CN111044024A - 一种减小光纤环残余固化胶水的光纤环绕环机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种减小光纤环残余固化胶水的光纤环绕环机，包括放纤支架、绕环支架、绕环工装，绕环工装设置在所述绕环支架上，由第二电机驱动旋转和轴向位移；放纤支架由第一电机驱动轴向位移，放纤支架上设置放纤轮和若干导纤轮；所绕环工装包括支撑轴、绕纤盘，所述绕纤盘穿套在支撑轴上，绕纤盘两侧分别设置定位隔环；绕纤盘包括两侧的挡板、中间的绕环，绕环由两个弧形件构成，两弧形件围绕所述支撑轴对合，对合形成带有缺口的圆环，各弧形件分别与两侧挡板键合并固定连接，两侧挡板分别设置与缺口轴向连通的豁口。本申请能够有效避免胶水在缺口中滞留而黏连到光纤环环圈内壁。而且通过挡板上的豁口可以方便对胶水收集腔内残余胶水进行清理。

Description

一种减小光纤环残余固化胶水的光纤环绕环机

技术领域

本发明涉及光纤环的绕环机。

背景技术

惯性技术是现代航海、航空、航天以及陆地各类运动载体定位定向、姿态控制、惯性导航等功能的核心技术，在国防和民用领域发挥着越来越大的作用。陀螺仪用于测量敏感运动载体相对于惯性空间的角位移和角速度，对惯性系统的性能起着关键作用。

光纤环圈是光纤陀螺仪中用于敏感输入角速度引起的两相向传播光波之间Sagnac相位差的部件，是影响光纤陀螺性能的核心部件。光纤环圈使用保偏光纤，采用四极对称或八极对称绕法进行绕制，并辅以特殊胶水填充。

在实际使用中，光纤环圈的热胀冷缩及其他应力的影响，会引起陀螺仪的测量误差。因此需要提高光纤环自身均匀性，除了各圈光纤松紧一致外，光纤环内部的固化胶水也必须要均匀一致。

光纤环是在工字型绕环工装上进行的，光纤环在绕制过程中需要在每层光纤完成排布后均匀涂刷胶水，多余胶水渗到底层后，再由工装支架的间隙流出，若不清理，固化后将有多余毛刺留于光纤环圈内侧，影响后续装配。

另外，光纤环在绕制过程中需要人员手持工具，抵住正在绕制的光纤，辅助光纤整齐排列，即进行排纤辅助。依赖人工进行排纤辅助，难以控制工具与光纤接触的角度与力度始终如一，导致光纤排列松紧不一，刷胶水后不能均匀渗入光纤底部，造成轴向不均。且依赖人工辅助排纤，要求操作人员注意力集中，工作强度高。且遏制了生产效率提高。

光纤环作为精密部件，其生产工艺决定了其精密性。升级排纤辅助工艺，解决依赖人工排纤辅助的效率低、均匀性差对光纤环的制造工业至关重要。

CN108821000A公开了一种绕环机的自动排纤机构，属于光纤陀螺仪技术领域。本发明通过对支撑部、精密调节部及排纤部的合理结构、匹配设计实现了自动排纤，代替了人工排纤，实现了光纤环的快速绕制，提高了绕制效率，节约了时间、人力成本，降低了人工绕制光纤环受力不均的影响，提高了产品的性能；提高了产品绕制的排列整齐性，减少了单个产品之间的差异。

CN104724544A公开了一种适用于光纤绕环机的光纤自动导向控制装置，该自动导向控制装置通过采用弹性导向杆作为前端敏感器件，在绕环时给光纤提供一个排纤辅助侧向力，将相关实验所得的最佳侧向力值作为参考值，本自动导向控制装置通过高动态检测辅助侧向力值并闭环补偿控制使该辅助侧向力始终保持恒定最佳值，即可保证光纤在预定光纤环上的精密缠绕。该发明消除了传动过程中的回退空程和机械摩擦，能获得较高的位移分辨率；自动导向、实时补偿的闭环控制设计使该装置实现了智能化光纤精密缠绕，提高了光纤绕环机的绕环质量。

发明内容

本发明的目的是提供一种光纤环环绕机，目的是要对现有工字型绕环工装进行改善，实现对渗入光纤环内壁的残余胶水进行清理，减小光纤环内壁胶水粘连，避免光纤环固化后在其环圈内壁形成固化胶水毛刺。

本发明解决上述问题所采用的技术方案为：一种减小光纤环残余固化胶水的光纤环绕环机，包括放纤支架、绕环支架、绕环工装，所述绕环工装设置在所述绕环支架上，由第二电机驱动旋转和轴向位移；所述放纤支架由第一电机驱动轴向位移，所述放纤支架上设置放纤轮和若干导纤轮；所述绕环工装包括支撑轴、绕纤盘，所述绕纤盘穿套在支撑轴上，绕纤盘两侧分别设置定位隔环；所述绕纤盘包括两侧的挡板、中间的绕环，所述绕环由两个弧形件构成，两所述弧形件围绕所述支撑轴对合，对合形成带有缺口的圆环，各弧形件分别与两侧所述挡板键合并固定连接，两侧挡板分别设置与所述缺口轴向连通的豁口。

优选地，所述弧形件的弧口棱角位置设置有小弧口B，两弧形件相对的两小弧口形成与所述缺口贯通的胶水收集腔，所述豁口位于挡板的轴孔边缘，该豁口与胶水收集腔贯通。

优选地，所述若干导纤轮位于放线轮和绕环工装之间，放纤轮上放出的光纤经若干导纤轮导向绕环工装，绕在旋转的绕环工装上。

优选地，所述辅助排纤机构包括角度刻度盘、固定盘、下压杆、导纤杆，所述角度刻度盘设置在固定盘上方，二者同轴固定，所述下压杆和导纤杆竖向设置在固定盘下方，其中，下压杆位于固定盘的中心，导纤杆位于固定盘的偏心位置。

优选地，所述固定盘底面中心设置环形凸台，所述环形凸台侧壁设置锁紧孔，所述下压杆上端设置有端帽，所述下压杆插在所述圆形轴承内，再通过从所述锁紧孔插入锁紧件将所述圆形轴承固定到环向凸台内，所述圆形轴承与环形凸台深部上下间隔，使下压杆在环形凸台内具有上缩的空间。

优选地，所述环形凸台深部设置有弹簧，所述下压杆受到该弹簧的作用始终具有下压的趋势。

优选地，所述固定盘的偏心位置设置有孔，所述导纤杆固定在所述孔内，所述导纤杆为从上往下变细的变径杆，底端扁平。

优选地，所述下压杆包括上部的圆杆和下部的扁杆，所述扁杆截面为长方形。

优选地，所述辅助排纤机构还配置有横移支架和竖移支架，所述横移支架配置有第三电机，所述辅助排纤机构设置在横移支架上由第三电机驱动实现随所述绕环工装同步轴向位移；所述横移支架再固定在所述竖移支架上，所述竖移支架配置有第四电机，第四电机驱动所述横移支架上下位移，让辅助排纤机构向横向设置的所述绕环工装靠近或远离。

优选地，所述放纤支架包括活动底座、立架，所述立架固定支撑在活动底座上，所述活动底座与若干横向设置的滑杆滑动配合，第一电机作用于活动底座驱动活动底座相对滑杆滑动。通过前述结构实现放纤支架的轴向移动。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

(1)本申请通过在绕环在其对合弧口和缺口的过渡处设置小弧口，相对的小弧口即形成与缺口贯通的胶水收集腔，从光纤环环圈内壁渗出的胶水流入缺口再集中收集到胶水收集腔，从而避免胶水在缺口中滞留而黏连到光纤环环圈内壁。此外，进一步的在绕环两侧的挡板上设置豁口，让豁口与胶水收集腔轴向贯通，这样通过棉签类清理工具即可对胶水收集腔内的残余胶水进行清理，非常方便。

(2)本申请实现了光纤环绕时排纤均匀的技术目的，本申请设计的排纤辅助机构由导纤杆和下压杆构成，其中下压杆垂直于绕环工装的轴线方向，并能够顶住光纤向绕环工装缠绕的切点，旋转固定盘，让导纤杆从侧面推拨光纤，让光纤经导纤杆偏折传送，即导纤杆侧推光纤，侧推的方向与排纤方向一致，从而给予光纤轴向螺旋缠绕的动作趋势。通过下压杆给予光纤恒定的径向压力，通过导纤杆给予光纤恒定的轴向推力，从而确保排纤的均匀性，光纤各匝之间缝隙一致，胶水能够均匀地渗入光纤底部。

附图说明

图1为本发明实施例光纤环绕环机的立体图；

图2为本发明实施例光纤环绕环机的另一立体图；

图3为本发明实施例光纤环绕环机的后视图；

图4为本发明实施例光纤环绕环机的局部放大图；

图5为本发明实施例辅助排纤机构和绕环工装的配合图；

图6为本发明实施例辅助排纤机构的立体图；

图7为本发明实施例辅助排纤机构的固定盘的结构示意图；

图8为本发明实施例辅助排纤机构的下压杆的结构示意图；

图9为本发明实施例辅助排纤机构的导纤杆的结构示意图；

图10为本发明实施例绕环工装的结构示意图；

图11为本发明实施例绕环工装的挡板的结构示意图；

图12为本发明实施例绕环工装的绕环的结构示意图；

图13为本发明实施例绕环工装的装配示意图。

图中，放纤支架1、绕环支架2、绕环工装3、辅助排纤机构4、活动底座101、立架102、挡板301、绕环302、支撑轴303、绕纤盘、轴挡304、螺母305、定位隔环306、槽3011、弧形外角3012、豁口3013、弧形件3021、键3022、角度刻度盘401、固定盘402、导纤杆403、下压杆404、环形凸台405、圆形轴承406、端帽4041、第一电机5、第二电机6、放纤轮7、导纤轮8、第三电机9、第四电机10

具体实施方式

以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义

本实施例涉及一种光纤环绕环机，包括放纤支架1、绕环支架2、绕环工装3、辅助排纤机构4。

绕环工装3横向设置在绕环支架2上，绕环工装3包括支撑轴303、绕纤盘、轴挡304、螺母305等，轴挡304设置在支撑轴303前端，绕纤盘穿套在支撑轴303上，绕纤盘两侧分别设置定位隔环306，通过定位隔环306给绕纤盘定位，螺母305锁紧在支撑轴303后端，支撑轴303再和第二电机6连接，由第二电机6驱动旋转和轴向位移。绕纤盘包括两侧的挡板301、中间的绕环302，挡板301具有让支撑轴303穿过的中心孔，绕环302由两个弧形件对合而成，各弧形件3021的端面分别设置有键3022，挡板301的内侧面相应的成型有槽3011，由此实现绕环302与两侧的挡板301键合，在通过在弧形件3021和挡板301上设置螺纹孔，配合螺丝让二者锁紧固定。

本实施例中，绕环的所述键3022为具有四个角的月牙形，挡板301的所述槽3011也为月牙形，槽3011与键3022结构吻合，且槽槽3011的四个角分别向四周外扩，扩展成容积更大的弧形外角3012，从而使键3022和槽3011在四个角的部位留有间隙。其目的是方便挡板301和绕环302的组装和分离，便于清胶，解决因胶水伸入键3022和槽3011的间隙中在绕环工装随光纤环固化后导致挡板301和绕环302粘结在一起拆卸困难的难题。

进一步地，构成绕环302的两弧形件3021，两弧形件分别具有弧口A，围绕支撑轴303对合的两弧口A形成带有缺口的圆环，从光纤环外面渗入内部的多余胶水即流进缺口内，为了减小胶水与光纤环内壁的粘连，本实施例中进一步在弧口A两个棱角位置再设置有小弧口B，两弧形件3021相对的两小弧口B形成与所述缺口贯通的胶水收集腔，同时在挡板302的中心孔边缘设置豁口3013，该豁口3013的位置与所述小弧口B轴向对应即贯通，这样可以在不拆卸绕环工装的前提下即可对胶水收集腔内的固化胶水进行清理，如可以拿棉签之间清理，从而减小胶水在光纤内壁固化形成毛刺。

放纤支架1主要由活动底座101、立架102构成，立架102固定支撑在活动底座101上，在光纤环绕环机所在的工作台上设置有一对相互平行的滑杆，滑杆通过座横向设置，滑杆穿过活动底座101二者滑动配合，第一电机5的输出轴与活动底座101连接，驱动活动底座101相对滑杆滑动。活动底座的滑动方向与绕环工装3的轴向平行。在立架102上设置放纤轮7和若干导纤轮8，若干导纤轮8在放线轮7和绕环工装3之间的空间内合理分布，将放纤轮7上放出的光纤导向绕环工装3。

辅助排纤机构4设置在放纤支架的立架上，且辅助放纤机构4作为一个整体能够单独通过横移支架横移、通过竖移支架竖移。横移支架是由框架和横向设置的滑杆构成的并配置有第三电机9，滑杆上设置有滑块，辅助排纤机构设置在滑块上，第三电机9作用于滑块驱动辅助排纤机构4横向位移。横移支架再设置在竖移支架上，竖移支架是由框架和竖向设置的滑杆构成的并配置有第四电机10，横移支架与竖移支架上的滑杆滑动配合，由第四电机10驱动横移支架上下位移。竖移支架是让辅助排纤机构4沿竖向向横向设置的绕环工装3靠近或远离。

具体地，本实施例中的辅助排纤机构4是设置在绕环工装3上方的，包括角度刻度盘401、固定盘402、导纤杆403、下压杆404，角度刻度盘401设置在固定盘402上方，二者同轴固定，一起旋转。下压杆404和导纤杆403竖向设置在固定盘402下方，其中，下压杆404位于固定盘402的中心，导纤杆403位于固定盘402的偏心位置。结合上述记载内容，辅助排纤机构4可以通过横移支架调节到环绕工装3的上方工位，再通过竖移支架使下压杆404下压，使刚好压住光纤在绕环工装3上的缠绕起始点，一般也是光纤的切点，在当前光纤层的排纤过程中，下压杆404保持恒定的下压状态，则当前层中各匝线圈受到的排纤压力是相同的。导纤杆403设置在固定盘402的偏心位置，当下压杆404调节至刚好压住光纤的缠绕起始点时，旋转固定盘402，让导纤杆从侧面推拨传输中的光纤，让光纤以折线向绕环工装传输，光纤是沿绕环工装3的轴向偏折的，给光纤一个缠绕偏角，在排纤过程中，只要固定盘不动，那么缠绕偏角也是恒定不变的，从而有助于保障各匝线圈之间的间隙均匀一致。通过下压杆404和导线杆403的作用实现了排纤的均匀性，代替了人工，大大提高了排纤效率。

辅助排纤机构4是设置在横移支架的滑块上的，在滑块上设置分度表，通过分度表和刻度盘可以精确调整固定盘的旋转角度，具体偏转角度根据实际光纤的粗细，光纤环的环圈大小进行设定。

以下对辅助排纤机构4的具体结构进行描述，固定盘402底面中心设置环形凸台405，环形凸台405侧壁设置螺纹孔，下压杆404上端设置有端帽4041，下压杆插在一个圆形轴承406内，端帽4041抵住圆形轴承406使不脱落，通过从环形凸台405侧壁的螺纹孔插入螺钉将圆形轴承406固定在环向凸台405内，在设计时，让圆形轴承406与环形凸台405深部上下间隔，使得下压杆具有上缩的空间。较好的，在环形凸台405的深部设置弹簧，弹簧抵在环向凸台405和端帽4041之间，弹簧作用于下压杆，使下压杆始终具有下压的趋势。

如图7-9所示，固定盘402的靠近边缘的位置设置有孔，在固定盘的边缘设置于该孔贯通的螺纹孔，从螺纹孔内锁入销钉将导纤杆403锁紧固定在所述孔内。本实施例中，导纤杆403为变径杆，上端粗，下端细，底端扁平。下压杆404包括上部的圆杆和下部的长扁杆。导纤杆403、下压杆404均为金属件。

本申请的排纤方法：光纤环圈以一层一层缠绕，每层缠绕前都是从一侧挡板缠绕至另一侧挡板，初始状态时，辅助排纤机构暂不下压，首先人为在绕环工装上缠绕数匝线圈，可以是3-5匝，然后将辅助排纤机构整体下降，让下压杆恰好与光纤在绕环工装上的切点顶触，然后旋转固定盘，直至导纤杆从侧面推拨光纤，使光纤以折线导向绕环工装，光纤以螺旋偏角开始缠绕。偏转角度根据实际绕制情况转动5度以内不等。接着，启动第二电机，绕环工装旋转并轴向缓慢移动，光纤即可在绕环工装上以恒定的受力和螺旋间距开始缠绕，一层绕制结束后，上抬辅助排纤机构，在光纤环外均匀涂刷胶水，由于光纤之间缝隙一致，胶水能够均匀渗入光纤内部。而后以相同的方式绕制下一层。光纤环绕制完成后，连带绕环工装一起取下，使用尖头的棉签或无尘布签，穿过挡板上的豁口清理支架绕环间隙中多余的胶水。

上述结构的光纤环绕机，使得排纤时，光纤的角度与力度始终恒定，保证光纤均匀排布，从而使胶水能够均匀渗入整个光纤环，提高了固化后光纤环的均匀性。此外，上述光纤环绕机中的环绕工装具有方便清胶的功能，在光纤固化前就可以对光纤环内壁的胶水进行清理，避免胶水粘连在光纤环内壁，固化后形成毛刺，影响品质。

尽管以上详细地描述了本发明的优选实施例，但是应该清楚地理解，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种减小光纤环残余固化胶水的光纤环绕环机，其特征在于：包括放纤支架、绕环支架、绕环工装，所述绕环工装设置在所述绕环支架上，由第二电机驱动旋转和轴向位移；所述放纤支架由第一电机驱动轴向位移，所述放纤支架上设置放纤轮和若干导纤轮；

所述绕环工装包括支撑轴、绕纤盘，所述绕纤盘穿套在支撑轴上，绕纤盘两侧分别设置定位隔环；所述绕纤盘包括两侧的挡板、中间的绕环，所述绕环由两个弧形件构成，两所述弧形件围绕所述支撑轴对合，对合形成带有缺口的圆环，各弧形件分别与两侧所述挡板键合并固定连接，两侧挡板分别设置与所述缺口轴向连通的豁口。

2.根据权利要求1所述的减小光纤环残余固化胶水的光纤环绕环机，其特征在于：所述弧形件的弧口棱角位置设置有小弧口，两弧形件相对的两小弧口形成与所述缺口贯通的胶水收集腔，所述豁口位于挡板的轴孔边缘，该豁口与胶水收集腔贯通。

3.根据权利要求1所述的减小光纤环残余固化胶水的光纤环绕环机，其特征在于：还包括辅助排纤机构，所述辅助排纤机构设置在所述放纤支架上，所述辅助排纤机构受驱动能够从所述绕环工装径向靠近或远离所述绕环工装，所述辅助排纤机构受驱动随所述绕环工装同步轴向位移。

4.根据权利要求1所述的减小光纤环残余固化胶水的光纤环绕环机，其特征在于：所述辅助排纤机构包括角度刻度盘、固定盘、下压杆、导纤杆，所述角度刻度盘设置在固定盘上方，二者同轴固定，所述下压杆和导纤杆竖向设置在固定盘下方，其中，下压杆位于固定盘的中心，导纤杆位于固定盘的偏心位置。

5.根据权利要求4所述的减小光纤环残余固化胶水的光纤环绕环机，其特征在于：所述固定盘底面中心设置环形凸台，所述环形凸台侧壁设置锁紧孔，所述下压杆上端设置有端帽，所述下压杆插在所述圆形轴承内，再通过从所述锁紧孔插入锁紧件将所述圆形轴承固定到环向凸台内，所述圆形轴承与环形凸台深部上下间隔，使下压杆在环形凸台内具有上缩的空间。

6.根据权利要求5所述的减小光纤环残余固化胶水的光纤环绕环机，其特征在于：所述环形凸台深部设置有弹簧，所述下压杆受到该弹簧的作用始终具有下压的趋势。

7.根据权利要求4所述的减小光纤环残余固化胶水的光纤环绕环机，其特征在于：所述固定盘的偏心位置设置有孔，所述导纤杆固定在所述孔内，所述导纤杆为从上往下变细的变径杆，底端扁平。

8.根据权利要求4所述的减小光纤环残余固化胶水的光纤环绕环机，其特征在于：所述下压杆包括上部的圆杆和下部的扁杆。

9.根据权利要求1所述的减小光纤环残余固化胶水的光纤环绕环机，其特征在于：所述辅助排纤机构还配置有横移支架和竖移支架，所述横移支架配置有第三电机，所述辅助排纤机构设置在横移支架上由第三电机驱动实现随所述绕环工装同步轴向位移；所述横移支架再固定在所述竖移支架上，所述竖移支架配置有第四电机，第四电机驱动所述横移支架上下位移，让辅助排纤机构向横向设置的所述绕环工装靠近或远离。

10.根据权利要求1所述的减小光纤环残余固化胶水的光纤环绕环机，其特征在于：所述放纤支架包括活动底座、立架，所述立架固定支撑在活动底座上，所述活动底座与若干横向设置的滑杆滑动配合，第一电机作用于活动底座驱动活动底座相对滑杆滑动。

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