CN109399912B - 一种光纤拉丝塔控制系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种光纤拉丝塔控制系统，包括拉丝塔架、预制棒调芯装置、加热炉、裸纤直径测量仪、废光纤收集装置、穿模装置、涂层容器、固化炉和牵引装置；所述拉丝塔架竖直设置在地面上，预制棒调芯装置设置于拉丝架塔顶，所述加热炉、裸纤直径测量仪、废光纤收集装置、穿模装置、涂层容器、固化炉从上至下依次安装在拉丝塔架的侧面，所述牵引装置安装地面上且与固化炉连接。在光纤生产线控制领域，解决了拉丝塔中需要进行人工穿模，生产效率低的问题，提高了光纤的质量以及生产效率，节约了生产成本。

Description

一种光纤拉丝塔控制系统
技术领域
本发明涉及光纤生产线控制技术领域，尤其涉及一种光纤拉丝塔控制系统。
背景技术
在光纤的生产过程中，通常是将光纤预制棒进行加热、涂覆、固化等一系列的工艺流程后得到成型的光纤，所述光纤生产的各个步骤需要紧密配合，光纤拉丝塔的出现满足了这一需求，中国专利CN106854036A用于制备逆磁光纤的拉丝塔，包括拉丝塔架：所述拉丝塔架上部设置有送棒调心装置，下部设置有牵引装置，所述送棒调心装置和牵引装置用于输送逆磁光纤预制棒；所述送棒调心装置和牵引装置之间依次设置有石墨加热炉、激光测径仪、涂层容器和紫外固化炉；所述拉丝塔架上沿逆磁光纤预制棒的输送线路还设置有用于调节环境参数的水气管路系统；所述拉丝塔架外部还设置有用于控制所述棒调心装置、牵引装置、石墨加热炉、激光测径仪、涂层容器和紫外固化炉的控制系统。本发明能够快速高效的实现逆磁光纤预制棒的拉丝过程。中国专利CN102584001A基于可编程控制器的拉丝自动收尾控制系统及其控制方法涉及的是一种基于可编程控制器(PLC)与人机界面的拉丝自动收尾控制系统及其控制方法，是光纤制造过程中自动判断光纤缺陷，并进行自动收尾控制的系统。包括在线检测光纤缺陷装置、自动切断光纤及接涂料装置、偏振膜色散扭搓自动弹开装置、可编程控制器和上位机；在线检测光纤缺陷装置包括光纤测量探头和信号处理器；自动切断光纤及接涂料装置设置有两套，分别为一次自动切断光纤及接涂料装置和二次自动切断光纤及接涂料装置；偏振膜色散扭搓自动弹开装置安装在二次涂覆固化炉下部，偏振膜色散扭搓自动弹开装置包括扭搓导轮、扭搓电机、自动弹开气缸和水平云台。现有技术中光纤拉丝塔工艺流程中光纤穿模一般依靠人工穿模，工作效率低且穿模成功率不稳定，且人工穿模由于靠近固化炉，对人的健康有一定的影响。
发明内容
为克服现有技术中存在的光纤生产过程中拉丝塔工作中穿模工作效率低，穿模成功率不稳定的问题，本发明提供了一种光纤拉丝塔控制系统，包括拉丝塔架、预制棒调芯装置、加热炉、裸纤直径测量仪、废光纤收集装置、穿模装置、涂层容器、固化炉和牵引装置；所述拉丝塔架竖直设置在地面上，预制棒调芯装置设置于拉丝架塔顶，所述加热炉、裸纤直径测量仪、废光纤收集装置、穿模装置、涂层容器、固化炉从上至下依次安装在拉丝塔架的侧面，所述牵引装置安装地面上且与固化炉连接。
通过采用上述技术方案，通过拉丝塔的整合，将光纤生产的各个步骤进行整合，经过加热、测量、裁剪、穿模、固化等步骤，通过全自动化的操作，免去了人工穿模的损失和风险，同时也提高了穿模的效率。
作为优选的，所述拉丝塔架包括四个纵向的钢管和若干条横向的角钢组成，所述角钢的通过焊接的方式与钢管相连，且钢管底部带有法兰盘，法兰盘通过螺栓与地面固定连接。
通过采用上述技术方案，通过钢管和角钢的固定，使得拉丝塔架具有很高的强度，能够承受住侧面连接的各种设备，钢管通过法兰盘与地面进行连接，螺栓的固定可以使得拉丝塔架能够与地面紧密连接，不易倾倒。
作为优选的，所述预制棒调芯装置包括开卷轴、定位轴和轴支架，所述开卷轴的直径大于定位轴，且开卷轴的顶面与定位轴在同一水平面上。
通过采用上述技术方案，所述预制棒调芯装置中的开卷轴可以将光纤预制棒拉直，在经过定位轴的作用，调整好进入加热炉的角度，使得预制棒能够具有一个较好的形态进入到加工工艺中。
作为优选的，所述加热炉包括炉体、炉盖、加热层、保温层、保护气通道和底盖，所述炉盖和底盖中间均设有光纤穿孔的圆形盖板，所述保温层环绕在炉体的内壁上，所述加热层由若干竖直排列的加热电阻丝和陶瓷外壳组成，且加热电阻丝之间为并联关系，所述保护气通道设于加热炉的侧壁上。
通过采用上述技术方案，加热炉中通过炉盖和底盖的上的带有的圆形穿孔，可以方便光纤的通过，加热层采用加热丝上包裹陶瓷外壳，可以防止加热电阻丝损坏光纤，同时也能够具有很好的加热效果，保温层设置于炉体的侧壁上，可以保证炉体内的温度不易散发出去，保证加热的效果，保护气通道可以在加热时持续的对炉体内通入保护性气体，有效的防止光纤预制棒加热时氧化。
作为优选的，所述裸纤直径测量仪包括测量仪主体、激光探头和激光接收器，所述测量仪主体为一个中心带有圆形贯穿孔的长方体，所述激光接收器遍布在测量仪主体的内壁上，所述激光探头环状分布在测量仪主体的内壁上，且位于内壁的中间段。
通过采用上述技术方案，可以对经过加热炉加热的光纤预制棒进行测量，通过激光探头对与预制棒的照射，反射到激光接收器上，从而得到光纤预制棒的直径以及表面的情况，可以将信号传输到光纤修剪层，以便做出及时的修剪和切割。
作为优选的，所述废光纤收集装置为桶状结构，包括光纤修剪层、光纤收集卷、碎屑收集器和伺服电机，所述光纤修剪层设置于废光纤收集装置的顶部，包括直径可调的环形切刀和刀架，所述环形切刀由若干活动连接的月牙状刀片组成，所述环形切刀通过调节旋钮控制，刀架底部分别连有光纤收集卷和伺服电机，所述伺服电机控制光纤收集卷的收卷速度，所述碎屑收集器设置于废光纤收集装置的底面上。
通过采用上述技术方案，废光纤收集装置中的光纤修剪层可以接收来自裸纤直径测量仪的信号，根据需要调整环形切刀的直径，同时环形切刀安装在刀架上，便于进行保养和更换，环形切刀上设有的月牙状刀片，月牙状的设计可以最大限度的减少刀片的磨损，同时在调节环形切刀的直径时环形切刀刀锋处不易出现缺陷，通过活动连接的方式便于调节旋钮调节环形切刀直径，刀架底部设有的光纤收集卷可以通过伺服电机的驱动对切割下拉的条状废光纤进行缠绕收集，碎屑收集器设置在飞光纤收集装置的底部，可以收集非条状的废弃光纤，从而解决了废弃光纤的收集问题，减轻了后期清洁的负担。
作为优选的，所述穿模装置包括预制棒穿纤梭和高速电机，所述预制棒穿纤梭贯穿整个穿模装置，所述高速电机设置在穿模装置的底部，高速电机所在的腔体内通过若干空气导管连接到预制棒穿纤梭的底部。
通过采用上述技术方案，穿模装置中预制棒穿纤梭可以将修整好的光纤调节到需要进行涂覆的状态，保证涂覆的质量，底部设有的高速电机，可以在高速旋转时产生真空，与预制棒穿纤梭中形成负压差，可以让光纤预制棒加速进入到涂层容器中进行涂覆操作。
作为优选的，所述涂层容器与穿模装置中的预制棒穿纤梭连接，所述涂层容器中设有若干道直径不同的涂覆管道，且不同直径的管道可以自由切换，所述涂覆管道的开口处设有孔径可调的限位环，所述涂覆管道的侧边设有涂料导入管。
通过采用上述技术方案，涂层容器中设有多个不同直径的涂覆管道，可以满足不同直径的光纤的涂覆需求，涂覆管道的开口处设有的限位环，可以进一步对光纤预制棒的位置进行矫正，从而提高涂覆的准确性和质量，涂料导入管设在涂覆管道的侧面，可以将进行过矫正的光纤预制棒进行涂覆操作。
作为优选的，所述固化炉为设有光纤出口和入口的一个金属密封装置，包括磁控器、波导系统和旋转搅拌器，所述磁控器与波导系统连接且均设于固化炉的侧壁上，所述旋转搅拌器设于固化炉的底部，且旋转搅拌器的扇叶为金属。
通过采用上述技术方案，固化炉通过磁控器通电后连续产生微波，再通过波导系统传输到固化炉的腔体内，经过旋转搅拌器的转动，金属的扇叶将微波反射到腔体内的各个角落，从而实现对经过涂覆过程的光纤固化的目的。
作为优选的，所述牵引装置上包括一个收卷辊和一个拉直辊，所述拉直辊上设有一个“U”型凹槽，所述收卷辊两端连接有伸缩杆，且收卷辊上套装有环状的限位装置，所述限位装置相互对称且可调节相互之间的距离。
通过采用上述技术方案，经过固化的光纤通过拉直辊上的“U”型凹槽进行拉直处理，再进入收卷辊进行收卷，收卷辊两端设有的伸缩杆可以使收卷辊再工作时做往复运动，从而将光纤均匀的缠绕在收卷辊上，两端的限位装置可以让收卷的光纤限定在一个小范围内，使得光纤收集成一个环状，易于包装运输。
综上所述，本方案摆脱了传统的拉丝塔的工作方式，通过自动化的控制取代了人工穿孔等步骤，提高了光纤制作自动化的生产效率，节约了人力物力，减少了资源浪费，同时也提高了光纤的质量。
附图说明
图1是一种光纤拉丝塔控制系统示意图；
图2是牵引装置的示意图；
图3是图层容器的示意图；
图4是光纤修剪层的示意图。
附图标记：1、拉丝塔架；11、钢管；12、角钢；13、法兰盘；2、预制棒调芯装置；21、开卷轴；22、定位轴；23、轴支架；3、加热炉；31、炉体；32、炉盖；33、加热层；34、保温层；35、保护气通道；36、底盖；4、裸纤直径测量仪；41、测量仪主体；42、激光探头；43、激光接收器；5、废光纤收集装置；51、光纤修剪层；511、环形切刀；5111、刀片；512、刀架；513、调节旋钮；52、光纤收集卷；53、碎屑收集器；54、伺服电机；6、穿模装置；61、预制棒穿纤梭；62、高速电机；7、涂层容器；71、涂覆管道；711、限位环；712、涂料导入管；8、固化炉；81、磁控器；82、波导系统；83、旋转搅拌器；9、牵引装置；91、收卷辊；911、伸缩杆；912、限位装置；92、拉直辊。
具体实施方式
以下结合附图和实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
如图1所示：一种光纤拉丝塔控制系统，包括拉丝塔架1、预制棒调芯装置2、加热炉3、裸纤直径测量仪4、废光纤收集装置5、穿模装置6、涂层容器7、固化炉8和牵引装置9；所述拉丝塔架1竖直设置在地面上，预制棒调芯装置2设置于拉丝架塔顶，所述加热炉3、裸纤直径测量仪4、废光纤收集装置5、穿模装置6、涂层容器7、固化炉8从上至下依次安装在拉丝塔架1的侧面，所述牵引装置9安装地面上且与固化炉8连接。
如图1所示：拉丝塔架1包括四个纵向的钢管11和若干条横向的角钢12组成，所述角钢12的通过焊接的方式与钢管11相连，且钢管11底部带有法兰盘13，法兰盘13通过螺栓与地面固定连接。通过钢管11和角钢12的固定，使得拉丝塔架1具有很高的强度，能够承受住侧面连接的各种设备，钢管11通过法兰盘13与地面进行连接，螺栓的固定可以使得拉丝塔架1能够与地面紧密连接，不易倾倒。
如图1所示：预制棒调芯装置2包括开卷轴21、定位轴22和轴支架23，所述开卷轴21的直径大于定位轴22，且开卷轴21的顶面与定位轴22在同一水平面上。预制棒调芯装置2中的开卷轴21可以将光纤预制棒拉直，在经过定位轴22的作用，调整好进入加热炉3的角度，使得预制棒能够具有一个较好的形态进入到加工工艺中。
如图1所示：加热炉3包括炉体31、炉盖32、加热层33、保温层34、保护气通道35和底盖36，所述炉盖32和底盖36均匀中间设有光纤穿孔的圆形盖板，所述保温层34环绕在炉体31的内壁上，所述加热层33由若干竖直排列的加热电阻丝和陶瓷外壳组成，且加热电阻丝之间为并联关系，所述保护气通道35设于加热炉3的侧壁上。加热炉3中通过炉盖32和底盖36的上的带有的圆形穿孔，可以方便光纤的通过，加热层33采用加热电阻丝上包裹陶瓷外壳，可以防止加热电阻丝损坏光纤，同时也能够具有很好的加热效果，保温层34设置于炉体31的侧壁上，可以保证炉体31内的温度不易散发出去，保证加热的效果，保护气通道35可以在加热时持续的对炉体31内通入保护性气体，有效的防止光纤预制棒加热时氧化。
如图1所示：裸纤直径测量仪4包括测量仪主体41、激光探头42和激光接收器43，所述测量仪主体41为一个中心带有圆形贯穿孔的长方体，所述激光接收器43遍布在测量仪主体41的内壁上，所述激光探头42环状分布在测量仪主体41的内壁上，且位于内壁的中间段。可以对经过加热炉3加热的光纤预制棒进行测量，通过激光探头42对与预制棒的照射，反射到激光接收器43上，从而得到光纤预制棒的直径以及表面的情况，可以将信号传输到光纤修剪层51，以便做出及时的修剪和切割。
实施例2
如图1所示：一种光纤拉丝塔控制系统，包括拉丝塔架1、预制棒调芯装置2、加热炉3、裸纤直径测量仪4、废光纤收集装置5、穿模装置6、涂层容器7、固化炉8和牵引装置9；所述拉丝塔架1竖直设置在地面上，预制棒调芯装置2设置于拉丝架塔顶，所述加热炉3、裸纤直径测量仪4、废光纤收集装置5、穿模装置6、涂层容器7、固化炉8从上至下依次安装在拉丝塔架1的侧面，所述牵引装置9安装地面上且与固化炉8连接。
如图1和图4所示：废光纤收集装置5为桶状结构，包括光纤修剪层51、光纤收集卷52、碎屑收集器53和伺服电机54，所述光纤修剪层51设置于废光纤收集装置5的顶部，包括直径可调的环形切刀511和刀架512，环形切刀511由若干活动连接的月牙状刀片5111组成，环形切刀511通过调节旋钮513控制，月牙状的设计可以最大限度的减少刀片5111的磨损，同时在调节环形切刀511的直径时环形切刀511刀锋处不易出现缺陷，通过活动连接的方式便于调节旋钮513调节环形切刀511直径，刀架512底部分别连有光纤收集卷52和伺服电机54，所述伺服电机54控制光纤收集卷52的收卷速度，所述碎屑收集器53设置于废光纤收集装置5的底面上。废光纤收集装置5中的光纤修剪层51可以接收来自裸纤直径测量仪4的信号，根据需要调整环形切刀511的直径，同时环形切刀511安装在刀架512上，便于进行保养和更换，刀架512底部设有的光纤收集卷52可以通过伺服电机54的驱动对切割下拉的条状废光纤进行缠绕收集，碎屑收集器53设置在飞光纤收集装置的底部，可以收集非条状的废弃光纤，从而解决了废弃光纤的收集问题，减轻了后期清洁的负担。
如图1所示：穿模装置6包括预制棒穿纤梭61和高速电机62，所述预制棒穿纤梭61贯穿整个穿模装置6，所述高速电机62设置在穿模装置6的底部，高速电机62所在的腔体内通过若干空气导管连接到预制棒穿纤梭61的底部。穿模装置6中预制棒穿纤梭61可以将修整好的光纤调节到需要进行涂覆的状态，保证涂覆的质量，底部设有的高速电机62，可以在高速旋转时产生真空，与预制棒穿纤梭61中形成负压差，可以让光纤预制棒加速进入到涂层容器7中进行涂覆操作。
如图1和图3所示：涂层容器7与穿模装置6中的预制棒穿纤梭61连接，所述涂层容器7中设有若干道直径不同的涂覆管道71，且不同直径的管道可以自由切换，所述涂覆管道71的开口处设有孔径可调的限位环711，所述涂覆管道71的侧边设有涂料导入管712。涂层容器7中设有多个不同直径的涂覆管道71，可以满足不同直径的光纤的涂覆需求，涂覆管道71的开口处设有的限位环711，可以进一步对光纤预制棒的位置进行矫正，从而提高涂覆的准确性和质量，涂料导入管712设在涂覆管道71的侧面，可以将进行过矫正的光纤预制棒进行涂覆操作。
如图1所示：固化炉8为设有光纤出口和入口的一个金属密封装置，包括磁控器81、波导系统82和旋转搅拌器83，所述磁控器81与波导系统82连接且均设于固化炉8的侧壁上，所述旋转搅拌器83设于固化炉8的底部，且旋转搅拌器83的扇叶为金属。固化炉8通过磁控器81通电后连续产生微波，再通过波导系统82传输到固化炉8的腔体内，经过旋转搅拌器83的转动，金属的扇叶将微波反射到腔体内的各个角落，从而实现对经过涂覆过程的光纤固化的目的。
如图1和图2所示：牵引装置9上包括一个收卷辊91和一个拉直辊92，所述拉直辊92上设有一个“U”型凹槽，所述收卷辊91两端连接有伸缩杆911，且收卷辊91上套装有环状的限位装置912，所述限位装置912相互对称且可调节相互之间的距离。经过固化的光纤通过拉直辊92上的“U”型凹槽进行拉直处理，再进入收卷辊91进行收卷，收卷辊91两端设有的伸缩杆911可以使收卷辊91再工作时做往复运动，从而将光纤均匀的缠绕在收卷辊91上，两端的限位装置912可以让收卷的光纤限定在一个小范围内，使得光纤收集成一个环状，易于包装运输。
上述说明示出并描述了本发明的优选实施例，如前所述，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述发明构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。

Claims (8)

1.一种光纤拉丝塔控制系统，其特征在于：包括拉丝塔架(1)、预制棒调芯装置(2)、加热炉(3)、裸纤直径测量仪(4)、废光纤收集装置(5)、穿模装置(6)、涂层容器(7)、固化炉(8)和牵引装置(9)；所述拉丝塔架(1)竖直设置在地面上，预制棒调芯装置(2)设置于拉丝架塔顶，所述加热炉(3)、裸纤直径测量仪(4)、废光纤收集装置(5)、穿模装置(6)、涂层容器(7)、固化炉(8)从上至下依次安装在拉丝塔架(1)的侧面，所述牵引装置(9)安装地面上且与固化炉(8)连接；
所述废光纤收集装置(5)为桶状结构，包括光纤修剪层(51)、光纤收集卷(52)、碎屑收集器(53)和伺服电机(54)，所述光纤修剪层(51)设置于废光纤收集装置(5)的顶部，包括直径可调的环形切刀(511)和刀架(512)，刀架(512)底部分别连有光纤收集卷(52)和伺服电机(54)，所述伺服电机(54)控制光纤收集卷(52)的收卷速度，所述碎屑收集器(53)设置于废光纤收集装置(5)的底面上；
所述穿模装置(6)包括预制棒穿纤梭(61)和高速电机(62)，所述预制棒穿纤梭(61)贯穿整个穿模装置(6)，所述高速电机(62)设置在穿模装置(6)的底部，高速电机(62)所在的腔体内通过若干空气导管连接到预制棒穿纤梭(61)的底部。
2.根据权利要求1所述的一种光纤拉丝塔控制系统，其特征在于：所述拉丝塔架(1)包括四个纵向的钢管(11)和若干条横向的角钢(12)组成，所述角钢(12)的通过焊接的方式与钢管(11)相连，且钢管(11)底部带有法兰盘(13)，法兰盘(13)通过螺栓与地面固定连接。
3.根据权利要求1所述的一种光纤拉丝塔控制系统，其特征在于：所述预制棒调芯装置(2)包括开卷轴(21)、定位轴(22)和轴支架(23)，所述开卷轴(21)的直径大于定位轴(22)，且开卷轴(21)的顶面与定位轴(22)在同一水平面上。
4.根据权利要求1所述的一种光纤拉丝塔控制系统，其特征在于：所述加热炉(3)包括炉体(31)、炉盖(32)、加热层(33)、保温层(34)、保护气通道(35)和底盖(36)，所述炉盖(32)和底盖(36)中间均设有光纤穿孔的圆形盖板，所述保温层(34)环绕在炉体(31)的内壁上，所述加热层(33)由若干竖直排列的加热电阻丝和陶瓷外壳组成，且加热电阻丝之间为并联关系，所述保护气通道(35)设于加热炉(3)的侧壁上。
5.根据权利要求1所述的一种光纤拉丝塔控制系统，其特征在于：所述裸纤直径测量仪(4)包括测量仪主体(41)、激光探头(42)和激光接收器(43)，所述测量仪主体(41)为一个中心带有圆形贯穿孔的长方体，所述激光接收器(43)遍布在测量仪主体(41)的内壁上，所述激光探头(42)环状分布在测量仪主体(41)的内壁上，且位于内壁的中间段。
6.根据权利要求1所述的一种光纤拉丝塔控制系统，其特征在于：所述涂层容器(7)与穿模装置(6)中的预制棒穿纤梭(61)连接，所述涂层容器(7)中设有若干道直径不同的涂覆管道(71)，且不同直径的管道可以自由切换，所述涂覆管道(71)的开口处设有孔径可调的限位环(711)，所述涂覆管道(71)的侧边设有涂料导入管(712)。
7.根据权利要求1所述的一种光纤拉丝塔控制系统，其特征在于：所述固化炉(8)为设有光纤出口和入口的一个金属密封装置，包括磁控器(81)、波导系统(82)和旋转搅拌器(83)，所述磁控器(81)与波导系统(82)连接且均设于固化炉(8)的侧壁上，所述旋转搅拌器(83)设于固化炉(8)的底部，且旋转搅拌器(83)的扇叶为金属。
8.根据权利要求1所述的一种光纤拉丝塔控制系统，其特征在于：所述牵引装置(9)上包括一个收卷辊(91)和一个拉直辊(92)，所述拉直辊(92)上设有一个“U”型凹槽，所述收卷辊(91)两端连接有伸缩杆(911)，且收卷辊(91)上套装有环状的限位装置(912)，所述限位装置(912)相互对称且可调节相互之间的距离。
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