CN115196419B - 一种用于光纤陀螺尾纤盘绕的装置 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供一种用于光纤陀螺尾纤盘绕的装置，包括：支撑架，以及垂直设置于支撑架的水平挡板；所述水平挡板上包括带有拉力计的用以夹持光纤的光纤夹；在所述的支撑架中间设置有载台，通过两侧滚动导轨连接到支撑架上，并可沿着导轨上下移动；所述的载台前侧设置套有大齿轮的两个卷纤轮机构，通过两个滚动轴承相对地安装在载台上，滚动轴承通过轴承固定环安装在载台上；卷纤轮机构由卷纤轮筒、伸缩杆、多头顶杆、挂纤勾构成；载台后侧设置一根传动轴，轴线平行于卷纤轮，通过滚动轴承安装在载台上；传动轴上有两小齿轮，通过与卷纤轮机构上大齿轮啮合带动其旋转；支撑架与载台中间有一气动阻尼杆，分别与两者连接，在载台内侧设置有胶盒。

Description

一种用于光纤陀螺尾纤盘绕的装置

技术领域

本发明涉及装配技术领域。更具体地，涉及一种用于光纤陀螺尾纤盘绕的装置。

背景技术

光纤陀螺是一种光机电一体化的精密惯导仪表，其广泛应用在战术导弹等制导武器，作为多种型号的导弹的核心制导部件，光纤陀螺的需求量大，导航精度要求高，这就要求光纤陀螺具有高效可靠的光路装配。光路装配过程主要是按照顺序将所用光电元件的尾纤熔接，为了给尾纤熔接操作和后续的仪器返修操作留有足够的尾纤余量，光电器件各端的尾纤一般会留有400～1000mm的长度，所以尾纤熔接后会形成一个周长约为800～2000mm的大尾纤环，由盘纤工人手工将大尾纤环盘绕成多匝尾纤环放进安装腔中加以固定封装。

因大尾纤环与其他硬件连接后呈闭合环状，常称之为闭环尾纤，同理，称只有一端连接到其他部件，另一端为自由状态的尾纤为开环尾纤。闭环尾纤的盘绕难度相较于开环尾纤的盘绕难度大很多，将一个两端已经连接好光学器件的闭环大尾纤圈盘绕成多匝尾纤环，势必要对尾纤进行轴向扭转，而尾纤是一种脆性材料，过大的轴向扭转会产生微裂纹，严重影响尾纤的传输功率及工作寿命，因此尾纤环整体的轴向扭转应力水平，是决定尾纤装配质量好坏的关键因素。由于盘绕尾纤在限定的径向和高度空间内实现，如果没有专用的配套设备进行盘纤操作，只能由操作人员手工进行采用手工操作，需要4h～7h，生产效率较低，同时工人操作习惯不同，且缺少具体的盘绕工艺参数指导，手工盘绕的尾纤环往往会出现轴向扭转应力大、盘纤直径不一致、盘纤松散、边缘不贴壁等问题，导致尾纤环应力分布不均，降低了尾纤的传输功率及使用寿命，这也成为我国光纤陀螺精度普遍低于国外的原因之一，因此，设计一种用于光纤陀螺尾纤盘绕的装置是具有重要意义的。

发明内容

针对以上问题，本发明提供一种用于光纤陀螺尾纤盘绕的装置以解决目前工人手动盘绕尾纤时盘绕效率低、轴向扭转应力大、一致性差以及盘绕松散的问题。

为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：

本发明提供一种用于光纤陀螺尾纤盘绕的装置，包括：

支撑架，以及

垂直设置于支撑架的水平挡板；

所述水平挡板上包括带有拉力计的用以夹持光纤的光纤夹；

在所述的支撑架中间设置有载台，通过两侧的滚动导轨连接到支撑架上，并可沿着导轨上下移动；

所述的载台上前侧设置有两个卷纤轮机构，通过两个滚动轴承相对地安装在载台上，并且每个卷纤轮上套有一个大齿轮；

所述的载台上后侧设置有一根传动轴，轴线平行于卷纤轮，通过滚动轴承安装在载台上；

所述的传动轴上两个小齿轮，与所述卷纤轮上的大齿轮啮合，传动轴通过齿轮啮合可带动卷纤轮转动；

与所述传动轴对应配置的驱动电机，固定在所述载台后侧并与传动轴上所述小齿轮啮合；

所述的支撑架与载台中间有一竖直设置的气动阻尼杆，阻尼杆上端连接载台，下端连接支撑架；

与光纤夹对应配置的胶盒，通过连接杆安装到所述载台的内侧；

所述的载台上有与之配置的轴承固定环，用以将所述卷纤轮的轴承和传动轴的轴承紧固在载台上。

此外，优选地方案是，所述卷纤轮机构包括有：

卷纤轮筒；

内接在卷纤轮筒里的多头顶杆；

与所述多头顶杆同轴安装的伸缩杆；以及

通过销轴安装在所述卷纤轮筒端部的挂纤勾；

所述的多头顶杆的各个顶出头为矩形柱体，顶出头末端有圆柱形凹陷，各顶出头的侧面与所述卷纤轮筒内的矩形凹槽侧面贴合滑动，所述的多头顶杆中间带有通孔，顶杆周向布置在一个大圆盘上，并与大圆盘垂直，在圆盘的非顶杆一侧，通过一空心圆柱与小圆盘连接，其空心圆柱直径与所述通孔直径一致；所述的伸缩杆的圆柱主体以间隙配合的形式插进所述多头顶杆的通孔中，由多头顶杆的顶杆一侧插入，从小圆盘所在的一侧穿出并留有余量，圆柱主体的末端有套接的带法兰的轴套，轴套上套接有一个推力轴承。

此外，优选地方案是，所述的卷纤轮筒端部设置有四组销轴耳板，相邻的两组销轴耳板的销孔所在轴线相互垂直，相对的两组销轴耳板的销孔所在轴线相互平行；所述的卷纤轮筒端部的一周有四个矩形缺口，其长度与所述一组销轴耳板之间的距离相等，其方位在所述卷纤轮筒的径向方向与销轴耳板一致；

所述的卷纤轮筒端部的矩形缺口下端有一个小圆环面，矩形缺口底端与小圆环面的距离为3mm。

此外，优选地方案是，所述的伸缩杆端部的凸台上设置有四组销轴耳板，并由外向凸台轴心倾斜。

此外，优选地方案是，所述的挂纤勾端部中间有一水滴状的槽，用以钩挂尾纤，挂纤勾上有两个通孔，位于中间的通孔与所述卷纤轮筒端部的销孔耳板配合，两者通过销轴连接在一起，位于挂纤勾端部的通孔通过一短臂与所述伸缩杆连接在一起，连接部位均用销轴穿插。

此外，优选地方案是，所述卷纤轮机构外侧与载台之间包括有在水平面上沿X方向设置的第一驱动副和第二驱动副，所述多头顶杆的小圆盘与第一驱动副结合，所述伸缩杆端部的轴套和推力轴承与第二驱动副结合；所述第一驱动副可驱动伸缩杆在水平面上沿X轴方向移动以带动所述挂纤勾在所述卷纤轮筒上转动；所述第二驱动副可驱动多头顶杆在水平面上沿X轴方向移动以顶出尾纤圈。

此外，优选地方案是，所述卷纤轮筒、多头顶杆、伸缩杆、挂纤勾的外表面具有聚四氟乙烯涂层。

本发明的用于光纤陀螺尾纤盘绕的装置的有益效果为：

本发明通过卷纤轮组、气动阻尼杆以及光纤夹的配合，将光纤陀螺尾纤盘绕胶接的动作连续化，提高了光纤陀螺尾纤装配的效率；本发明以闭环尾纤最少轴向扭转的方式进行绕制，解决了手工盘绕尾纤时因工人操作习惯存在差异以及操作不规范导致尾纤多次轴向扭转引起光纤沿光线轴的旋扭、应力过大、裂纹和损伤等盘绕缺陷问题，进而提高光纤陀螺尾纤盘绕的一致性、可靠性和长期性能稳定性。

附图说明

图1为光纤陀螺尾纤盘绕装置整体结构示意图；

图2为光纤陀螺尾纤盘绕装置停止转动状态示意图；

图3为卷纤轮机构示意图；

其中：1支撑架；2滚动导轨；3载台；4轴承固定环；5胶盒；6气动阻尼杆；7光纤夹；8水平挡板；9卷纤轮机构；10大齿轮；11小齿轮；12传动轴；13多头顶杆；14卷纤轮筒；15挂纤勾；16伸缩杆；17光纤陀螺盘。

具体实施方案

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将参照附图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的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域的普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下，所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

下面将详细描述本发明实施例的各个方面的特征。在下面的详细描述中，提出了许多具体的细节，以便对本发明的全面理解。本发明不限于下面所提供的任何具体设置和方法，而是覆盖了不脱离本发明精神的前提下所覆盖的所有的产品结构、方法的任何改进、替换等。

在这里示出和讨论的所有例子中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它例子可以具有不同的值。

应注意到：相似的标号在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

为了解决光纤陀螺尾纤手工盘绕时，盘绕效率低，闭环尾纤轴向扭转过大，且盘绕一致性差导致的光纤陀螺可靠性低、精度较差的问题，本发明提供一种用于光纤陀螺尾纤盘绕的装置，结合图1至图3所示，具体地所述用于光纤陀螺尾纤盘绕的装置包括：

支撑架1，以及

垂直设置于支撑架1的水平挡板8；

所述水平挡板8上包括带有拉力计的用以夹持光纤的光纤夹7；

在所述的支撑架1中间设置有载台3，通过两侧的滚动导轨2连接到支撑架上，并可沿着导轨2上下移动；

所述的载台3上前侧设置有两个卷纤轮机构9，通过两个滚动轴承对称安装在载台3上，并且每个卷纤轮9上套有一个大齿轮10；

所述的载台3上后侧设置有一根传动轴12，轴线平行于卷纤轮9，通过滚动轴承安装在载台3上；

所述的传动轴12上有两个小齿轮11，与所述卷纤轮9上的大齿轮10啮合，传动轴12通过齿轮啮合可带动卷纤轮9转动；

与所述传动轴对应配置的驱动电机，固定在所述载台3后侧并与传动轴12上所述小齿轮11啮合；

所述的支撑架1与载台3中间有一竖直设置的气动阻尼杆6，阻尼杆6上端连接载台3，下端连接支撑架1；

与光纤夹对应配置的胶盒5，通过连接杆安装到所述载台3的内侧；

所述的载台3上有与之配置的轴承固定环4，用以将所述卷纤轮9的轴承和传动轴12的轴承紧固在载台3上。

所述卷纤轮机构9包括有：

最外圈套有轴承的卷纤轮筒14，以及内接在卷纤轮筒里的多头顶杆13；

与所述多头顶杆13同轴安装的是伸缩杆16，以及通过销轴安装在所述卷纤轮筒14端部的挂纤勾15；

参照图3所示，对于卷纤轮机构9，具体的，所述的多头顶杆13的各个顶出头为矩形柱体，顶出头末端有圆柱形凹陷，各顶出头的侧面与所述卷纤轮筒14内的矩形凹槽侧面贴合滑动，所述的多头顶杆13中间带有通孔，多头顶杆13设置有八根顶杆周向均匀布置在一大圆盘上，并与大圆盘垂直，在圆盘的非顶杆一侧，通过一空心圆柱与小圆盘连接，其空心圆柱直径与所述通孔直径一致；所述的伸缩杆16的圆柱主体以间隙配合的形式插进所述多头顶杆13的通孔中，由多头顶杆13的顶杆一侧插入，从小圆盘所在的一侧穿出并留有余量，圆柱主体的末端有套接的带法兰的轴套，轴套上套接有一个推力轴承。

另外，在其他实施方式中，所述的卷纤轮筒14端部设置有四组销轴耳板，相邻的两组销轴耳板的销孔所在轴线相互垂直，相对的两组销轴耳板的销孔所在轴线相互平行；所述的卷纤轮筒14端部的一周有四个矩形缺口，其长度与所述一组销轴耳板之间的距离相等，其方位在所述卷纤轮筒14的径向方向与销轴耳板一致，所述的卷纤轮筒14端部的矩形缺口下端有一个小圆环面，矩形缺口底端与小圆环面的距离为3mm，所述的伸缩杆16端部的凸台上设置有四组销轴耳板，并由外向凸台轴心倾斜。

在一种实施方式中，参照图3所示，所述的挂纤勾15端部中间有一水滴状的槽，用以钩挂尾纤，挂纤勾15上有两个通孔，位于中间的通孔与所述卷纤轮筒14端部的销孔耳板配合，两者通过销轴连接在一起，位于挂纤勾15端部的通孔通过一短臂与所述伸缩杆16连接在一起，连接部位均用销轴穿插。

在一种实施方式中，参照图2所示，所述卷纤轮机构9外侧与载台3之间包括有在水平面上沿X方向设置的第一驱动副和第二驱动副，所述多头顶杆13的小圆盘与第一驱动副结合，所述伸缩杆16端部的轴套和推力轴承与第二驱动副结合；所述第一驱动副可驱动伸缩杆16在水平面上沿X轴方向移动以带动所述挂纤勾15在所述卷纤轮筒14上转动，以完成卷纤轮机构9的卷纤动作；所述第二驱动副可驱动多头顶杆13在水平面上沿X轴方向移动以顶出尾纤圈。

在一种实施方式中，所述卷纤轮筒14靠近安装挂纤勾15一侧的端部、多头顶杆13的八根顶杆的外表面、挂纤勾15的外表面均喷涂有聚四氟乙烯涂层。

需要说明的是，参照图2所示，在水平挡板8下方的光纤陀螺盘17并不是本发明的一种用于光纤陀螺尾纤盘绕的装置的一部分，图中画出光纤陀螺盘17仅是为了更清楚的说明本发明的结构和工作原理。

在一种实施过程中，参照图1所示，当所述卷纤轮机构9在做卷纤动作的过程中，所述的第二驱动副持续对与其连接的伸缩杆16施加沿X轴指向挂纤勾15方向的驱动力，以保证挂纤勾15与卷纤轮筒14端部的矩形缺口端面保持贴合；此时，第一驱动副不对与其连接的多头顶杆13施加X轴方向的驱动力，多头顶杆13的八根顶杆完全收进卷纤轮筒14内保持不露出状态；参照图2所示，当所述卷纤轮机构9完成卷纤动作时，卷纤轮停止转动，此时，所述第二驱动副对伸缩杆16施加沿X轴远离挂纤勾15方向的驱动力，以保证挂纤勾15指向卷纤轮筒14轴向方向，不阻碍尾纤圈的顶出；第一驱动副对多头顶杆13施加X轴方向的驱动力，多头顶杆13的八根顶杆沿卷纤轮筒14内壁向挂纤勾15方向移动，以顶出尾纤圈；当载台3向下移动时，气动阻尼杆6总长随之变短，带有拉力检测功能的光纤夹7始终夹紧尾纤，保持尾纤不滑动，当卷纤速度有大于气动阻尼杆6缩短速度的趋势时，光纤夹7内检测到的拉力变大，此种状态下，卷纤轮机构9的卷纤速度就会降低，从而实现卷纤动作的反馈控制。

在一种具体的实施过程中，参照图1所示，在所述装置开始工作时，第二驱动副持续对与其连接的伸缩杆16施加沿X轴指向挂纤勾15方向的驱动力，使挂纤勾15与卷纤轮筒14端部的矩形缺口端面保持贴合，多头顶杆13完全收进卷纤轮筒14中；将光纤陀螺盘17中闭环尾纤拉起，穿过所述胶盒5，挂在挂纤勾15中，然后将光纤夹7夹住尾纤，以保证再后续工作中，对尾纤的拉力不影响与尾纤连接的光电器件的安装状态；载台3上移至尾纤拉直，期间卷纤轮机构9不转动，随后接通连接所述传动轴12的驱动电机，卷纤轮机构9开始卷纤，随着尾纤的收卷，载台3沿着导轨2向下克服气动阻尼杆6阻力运动，当卷纤动作停止后，参照图2所示，所述第二驱动副对伸缩杆16施加沿X轴远离挂纤勾15方向的驱动力，使挂纤勾15指向卷纤轮筒14轴向方向，不阻碍尾纤圈的顶出，第一驱动副对多头顶杆13施加X轴方向的驱动力，多头顶杆13的八根顶杆沿卷纤轮筒14内壁向挂纤勾15方向移动，顶出尾纤圈；然后将尾纤从光纤夹7和胶盒5中取下，放入光纤陀螺盘17中，随后抬升载台3，将挂纤勾15和多头顶杆13还原至图1所示状态，以便进行下一组尾纤的盘绕。

本发明提供的一种用于光纤陀螺尾纤盘绕的装置，通过卷纤轮机构9、气动阻尼杆6以及光纤夹7的配合，将光纤陀螺尾纤盘绕胶接的动作连续化，提高了光纤陀螺尾纤装配的效率，并以闭环尾纤最少扭转的方式进行绕制，避免了手工盘绕导致的扭转应力过大的缺陷，提高了尾纤盘绕的一致性和可靠性。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定，对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无法对所有的实施方式予以穷举，凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。

Claims (4)

1.一种用于光纤陀螺尾纤盘绕的装置，其特征在于，包括：

支撑架，以及

垂直设置于支撑架的水平挡板；

所述水平挡板上包括带有拉力计的用以夹持光纤的光纤夹；

在所述的支撑架中间设置有载台，通过两侧的滚动导轨连接到支撑架上，并可沿着导轨上下移动；

所述的载台上前侧设置有两个卷纤轮机构，通过两个滚动轴承相对地安装在载台上，并且每个卷纤轮上套有一个大齿轮；

所述的载台上后侧设置有一根传动轴，轴线平行于卷纤轮，通过滚动轴承安装在载台上；

所述的传动轴上两个小齿轮，与所述卷纤轮上的大齿轮啮合，传动轴通过齿轮啮合可带动卷纤轮转动；

与所述传动轴对应配置的驱动电机，固定在所述载台后侧并与传动轴上所述小齿轮啮合；

所述的支撑架与载台中间有一竖直设置的气动阻尼杆，阻尼杆上端连接载台，下端连接支撑架；

与光纤夹对应配置的胶盒，通过连接杆安装到所述载台的内侧；

所述的载台上有与之配置的轴承固定环，用以将所述卷纤轮的轴承和传动轴的轴承紧固在载台上；

所述卷纤轮机构包括有：

卷纤轮筒；

内接在卷纤轮筒里的多头顶杆；

与所述多头顶杆同轴安装的伸缩杆；以及

通过销轴安装在所述卷纤轮筒端部的挂纤勾；

所述的多头顶杆的各个顶出头为矩形柱体，顶出头末端有圆柱形凹陷，各顶出头的侧面与所述卷纤轮筒内的矩形凹槽侧面贴合滑动，所述的多头顶杆中间带有通孔，顶杆周向布置在一个大圆盘上，并与大圆盘垂直，在圆盘的非顶杆一侧，通过一空心圆柱与小圆盘连接，其空心圆柱直径与所述通孔直径一致；所述的伸缩杆的圆柱主体以间隙配合的形式插进所述多头顶杆的通孔中，由多头顶杆的顶杆一侧插入，从小圆盘所在的一侧穿出并留有余量，圆柱主体的末端有套接的带法兰的轴套，轴套上套接有一个推力轴承；

所述的卷纤轮筒端部设置有四组销轴耳板，相邻的两组销轴耳板的销孔所在轴线相互垂直，相对的两组销轴耳板的销孔所在轴线相互平行；所述的卷纤轮筒端部的一周有四个矩形缺口，其长度与所述一组销轴耳板之间的距离相等，其方位在所述卷纤轮筒的径向方向与销轴耳板一致；所述的伸缩杆端部的凸台上设置有四组销轴耳板，并由外向凸台轴心倾斜；

所述的挂纤勾端部中间有一水滴状的槽，用以钩挂尾纤，挂纤勾上有两个通孔，位于中间的通孔与所述卷纤轮筒端部的销孔耳板配合，两者通过销轴连接在一起，位于挂纤勾端部的通孔通过一短臂与所述伸缩杆连接在一起，连接部位均用销轴穿插。

2.根据权利要求1所述的用于光纤陀螺尾纤盘绕的装置，其特征在于，所述的卷纤轮筒端部的矩形缺口下端有一个小圆环面，矩形缺口底端与小圆环面的距离为3mm。

3.根据权利要求1所述的用于光纤陀螺尾纤盘绕的装置，其特征在于，所述卷纤轮机构外侧与载台之间包括有在水平面上沿X方向设置的第一驱动副和第二驱动副，所述多头顶杆的小圆盘与第一驱动副结合，所述伸缩杆端部的轴套和推力轴承与第二驱动副结合；所述第二驱动副可驱动伸缩杆在水平面上沿X轴方向移动以带动所述挂纤勾在所述卷纤轮筒上转动；所述第一驱动副可驱动多头顶杆在水平面上沿X轴方向移动以顶出尾纤圈。

4.根据权利要求1所述的用于光纤陀螺尾纤盘绕的装置，其特征在于，所述卷纤轮筒、多头顶杆、伸缩杆、挂纤勾的外表面具有聚四氟乙烯涂层。