CN109536911A - 一种用于光纤侧面镀膜的装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于光纤侧面镀膜的装置，包括：主动力轴，主动力齿轮，公转轴，公转圆齿轮及内装轴承，固定齿轮及其固定杆，自转传动齿轮，自转动力传递轴，自转传递伞齿，动力传递伞齿，转动支撑钢轴，夹具框架及装载在框架上的可拆卸带凹槽支撑杆、光纤夹具齿轮、齿轮内装空心轴。该装置在动力装置提供给主动力轴转动力之后，主动力轴将转动传递给公转轴，公转轴带动与其连接在一起的系统其他部分以相同的角速度绕公转轴进行系统公转；在公转过程中，与固定齿轮啮合的自转传动齿轮在进行公转时也会有自身转动，这种自转通过自转传递系统传递到转动支撑钢轴后会带动光纤进行自转，在镀膜环境进行均匀镀膜。可实现单次多根光纤同步均匀镀膜。

Description

一种用于光纤侧面镀膜的装置

技术领域

本发明属于镀膜用装置技术领域，具体涉及一种用于光纤侧面镀膜的装置，其为可以实现一次在多根光纤圆弧侧面均匀镀膜的装置。

背景技术

光纤凭借其独特的优点如质量轻，体积小，抗电磁干扰等优点，已经被应用于越来越广泛的领域，尤其是在传感领域。利用光纤的传光特性和感光特性，可实现位移、速度、加速度、转角、压力、温度、液位、电流、电压和磁场等物理量的测量；它还能应用于气体浓度等化学量的检测，也可以用于生物、医学等领域，但在这些领域中，光纤仅作为光信号的传输介质，需要通过在光纤上镀功能膜等手段实现对被测量量的敏感。

现有技术中常用于光纤镀膜的主要手段有纳米颗粒附着、化学沉积、热蒸镀和磁控溅射，其中热蒸镀和磁控溅射由于其成膜质量高、可重复性强，成为使用最为广泛的镀膜技术。然而不管是热蒸镀还是磁控溅射，其镀膜过程都只能对垂直于靶源的平面进行较均匀镀膜，而对于光纤这类圆柱体进行平面镀膜显然是不合适的。在以往常见的镀膜装置中为实现光纤这类圆柱体的圆弧面镀膜工艺，常使用的方法是多次翻转待镀膜样品进行多次镀膜，获得镀膜光纤，但是这种方法不仅得到的光纤不同位置的镀膜厚度非常不均匀呈现明显的阶梯状分布，而且因为热蒸镀或磁控溅射需要花费大量时间抽真空，这种方法花费的时间非常的多，所以逐渐有了多种方式的旋转镀膜方式。

目前比较常见的光纤类型圆柱体旋转镀膜方式双表面镀膜，即在相同的条件下完成两次镀膜，在第一次镀膜完成后将膜翻转180°进行第二次镀膜，这就使得在光纤圆柱体表面镀层存在不均匀的现象。还有一种方式是将光纤固定在可旋转的夹具上，通过外力带来的转动帮助光纤进行均匀旋转实现镀膜，但是这种镀膜方式一般只有光纤的自转，在多靶源的情况下较难实现各组分在光纤表面的均匀分布。已有的技术较难满足光纤表面均匀且高效的镀膜需求。

本发明提供的一种用于光纤侧面镀膜的装置，主动力轴在外界提供的动力下使光纤夹具公转，以齿轮轮齿作为转动传输途径带动次动力轴的转动，从而引起光纤夹具齿轮的自转，最终使得光纤自转。最终在一定镀膜环境下对光纤进行均匀且长度可调的镀膜工作。本发明提供的装置利用特殊设计的齿轮实现对光纤无滚动无滑动的固定，利用转动支撑钢轴的传动实现齿轮同步转动，夹具简单、可靠，设计合理，与镀膜装置适配性高、连接方便，可实现单次多根光纤且镀膜长度可调的同步均匀镀膜。

发明内容

本发明针对已有技术的不足，提供了一种用于光纤侧面镀膜的装置，大大提升了光纤镀膜成膜的质量与效率。

本发明采用的技术方案为：一种用于光纤侧面镀膜的装置，利用光纤夹具齿轮对光纤进行无滑动固定，通过动力装置提供的动力实现系统的公转，并利用传递装置使转动支撑钢轴转动，同时实现多对光纤夹具齿轮进行同步转动实现待镀膜光纤的自转，进行单次多根光纤侧面均匀镀膜，并且在此过程中可利用带凹槽的支撑杆设计实现了光纤镀膜长度可调。

其中，该装置包括：主动力轴，主动力齿轮，公转圆齿轮及内装轴承，固定齿轮及其第一固定杆、第二固定杆以及内装轴承，自转传动齿轮，自转动力传递轴，自转传递伞齿，动力传递伞齿，转动支撑钢轴，夹具框架及装载在框架上的可拆卸带凹槽支撑杆、光纤夹具齿轮、夹具内装轴承；该装置在外加动力源的情况下，通过公转轴和公转圆盘实现了系统各部分以相同角速度公转，并在固定齿轮的帮助下将公转的速度通过自转传动齿轮、自转动力传递轴和自转传递伞齿传递给转动支撑钢轴，并通过相互啮合的光纤夹具齿轮传递均匀转动，实现镀膜夹具齿轮的自转。

其中，光纤夹具齿轮内侧的齿轮内装有聚四氟乙烯垫，同时用于固定的螺丝带有一定磁性便于与齿轮、齿轮内装空心轴进行吸附，在螺丝头上有一层薄的聚四氟乙烯涂层，聚四氟乙烯垫与螺丝两者的设计尺寸相同，并且在两个聚四氟乙烯垫片的帮助下可以有效固定光纤，避免光纤与齿轮的相对滑动。

其中，夹具框架侧边支撑杆上带有圆弧形凹槽，用于放置可拆卸支撑杆，可拆卸支撑杆上带有圆弧形凹槽可以放置光纤，实现单端固定旋转、长度可调的光纤圆弧面均匀镀膜。

本发明的原理为：如图1和图2所示，一种光纤侧面镀膜夹具工艺装置，该装置包括：主动力轴3，主动力齿轮4，公转圆齿轮5及公转圆齿轮内装轴承11，固定齿轮9及其第一固定杆7和第二固定杆8以及固定齿轮内装轴承10，自转传动齿轮13，自转动力传递轴12，自转传递伞齿14，动力传递伞齿15，转动支撑钢轴17，夹具框架16及装载在框架上的可拆卸带凹槽支撑杆19、光纤夹具齿轮20。

该装置在动力装置2作用的情况下，转动速度可以进行无级调节，动力首先使得主动力齿轮4实现转动，并通过主动力齿轮4和公转圆齿轮5的啮合将转动传递到公转圆齿轮5，公转轴6与公转圆齿轮5、夹具框架16直接相连，三者实现同速度的绕公转轴6转动，在公转圆齿轮内装轴承11的带动下，由自转传动齿轮13、自转动力传递轴12、自转传递伞齿14组成的自转传递系统也实现了绕公转轴6的绕轴转动，实现了全系统的同速度公转。

固定齿轮9通过第一固定杆7和第二固定杆8与镀膜装置外壳1相连，不随系统公转，于是与固定齿轮9啮合的自转传动齿轮13在进行公转同时自身绕自转动力传递轴12做绕轴转动，这一转动效果也传递到了自转动力传递轴12和自转传递伞齿14上，而自转传递伞齿14和动力传递伞齿15相啮合，所以动力传递伞齿15和转动支撑钢轴17也会进行绕轴转动，而如图4所示，转动支撑钢轴17和光纤夹具齿轮20工艺尺寸相同、两者相互啮合，这样就实现了镀膜光纤的自转。

如图3所示，与光纤夹具齿轮20相连的齿轮内装空心轴21内侧装有聚四氟乙烯垫20-3，同时固定光纤用的螺丝20-1带有一定磁性便于与齿轮内装空心轴21进行吸附，在螺丝头上有一层薄的聚四氟乙烯涂层20-4，聚四氟乙烯垫20-3与固定光纤用的螺丝20-1两者的设计尺寸相同，能够避免光纤圆弧形结构产生的空隙导致的光纤滑动，在光纤通过一对齿轮内装空心轴之后，利用聚四氟乙烯垫与涂覆聚四氟乙烯涂层的螺丝两者相互配合，达到更好的固定光纤效果，同时由于聚四氟乙烯带有的轻微润滑作用，有效消除了转动过程中光纤内部的应力，保护了光纤结构。

如图2所示，装载在框架上的可拆卸带凹槽支撑杆19上有与光纤尺寸相匹配的圆弧形凹槽，通过独特的凹槽设计以及齿轮设计，本发明提供的的夹具可以提供两种固定方式：一种方式是光纤两端均用光纤夹具齿轮进行固定，通过转动支撑钢轴实现两端齿轮同角速度旋转，通过这种方式进行光纤镀膜能够实现镀膜长度最大化；另一种方式是将光纤单端通过光纤夹具齿轮进行固定，与前者实现同种方式的匀速转动，但另一端放置于支撑杆圆弧形凹槽之中且不用光纤夹具齿轮进行固定，从而实现镀膜长度可自由调整的镀膜工艺。

本发明涉及的夹具装置适用于多种镀膜系统，特别是在靶源组成或者分布复杂系统中的应用有效地避免了其他镀膜方案因为无法合理解决镀膜空间成分不均匀混合而产生的成膜质量低的问题。

本发明所提供的一种用于光纤侧面镀膜的装置的优点在于：

(1)本装置可以实现镀膜加工系统中光纤类圆柱体圆弧面均匀镀膜，机械结构简单、稳定，对于外界条件的要求低且与已有镀膜系统适配性好，相对于已有方案更加稳定、可靠。

(2)本装置可以支持在基本结构框架不变的情况下，通过改变光纤夹具齿轮的工装直径实现多光纤的同步镀膜加工，而单次多根光纤的同步镀膜工艺会减小对真空设备的损耗。

(3)本装置通过特殊设计的光纤夹具以及支撑杆，可以实现多种方式的光纤加持，扩展了相关镀膜工艺的可能性。

附图说明

图1为本发明一种用于光纤侧面镀膜的装置示意图；

图2为本发明提供的光纤夹具装置示意图；

图3为本发明使用的光纤夹具齿轮及配套螺丝细节装入待镀膜光纤后的示意图；

图4为本发明提供的支撑钢轴和齿轮转动示意图，以及支撑轴凹槽示意图。

图中：1为镀膜装置外壳，2为动力装置，3为主动力轴，4为主动力齿轮，5为公转圆齿轮，6为公转轴，7为第一固定杆，8为第二固定杆，9为固定齿轮，10为固定齿轮内装的轴承，11为公转圆齿轮内装轴承，12为自转动力传递轴，13为自转传动齿轮，14为自转传递伞齿，15为动力传递伞齿，16为夹具框架，16-1为夹具框架侧边支撑杆，16-2为夹具内装轴承，17为转动支撑钢轴，18为靶源系统，19为装载在框架上的可拆卸带凹槽支撑杆，20为光纤夹具齿轮，20-1为固定光纤用的螺丝，20-2为弹簧圈，20-3为聚四氟乙烯垫，20-4为聚四氟乙烯涂层，21为齿轮内装空心轴，22为待镀膜光纤。

具体实施方式

现结合附图对本发明做详细说明。

图1给出了一种用于光纤侧面镀膜的装置示意图，图2给出了光纤夹持夹具部分的详细示意图，图3给出了工作过程中光纤夹具齿轮20以及转动支撑钢轴17进行工作时的相关状态，并给出了支撑杆凹槽的示意，图4给出了相互啮合的光纤夹具齿轮在转动支撑钢轴提供转动力的情况下的转动情况。主动力轴在外界提供的动力下使光纤夹具公转，以齿轮轮齿作为转动传输途径带动次动力轴的转动，从而引起光纤夹具齿轮的自转，最终使得光纤自转。

接下来结合实施例做进一步说明。

实施例：

图2给出了本发明提供的光纤夹具装置示意图，包括：转动支撑钢轴17、动力传递伞齿15、夹具框架16、可拆卸带凹槽支撑杆19、光纤夹具齿轮20、待镀膜光纤22；夹具框架16包括夹具框架侧边支撑杆16-1和夹具内装轴承16-2，其中，待镀膜光纤22在剥掉涂覆层后通过图3所示光纤夹具齿轮内装空心轴21及配套螺丝进行固定。待镀膜光纤22与光纤夹具系统固定方式有两种，一种方式是光纤两端均用光纤夹具齿轮20进行固定，通过转动支撑钢轴17实现两端齿轮同角速度旋转，通过这种方式进行光纤镀膜能够实现镀膜长度最大化；另一种方式是将光纤单端通过光纤夹具齿轮20进行固定，与前者实现同种方式的匀速转动，如图2和图4光纤夹具框架示意图所示，但另一端放置于装载在框架上的可拆卸带凹槽支撑杆19圆弧形凹槽之中且不用光纤夹具齿轮进行固定，从而实现镀膜长度可自由调整的镀膜加工。

在将待镀膜光纤安装之后按照图1所示镀膜环境示意图所示，将本装置所处环境调整为适合镀膜的环境。通过动力装置2提供的动力，获得外界动力的主动力轴3带动主动力齿轮进行转动，主动力齿轮4与公转圆齿轮5啮合从而带动了公转圆齿轮5的转动，进而带动公转轴6和夹具框架16进行旋转，三者实现同速度的绕轴转动，在公转圆齿轮内装轴承11的带动下，由自转传动齿轮13、自转动力传递轴12、自转传递伞齿14组成的自转传递系统也实现了绕公转轴6的绕轴转动，实现了全系统的同速度公转。固定齿轮9通过第一固定杆7和第二固定杆8与镀膜装置外壳1相连，不随系统公转，于是与固定齿轮9啮合的自转传动齿轮13在进行公转同时自身绕自转动力传递轴12做绕轴转动，这一转动效果也传递到了自转动力传递轴12和自转传递伞齿14上，而自转传递伞齿和动力传递伞齿15相啮合，所以动力传递伞齿15和转动支撑钢轴17也会进行绕轴转动，转动支撑钢轴17和光纤夹具齿轮20工艺尺寸相同、两者相互啮合，转动支撑钢轴17带动与其啮合的光纤夹具齿轮进行同速度匀速转动，实现了待镀膜光纤22同时进行公转和自转，在靶源系统18的辐照下实现了均匀镀膜。

本发明提供的一种用于光纤侧面镀膜的装置，利用特殊设计的齿轮达到无滚动无滑动的固定，利用公转-自转传递装置实现了同一动力源两垂直方向的双绕轴转动，利用转动支撑钢轴和齿轮的啮合实现同步转动，与镀膜装置适配性高、连接方便，可实现单次多根光纤镀膜长度可调的同步均匀镀膜。相比传统非旋转镀膜结构设备以及单端固定旋转的镀膜方式，本发明设计的光纤镀膜夹具结构使得在镀膜过程中可以实现单次多根光纤的同步旋转均匀镀膜加工，不仅可以提升镀膜的成膜质量，而且批量加工大大减少了多次开关镀膜环境设备对于相关设备的损耗。无论从工艺成品的质量提升角度，还是相对于工艺装置损耗的降低以及对于加工工艺成本的降低，都具有非常高的实际意义。

Claims (4)

1.一种用于光纤侧面镀膜的装置，其特征在于：利用光纤夹具齿轮对光纤进行无滑动固定，通过动力装置提供的动力实现系统的公转，并利用传递装置使转动支撑钢轴转动，同时实现多对光纤夹具齿轮进行同步转动实现待镀膜光纤的自转，进行单次多根光纤侧面均匀镀膜，并且在此过程中可利用带凹槽的支撑杆设计实现了光纤镀膜长度可调。

2.根据权利要求1所述的一种用于光纤侧面镀膜的装置，其特征在于，该装置包括：主动力轴(3)，主动力齿轮(4)，公转圆齿轮(5)及公转圆齿轮内装轴承(11)，固定齿轮(9)及其第一固定杆(7)、第二固定杆(8)以及固定齿轮内装轴承(10)，自转传动齿轮(13)，自转动力传递轴(12)，自转传递伞齿(14)，动力传递伞齿(15)，转动支撑钢轴(17)，夹具框架(16)及装载在框架上的可拆卸带凹槽支撑杆(19)、光纤夹具齿轮(20)；该装置在外加动力源的情况下，通过公转轴(6)和公转圆齿轮(5)实现了系统各部分以相同角速度公转，并在固定齿轮(9)的帮助下将公转的速度通过自转传动齿轮(13)、自转动力传递轴(12)和自转传递伞齿(14)传递给转动支撑钢轴(17)，并通过相互啮合的光纤夹具齿轮(20)传递均匀转动，实现镀膜夹具齿轮的自转。

3.根据权利要求2所述的一种用于光纤侧面镀膜的装置，其特征在于：光纤夹具齿轮(20)内侧的齿轮内装有聚四氟乙烯垫(20-3)，同时固定光纤用的螺丝(20-1)带有一定磁性便于与光纤夹具齿轮(20)、齿轮内装空心轴(21)进行吸附，在螺丝头上有一层薄的聚四氟乙烯涂层(20-4)，聚四氟乙烯垫(20-3)与螺丝两者的设计尺寸相同，并且在两个聚四氟乙烯垫片的帮助下可以有效固定光纤，避免光纤与齿轮的相对滑动。

4.根据权利要求2所述的一种用于光纤侧面镀膜的装置，其特征在于：夹具框架侧边支撑杆上带有圆弧形凹槽，用于放置可拆卸支撑杆，可拆卸支撑杆上带有圆弧形凹槽可以放置光纤，实现单端固定旋转、长度可调的光纤圆弧面均匀镀膜。