CN114229610B - 一种光纤在线捕捉及牵引装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种光纤在线捕捉及牵引装置，包括光纤捕捉机构和光纤牵引机构，所述光纤捕捉机构包括文丘里真空吸引器，文丘里真空吸引器的前端为光纤吸入口，文丘里真空吸引器的上端进气口与用于供应高压气体的高压气源连通；所述光纤牵引机构包括驱动辊、驱动电机、压辊和压紧组件，所述驱动辊与压辊上下正对布置，二者之间的间隙形成光纤通道；光纤通道的入口与文丘里真空吸引器的后端连通，光纤通道的出口与后续工艺的入口连通；所述驱动辊与驱动电机相连，驱动电机带动驱动辊转动。本发明的有益效果为：本发明可在光纤断裂后，及时将光纤断头吸入到文丘里真空吸引器，有效避免光纤断头影响正常生产；设计光纤牵引机构为光纤提供牵引张力，将光纤断头送至后端的光纤剪切机构内剪切，有效避免设备停机。

Description

一种光纤在线捕捉及牵引装置
技术领域
本发明涉及光纤制造技术领域，具体涉及一种光纤在线捕捉及牵引装置。
背景技术
在光纤的制造过程中，光纤在多个制造环节需要在收丝筒上高速缠绕。正常收线时，由于某段光纤存在缺陷或其他异常时容易导致光纤断裂，造成设备停机。
光纤断裂位置一般在光纤主线牵引轮和收丝筒之间,亦或是在施加有筛选张力的两个牵引轮之间。为了降低光纤断裂对生产的影响，需要及时捕获光纤断头,同时保证捕获后能牵引光纤，对光纤施加一定的张力，从而为光纤重新绕到收丝筒上提供条件。现有的技术中有单纯利用真空抽取捕获光纤的装置，但是在光纤高速运行时，光纤容易在真空抽取装置内抖动，无法提供稳定的张力，为真空抽取装置提供动力的高压气体价格高昂且产生很大的噪音。
发明内容
本发明的目的在于，针对现有技术的不足，提供一种可快速捕捉光纤断头并能牵引光纤的光纤在线捕捉及牵引装置。
本发明采用的技术方案为：一种光纤在线捕捉及牵引装置，包括光纤捕捉机构和光纤牵引机构，所述光纤捕捉机构包括文丘里真空吸引器，文丘里真空吸引器的前端为光纤吸入口，文丘里真空吸引器的上端进气口与用于供应高压气体的高压气源连通；文丘里真空吸引器的上端进气口通入高压气体后，文丘里真空吸引器的前端形成真空区；所述光纤牵引机构包括驱动辊、驱动电机、压辊和压紧组件，所述驱动辊与压辊上下正对布置，二者之间的间隙形成光纤通道；光纤通道的入口与文丘里真空吸引器的后端连通，光纤通道的出口与后续工艺的入口连通；所述驱动辊与驱动电机相连，驱动电机带动驱动辊转动；所述压辊与压紧组件的驱动端相连，压紧组件可带动压辊上下移动，挤压驱动辊，为光纤提供牵引张力。
按上述方案，所述光纤在线捕捉及牵引装置还配置有滑动机构和弹簧，所述滑动机构包括导轨和滑块，所述滑块与导轨配合，滑块沿导轨的长度方向移动，导轨的长度方向与光纤运行方向平行；所述驱动电机、压紧组件均安装在滑块上，随滑块运动；弹簧的后端固定，弹簧的前端与滑块连接，弹簧的伸缩方向与滑块的运行方向一致。
按上述方案，所述光纤在线捕捉及牵引装置还设有凸轮连杆机构和距离传感器，凸轮连杆机构包括凸轮和连杆，凸轮通过偏心轴安装于导轨或其他固定结构上；所述连杆的后端与凸轮铰接，该端安装有用于测量高度的距离传感器；连杆的前端与滑块相连，滑块沿导轨移动时，连杆带动凸轮绕偏心轴转动，连杆的后端高度随之变化，距离传感器检测连杆后端的高度。
按上述方案，所述光纤在线捕捉及牵引装置还设有PI控制器，PI控制器分别与距离传感器和驱动电机相连；PI控制器用于接收距离传感器发送的连杆后端高度信号，并根据连杆后端高度信息调节驱动电机的转速。
按上述方案，所述光纤在线捕捉及牵引装置还设有光纤剪切机构，光纤剪切机构位于牵引机构的下游，二者通过导向管B相连；所述光纤剪切机构的下部设有废纤收集箱。
按上述方案，所述光纤在线捕捉及牵引装置还设有安装平台，所述文丘里真空吸引器通过第一支座固定于安装平台上；所述光纤剪切机构通过第二支座固定于安装平台上，第二支座的侧部通过三角撑板与安装平台相连；所述导轨设于安装平台上；所述弹簧的一端通过L型的支架固定在安装平台上。
按上述方案，在压辊和驱动辊的外表面均涂有用于增加摩擦系数的涂层。
按上述方案，文丘里真空吸引器通入的高压气体压力为13～15bar。
按上述方案，所述压紧组件为压紧气缸或电动马达。
按上述方案，所述光纤剪切机构为旋转剪切电机。
本发明的有益效果为：设计文丘里真空吸引器，可在光纤断裂后，及时将光纤断头吸入到文丘里真空吸引器中，有效避免光纤断头影响正常生产；设计光纤牵引机构，在光纤捕获后为光纤提供牵引张力，避免了光纤的抖动，减少高压气源的消耗，避免了持续的噪音产生；光纤断头送至后端的光纤剪切机构内剪切，有效避免设备停机；设计弹簧、滑动机构和凸轮连杆机构，并采用PI控制器控制，调节驱动辊的速度，维持滑块在导轨上的相对位置，保证了光纤牵引张力的稳定，避免拉断光纤或使光纤出现堆积，同时大大降低了工作人员的劳动程度。
附图说明
图1为本发明一个具体实施例的结构示意图。
图2为本实施例的俯视图。
其中：1、文丘里真空吸引器；2、喇叭口；3、导轨；4、滑块；5、驱动辊；6、压辊；7、气缸；8、弹簧；9、导向管A；10、导向管B；11、连杆；12、光纤剪切机构；13、距离传感器；14、驱动电机；15、光纤；16、第一支座；17、第二支座；18、支架；19、三角撑板；20、安装平台。
具体实施方式
为了更好地理解本发明，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步地描述。
如图1和图2所示的一种光纤在线捕捉及牵引装置，包括光纤捕捉机构和光纤牵引机构，所述光纤捕捉机构包括文丘里真空吸引器1，文丘里真空吸引器1的前端为光纤吸入口，文丘里真空吸引器1的上端进气口与用于供应高压气体的高压气源连通；文丘里真空吸引器1的上端进气口通入高压气体后，文丘里真空吸引器1的前端形成真空区；所述光纤牵引机构包括驱动辊5、驱动电机14、压辊6和压紧组件，所述驱动辊5与压辊6上下正对布置，二者之间的间隙形成光纤通道；光纤通道的入口通过导向管A9与文丘里真空吸引器1的后端连通，光纤通道的出口与后续工艺的入口连通；所述驱动辊5与驱动电机14相连，驱动电机14带动驱动辊5转动；所述压辊6与压紧组件的驱动端相连，压紧组件可带动压辊6上下移动，挤压驱动辊5，为光纤15提供牵引张力。
本发明中，光纤15的运行速度为15～50m/s；文丘里真空吸引器1的进气口1a通入的高压气体压力为13～15bar。文丘里真空吸引器1的前端安装有喇叭口2，文丘里真空吸引器1的上端进气口1a通入高压气体后(通入的高压气体从文丘里真空吸引器1的末端排出)，文丘里真空吸引器1的前端形成真空区，光纤15断头通过喇叭口2吸入。光纤15生产时，向文丘里真空吸引器1的进气口1a持续通入高压气体，这一操作方式用气量大，成本较高，同时会持续产生较大噪音；在实际生产中，可在检测到光纤15断裂时立刻向文丘里真空吸引器1的上端进气口1a通入高压气体。光纤15断裂的检测一般可以通过光纤拉丝设备、筛选设备等设备(图中未示出)的张力传感器或舞蹈论位置信号进行判断。本实施例中，文丘里真空吸引器为现有结构，这里不再赘述。
本发明中，所述压紧组件为压紧气缸7或电动马达；本实施例中，压紧组件为压紧气缸7，压辊6安装在压紧气缸7上，压紧气缸7可带动压辊6上下移动。驱动电机14的最高转速达40000rpm。压辊6位于驱动辊5的上方，二者辊径相同，均为25mm。为了提高牵引力，在压辊6和驱动辊5的外表面均涂有用于提高摩擦力的涂层，涂层材料为可增加光纤15与压辊6、驱动辊5之间摩擦系数的材料。
光纤15由压辊6和驱动辊5持续提供牵引张力，压辊6和驱动辊5到位后，通过控制驱动电机14的扭矩来达到牵引光纤15的目的，驱动电机14扭矩的大小由牵引光纤15所需的张力决定。由于压辊6和驱动辊5牵引光纤15时没有缓存区域，对驱动电机14的扭矩控制要求较高，响应不及时容易拉断光纤15，导致捕捉失败。为了避免上述问题，所述光纤在线捕捉及牵引装置还配置有滑动机构、弹簧8和凸轮连杆11机构。
优选地，所述滑动机构包括导轨3和滑块4，所述滑块4与导轨3配合，滑块4沿导轨3的长度方向移动，导轨3的长度方向与光纤15运行方向平行；所述驱动电机14、压紧组件(也即压紧气缸7)均安装在滑块4上，随滑块4运动；弹簧8的后端固定(可固定于导轨3或其他固定结构上)，弹簧8的前端与滑块4连接(弹簧8的伸缩方向与滑块4的运行方向一致)。本实施例中，滑块4的移动范围为0～10cm。
优选地，所述光纤在线捕捉及牵引装置还设有凸轮连杆11机构和距离传感器13，凸轮连杆11机构包括凸轮和连杆11，凸轮通过偏心轴安装于导轨3或其他固定结构上；所述连杆11的后端与凸轮铰接，该端安装有用于测量高度的距离传感器13；连杆11的前端与滑块4相连，滑块4沿导轨3移动时，连杆11带动凸轮绕偏心轴转动，连杆11的后端高度随之变化，距离传感器13检测连杆11后端的高度。
优选地，所述光纤在线捕捉及牵引装置还设有PI控制器，PI控制器分别与距离传感器13和驱动电机14相连；PI控制器用于接收距离传感器13发送的连杆11后端高度信号，并根据连杆11后端高度信息调节驱动电机14的转速。
本实施例中，压辊6和驱动辊5持续提供的光纤15牵引张力大小由弹簧8确定，一般只需要保持光纤15的张紧状态即可，也即提供2～4N的牵引张力即可。调节驱动辊5的辊速，使牵引张力为2～4N，此时滑块4在导轨3上处于相对稳定的位置(可在相对稳定的范围内移动)，同时连杆11的后端位于一定的高度范围内。当压辊6和驱动辊5为光纤15提供的牵引速度大于前端光纤15的速度时，滑块4和连杆11向前端移动，弹簧8被拉长，距离传感器13检测连杆11后端高度并将高度信号发送至PI控制器，当检测到连杆11后端高度低于设定的高度下限后，PI控制器向驱动电机14发送控制指令降低转速，减小牵引张力。当压辊6和驱动辊5为光纤15提供的牵引速度小于前端光纤15的速度时，滑块4和连杆11向后端移动，弹簧8恢复形变，距离传感器13检测连杆11后端高度并将高度信号发送至PI控制器，当检测到连杆11后端高度高于设定的高度上限后，PI控制器向驱动电机14发送控制指令提高转速，增大牵引张力。在将捕捉的光纤15重新卷绕到收线筒的过程中，驱动辊5速度的调节直接影响绕纤的稳定性，不会由于速度过快而拉断光纤15，也不会导致光纤15松弛造成堆积。
优选地，所述光纤在线捕捉及牵引装置还设有光纤剪切机构，光纤剪切机构位于牵引机构的下游，二者通过导向管B10相连；所述光纤剪切机构的下部设有废纤收集箱，废纤收集箱接入工厂中央吸尘系统或接入负压腔。本实施例中，所述光纤剪切机构可为旋转剪切电机，此为现有技术，这里不再赘述。
优选地，所述光纤在线捕捉及牵引装置还设有安装平台20，所述文丘里真空吸引器1通过第一支座16固定于安装平台20上；所述光纤剪切机构通过第二支座17固定于安装平台20上，第二支座17的侧部通过三角撑板19与安装平台20相连；所述导轨3设于安装平台20上；所述弹簧8的一端通过L型的支架18固定在安装平台20上。
本发明的工作原理为：光纤15断裂后，向文丘里真空吸引器1的上端进气口通入高压气体，文丘里真空吸引器1的前端形成真空区，将光纤15断头从喇叭口2吸入文丘里真空吸引器1内，由导向管A9导入驱动辊5和压辊6之间的光纤15通道内；驱动辊5与压辊6闭合，为光纤15持续提供牵引张力(此时可以停止通入高压气体)，将光纤15由导向管B10输送至后端的光纤剪切机构中；剪切机构将光纤切碎，光纤15废料经底部的废纤收集箱吸出。所述光纤在线捕捉和牵引装置将断裂的光纤15重新捕捉后，可由另外的导向机构在喇叭口2前端将光纤勾拉牵引到收线筒或后端工艺设备，此为现有技术，这里不再赘述。
最后应说明的是，以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，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，但是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 (9)

1.一种光纤在线捕捉及牵引装置，其特征在于，包括光纤捕捉机构和光纤牵引机构，所述光纤捕捉机构包括文丘里真空吸引器，文丘里真空吸引器的前端为光纤吸入口，文丘里真空吸引器的上端进气口与用于供应高压气体的高压气源连通；文丘里真空吸引器的上端进气口通入高压气体后，文丘里真空吸引器的前端形成真空区；所述光纤牵引机构包括驱动辊、驱动电机、压辊和压紧组件，所述驱动辊与压辊上下正对布置，二者之间的间隙形成光纤通道；光纤通道的入口与文丘里真空吸引器的后端连通，光纤通道的出口与后续工艺的入口连通；所述驱动辊与驱动电机相连，驱动电机带动驱动辊转动；所述压辊与压紧组件的驱动端相连，压紧组件可带动压辊上下移动，挤压驱动辊，为光纤提供牵引张力；所述光纤在线捕捉及牵引装置还配置有滑动机构和弹簧，所述滑动机构包括导轨和滑块，所述滑块与导轨配合，滑块沿导轨的长度方向移动，导轨的长度方向与光纤运行方向平行；所述驱动电机、压紧组件均安装在滑块上，随滑块运动；弹簧的后端固定，弹簧的前端与滑块连接，弹簧的伸缩方向与滑块的运行方向一致。
2.如权利要求1所述的光纤在线捕捉及牵引装置，其特征在于，所述光纤在线捕捉及牵引装置还设有凸轮连杆机构和距离传感器，凸轮连杆机构包括凸轮和连杆，凸轮通过偏心轴安装于导轨上；所述连杆的后端与凸轮铰接，该端安装有用于测量高度的距离传感器；连杆的前端与滑块相连，滑块沿导轨移动时，连杆带动凸轮绕偏心轴转动，连杆的后端高度随之变化，距离传感器检测连杆后端的高度。
3.如权利要求2所述的光纤在线捕捉及牵引装置，其特征在于，所述光纤在线捕捉及牵引装置还设有PI控制器，PI控制器分别与距离传感器和驱动电机相连；PI控制器用于接收距离传感器发送的连杆后端高度信号，并根据连杆后端高度信息调节驱动电机的转速。
4.如权利要求2所述的光纤在线捕捉及牵引装置，其特征在于，所述光纤在线捕捉及牵引装置还设有光纤剪切机构，光纤剪切机构位于牵引机构的下游，二者通过导向管B相连；所述光纤剪切机构的下部设有废纤收集箱。
5.如权利要求4所述的光纤在线捕捉及牵引装置，其特征在于，所述光纤在线捕捉及牵引装置还设有安装平台，所述文丘里真空吸引器通过第一支座固定于安装平台上；所述光纤剪切机构通过第二支座固定于安装平台上，第二支座的侧部通过三角撑板与安装平台相连；所述导轨设于安装平台上；所述弹簧的一端通过L型的支架固定在安装平台上。
6.如权利要求4所述的光纤在线捕捉及牵引装置，其特征在于，在压辊和驱动辊的外表面均涂有用于增加摩擦系数的涂层。
7.如权利要求4所述的光纤在线捕捉及牵引装置，其特征在于，文丘里真空吸引器通入的高压气体压力为13～15bar。
8.如权利要求4所述的光纤在线捕捉及牵引装置，其特征在于，所述压紧组件为压紧气缸或电动马达。
9.如权利要求4所述的光纤在线捕捉及牵引装置，其特征在于，所述光纤剪切机构为旋转剪切电机。
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