CN111153589B - 一种特种光纤预制棒延伸及毛细管拉制的牵引设备 - Google Patents
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Abstract
本发明一种特种光纤预制棒延伸及毛细管拉制的牵引设备涉及特种光纤预制棒延伸及毛细管拉制领域，提供了一种全新的牵引生产方式，以解决夹紧力精密控制、连续性、兼容性的问题。包括右侧牵引装置和左侧牵引装置；所述右侧牵引装置与左侧牵引装置结构相同，采用中心对称设置在基准背板上，两伺服电机分别驱动；右侧牵引装置和左侧牵引装置均包括伺服电机、精密行星齿轮减速机、线性模组、气动钳爪、夹块、拖链、精密固定压块、基准背板、限位开关、等高垫块和电控柜。线性模组的滑块上安装有气动钳爪，气动钳爪设置有卡钳，卡钳上安装夹块，夹块采用防静电隔热材料，起到缓冲、隔热作用，夹块装有气压缸体，通过气压缸控制夹块卡夹预制棒或毛细管。
Description
技术领域
本发明一种特种光纤预制棒延伸及毛细管拉制的牵引设备涉及特种光纤预制棒延伸及毛细管拉制领域，提供了一种全新的牵引生产方式，以解决夹紧力精密控制、连续性、兼容性的问题。
背景技术
目前，传统光纤预制棒或芯棒延伸主要有两种方法：水平卧式拉伸法和立式延伸法。这两种水平卧式延伸主要在玻璃车床上进行，左右两侧为同步旋转三爪卡盘、中间为移动式氢氧焰喷灯或高温加热炉。光纤预制棒装夹在左右三爪卡盘上，同步旋转，氢氧焰喷灯或高温加热炉通过移动加热预制棒中间，同时一侧的三爪卡盘向外移动，将熔融的预制棒延伸。立式延伸和水平卧式延伸原理类似，不同的立式延伸上、下两侧的三爪卡盘不需要旋转。这两种延伸方式只能一次延伸，不能连续，延伸后两侧直径不合格的需要再做单独切除，操作步骤多，设备成本昂贵，且三爪卡盘夹紧力控制依靠手工操作，控制精度差。特种光纤预制棒及毛细管的直径大多集中在1- 70mm之间，目前，直径1-6mm规格的可以使用履带牵引拉制，而拉大芯径预制棒时皮带会压出凹槽，皮带表面发生塑性变形，导致拉制小直径预制棒时无法夹紧、预制棒打滑、拉制直径无法控制。且履带牵引的皮带耐温不够，一般不超过100℃，需要加大炉子出口到牵引之间的距离以保证冷却，而这会大大增加设备的外形尺寸，尤其在高度有限的情况下，这种方式的局限性无法避免。且特种光纤预制棒的截面结构设计千差万别，尤其是微结构的光子晶体光纤预制棒及毛细管，对拉制过程中的夹紧力及速度控制、连续性、兼容性要求非常高。而传统的水平卧式拉伸、立式延伸、履带牵引三种方式功能单一，且无法有效解决上述问题。因此，迫切需要针对特种光纤预制棒延伸及毛细管拉制要求，设计一种夹紧力稳定、可连续生产、兼容性好的新型牵引设备。
发明内容
本发明目的是针对上述不足之处提供一种特种光纤预制棒延伸及毛细管拉制的牵引设备，是一种全新的牵引原理方法和牵引设备，以适应特种光纤预制棒延伸及毛细管拉制工艺要求，解决水平卧式拉伸、立式延伸、履带牵引三种方式存在的问题。
一种特种光纤预制棒延伸及毛细管拉制的牵引设备是采取以下技术方案实现：
一种特种光纤预制棒延伸及毛细管拉制的牵引设备包括右侧牵引装置、左侧牵引装置。所述右侧牵引装置与左侧牵引装置结构相同，采用中心对称设置在基准背板上，两伺服电机分别驱动。
右侧牵引装置和左侧牵引装置均包括伺服电机、精密行星齿轮减速机、线性模组、气动钳爪、夹块、拖链、精密固定压块、基准背板、限位开关、等高垫块和电控柜。
线性模组采用丝杠直线导轨、滑块传动，线性模组包括丝杠、螺母、直线导轨、滑块。直线导轨通过等高垫块安装固定在基准背板上，丝杠两端通过精密固定压块安装在直线导轨一侧，滑块与直线导轨相配合，能沿直线导轨上下滑动，螺母安装在滑块下部，螺母与丝杠配合。
线性模组也采用同步带滑块传动；线性模组包括同步带、同步带轮、滑块。
线性模组的滑块上安装有气动钳爪，气动钳爪设置有卡钳，卡钳上安装夹块，夹块采用防静电隔热材料，起到缓冲、隔热作用，夹块装有气压缸体，通过气压缸控制夹块卡夹预制棒或毛细管。
伺服电机安装在机架上部一侧，伺服电机输出轴与精密行星齿轮减速机输入轴相连，精密行星齿轮减速机输出轴与丝杠上端或同步带轮相连。
气动钳爪采用精密减压阀加节流阀控制，保证夹紧力精度，降低闭合速度冲击，避免预制棒、毛细管外形结构被破坏。
气动钳爪的缸体上内嵌磁性开关，用以反馈夹块是否动作到位，避免故障导致误操作。
线性模组左右两侧对称设计拖链，气动钳爪的气管及光电位置传感器引线从拖链中引出至电控柜，降低运动的管路、线路的损伤，提高疲劳寿命。
线性模组内侧上下安装光电位置传感器，用以检测反馈运动位置及限位。
线性模组内侧顶部、底部分别安装限位开关，用于极限位置保护。左右线性模组通过精密固定压块及等高垫块安装在基准背板上。基准背板安装在机架上。
电控柜置于基准背板和线性模组之间，机械机构、电气控制集成一体，节约空间。
一种特种光纤预制棒延伸及毛细管拉制的牵引设备的牵引方法如下：
一种特种光纤预制棒延伸及毛细管拉制的牵引设备对称设置两组牵引装置，右侧牵引装置、左侧牵引装置依次交替上、下牵引预制棒或毛细管以设定的速度连续运动。当预制棒或毛细管引至双电机钳牵引上端时，右侧牵引装置、左侧牵引装置上的气动钳爪卡钳全部打开，通过钳爪时，左侧牵引组件上的气动钳爪卡钳闭合，夹紧预制棒或毛细管料头后以设置速度移动向下移动到指定位置，同时位于上端的右侧牵引组件上的气动钳爪卡钳闭合，夹紧预制棒或毛细管料头后以同样的设置速度移动向下移动，位于下端的左侧牵引组件上的气动钳爪卡钳打开，并迅速移动至上端指定位置，等待下一轮牵引，如此交替往复，实现连续、稳定的预制棒延伸或毛细管拉制。
本发明提供了一种全新的牵引原理和方法，突破了原有水平卧式拉伸、立式延伸、履带牵引三种方式的设计思路，有效解决了特种光纤预制棒延伸及毛细管拉制工艺中存在的问题。
一种特种光纤预制棒延伸及毛细管拉制的牵引设备设计合理，结构紧凑，使用方便，具有以下显著特点：
1、由于牵引右侧牵引组件与左侧牵引组件采用中心对称设计，双电机驱动，伺服电机、精密行星齿轮减速机安装在左右移动组件上，按指定速度精密驱动左右移动组件上的滑块上下交替运动，实现预制棒延伸直径或毛细管拉制直径的精密控制。
2、线性模组的滑块上安装气动钳爪，气动钳爪卡钳上安装夹块，夹块采用防静电隔热材料，起到缓冲、隔热作用；避免预制棒或毛细管与金属卡钳直接接触产生热冲击或应力集中，导致气缸、产品损伤。
3、气动钳爪采用精密压力减压阀加节流阀控制，保证夹紧力精度，降低闭合速度冲击，避免预制棒、毛细管外形结构被破坏。
4、线性模组左右两侧对称设计拖链，气动钳爪的气管及位置开关引线从拖链中引出至电控柜，降低运动的管路、线路的损伤，提高疲劳寿命。
5、基准背板左右两组线性模组内侧上下安装光电位置传感器，用以检测反馈运动位置及限位。同时，线性模组内侧顶部、底部分别安装限位开关，用于极限位置保护；电气、机械双重安全设计，确保设备及操作人员安全。
6、基准背板左右两组线性模组通过精密固定压块及等高垫块安装在基准背板上，电控柜置于基准背板和移动组件之间，机械机构、电气控制集成一体，节约空间。
附图说明
以下将结合附图对本发明作进一步说明：
图1是一种特种光纤预制棒延伸及毛细管拉制的牵引设备主视图。
图2是一种特种光纤预制棒延伸及毛细管拉制的牵引设备右视图。
图3是一种特种光纤预制棒延伸及毛细管拉制的牵引设备的滑块、气动钳爪俯视图。
图4是一种特种光纤预制棒延伸及毛细管拉制的牵引设备立体图。
附图标记: 1、右侧牵引装置，2、左侧牵引装置，3、精密行星齿轮减速机，4、伺服电机，5、线性模组，6、气动钳爪，7、夹块，8、拖链，9、精密固定压块，10、基准背板，11、限位开关，12、等高垫块，13、电控柜，14、加热熔融后的预制棒或熔融石英管，15、测径仪，16、延伸后的预制棒或拉制的毛细管，17、光电位置传感器， 18、磁性开关，19、缸体，20、滑块，21、机架。
具体实施方式
参照附图1-4，一种特种光纤预制棒延伸及毛细管拉制的牵引设备包括右侧牵引装置（1）、左侧牵引装置（2）。所述右侧牵引装置（1）与左侧牵引装置（2）结构相同，采用中心对称设置在基准背板（10）上，两伺服电机(4）分别驱动。
右侧牵引装置（1）和左侧牵引装置（2）均包括伺服电机(4）、精密行星齿轮减速机（3）、线性模组（5）、气动钳爪（6）、夹块（7）、拖链（8）、精密固定压块（9）、基准背板（10）、限位开关（11）、等高垫块（12）、电控柜（13）。
线性模组（5）采用丝杠直线导轨、滑块传动；线性模组（5）包括丝杠、螺母、直线导轨、滑块（20）。直线导轨通过等高垫块（12）安装固定在基准背板（10）上，丝杠两端通过精密固定压块（9)安装在直线导轨一侧，滑块与直线导轨相配合，能沿直线导轨上下滑动，螺母安装在滑块下部，螺母与丝杠配合。基准背板10安装在机架（21）上。
线性模组（5）也采用同步带、滑块传动；线性模组（5）包括同步带、同步带轮、滑块（20）。
线性模组（5）的滑块（20）上安装有气动钳爪（6），气动钳爪（6）设置有卡钳，卡钳上安装夹块（7），夹块采用防静电隔热材料，起到缓冲、隔热作用；避免预制棒或毛细管与金属卡钳直接接触产生热冲击或应力集中，导致产品损伤。
夹块（7）装有气压缸体（19），通过气压缸控制夹块（7）卡夹预制棒或毛细管。缸体（19）上内嵌磁性开关（18），用以反馈夹块（7）是否动作到位，避免故障导致误操作。
伺服电机(4）安装在机架（21）上部一侧，伺服电机（4）输出轴与精密行星齿轮减速机（3）输入轴相连，精密行星齿轮减速机（3）输出轴与丝杠上端或同步带轮相连。
线性模组（5）左右两侧对称设置拖链（8），气动钳爪（6）的通气管及位置开关引线从拖链（8）中引出至电控柜（13），降低运动的管路、线路的损伤，提高疲劳寿命。左右线性模组（5）内侧上下安装有光电位置传感器（17），用以检测反馈运动位置及限位。同时，线性模组（5）内侧顶部、底部分别安装限位开关（11），用于极限位置保护；电气、机械双重安全设计，确保设备及操作人员安全。线性模组（5）通过精密固定压块（9）及等高垫块（12）安装在基准背板（10）上，电控柜（13）置于基准背板（10）和移动组件之间，机械机构、电气控制集成一体，节约空间。
所述基准背板（10）安装在机架（21）上。
一种特种光纤预制棒延伸及毛细管拉制的牵引设备的牵引方法如下：
加热熔融炉安装在机架（21）上部，加热熔融炉加热熔融预制棒/熔融石英管，加热熔融后的预制棒/熔融石英管（14）引至特种光纤预制棒延伸及毛细管拉制的牵引设备上部。
一种特种光纤预制棒延伸及毛细管拉制的牵引设备对称设置两组牵引装置，右侧牵引装置（1）、左侧牵引装置（2）依次交替上、下牵引预制棒或毛细管以设定的速度连续运动。当延伸后的预制棒或拉制的毛细管（16）引至右侧牵引装置（1）和左侧牵引装置（2）上端时，左侧牵引装置（2）上的气动钳爪（6）卡钳全部打开，通过钳爪时，左侧牵引组件（2）上的气动钳爪（6）卡钳闭合，夹紧预制棒或毛细管料头后以设置速度移动向下移动到指定位置，同时位于上端的右侧牵引组件（1）上的气动钳爪（6）卡钳闭合，夹紧预制棒或毛细管料头后以同样的设置速度移动向下移动，位于下端的左侧牵引组件（2）上的气动钳爪（6）卡钳打开，并迅速移动至上端指定位置，等待下一轮牵引，如此交替往复，实现连续、稳定的预制棒延伸或毛细管拉制。
特种光纤预制棒延伸及毛细管拉制的牵引设备装有测径仪（15），能随机测量光纤预制棒延伸及毛细管拉制直径。
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
实施例1：如附图1-4所示，一种特种光纤预制棒延伸及毛细管拉制的牵引设备包括右侧牵引装置（1）、左侧牵引装置（2）。所述右侧牵引装置（1）与左侧牵引装置（2）结构相同，采用中心对称设置在基准背板（10）上，两伺服电机(4）分别驱动。
右侧牵引装置（1）和左侧牵引装置（2）均包括伺服电机(4）、精密行星齿轮减速机（3）、线性模组（5）、气动钳爪（6）、夹块（7）、拖链（8）、精密固定压块（9）、基准背（9）、限位开关（11）、等高垫块（12）、电控柜（13）。
伺服电机（4）和精密行星齿轮减速机（3）依次安装在左右线性模组（5）驱动端，可以按设定速度驱动左右线性模组（5）滑块（20）上的气动钳爪（6）上下交替运动，实现预制棒延伸直径或毛细管拉制直径的精密控制。气动钳爪（6）安装在左右线性模组（5）的滑块（20）上，可以对预制棒或毛细管的进行交替夹持、松开。气动钳爪（6）的卡钳上安装夹块（7），夹块（7）采用防静电隔热材料，起到缓冲、隔热作用；避免预制棒或毛细管与金属卡钳直接接触产生热冲击或应力集中，导致产品损伤。气动钳爪（6）采用精密减压阀加节流阀控制，保证夹紧力精度，降低闭合速度冲击，避免预制棒、毛细管外形结构被破坏。气动钳爪（6）的缸体（19）上内嵌磁性开关（18），用以反馈夹块（7）是否动作到位，避免故障导致误操作。线性模组（5）左右两侧对称设计拖链（8），气动钳爪（6）的气管及光电位置传感器（17）引线从拖链中引出至电控柜（13），降低运动的管路、线路的损伤，提高疲劳寿命。左右线性模组（5）内侧上下安装光电位置传感器（17），用以检测反馈运动位置及限位。同时，左右线性模组（5）内侧顶部、底部分别安装限位开关（11），用于极限位置保护；电气、机械双重安全设计，确保设备及操作人员安全。左右线性模组（5）分别通过精密固定压块（9）及等高垫块（12）安装在基准背板（10）上，电控柜（13）置于基准背板（10）和线性模组之间，机械机构、电气控制集成一体，节约空间。基准背板9安装在机架（21）上。
前述中，右侧牵引装置（1）与左侧牵引装置（2）采用中心对称设计，双电机驱动。
前述中，伺服电机（4）和精密行星齿轮减速机（3）依次安装在左右线性模组（6）驱动端，可以按设定速度驱动左右线性模组（5）滑块（20）上的气动钳爪（6）上下交替运动，实现预制棒延伸直径或毛细管拉制直径的精密控制。
前述中，气动钳爪（6）安装在左右线性模组（5）的滑块（20）上，可以对预制棒或毛细管的进行交替夹持、松开。
前述中，气动钳爪（6）的卡钳上安装夹块（7），夹块（7）采用防静电隔热材料，起到缓冲、隔热作用；避免预制棒或毛细管与金属卡钳直接接触产生热冲击或应力集中，导致产品损伤。
前述中，气动钳爪（6）采用精密减压阀加节流阀控制，保证夹紧力精度，降低闭合速度冲击，避免预制棒、毛细管外形结构被破坏。
前述中，气动钳爪（6）的缸体（19）上内嵌磁性开关（18），用以反馈夹块（7）是否动作到位，避免故障导致误操作。
前述中，线性模组（5）左右两侧对称设计拖链（8），气动钳爪（6）的气管及光电位置传感器（17）引线从拖链中引出至电控柜（13），降低运动的管路、线路的损伤，提高疲劳寿命。
前述中，线性模组（5）内侧上下安装光电位置传感器（17），用以检测反馈运动位置及限位。
前述中，线性模组（5）内侧顶部、底部分别安装限位开关（11），用于极限位置保护。
前述中，线性模组（5）通过精密固定压块（9）及等高垫块（12）安装在基准背板（10）上。
前述中，电控柜（13）置于基准背板（10）和线性模组之间，机械机构、电气控制集成一体，节约空间。
以上实施例描述了本发明的基本原理，以及主要特征和优点。
本领域技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，在不脱离本发明原理和范围的前提下，本发明的可能实施例还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入本发明的保护范围内。
Claims (8)
1.一种特种光纤预制棒延伸及毛细管拉制的牵引设备，其特征在于，包括右侧牵引装置和左侧牵引装置；所述右侧牵引装置与左侧牵引装置结构相同，采用中心对称设置在基准背板上，两伺服电机分别驱动；右侧牵引装置和左侧牵引装置依次交替上、下牵引预制棒或毛细管以设定的速度连续运动；
右侧牵引装置和左侧牵引装置均包括伺服电机、精密行星齿轮减速机、线性模组、气动钳爪、夹块、拖链、精密固定压块、基准背板、限位开关、等高垫块和电控柜；伺服电机和精密行星齿轮减速机依次安装在左右线性模组驱动端，可以按设定速度驱动左右线性模组滑块上的气动钳爪上下交替运动，实现预制棒延伸直径或毛细管拉制直径的精密控制；
线性模组的滑块上安装有气动钳爪，气动钳爪设置有卡钳，卡钳上安装夹块，夹块采用防静电隔热材料，起到缓冲、隔热作用，夹块装有气压缸体，通过气压缸控制夹块卡夹预制棒或毛细管；
线性模组内侧上下安装光电位置传感器，用以检测反馈运动位置及限位；
线性模组内侧顶部、底部分别安装限位开关，用于极限位置保护；线性模组通过精密固定压块及等高垫块安装在基准背板上，基准背板安装在机架上。
2.根据权利要求1所述的一种特种光纤预制棒延伸及毛细管拉制的牵引设备，其特征在于，线性模组采用丝杠直线导轨、滑块传动，包括丝杠、螺母、直线导轨和滑块；直线导轨通过等高垫块安装固定在基准背板上，丝杠两端通过精密固定压块安装在直线导轨一侧，滑块与直线导轨相配合，能沿直线导轨上下滑动，螺母安装在滑块下部，螺母与丝杠配合。
3.根据权利要求1所述的一种特种光纤预制棒延伸及毛细管拉制的牵引设备，其特征在于，线性模组采用同步带滑块传动；包括同步带、同步带轮和滑块。
4.根据权利要求2或3所述的一种特种光纤预制棒延伸及毛细管拉制的牵引设备，其特征在于，伺服电机安装在机架上部一侧，伺服电机输出轴与精密行星齿轮减速机输入轴相连，精密行星齿轮减速机输出轴与丝杠上端或同步带轮相连。
5.根据权利要求1所述的一种特种光纤预制棒延伸及毛细管拉制的牵引设备，其特征在于，气动钳爪采用精密减压阀加节流阀控制，保证夹紧力精度；
气动钳爪的缸体上内嵌磁性开关，用以反馈夹块是否动作到位，避免故障导致误操作。
6.根据权利要求1所述的一种特种光纤预制棒延伸及毛细管拉制的牵引设备，其特征在于，线性模组左右两侧对称设计拖链，气动钳爪的气管及光电位置传感器引线从拖链中引出至电控柜，降低运动的管路。
7.根据权利要求1所述的一种特种光纤预制棒延伸及毛细管拉制的牵引设备，其特征在于，电控柜置于基准背板和线性模组之间，机械机构、电气控制集成一体，节约空间。
8.权利要求1所述的一种特种光纤预制棒延伸及毛细管拉制的牵引设备的牵引方法，其特征在于，
所述的牵引设备对称设置有两组牵引装置，右侧牵引装置和左侧牵引装置依次交替上、下牵引预制棒或毛细管以设定的速度连续运动；当预制棒或毛细管引至双电机钳牵引上端时，右侧牵引装置、左侧牵引装置上的气动钳爪卡钳全部打开，通过钳爪时，左侧牵引组件上的气动钳爪卡钳闭合，夹紧预制棒或毛细管料头后以设置速度移动向下移动到指定位置，同时位于上端的右侧牵引组件上的气动钳爪卡钳闭合，夹紧预制棒或毛细管料头后以同样的设置速度移动向下移动，位于下端的左侧牵引组件上的气动钳爪卡钳打开，并迅速移动至上端指定位置，等待下一轮牵引，如此交替往复，实现连续、稳定的预制棒延伸或毛细管拉制。
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