下方还设置有机座11，所述位置调节机构50设置在机座11上。所述张力配重夹60上的配重可根据待绕光纤的强度设置，在为待绕光纤30提供张力的前提下，不会因张力过大损坏待绕光纤30，提高使用效率。本实施例中的所述光纤挂轮40的半径大于待绕光纤30的最小弯曲半径，可防止待绕光纤30过渡弯曲导致的待绕光纤30破损。
所述绕纤装置还包括设置在光纤挂轮40和产品安装座20之间的用于导引出纤位置的光纤导引轮70，所述光纤导引轮70的半径大于待绕光纤30的最小弯曲半径。因为现有的产品31的V型槽较窄，待绕光纤30的直径也只有0.25mm，通过一个绕纤过程中需要移动的光纤挂轮40和产品安装座20配合，精准绕纤的成功率较低。现通过在光纤挂轮40和产品安装座20之间增加一个固定旋转的光纤导引轮70，导引出纤位置，可有效的提高待绕光纤30进V型槽的成功率。
所述绕纤装置还包括用于辅助待绕光纤30进入产品31的V型槽的压纤机构80，所述压纤机构80设置在产品安装座20的绕纤处。通过在产品安装座20的绕纤处(即待绕光纤进入V型槽的位置)设置一个压纤机构80，所述压纤机构80贴合在产品31表面的V型槽上，可用于辅助待绕光纤30进入产品31的V型槽，有效的防止待绕光纤30发生脱槽的情况，可提高绕纤的成功率。所述压纤机构80包括设置在机箱10上的支架、滑动设置在支架上的滑杆、设置在滑杆一端与支架之间的弹性件、设置在滑杆另一端的贴合在产品上的压纤轮。通过一个滑杆与支架设置一个弹性件，可以将设置在滑杆一端的压纤轮压向产品31上的V型槽，从而完成压紧辅助绕纤的功能。
所述绕纤装置还包括用于监测绕纤情况的在线监控系统90。所述在线监控系统90包括用于观察绕纤的摄像头、以及用于调节摄像头位置的摄像头移动机构。所述摄像头移动机构包括设置在基座11上的Z轴滑杆、滑动设置在Z轴滑杆上的Z轴滑块、滑动设置在Z轴滑块上的Y轴滑杆，设置在Y轴滑杆一端的以X方向为转轴旋转部分角度的旋转头，所述摄像头设置在旋转头上。通过增加一个线监控系统90，可以用于观察绕纤的进行，确认待绕光纤30顺利绕进了V型槽当中。通过摄像头移动机构可以调节摄像头到合适的角度拍摄绕纤的过程。
所述位置调节机构50包括光纤挂轮支架51，滑动设置在光纤挂轮支架51上用于安装光纤挂轮40的滑台52，用于带动滑台52上下运动的升降机构53，用于带动光纤挂轮支架51水平运动的平移机构54。通过将滑台52滑动的设置在光纤挂轮支架51上，以及带动滑台52上下运动的升降机构53，可实现光纤挂轮40的上下运动。再通过平移机构54带动光纤挂轮支架51水平运动，可实现光纤挂轮40的平移运动。通过升降机构53和平移机构54的配合可用于调整光纤挂轮40与产品安装座20的相对位置。当然本实施例中的位置调节机构50也可以包括转板和设置在转板一端用于驱动转板旋转的旋转电机，所述光纤挂轮40设置在转板另一端随转板转动。所述旋转电机设置在产品安装座20上方，所述光纤挂轮40随时转板转来到最低点时，与产品安装座20的距离最接近。通过旋转电机的旋转，即可调整光纤挂轮40与产品安装座20的相对位置，使光纤挂轮40远离或接近产品安装座20。
所述升降机构53包括用于带动滑台52上下运动的第一丝杆机构以及用于驱动第一丝杆机构运动的第一驱动电机。当然本实施例中升降机构53使用的丝杠传动也可以替换为皮带传动，或者使用气缸带动滑台52上的光纤挂轮40做升降运动。
所述平移机构54还包括用于带动光纤挂轮支架51水平运动的第二丝杆机构，以及用于驱动第二丝杆机构运动的第二驱动电机。当然本实施例中平移机构54使用的丝杠传动也可以替换为皮带传动，或者使用气缸带动光纤挂轮支架51做平移运动。
所述绕纤装置还包括设置在机箱10上用于带动产品安装座20转动的驱动装置以及与驱动装置电连接的驱动控制系统。通过增加驱动装置可带动产品安装座20旋转，完成绕纤。在旋转的同时，带动产品安装座20前后移动，实现产品31上V型槽与光纤导引轮70的位置匹配，提高绕纤成功率。再通过增加一个驱动控制系统，可实时调控绕纤的转速等等，可根据不同的产品31调整转速，前进以及后退位移，提高装置的通用性。
所述产品安装座20上设置有用于锁紧产品31的锁紧装置。通过增加锁紧装置用于固定锁紧产品31，可提升绕纤时的稳定性。可防止绕纤过程中，因产品31出现松动导致的绕纤失败。
本实例中绕纤装置的绕纤过程分为三个状态：
A、初始状态
将产品31(其上已经接上待绕光纤30)放入产品安装座20上并通过锁紧装置进行夹持，将待绕光纤30挂在光纤挂轮40上，通过升降机构53带动光纤挂轮40上升至高点，接着在待绕光纤30末端的器件上夹张力配重夹60。用简化模型来表示，绕纤装置即处于如图2所示的状态，驱动装置开始带动产品安装座20旋转，产品31开始绕纤，产品31相对光纤引导轮70的前后位置会匹配转速，保证光纤切入点位置正确，且光纤挂轮40同步下降，过程中要保证A(器件+张力配重夹)以较小的加速度运动，以此保证张力的稳定。此状态下光纤挂轮40高于光纤引导轮70，光纤始终与两个轮子都接触；
B、极限位置状态
当光纤挂轮40下降到一定程度，便来到如图3所示的极限位置，光纤挂轮40的位置低于光纤引导轮70。此时A(器件+张力配重夹)也靠近了光纤挂轮40，剩余待绕光纤30的长度还很长，此时平移机构54带动光纤挂轮支架51上的光纤挂轮40开始右移，产品31又可以继续绕纤。绕纤可等光纤挂轮40右移到位再开始，也可以在光纤挂轮40右移过程中同步进行。这个过程中，待绕光纤30不再接触光纤引导轮70；
C、完成状态
如图4所示，当光纤挂轮40达到右极限位置，A(器件+张力配重夹)也接近光纤挂轮40时，绕纤停止，可以注意到剩余未绕入的长度很短，待绕光纤30上的点胶点(通常是熔接套管处)已经处于槽中。这时候可以点胶固定。这个过程，待绕光纤30也不接触光纤引导轮70。
应当理解的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，对本领域技术人员来说，可以对上述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而所有这些修改和替换，都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种绕纤装置，其特征在于：包括机箱，设置在机箱上的用于转动绕纤的产品安装座，设置在产品安装座一侧的用于悬挂待绕光纤的光纤挂轮，用于承载并调节光纤挂轮与产品安装座的相对位置的位置调节机构，设置在光纤挂轮下部的张力配重夹，所述张力配重夹用于夹持自光纤挂轮引出的待绕光纤的末端并施加张力。
2.根据权利要求1所述的绕纤装置，其特征在于：所述绕纤装置还包括设置在光纤挂轮和产品安装座之间的用于导引出纤位置的光纤导引轮。
3.根据权利要求1所述的绕纤装置，其特征在于：所述绕纤装置还包括用于辅助待绕光纤进入产品的V型槽的压纤机构，所述压纤机构设置在产品安装座的绕纤处。
4.根据权利要求3所述的绕纤装置，其特征在于：所述压纤机构包括设置在机箱上的支架、滑动设置在支架上的滑杆、设置在滑杆一端与支架之间的弹性件、设置在滑杆另一端的贴合在产品上的压纤轮。
5.根据权利要求1所述的绕纤装置，其特征在于：所述绕纤装置还包括用于监测绕纤情况的在线监控系统。
6.根据权利要求5所述的绕纤装置，其特征在于：所述在线监控系统包括用于观察绕纤的摄像头、以及用于调节摄像头位置的摄像头移动机构。
7.根据权利要求1所述的绕纤装置，其特征在于：所述位置调节机构包括光纤挂轮支架，滑动设置在光纤挂轮支架上用于安装光纤挂轮的滑台，用于带动滑台上下运动的升降机构，用于带动光纤挂轮支架水平运动的平移机构。
8.根据权利要求7所述的绕纤装置，其特征在于：所述升降机构包括用于带动滑台上下运动的第一丝杆机构以及用于驱动第一丝杆机构运动的第一驱动电机。
9.根据权利要求8所述的绕纤装置，其特征在于：所述平移机构还包括用于带动光纤挂轮支架水平运动的第二丝杆机构，以及用于驱动第二丝杆机构运动的第二驱动电机。
10.根据权利要求1所述的绕纤装置，其特征在于：所述产品安装座上设置有用于锁紧产品的锁紧装置。
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