CN110926452A - 光纤环绕制辅助排纤装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种光纤环绕制辅助排纤装置，支架与水平直线模组固定连接，以驱动支架根据光纤排列方向水平往复运动；支架通过连接结构与排纤模组固定连接；所述的排纤模组内设有电机，电机与摆杆连接，摆杆与导向杆连接，电机驱动导向杆的摆动以使光纤以不同夹角进入到光纤环；还设有排纤压针，排纤压针与排纤模组竖直的滑动连接，以使排纤压针依靠重力压在光纤环的当前排列光纤上。本发明仅需精确控制排纤压针的下压力，配合通过导向杆的摆动角度调节光纤的侧压力，从而能够实现更高的控制精度。而导向杆的摆动角度也能够精确控制在0.1°以内。大幅提高排纤的精度，提高光纤环的质量。整个排纤过程无需人工干预，杜绝了人为操作对光纤环性能的影响。

Description

光纤环绕制辅助排纤装置

技术领域

本发明涉及光纤环生产设备，特别是一种光纤环绕制辅助排纤装置。

背景技术

随着技术的发展，光纤陀螺比传统的机械陀螺以及激光陀螺更具有优势，应用前景也越来越广泛，然而制约着光纤陀螺精度最重要的因素便是光纤环，光纤环是将特定的光纤按一定的工艺要求绕制成的光纤环圈。光纤环绕制机是一种专门用于光纤环绕制的专用设备，绕制光纤环的光纤直径比普通光纤的直径要小，绕制过程中光纤需要保持的张力也较小。而光纤具有趋直性，相邻两匝光纤存在排斥，以上的这些要求给光纤环整齐排列的绕制带来了很大的困扰。现有技术中需要采用人工介入实时干预光纤来实现光纤的整齐排列，这个过程会不可避免的对光纤施加外应力，会影响光纤环的性能指标。中国专利文献CN108106636A记载了一种光纤环绕制辅助排纤装置，通过设置的侧拉结构来通过光纤排列的侧向压力。CN104724544A记载了一种适用于光纤绕环机的光纤自动导向控制装置，通过驱动水平位移配合弹性导向杆来提供使光纤排列整齐的侧向压力。CN 109489652 A记载了一种高精度光纤环绕制辅助排纤装置。通过侧向压力调节旋钮对拨杆施加一个侧向压力。上述的发明思路都是通过给排纤压针施加侧向压力来实现排列整齐的效果。但是在实际工作中，在排纤压针上既要控制下压力还要控制侧压力的控制方式要达到需要的精度，技术难度较大，或者实现结构较为复杂。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种光纤环绕制辅助排纤装置，能够在光纤环绕制时对光纤进行引导和纠正，在没有人工的干预下，使光纤能够按预定的张力稳定的紧密排列。在光纤环绕制过程中，光纤能够以稳定的张力均匀整齐的排列，排纤压针能够沿水平X轴精确的移动，同时只需要精确控制排纤压针对光纤的下压力，在光纤环绕制过程中就能够自动引导相邻两匝的紧密排列。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种光纤环绕制辅助排纤装置，支架与水平直线模组固定连接，以驱动支架根据光纤排列方向水平往复运动；

支架通过连接结构与排纤模组固定连接；

所述的排纤模组内设有电机，电机与摆杆连接，摆杆与导向杆连接，电机驱动导向杆的摆动以使光纤以不同夹角进入到光纤环；

还设有排纤压针，排纤压针与排纤模组竖直的滑动连接，以使排纤压针依靠重力压在光纤环的当前排列光纤上。

优选的方案中，还设有光栅尺组件，以反馈支架的水平移动距离。

优选的方案中，支架通过垂直直线模组与转接板固定连接，转接板与连接板固定连接，连接板与排纤模组固定连接；

垂直直线模组用以驱动排纤模组往复升降运动。

优选的方案中，所述的垂直直线模组采用齿轮齿条结构、同步带机构、丝杠螺母机构或直线电机机构；

所述的水平直线模组采用丝杠螺母机构或直线电机机构。

优选的方案中，所述的电机为步进电机或伺服电机；

电机与连接板固定连接，电机的输出轴与转轴固定连接，转轴与大致水平的摆杆一端固定连接，摆杆的另一端与大致竖直的导向杆固定连接；

摆杆的底端低于排纤压针的底端。

优选的方案中，所述的排纤压针与导杆固定连接，导杆与导套滑动连接，导套与转轴同轴连接；

导杆与导套之间设有防止相对转动的限位结构。

优选的方案中，所述的导杆与导套之间设有直线滑动轴承、直线滚珠轴承、气垫轴承或磁悬浮轴承中的一种。

优选的方案中，所述的排纤压针端头为斜面端头、平直端头或凸台端头。

优选的方案中，在导杆上还设有用于减轻导杆重量的补偿机构，所述的补偿机构为拉簧，拉簧一端与转轴连接，拉簧另一端与导杆的顶端连接；

或者所述的补偿机构为直线补偿电机，直线补偿电机固定安装在转轴内，直线补偿电机的直线滑块通过拉杆与导杆连接。

优选的方案中，在导杆或排纤压针上设有可增减的配重模组。

优选的方案中，摆杆上沿长度方向设有多个调节孔，用于将导向杆固定安装在摆杆上不同的位置。

本发明提供了一种光纤环绕制辅助排纤装置，与现有技术相比，具有以下的有益效果：

1、本发明仅需精确控制排纤压针的下压力，配合通过导向杆的摆动角度调节光纤的侧压力，从而能够实现更高的控制精度，排纤压针对光纤的下压力仅限于排纤针和直线轴承导杆的自重，此压力可控且满足光纤的压力要求；本发明中的排纤压针的下压力可以控制在毫克级别。而导向杆的摆动角度也能够精确控制在0.1°以内。大幅提高排纤的精度，提高光纤环的质量。

2、本发明能够通过光栅尺组件的信号反馈来控制排纤压针的精确水平移动来达到光纤整齐排列的效果。

3、为满足某些工艺的要求，垂直直线模组可以将排纤模块整体提升。

4、整个排纤过程无需人工干预，杜绝了人为操作对光纤环性能的影响。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：

图1为本发明整体结构的立体示意图。

图2为本发明中排纤模组的结构示意图。

图3为本发明中光纤环与排纤压针的结构示意图。

图4为本发明中排纤模组的剖视结构示意图。

图5为本发明中光纤环与排纤压针的优选结构示意图。

图6为本发明中光纤环与排纤压针的优选结构示意图。

图7为本发明中优选的排纤模组的剖视结构示意图。

图中：光栅尺组件1，水平直线模组2，支架3，垂直直线模组4，转接板5，连接板6，排纤模组7，直线补偿电机701，直线滑块702，拉杆703，电机71，转轴72，导杆73，排纤压针74，斜面端头741，平直端头742，凸台端头743，摆杆75，导向杆76，调节孔77，配重模组78，导套79，光纤环8。

具体实施方式

如图1~2中，一种光纤环绕制辅助排纤装置，支架3与水平直线模组2固定连接，以驱动支架3根据光纤排列方向水平往复运动；优选的，所述的水平直线模组2采用由电机驱动的丝杠螺母机构或直线电机机构。优选的方案中，还设有光栅尺组件1，以反馈支架3的水平移动距离。由此结构，通过光栅尺组件1的反馈，能够获得高精度的水平位移距离控制。

支架3通过连接结构与排纤模组7固定连接；

所述的排纤模组7内设有电机71，电机71与摆杆75连接，摆杆75与导向杆76连接，电机71驱动导向杆76的摆动以使光纤以不同夹角进入到光纤环8；如图1中，由此结构，使光纤通过不同的进入夹角，获得高精度的侧向压力。所述的进入夹角，是指经过导向杆76的光纤，与已经绕在光纤环8上的光纤之间的夹角。例如图3中的夹角a。

还设有排纤压针74，排纤压针74与排纤模组7竖直的滑动连接，以使排纤压针74依靠重力压在光纤环8的当前排列光纤上。由此结构，通过采用不同重量的排纤压针74，即可精确调节排纤压针74对光纤的下压力。

优选的方案如图1中，支架3通过垂直直线模组4与转接板5固定连接，转接板5与连接板6固定连接，连接板6与排纤模组7固定连接；

垂直直线模组4用以驱动排纤模组7整体的往复升降运动。以适应不同光纤环的排纤要求。

优选的方案中，所述的垂直直线模组4采用齿轮齿条结构、同步带机构、丝杠螺母机构或直线电机机构；本例中优选采用丝杠螺母机构。

优选的方案如图2中，所述的电机71为步进电机或伺服电机；本例中优选为转角精度在0.1°以内的步进电机。

电机71与连接板6固定连接，电机71的输出轴与转轴72固定连接，转轴72与大致水平的摆杆75一端固定连接，摆杆75的另一端与大致竖直的导向杆76固定连接；由此结构，通过驱动电机71的转动，即可驱动摆杆75摆动。

摆杆75的底端低于排纤压针74的底端。

优选的方案如图4中，所述的排纤压针74与导杆73固定连接，导杆73与导套79滑动连接，导套79与转轴72同轴连接；

导杆73与导套79之间设有防止相对转动的限位结构。例如在导杆73上设有凸起，而在导套79上设有凹槽，从而通过凸凹配合实现限制相对转动。或者在导杆73和导套79上均设有凹槽，在凹槽内设有滚珠，通过滚珠实现限制相对转动。

优选的方案如图4中，所述的导杆73与导套79之间设有直线滑动轴承、直线滚珠轴承、气垫轴承或磁悬浮轴承中的一种。由此结构，以降低导杆73与导套79之间的摩擦力。

优选的方案中，所述的排纤压针74端头为斜面端头741、平直端头742或凸台端头743。采用斜面端头741的优点是通过调节排纤压针74的自重，和斜面端头两侧斜面的倾斜度，能够方便的调节排纤压针74的下压力和侧压力。采用平直端头742的优点是在端头换向过程中较为平滑，不易出现应力变化的情形。凸台端头743的优点是能够实现精确的下压力和侧压力控制。其中下压力由排纤压针74的自重实现，侧压力由水平直线模组2的位移运动实现。

优选的方案中，在导杆73上还设有用于减轻导杆重量的补偿机构，所述的补偿机构为拉簧，拉簧一端与转轴72连接，拉簧另一端与导杆73的顶端连接；拉簧在图中未示出。

另一优选的方案如图7中，或者所述的补偿机构为直线补偿电机701，直线补偿电机701固定安装在转轴72内，直线补偿电机701的直线滑块702通过拉杆703与导杆73连接。由此结构，可以通过控制直线补偿电机701的输出功率，从而控制导杆73的减重，甚至通过精确控制直线补偿电机701的瞬时输出功率，能够补充静摩擦与动摩擦的差值，因此，导杆73与导套79之间能够采用普通的滑动轴承，例如导杆为聚四氟乙烯材质，而导套为青铜和聚四氟乙烯复合材质。

优选的方案如图2中，在导杆73或排纤压针74上设有可增减的配重模组78。虽然更换不同重量的排纤压针74能够实现下压力的调节，但是通过增减配重模组调节更为经济，增减的配重模组可以通过螺钉或磁吸固定。即整个下压力=导杆73+排纤压针74+配重模组78-摩擦力。拉伸弹簧、非金属材料

优选的方案如图1、2中，摆杆75上沿长度方向设有多个调节孔77，用于将导向杆76固定安装在摆杆75上不同的位置。固定安装方式是将摆杆75插入不同的孔中，然后以螺钉侧向固定。

使用时，水平直线模组2驱动排纤模组7做精确水平直线位移，由光栅尺组件1反馈水平直线位移量，以此来控制绕环时的排纤压针74对光纤的引导作用；排纤模块7中的电机71驱动导向杆76做一定角度的旋转，以此来调整光纤的进入角度，并提供一定的侧向压力，为光纤环的入纤起引导作用，并使排列整齐。

垂直直线模组4驱动排纤模块7做垂直升降运动，作用是满足绕环时的某些工艺要求。

本发明能够对排纤实现精确控制，在稳定的张力条件下，实现光纤的紧密排列，避免人为操作产生的外应力对光纤环性能的影响。

上述的实施例仅为本发明的优选技术方案，而不应视为对于本发明的限制，本申请中的实施例及实施例中的特征在不冲突的情况下，可以相互任意组合。本发明的保护范围应以权利要求记载的技术方案，包括权利要求记载的技术方案中技术特征的等同替换方案为保护范围。即在此范围内的等同替换改进，也在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种光纤环绕制辅助排纤装置，其特征是：支架（3）与水平直线模组（2）固定连接，以驱动支架（3）根据光纤排列方向水平往复运动；

支架（3）通过连接结构与排纤模组（7）固定连接；

所述的排纤模组（7）内设有电机（71），电机（71）与摆杆（75）连接，摆杆（75）与导向杆（76）连接，电机（71）驱动导向杆（76）的摆动以使光纤以不同夹角进入到光纤环（8）；

还设有排纤压针（74），排纤压针（74）与排纤模组（7）竖直的滑动连接，以使排纤压针（74）依靠重力压在光纤环（8）的当前排列光纤上。

2.根据权利要求1所述的一种光纤环绕制辅助排纤装置，其特征是：还设有光栅尺组件（1），以反馈支架（3）的水平移动距离。

3.根据权利要求1所述的一种光纤环绕制辅助排纤装置，其特征是：支架（3）通过垂直直线模组（4）与转接板（5）固定连接，转接板（5）与连接板（6）固定连接，连接板（6）与排纤模组（7）固定连接；

垂直直线模组（4）用以驱动排纤模组（7）往复升降运动。

4.根据权利要求3所述的一种光纤环绕制辅助排纤装置，其特征是：所述的垂直直线模组（4）采用齿轮齿条结构、同步带机构、丝杠螺母机构或直线电机机构；

所述的水平直线模组（2）采用丝杠螺母机构或直线电机机构。

5.根据权利要求3所述的一种光纤环绕制辅助排纤装置，其特征是：所述的电机（71）为步进电机或伺服电机；

电机（71）与连接板（6）固定连接，电机（71）的输出轴与转轴（72）固定连接，转轴（72）与大致水平的摆杆（75）一端固定连接，摆杆（75）的另一端与大致竖直的导向杆（76）固定连接；

摆杆（75）的底端低于排纤压针（74）的底端。

6.根据权利要求1~5任一项所述的一种光纤环绕制辅助排纤装置，其特征是：所述的排纤压针（74）与导杆（73）固定连接，导杆（73）与导套（79）滑动连接，导套（79）与转轴（72）同轴连接；

导杆（73）与导套（79）之间设有防止相对转动的限位结构；

所述的排纤压针（74）端头为斜面端头（741）、平直端头（742）或凸台端头（743）。

7.根据权利要求6所述的一种光纤环绕制辅助排纤装置，其特征是：所述的导杆（73）与导套（79）之间设有直线滑动轴承、直线滚珠轴承、气垫轴承或磁悬浮轴承中的一种。

8.根据权利要求6所述的一种光纤环绕制辅助排纤装置，其特征是：在导杆（73）上还设有用于减轻导杆重量的补偿机构，所述的补偿机构为拉簧，拉簧一端与转轴（72）连接，拉簧另一端与导杆（73）的顶端连接；

或者所述的补偿机构为直线补偿电机（701），直线补偿电机（701）固定安装在转轴（72）内，直线补偿电机（701）的直线滑块（702）通过拉杆（703）与导杆（73）连接。

9.根据权利要求6所述的一种光纤环绕制辅助排纤装置，其特征是：在导杆（73）或排纤压针（74）上设有可增减的配重模组（78）。

10.根据权利要求5所述的一种光纤环绕制辅助排纤装置，其特征是：摆杆（75）上沿长度方向设有多个调节孔（77），用于将导向杆（76）固定安装在摆杆（75）上不同的位置。

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