CN114034314B - 十六极自动光纤陀螺绕线机及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种十六极自动光纤陀螺绕线机，涉及光纤环绕制技术领域。将光纤环骨架和两个转盘同轴设置，通过控制收纤绕环系统驱动光纤环骨架进行转动，并通过控制排纤系统驱动两套转盘驱动系统沿直线导轨进行往复运动，且通过控制放纤驱动组件驱动放纤组件进行放纤，同时通过控制张力控制组件在放纤过程中进行张力控制，通过控制倒盘组件在绕制的过程中进行自动化倒盘。最终使得两套转盘驱动系统能够配合光纤环骨架的转动，实现在光纤环骨架上进行自动化的放纤、绕制操作以及对放纤盒的自动化倒盘操作。同时实现转盘和放纤盒上设备的有线通信，使得张力控制组件不会产生振荡，进而提高了绕制效果。

Description

十六极自动光纤陀螺绕线机及其控制方法

技术领域

本发明涉及光纤环绕制技术领域，具体涉及一种十六极自动光纤陀螺绕线机及其控制方法。

背景技术

光纤陀螺绕线机是一种用于光纤陀螺用光纤环的生产及用来完成光纤环绕制工艺的设备。在机器绕制光纤环的过程中，由设备本身的相关程序完成光纤环的绕制过程，减少人为因素在绕制光纤环过程中的影响，光纤环的质量主要由机器本身的控制精度保证，这样可提高产品质量的一致性，为光纤环大批量生产提供设备保障。光纤陀螺仪最为关键的技术就是光纤环圈的绕制，包括绕制工艺技术和固化工艺技术，因此，探索新的光纤陀螺用光纤环绕制技术，改进目前国内光纤环的绕制工艺设备对于提高光纤陀螺仪的耐振动、温度性能，提高成品率，降低成本，大批量生产、列装，都具有重大的现实意义。

现有的光纤陀螺绕线机在进行光纤环绕制时，存在绕制效果差的问题。

发明内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种十六极自动光纤陀螺绕线机，解决了现有的光纤陀螺绕线机存在的绕制效果差的问题。

(二)技术方案

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：

第一方面，提供了一种十六极自动光纤陀螺绕线机，包括：

至少一套直线导轨、一套收纤绕环系统、两套排纤系统、两套转盘驱动系统、两套放纤盒、用于控制收纤绕环系统、排纤系统以及转盘驱动系统机动的运动控制系统；

其中，

所述直线导轨固定连接在安装基准面上；

所述收纤绕环系统包括通过控制进行转动的光纤环骨架；且所述收纤绕环系统固定连接在安装基准面上；

所述排纤系统固定连接在安装基准面上以驱动转盘驱动系统沿直线导轨往复运动；

每个所述转盘驱动系统均包括：第一支撑组件、导电滑环、第一伺服电机、中心部分开设有通孔的转盘；

所述第一支撑组件通过导轨滑套与直线导轨连接；且每个所述第一支撑组件还分别与一个排纤系统固定连接，使所述转盘驱动系统在排纤系统的驱动下沿直线导轨往复运动；

所述第一伺服电机与所述第一支撑组件固定连接；所述导电滑环的定子端与所述第一支撑组件连接，且所述导电滑环的转子端还与转盘固定连接，且第一伺服电机与导电滑环的转子端连接，使所述第一伺服电机驱动导电滑环的转子端和转盘一同转动，且导电滑环、转盘与光纤环骨架同轴心设置；

所述转盘的两端部开设有以转盘的转动轴心对称的安装槽，且所述放纤盒可拆卸连接在安装槽内；且所述转盘上还固定连接有用于驱动放纤盒进行放纤的放纤驱动组件和用于将转盘驱动系统的安装槽内的放纤盒推向另一套转盘驱动系统的安装槽的倒盘组件；

所述安装槽内设置有第一连接器，所述第一连接器、倒盘组件和放纤驱动组件均与所述导电滑环的转子端通过线缆电性连接；且所述导电滑环的定子端与所述运动控制系统通过线缆电性连接；

每个所述放纤盒包括外壳、设置在外壳表面并匹配第一连接器的第二连接器、设置在外壳内的放纤组件和包含张力传感器轮的张力控制组件；所述放纤驱动组件驱动放纤组件进行放纤；所述张力控制组件用于在放纤时，对张力进行控制，且所述张力控制组件与第二连接器通过线缆电性连接。

进一步的，所述放纤盒的外壳包括：中框、以及分别连接在中框两侧的两个盖板，且其中至少一个盖板与中框可拆卸连接；

所述放纤组件，包括：贯穿设置在每个盖板上的套环；每个所述套环中均活动插接有外花键轴；所述外花键轴位于外壳外侧的一端通过内花键套与放纤驱动组件连接，所述外花键轴位于外壳内侧的一端固定连接有夹紧盘，所述夹紧盘通过压簧与套环连接；

所述张力控制组件，还包括：连接在外壳内部的入纤轮、缓冲轮、过纤计长轮和出纤轮；且所述张力传感器轮和过纤计长轮均与所述运动控制系统电性连接。

进一步的，所述收纤绕环系统，还包括：第二支撑组件和用于驱动光纤环骨架转动的光纤环骨架驱动组件；

其中，所述光纤环骨架驱动组件固定连接在第二支撑组件上且光纤环骨架驱动组件包括：沿直线导轨延伸的主轴，所述主轴的一端与光纤环骨架连接，另一端与第二伺服电机连接。

进一步的，所述第二支撑组件，包括：主轴套筒、主轴套筒支撑架；主轴套筒与主轴套筒支撑架固定连接；且主轴套筒支撑架固定连接在安装基准面上；

所述主轴，包括：主轴导向杆、两个连接轴；

所述主轴导向杆两端分别通过连轴器连接有一个连接轴；两个所述连接轴通过第一轴承固定连接在主轴套筒的两端；且其中一个连接轴与光纤环骨架连接，另一个连接轴由第二伺服电机驱动转动。

进一步的，所述排纤系统，包括：第三支撑组件、往复运动组件；

所述第三支撑组件固定安装在安装基准面上；

所述往复运动组件安装在第三支撑组件上，且往复运动组件包括运动部，所述运动部与转盘驱动系统固定连接，使往复运动组件驱动转盘驱动系统沿直线导轨往复运动。

进一步的，所述往复运动组件还包括第三伺服电机、滚珠丝杆；

所述滚珠丝杆的一端通过联轴器由第三伺服电机驱动，另一端通过第二轴承与第三支撑组件连接；且所述滚珠丝杆与运动部连接，所述运动部包括连接在滚珠丝杆上的螺母和固定连接在螺母上的连接板，所述连接板与转盘驱动系统固定连接。

进一步的，所述运动控制系统为扫描周期为4毫秒的可编程逻辑控制器，所述放纤驱动组件包括：与内花键套连接的第四伺服电机；所述倒盘组件包括：用于推动放纤盒的电推拉杆。

进一步的，所述放纤盒和安装槽通过电磁铁实现可拆卸连接，且所述放纤盒和安装槽还设置有防呆结构用于定位和导向。

第二方面，提供了一种上述的十六极自动光纤陀螺绕线机的控制方法，所述方法包括：

S6、在进行倒盘时，令转盘驱动系统A的转盘和转盘驱动系统B的转盘相互靠近直至到达设定值，并使放有放纤盒的安装槽与另一个转盘驱动系统的未放放纤盒的安装槽转至同一角度；再将两套放纤盒推至对面的未放放纤盒的安装槽中，完成倒盘。

进一步的，进行第一次倒盘前，还包括如下步骤：

S1、将盘有相同光纤的两套放纤盒分别安装在两个转盘驱动系统的转盘的其中一个安装槽内后；运动控制系统令两套转盘驱动系统移动至对应的初始位置；且位于初始位置时，两套转盘驱动系统上的放纤盒位于光纤环骨架的同一侧；

S2、运动控制系统令转盘驱动系统A的转盘不旋转并驱动其上的放纤盒放纤，并使其整体朝远离转盘驱动系统B的方向做横向移动进行排纤；同时，令转盘驱动系统B的转盘与光纤环骨架做同方向同转速的旋转，直至第一层绕线完成；

S3、运动控制系统令转盘驱动系统B的转盘不旋转并驱动其上的放纤盒放纤，并使其整体朝转盘驱动系统A的方向做横向移动进行排纤；同时，令转盘驱动系统A的转盘与光纤环骨架做同方向同转速的旋转，直至第二层绕线完成；

S4、运动控制系统令转盘驱动系统B的转盘不旋转并驱动其上的放纤盒放纤，并使其整体朝远离转盘驱动系统A的方向做横向移动进行排纤；同时，令转盘驱动系统A的转盘与光纤环骨架不发生相对转动，直至第三层绕线完成；

S5、运动控制系统令转盘驱动系统A的转盘不旋转并驱动其上的放纤盒放纤，并使其整体朝转盘驱动系统B的方向做横向移动进行排纤；同时，令转盘驱动系统B的转盘与光纤环骨架做同方向同转速的旋转，直至第四层绕线完成；

第一次倒盘后，还包括以下步骤：

S7、再依次按S2～S5的操作，完成第五层至第八层绕线；

S8、再依次按S2～S5的操作，完成第九层至第十二层绕线；

S9、再按S6的操作，完成第二次倒盘；

S10、再依次按S2～S5的操作，完成第十三层至第十六层绕线；

S11、再按S2～S10的操作，直至完成余下光纤的绕制。

(三)有益效果

本发明提供了一种十六极自动光纤陀螺绕线机。与现有技术相比，具备以下有益效果：

本实施例将光纤环骨架和两个转盘同轴设置，通过控制收纤绕环系统驱动光纤环骨架进行转动，并通过控制排纤系统驱动两套转盘驱动系统沿直线导轨进行往复运动，且通过控制放纤驱动组件驱动放纤组件进行放纤，同时通过控制张力控制组件在放纤过程中进行张力控制，通过控制倒盘组件在绕制的过程中进行自动化倒盘。最终使得两套转盘驱动系统能够配合光纤环骨架的转动，实现在光纤环骨架上进行自动化的放纤、绕制操作以及对放纤盒的自动化倒盘操作。且在此基础上，通过转盘驱动系统的导电滑环配合转盘和放纤盒，实现转盘和放纤盒上设备的有线通信，使得张力控制组件不会产生振荡，进而提高了绕制效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例的绕线机的整体结构示意图；

图2为本发明实施例的收纤绕环系统的结构示意图；

图3为本发明实施例的主轴套筒的内部结构示意图；

图4为本发明实施例的排纤系统的结构示意图；

图5为本发明实施例的转盘驱动系统的结构示意图；

图6为本发明实施例的转盘的结构示意图；

图7为本发明实施例的放纤盒的结构示意图；

图8为本发明实施例的放纤组件的结构示意图。

图中：

安装基准面1、直线导轨2、收纤绕环系统3、光纤环骨架301、第二支撑组件302、主轴套筒3021、主轴套筒支撑架3022、光纤环骨架驱动组件303、主轴导向杆3031、两个连接轴3032、排纤系统4、第三支撑组件401、往复运动组件402、运动部4021、第三伺服电机4022、滚珠丝杆4023、转盘驱动系统5、第一支撑组件501、导电滑环502、第一伺服电机503、转盘504、安装槽505、放纤驱动组件506、倒盘组件507、放纤盒6、外壳601、中框6011、盖板6012、放纤组件602、套环6021、外花键轴6022、压簧6023、夹紧盘6024、张力控制组件603、入纤轮6031、张力传感器轮6032、缓冲轮6033、过纤计长轮6034、出纤轮6035。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本申请实施例通过提供一种十六极自动光纤陀螺绕线机，解决了现有的光纤陀螺绕线机存在的设备耐振动能力差、绕制效果差的问题。

本申请实施例中的技术方案为解决上述技术问题，总体思路如下：

本发明针对现有的光纤陀螺绕线机的缺陷，通过对转盘驱动系统5和放纤盒6进行改进，以解决目前存在的绕制效果差的问题。

为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。

实施例1：

如图1所示，本发明提供了一种十六极自动光纤陀螺绕线机，包括：

至少一套直线导轨2、一套收纤绕环系统3、两套排纤系统4、两套转盘驱动系统5、两套放纤盒6、用于控制收纤绕环系统3、排纤系统4以及转盘驱动系统5机动的运动控制系统；

其中，

所述直线导轨2固定连接在安装基准面1上；

所述收纤绕环系统3包括通过控制进行转动的光纤环骨架301；且所述收纤绕环系统3固定连接在安装基准面1上；

所述排纤系统4固定连接在安装基准面1上以驱动转盘驱动系统5沿直线导轨2往复运动；

每个所述转盘驱动系统5均包括：第一支撑组件501、导电滑环502、第一伺服电机503、中心部分开设有通孔的转盘504；

所述第一支撑组件501通过导轨滑套与直线导轨2连接；且每个所述第一支撑组件501还分别与一个排纤系统4固定连接，使所述转盘驱动系统5在排纤系统4的驱动下沿直线导轨2往复运动；

所述第一伺服电机503与所述第一支撑组件501固定连接；所述导电滑环502的定子端与所述第一支撑组件501连接，且所述导电滑环502的转子端还与转盘504固定连接，且第一伺服电机503与导电滑环502的转子端连接，使所述第一伺服电机503驱动导电滑环502的转子端和转盘504一同转动，且导电滑环502、转盘504与光纤环骨架301同轴心设置；

所述转盘504的两端部开设有以转盘504的转动轴心对称的安装槽505，且所述放纤盒6可拆卸连接在安装槽505内；且所述转盘504上还固定连接有用于驱动放纤盒6进行放纤的放纤驱动组件506和用于将转盘驱动系统5的安装槽505内的放纤盒6推向另一套转盘驱动系统5的安装槽505的倒盘组件507；

所述安装槽505内设置有第一连接器，所述第一连接器、倒盘组件507和放纤驱动组件506均与所述导电滑环502的转子端通过线缆电性连接；且所述导电滑环502的定子端与所述运动控制系统通过线缆电性连接；

每个所述放纤盒6包括外壳601、设置在外壳601表面并匹配第一连接器的第二连接器、设置在外壳601内的放纤组件602和包含张力传感器轮6032的张力控制组件603；所述放纤驱动组件506驱动放纤组件602进行放纤；所述张力控制组件603用于在放纤时，对张力进行控制，且所述张力控制组件603与第二连接器通过线缆电性连接。

本实施例的有益效果为：

本实施例将光纤环骨架301和两个转盘504同轴设置，通过控制收纤绕环系统3驱动光纤环骨架301进行转动，并通过控制排纤系统4驱动两套转盘驱动系统5沿直线导轨2进行往复运动，且通过控制放纤驱动组件506驱动放纤组件602进行放纤，同时通过控制张力控制组件603在放纤过程中进行张力控制，通过控制倒盘组件507在绕制的过程中进行自动化倒盘。最终使得两套转盘驱动系统5能够配合光纤环骨架301的转动，实现在光纤环骨架301上进行自动化的放纤、绕制操作以及对放纤盒6的自动化倒盘操作。且在此基础上，通过转盘驱动系统5的导电滑环502配合转盘504和放纤盒6，实现转盘504和放纤盒6上设备的有线通信，使得张力控制组件603不会产生振荡，进而提高了绕制效果。

下面对本发明实施例的实现过程进行详细说明：

在本实施例具体制造时，安装基准面1具体可以是一个机架上的铝合金大平板，且机架由铝合金型材连接而成。如图1所示，所述运动控制系统也可设置在机架上的铝合金大平板的下方。具体的，本实施例中为了更好的对各个部分进行控制，所述运动控制系统为扫描周期为4毫秒的可编程逻辑控制器(PLC)。

所述直线导轨2固定连接在安装基准面1上。

在具体实施时，为了进一步提高转盘驱动系统5在做往复运动时的稳定性，还可根据转盘驱动系统5的尺寸设置多套相互平行的直线导轨2。

如图2～3所示，所述收纤绕环系统3固定连接在安装基准面1上，例如直接固定安装在铝合金大平板上或是与直线导轨2固定连接，且包括通过控制进行转动的光纤环骨架301。

在具体实施时，对收纤绕环系统3的具体结构不做限定，可实现相应功能即可。同时，下面给出一种可行的收纤绕环系统3的结构示例，包括：

通过控制进行转动的光纤环骨架301、第二支撑组件302、以及用于驱动光纤环骨架301转动的光纤环骨架驱动组件303；

其中，所述光纤环骨架驱动组件303固定连接在第二支撑组件302上，且光纤环骨架驱动组件303包括：沿直线导轨2延伸的主轴，所述主轴的一端与光纤环骨架301连接，另一端与第二伺服电机3033连接，以驱动主轴转动，进而带动光纤环骨架301转动。

在具体实施时，对第二支撑组件302的具体结构不做限定，可实现相应功能即可。同时，下面给出一种可行的第二支撑组件302的结构示例，包括：

固定连接在安装基准面1上的主轴套筒支撑架3022以及与主轴套筒支撑架3022固定连接的主轴套筒3021；

在具体实施时，对光纤环骨架驱动组件303的具体结构不做限定，可实现相应功能即可。同时，下面给出一种可行的光纤环骨架驱动组件303的结构示例：

主轴包括：主轴导向杆3031、两个连接轴3032；且所述主轴导向杆3031两端分别通过连轴器连接有一个连接轴3032；两个所述连接轴3032通过第一轴承固定连接在主轴套筒3021的两端；且其中一个连接轴3032与光纤环骨架301连接，另一个连接轴3032由第二伺服电机3033驱动转动，例如通过齿轮传动或是皮带传动。

如图4所示，所述排纤系统4固定连接在安装基准面1上，以使转盘驱动系统5沿直线导轨2往复运动，以调整光纤环骨架301与转盘504的相对位置。

在具体实施时，对排纤系统4的具体结构不做限定，可实现相应功能即可。同时，下面给出一种可行的排纤系统4的结构示例，包括：

第三支撑组件401、往复运动组件402；

所述第三支撑组件401，可为一支架，固定安装在安装基准面1上；

所述往复运动组件402安装在第三支撑组件401上，且往复运动组件402包括运动部4021，所述运动部4021与转盘驱动系统5固定连接，使往复运动组件402驱动转盘驱动系统5沿直线导轨2往复运动。

在具体实施时，对往复运动组件402的具体结构不做限定，可实现相应功能即可。同时，下面给出一种可行的往复运动组件402的结构示例，包括：

第三伺服电机4022和滚珠丝杆4023；

所述滚珠丝杆4023的一端通过联轴器由第三伺服电机4022驱动，另一端通过第二轴承与第三支撑组件401连接；且所述滚珠丝杆4023与运动部4021连接，所述运动部4021包括连接在滚珠丝杆4023上的螺母和固定连接在螺母上的连接板。通过连接板与转盘驱动系统5连接。除此之外，还可进一步在螺母的两侧设置用于控制换向的光电传感器，运动控制系统通过获取光电传感器的数据，可确定排纤时各个转盘驱动系统5移动的距离，进而可使转盘驱动系统5在合适时间进行停下并换向。

在本实施例的十六极自动光纤陀螺绕线机的转盘驱动系统5和放纤盒6是本实施例的核心，下面对两者进行详细的说明：

如图5～8所示，每个所述转盘驱动系统5均包括：第一支撑组件501、导电滑环502、第一伺服电机503、中心部分开设有通孔的转盘504；

所述第一支撑组件501通过导轨滑套与直线导轨2连接；且每个所述第一支撑组件501还分别与一个排纤系统4固定连接，因此，可由排纤系统4提供动力驱动第一支撑组件501与导轨滑套一起沿直线导轨2往复运动。

所述第一伺服电机503与所述第一支撑组件501固定连接；所述导电滑环502的定子端与所述第一支撑组件501连接，且所述导电滑环502的转子端还与转盘504固定连接，且第一伺服电机503与导电滑环502的转子端连接，包括直接或间接连接，使所述第一伺服电机503驱动导电滑环502的转子端和转盘504一同转动，且导电滑环502、转盘504与光纤环骨架301同轴心设置；使光纤环骨架301可从导电滑环502和转盘504的中心部分的通孔中穿过。

如图6所示，所述转盘504的两端部开设有以转盘504的转动轴心对称的安装槽505，且所述放纤盒6可拆卸连接在安装槽505内；且所述转盘504上还固定连接有用于驱动放纤盒6进行放纤的放纤驱动组件506和用于将转盘驱动系统5的安装槽505内的放纤盒6推向另一套转盘驱动系统5的安装槽505的倒盘组件507；

所述安装槽505内设置有第一连接器(图中未示出)，所述第一连接器、倒盘组件507和放纤驱动组件506均与所述导电滑环502的转子端通过线缆电性连接；且所述导电滑环502的定子端与所述运动控制系统通过线缆电性连接；

在具体实施时，对导电滑环502的具体结构和连接方式不做进一步的限定，可实现相应功能即可。同时，下面给出一种可行的导电滑环502的结构示例，包括：

导电滑环502和转盘504的孔径都应大于光纤环骨架301的直径，以便光纤环骨架301穿过，所述导电滑环502的定子端上的止转片与第一支撑组件501连接，且止转片和第一支撑组件501的固定端留有一定的活动间隙；而导电滑环502的呈环状的转子端固定插接有一个呈管装的转动轴，其内直径也应大于光纤环骨架301的直径，以便光纤环骨架301穿过，转动轴的两端部套接有两个轴承，这两个轴承通过和第一支撑组件501连接，以支撑整个转盘504和导电滑环502，该转动轴的一端还与第一伺服电机503连接，例如通过皮带传动或是齿轮传动，实现第一伺服电机503与导电滑环502的转子端的间接连接；该转动轴的另一端与转盘504固定连接，且在设置时，令导电滑环502、转盘504与光纤环骨架301同轴心设置。这样，通过运动控制系统的控制第一伺服电机503驱动转动轴转动，进而带动导电滑环502和转盘504一同转动，并可进一步与光纤环骨架301同轴心转动。而这个转动轴即可以是转盘504上的一体化部件，也可以与导电滑环502呈一体化设计。

在具体实施时，所述转盘504采用密度比较小的工程塑料如PP66制作，用来降低转盘504的转动惯量和重量。通过在安装槽505内设置失电型电磁铁，并在放纤盒6上设置对应的铁片，即可通过控制电磁铁的通断电来对放纤盒6进行安装与拆卸。

所述倒盘组件507采用用于推动放纤盒6的电推拉杆；所述倒盘组件507和放纤驱动组件506均与所述导电滑环502的转子端通过线缆电性连接；且所述导电滑环502的定子端与所述运动控制系统通过线缆电性连接；即可实现运动控制系统与倒盘组件507和放纤驱动组件506有线通信，能提供较低的控制延迟和采样周期。

为了匹配转盘的结构，需要设计对应的放纤盒。

如图7所示，每个所述放纤盒6包括外壳601、设置在外壳601表面并匹配第一连接器的第二连接器(图中未示出)、设置在外壳601内的放纤组件602和包含张力传感器轮6032的张力控制组件603；所述放纤驱动组件506驱动放纤组件602进行放纤；所述张力控制组件603用于在放纤时，对张力进行控制，且所述张力控制组件603与第二连接器通过线缆电性连接。

在具体实施时，对放纤盒6的具体结构和连接方式不做进一步的限定，可实现相应功能即可。同时，下面给出一种可行的放纤盒6的结构示例，包括：

所述放纤盒6的外壳601包括：中框6011、以及分别连接在中框6011两侧的两个盖板6012，可在两个盖板6012分别设置一个第二连接器，以便倒盘过程中均可实现连通，且其中至少一个盖板6012与中框6011可拆卸连接；当只有一个盖板6012是可拆卸时，与中框6011固定连接的盖板6012也可与中框6011是一体成型的。

如图8所示，为一个放纤盒6的两个盖板6012上的放纤组件602的示意图(省略了左侧的盖板6012)，所述放纤组件602，包括：贯穿设置在每个盖板6012上的套环6021，具体可为石墨铜套；每个所述套环6021中均活动插接有外花键轴6022；所述外花键轴6022位于外壳601外侧的一端通过内花键套(图中未示出)与放纤驱动组件506连接，所述外花键轴6022位于外壳601内侧的一端固定连接有夹紧盘6024，所述夹紧盘6024通过压簧6023与套环6021连接；放纤盘即放置在图中两个夹紧盘6024之间，通过压簧6023将放纤盘夹紧。

如图7所示，所述张力控制组件603，还包括：连接在外壳601内部的入纤轮6031、缓冲轮6033、过纤计长轮6034和出纤轮6035；且所述张力传感器轮6032和过纤计长轮6034均与所述运动控制系统电性连接。

在具体实施时，放纤驱动组件506可采用第四伺服电机，第四伺服电机的转动轴与所述内花键套(图中未示出)固定连接，使内花键套进入安装槽505内与放纤盒6的外花键轴6022连接，因此，在放入放纤盒后，所述外花键轴6022位于外壳601外侧的一端与内花键套配合，可驱动放纤盘进行放纤；所述第一连接器和第二连接器可采用导电触点、耦合器等结构。

所述张力控制组件603，包括：连接在外壳601内部的入纤轮6031、张力传感器轮6032、缓冲轮6033、过纤计长轮6034和出纤轮6035；在缓冲轮6033还包括装在背后给光纤以一定的张力的拉簧；

光纤盘引出的光纤依次经过入纤轮6031、张力传感器轮6032、缓冲轮6033、过纤计长轮6034和出纤轮6035。且所述张力传感器轮6032和过纤计长轮6034均与所述运动控制系统电性连接。

为了便于安装，具体实施时，所述放纤盒6和安装槽505还可设置有防呆结构用于定位和导向。例如，在中框6011上面设置三个方形定位导向柱，安装槽505上开设匹配的插槽。

需要特别指出的是，通过在生产制造过中的长时间的研究和测试，我们发现在现有技术水平下，采用WIFI等无线通信方式的张力传感器的接受和发送数据时间最优是50到100毫秒，由于PLC的扫描时间为4毫秒，这样就使得PLC需要扫描12到24次才有可能得到一个数据，整体的时间被延迟，导致张力控制组件603会产生振荡，对光纤环的绕制有着较大影响，所以目前的技术水平下无线通信不适合用于光纤环的绕制。

在进行绕制前，先用光纤复绕机使两套放纤盒6盘上相同的光纤。

本发明实施例还提出了一种用于上述绕线机的所述运动控制系统的控制方法如下：

如图1中，左侧的转盘驱动系统5，简称为A，另一个转盘驱动系统5，简称为B。

S1、将盘有相同光纤的两套放纤盒6分别安装在两个转盘驱动系统5的转盘504的其中一个安装槽505内后；运动控制系统令两套转盘驱动系统5移动至对应的初始位置；且位于初始位置时，两套转盘驱动系统5上的放纤盒6位于光纤环骨架301的同一侧，如A和B移动到图1中光纤环骨架301的右侧。具体的，可让两个放纤盒6位于光纤环骨架301的轴线的两侧，即图1中光纤环骨架301的上下两侧。

S2、运动控制系统令A的转盘504不旋转并驱动其上的放纤盒6放纤，并使其整体朝远离B的方向做横向移动进行排纤；同时，令B的转盘504与光纤环骨架301做同方向同转速的旋转，直至第一层绕线完成。

上述步骤使B的转盘504与光纤环骨架301不发生相对转动和横向上的移动；由A进行放纤和朝左移动排纤，实现将第一层光纤绕制在光纤环骨架301上。

S3、运动控制系统令B的转盘504不旋转并驱动其上的放纤盒6放纤，并使其整体朝A的方向做横向移动进行排纤；同时，令A的转盘504与光纤环骨架301做同方向同转速的旋转，直至第二层绕线完成。

上述步骤使A的转盘504与光纤环骨架301不发生相对转动和横向上的移动，通过B进行放纤和朝左移动排纤，实现将第二层光纤绕制在光纤环骨架301上。

S4、运动控制系统令B的转盘504不旋转并驱动其上的放纤盒6放纤，并使其整体朝远离A的方向做横向移动进行排纤；同时，令A的转盘504与光纤环骨架301不发生相对转动，直至第三层绕线完成。

上述步骤使A的转盘504与光纤环骨架301不发生相对转动和横向上的移动，通过B进行放纤和排纤，实现将第三层光纤绕制在光纤环骨架301上。

S5、运动控制系统令A的转盘504不旋转并驱动其上的放纤盒6放纤，并使其整体朝B的方向做横向移动进行排纤；同时，令B的转盘504与光纤环骨架301做同方向同转速的旋转，直至第四层绕线完成。

上述步骤使B的转盘504与光纤环骨架301不发生相对转动和横向上的移动，通过A进行放纤和朝右移动排纤，实现将第四层光纤绕制在光纤环骨架301上。

S6、运动控制系统令A的转盘504和B的转盘504相互靠近直至到达设定值，该设定值越小越好，并使放有放纤盒6的安装槽505与另一个转盘驱动系统5的未放放纤盒6的安装槽505转至同一角度；即成镜像对称状态，随后再将两套放纤盒6推至对面的未放放纤盒6的安装槽505中，完成第一次倒盘。

此时，A与B的放纤盒6完成互换。

S7、再依次按S2～S5的操作，完成第五层至第八层绕线；

S8、再依次按S2～S5的操作，完成第九层至第十二层绕线；

S9、再按S6的操作，完成第二次倒盘；此时，A与B的放纤盒6再次完成互换；

S10、再依次按S2～S5的操作，完成第十三层至第十六层绕线；

S11、按S2～S10的操作，直至完成余下光纤的绕制。

综上所述，与现有技术相比，本发明具备以下有益效果：

①本发明将光纤环骨架301和两个转盘504同轴设置，通过控制收纤绕环系统3驱动光纤环骨架301进行转动，并通过控制排纤系统4驱动两套转盘驱动系统5沿直线导轨2进行往复运动，且通过控制放纤驱动组件506驱动放纤组件602进行放纤，同时通过控制张力控制组件603在放纤过程中进行张力控制，通过控制倒盘组件507在绕制的过程中进行自动化倒盘。最终使得两套转盘驱动系统5能够配合光纤环骨架301的转动，实现在光纤环骨架301上进行自动化的放纤、绕制操作以及对放纤盒6的自动化倒盘操作。且在此基础上，通过转盘驱动系统5的导电滑环502配合转盘504和放纤盒6，实现转盘504和放纤盒6上设备的有线通信，使得张力控制组件603不会产生振荡，进而提高了绕制效果。

②由于现有的光纤环的总长度最大可达到6千米，每个放纤盒6中的放纤盘的长度在2～3千米，使得放纤盘和绕制出的光纤环尺寸较大，因此，通过本发明中对转盘504和放纤盒6的改进，使得在相同尺寸下，放纤盒6可容纳的放纤盘尺寸更大，无需增大转盘504和放纤盒6尺寸，进而提高了转盘504和放纤盒6的空间利用率。

需要说明的是，通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种十六极自动光纤陀螺绕线机，其特征在于，包括：

至少一套直线导轨(2)、一套收纤绕环系统(3)、两套排纤系统(4)、两套转盘驱动系统(5)、两套放纤盒(6)、用于控制收纤绕环系统(3)、排纤系统(4)以及转盘驱动系统(5)机动的运动控制系统；

其中，

所述直线导轨(2)固定连接在安装基准面(1)上；

所述收纤绕环系统(3)包括通过控制进行转动的光纤环骨架(301)；且所述收纤绕环系统(3)固定连接在安装基准面(1)上；

所述排纤系统(4)固定连接在安装基准面(1)上以驱动转盘驱动系统(5)沿直线导轨(2)往复运动；

每个所述转盘驱动系统(5)均包括：第一支撑组件(501)、导电滑环(502)、第一伺服电机(503)、中心部分开设有通孔的转盘(504)；

所述第一支撑组件(501)通过导轨滑套与直线导轨(2)连接；且每个所述第一支撑组件(501)还分别与一个排纤系统(4)固定连接，使所述转盘驱动系统(5)在排纤系统(4)的驱动下沿直线导轨(2)往复运动；

所述第一伺服电机(503)与所述第一支撑组件(501)固定连接；所述导电滑环(502)的定子端与所述第一支撑组件(501)连接，且所述导电滑环(502)的转子端还与转盘(504)固定连接，且第一伺服电机(503)与导电滑环(502)的转子端连接，使所述第一伺服电机(503)驱动导电滑环(502)的转子端和转盘(504)一同转动，且导电滑环(502)、转盘(504)与光纤环骨架(301)同轴心设置；

所述转盘(504)的两端部开设有以转盘(504)的转动轴心对称的安装槽(505)，且所述放纤盒(6)可拆卸连接在安装槽(505)内；且所述转盘(504)上还固定连接有用于驱动放纤盒(6)进行放纤的放纤驱动组件(506)和用于将转盘驱动系统(5)的安装槽(505)内的放纤盒(6)推向另一套转盘驱动系统(5)的安装槽(505)的倒盘组件(507)；

所述安装槽(505)内设置有第一连接器，所述第一连接器、倒盘组件(507)和放纤驱动组件(506)均与所述导电滑环(502)的转子端通过线缆电性连接；且所述导电滑环(502)的定子端与所述运动控制系统通过线缆电性连接；

每个所述放纤盒(6)包括外壳(601)、设置在外壳(601)表面并匹配第一连接器的第二连接器、设置在外壳(601)内的放纤组件(602)和包含张力传感器轮(6032)的张力控制组件(603)；所述放纤驱动组件(506)驱动放纤组件(602)进行放纤；所述张力控制组件(603)用于在放纤时，对张力进行控制，且所述张力控制组件(603)与第二连接器通过线缆电性连接。

2.如权利要求1所述的一种十六极自动光纤陀螺绕线机，其特征在于，所述放纤盒(6)的外壳(601)包括：中框(6011)、以及分别连接在中框(6011)两侧的两个盖板(6012)，且其中至少一个盖板(6012)与中框(6011)可拆卸连接；

所述放纤组件(602)，包括：贯穿设置在每个盖板(6012)上的套环(6021)；每个所述套环(6021)中均活动插接有外花键轴(6022)；所述外花键轴(6022)位于外壳(601)外侧的一端通过内花键套与放纤驱动组件(506)连接，所述外花键轴(6022)位于外壳(601)内侧的一端固定连接有夹紧盘(6024)，所述夹紧盘(6024)通过压簧(6023)与套环(6021)连接；

所述张力控制组件(603)，还包括：连接在外壳(601)内部的入纤轮(6031)、缓冲轮(6033)、过纤计长轮(6034)和出纤轮(6035)；且所述张力传感器轮(6032)和过纤计长轮(6034)均与所述运动控制系统电性连接。

3.如权利要求1所述的一种十六极自动光纤陀螺绕线机，其特征在于，所述收纤绕环系统(3)，还包括：第二支撑组件(302)和用于驱动光纤环骨架(301)转动的光纤环骨架驱动组件(303)；

其中，所述光纤环骨架驱动组件(303)固定连接在第二支撑组件(302)上且光纤环骨架驱动组件(303)包括：沿直线导轨(2)延伸的主轴，所述主轴的一端与光纤环骨架(301)连接，另一端与第二伺服电机(3033)连接。

4.如权利要求3所述的一种十六极自动光纤陀螺绕线机，其特征在于，所述第二支撑组件(302)，包括：主轴套筒(3021)、主轴套筒支撑架(3022)；主轴套筒(3021)与主轴套筒支撑架(3022)固定连接；且主轴套筒支撑架(3022)固定连接在安装基准面(1)上；

所述主轴，包括：主轴导向杆(3031)、两个连接轴(3032)；

所述主轴导向杆(3031)两端分别通过连轴器连接有一个连接轴(3032)；两个所述连接轴(3032)通过第一轴承固定连接在主轴套筒(3021)的两端；且其中一个连接轴(3032)与光纤环骨架(301)连接，另一个连接轴(3032)由第二伺服电机(3033)驱动转动。

5.如权利要求1所述的一种十六极自动光纤陀螺绕线机，其特征在于，所述排纤系统(4)，包括：第三支撑组件(401)、往复运动组件(402)；

所述第三支撑组件(401)固定安装在安装基准面(1)上；

所述往复运动组件(402)安装在第三支撑组件(401)上，且往复运动组件(402)包括运动部(4021)，所述运动部(4021)与转盘驱动系统(5)固定连接，使往复运动组件(402)驱动转盘驱动系统(5)沿直线导轨(2)往复运动。

6.如权利要求5所述的一种十六极自动光纤陀螺绕线机，其特征在于，所述往复运动组件(402)还包括第三伺服电机(4022)、滚珠丝杆(4023)；

所述滚珠丝杆(4023)的一端通过联轴器由第三伺服电机(4022)驱动，另一端通过第二轴承与第三支撑组件(401)连接；且所述滚珠丝杆(4023)与运动部(4021)连接，所述运动部(4021)包括连接在滚珠丝杆(4023)上的螺母和固定连接在螺母上的连接板，所述连接板与转盘驱动系统(5)固定连接。

7.如权利要求1所述的一种十六极自动光纤陀螺绕线机，其特征在于，所述运动控制系统为扫描周期为4毫秒的可编程逻辑控制器，所述放纤驱动组件(506)包括：与内花键套连接的第四伺服电机；所述倒盘组件(507)包括：用于推动放纤盒(6)的电推拉杆。

8.如权利要求1所述的一种十六极自动光纤陀螺绕线机，其特征在于，所述放纤盒(6)和安装槽(505)通过电磁铁实现可拆卸连接，且所述放纤盒(6)和安装槽(505)还设置有防呆结构用于定位和导向。

9.一种如权利要求1～8中任一所述的十六极自动光纤陀螺绕线机的控制方法，其特征在于，所述方法包括：

S6、在进行倒盘时，令转盘驱动系统(5)A的转盘(504)和转盘驱动系统(5)B的转盘(504)相互靠近直至到达设定值，并使放有放纤盒(6)的安装槽(505)与另一个转盘驱动系统(5)的未放放纤盒(6)的安装槽(505)转至同一角度；再将两套放纤盒(6)推至对面的未放放纤盒(6)的安装槽(505)中，完成倒盘。

10.如权利要求9所述的十六极自动光纤陀螺绕线机的控制方法，其特征在于，还包括：

进行第一次倒盘前，还包括如下步骤：

S1、将盘有相同光纤的两套放纤盒(6)分别安装在两个转盘驱动系统(5)的转盘(504)的其中一个安装槽(505)内后；运动控制系统令两套转盘驱动系统(5)移动至对应的初始位置；且位于初始位置时，两套转盘驱动系统(5)上的放纤盒(6)位于光纤环骨架(301)的同一侧；

S2、运动控制系统令转盘驱动系统(5)A的转盘(504)不旋转并驱动其上的放纤盒(6)放纤，并使其整体朝远离转盘驱动系统(5)B的方向做横向移动进行排纤；同时，令转盘驱动系统(5)B的转盘(504)与光纤环骨架(301)做同方向同转速的旋转，直至第一层绕线完成；

S3、运动控制系统令转盘驱动系统(5)B的转盘(504)不旋转并驱动其上的放纤盒(6)放纤，并使其整体朝转盘驱动系统(5)A的方向做横向移动进行排纤；同时，令转盘驱动系统(5)A的转盘(504)与光纤环骨架(301)做同方向同转速的旋转，直至第二层绕线完成；

S4、运动控制系统令转盘驱动系统(5)B的转盘(504)不旋转并驱动其上的放纤盒(6)放纤，并使其整体朝远离转盘驱动系统(5)A的方向做横向移动进行排纤；同时，令转盘驱动系统(5)A的转盘(504)与光纤环骨架(301)不发生相对转动，直至第三层绕线完成；

S5、运动控制系统令转盘驱动系统(5)A的转盘(504)不旋转并驱动其上的放纤盒(6)放纤，并使其整体朝转盘驱动系统(5)B的方向做横向移动进行排纤；同时，令转盘驱动系统(5)B的转盘(504)与光纤环骨架(301)做同方向同转速的旋转，直至第四层绕线完成；

第一次倒盘后，还包括以下步骤：

S7、再依次按S2～S5的操作，完成第五层至第八层绕线；

S8、再依次按S2～S5的操作，完成第九层至第十二层绕线；

S9、再按S6的操作，完成第二次倒盘；

S10、再依次按S2～S5的操作，完成第十三层至第十六层绕线；

S11、再按S2～S10的操作，直至完成余下光纤的绕制。

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