CN203595833U - 光纤信号传输旋转自适应连接器 - Google Patents

Abstract

一种光纤信号传输旋转自适应连接器，包括固定体和旋转体，所述固定体包括安装底座和设置于其上的中空轴承外壳，轴承外壳一端开有轴向通孔，其内设有固定端光纤透镜；所述旋转体包括依次设置的法兰盘、鼓齿连接套、一级旋转组件和二级精密旋转组件；法兰盘的轴向伸出端与鼓齿连接套通过鼓齿齿套连接，一级旋转组件包括由支撑轴承支设于轴承外壳内的中空一级旋转轴，二级精密旋转组件包括由精密轴承支设于轴承外壳内的中空的二级旋转轴，一级旋转轴的一端通过紧定螺钉与鼓齿连接套连接、另一端通过柔性柱销和缓冲垫片与二级旋转轴一端连接，二级旋转轴另一端设有旋转端光纤透镜；旋转端光纤透镜与固定端光纤透镜共轴并相对设置，二者之间留有间隙。

Description

光纤信号传输旋转自适应连接器

技术领域

本实用新型涉及光纤连接装置，具体地指一种光纤信号传输旋转自适应连接器，适用于光纤信号从一端高速旋转平台到另一端静止平台过渡时的场合。

背景技术

近年来，随着光纤通信技术的迅速发展，光纤技术已普遍应用于信息的高速、远距离传输，同时，光纤技术在汽轮机等大型旋转机械的故障检测信号在线实时监测等场合也得到了广泛应用，如何保证信息传递的畅通与速度，成为当今人们重点研究的课题。

光纤信号旋转连接器的最初形式是电滑动环，它依靠电刷与环壁接触从转动的金属环向静止环传输数据信号和电力电流能量。然而，随着人们对视频等多媒体信号的要求越来越高，电滑动环显现出了其局限性：电滑动环本身的能耗大、抗干扰性差使得其只能在低速下传输信号，此外，电滑动环依靠电刷传输信号，电刷的质量也制约着信号的传输质量。

国内有学者利用双准直器聚焦对准耦合的传输模式设计了旋转连接装置，但是这种模式容易受到外界的干扰，比如空气粉尘、大雾、温度、湿度的影响等，而且这种装置只适用于安装空间充裕的场合，安装对准过程比较复杂。上述诸多弊端制约了该模式的广泛应用。

授权公告号为CN 201464674U的中国实用新型专利公开了一种《单通道光纤旋转连接器》，它由转子和定子构成，转子和定子通过轴承转动连接，在转子和定子内设有同轴的中心通孔，转子的中心通孔内固定有旋转光纤，定子的中心通孔内固定有固定光纤，旋转光纤的内端头延伸至定子的通孔内且与定子间隙配合，或者旋转光纤的内端头延伸至转子的通孔内与转子间隙配合，旋转光纤和固定光纤的内端头相对且保持一定间隙。这种结构在使用过程中，当转子承受较大的冲击载荷时，与转子相连的轴承必然会出现受力不均匀，这一方面会导致轴承磨损加快，使其使用寿命大大降低；另一方面会导致轴承内圈和外圈偏移或错位，进而使转子中心通孔内的光纤与通孔之间发生撞击或摩擦，导致光纤损坏而使信号不能正常传输。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题就是提供一种光纤信号传输旋转自适应连接器，能够应用于较高转速的场合中，将环境里的振动和其他干扰因素隔绝在连接器之外，并在旋转传输过程中利用其机械结构自适应修正光纤转子与光纤定子之间的相对位置和相对运动，保证光纤信号的高效稳定传输。

为解决上述技术问题，本实用新型提供的一种光纤信号传输旋转自适应连接器，包括固定体和旋转体，其特别之处在于：所述固定体包括安装底座和设置于安装底座上的中空轴承外壳，轴承外壳一端开有轴向通孔，通孔内设有固定端光纤透镜；所述旋转体包括依次设置的法兰盘、鼓齿连接套、一级旋转组件和二级精密旋转组件；所述法兰盘的轴向伸出端与鼓齿连接套通过鼓齿齿套连接，所述一级旋转组件包括由支撑轴承支设于轴承外壳内的中空的一级旋转轴，所述二级精密旋转组件包括由精密轴承支设于轴承外壳内的中空的二级旋转轴，一级旋转轴的一端通过紧定螺钉与鼓齿连接套连接、另一端通过柔性柱销和缓冲垫片与二级旋转轴一端连接，二级旋转轴的另一端设有旋转端光纤透镜；所述旋转端光纤透镜与固定端光纤透镜共轴并相对设置，旋转端光纤透镜与固定端光纤透镜之间留有间隙。

上述技术方案中，所述法兰盘的轴向伸出端和鼓齿连接套上分别设有外鼓齿，法兰盘的轴向伸出端和鼓齿连接套分别通过外鼓齿与鼓齿齿套套接；所述鼓齿齿套的两端分别设有挡圈，用于限制法兰盘和鼓齿连接套的轴向移动。

上述技术方案中，所述轴承外壳的一端通过端盖螺钉固定有轴承端盖和调节垫片，用于调节支撑轴承的游隙。

上述技术方案中，所述轴承外壳内通过锁紧螺钉固定有定位调节环，定位调节环与精密轴承的外圈接触，用于精密轴承的游隙调节和定位。

上述技术方案中，所述一级旋转轴和二级旋转轴内设有光纤固定套，用于旋转端光纤的固定以及旋转端光纤与旋转端光纤透镜之间的定位，使旋转端光纤的端面位于旋转端光纤透镜的焦平面上；所述轴承外壳设有固定端光纤透镜的通孔内也设有光纤固定套，用于固定端光纤与固定端光纤透镜之间的定位，使固定端光纤的端面位于固定端光纤透镜的焦平面上。

上述技术方案中，所述安装底座和轴承外壳通过连接螺钉固定；安装底座上还设有轴向螺旋调节器，用于安装底座和轴承外壳的轴向距离调节。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于：

1）一级旋转组件的设置使旋转体可承受的轴向冲击能力增强，解决了传统光纤旋转连接器能承受的径向载荷较小的问题，并阻断了这种冲击对二级精密旋转组件的破坏；

2）多级缓冲减振结构的设置，可很好的将环境振动和其他干扰因素隔绝在二级精密旋转组件之外，减少了干扰对精密旋转组件、旋转端光纤、固定组件的损坏，使装置的使用寿命大大加长，并提高了光纤准直精度，从而提高了光纤信号旋转传输效率；

3）预留的安装接口都为标准接口，可互换性强，同时法兰盘的设置可避免传统结构中在旋转主轴上打中心孔的操作，减少了对主轴旋转特性的影响；

4）.光纤透镜准直结构是非接触的，使得本实用新型连接器最大许用转速只受制于轴承和齿套连接系统，由于高精度轴承的转速可达几万转以上，齿套结构因受到的扭矩很小，其能达到的转速也在万转以上，因此该连接器能适用于较高转速的场合。

附图说明

图1为本实用新型一个实施例的结构示意图。

图2为图1结构的上半部剖视图。

图3为图2中两级旋转组件的结构示意图。

图中：1—法兰盘，2—鼓齿齿套，3—鼓齿连接套，4—轴承外壳，5—安装底座，6—连接螺钉，7—轴向螺旋调节器，8—挡圈，9—光纤固定套，10—一级旋转轴，11—紧定螺钉，12—端盖螺钉，13—调节垫片，14—轴承端盖，15—密封圈，16—支撑轴承，17—定位调节环，18—锁紧螺钉，19—柔性柱销，20—缓冲垫片，21—套筒，22—精密轴承，23—二级旋转轴，24—旋转端光纤透镜，25—旋转端光纤，26—固定端光纤透镜，27—固定端光纤。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的具体实施例作进一步的详细描述。

如图1至图3所示，本实用新型的一种光纤信号传输旋转自适应连接器，包括固定体和旋转体。

固定体包括安装底座5和通过连接螺钉6固定在安装底座5上的中空轴承外壳4。安装底座5上还设有轴向螺旋调节器7，用于安装底座5和轴承外壳4的轴向距离调节。轴承外壳4一端开有轴向通孔，通孔内设有固定端光纤透镜26。

旋转体包括依次设置的法兰盘1、鼓齿连接套3、一级旋转组件和二级精密旋转组件。法兰盘1的轴向伸出端和鼓齿连接套3上分别设有外鼓齿，法兰盘1的轴向伸出端和鼓齿连接套3分别通过外鼓齿与鼓齿齿套2套接，实现法兰盘1与鼓齿连接套3的连接传动。鼓齿齿套2的两端分别设有挡圈8，用于限制法兰盘1和鼓齿连接套3的轴向移动。鼓齿连接套3和鼓齿齿套2间可在一定范围内相对轴向滑动、角度偏移和径向跳动，本实施例中，设定的轴向滑动范围为±1mm，角度偏移量为1°，径向跳动范围为φ0.8mm。一级旋转组件包括中空的一级旋转轴10，一级旋转轴10由一对支撑轴承16支设于轴承外壳4内，即支撑轴承16的内圈与一级旋转轴10接触，外圈与轴承外壳4接触。轴承外壳4的一端通过端盖螺钉12固定有轴承端盖14和调节垫片13，用于调节支撑轴承16的游隙并实现支撑轴承16的固定。二级精密旋转组件包括中空的二级旋转轴23，二级旋转轴23由一对精密轴承22支设于轴承外壳4内，一对精密轴承22之间设有套筒21，轴承外壳4内设有定位调节环17，定位调节环17与精密轴承22的外圈接触，用于精密轴承22的游隙调节和定位。本实施例中，定位调节环17与轴承外壳4采用螺纹连接并通过锁紧螺钉18固定，防止松动。上述一级旋转轴10的一端通过紧定螺钉11与鼓齿连接套3连接、另一端通过六个柔性柱销19和缓冲垫片20与二级旋转轴23一端连接，二级旋转轴23的另一端设有旋转端光纤透镜24。旋转端光纤透镜24与前述固定端光纤透镜26共轴并相对设置，二者之间留有间隙。

本实用新型在使用时，在旋转体一端插入旋转端光纤25并设置光纤固定套9将旋转端光纤25固定，旋转端光纤透镜24处也设置光纤固定套9，实现旋转端光纤25与旋转端光纤透镜24之间的定位，使旋转端光纤25的端面位于旋转端光纤透镜24的焦平面上；在固定体一端插入固定端光纤27并设置光纤固定套9，实现固定端光纤27与固定端光纤透镜26之间的定位，使固定端光纤27的端面位于固定端光纤透镜26的焦平面上。法兰盘1外接旋转平台，在旋转平台的带动下旋转。光纤信号从固定端光纤27传入固定端光纤透镜26，由固定端光纤透镜26将光纤信号转化为平行光信号，通过空气平行射入到旋转端光纤透镜24，再由光纤旋转透镜24将平行光信号聚焦到旋转端光纤25中，通过光纤将信号传输至旋转平台，完成光纤信号的旋转传输。在该过程中，鼓齿齿套2、鼓齿连接套3和挡圈8构成的鼓齿形连接减振体一方面可在一定范围内自适应跟随旋转平台的各向跳动，并等速传输旋转平台的转动，另一方面这种自适应跟随跳动也起到了减振的效果。一级旋转组件和二级精密旋转组件之间采用六个柔性柱销19和缓冲垫片20连接，多重减振结构将环境振动和外界的干扰振动隔绝在二级精密旋转组件之外，减少了外界干扰对精密轴承22的冲击，有效的提高了整个连接器的使用寿命。

Claims (6)

1.一种光纤信号传输旋转自适应连接器，包括固定体和旋转体，其特征在于：所述固定体包括安装底座（5）和设置于安装底座（5）上的中空轴承外壳（4），轴承外壳（4）一端开有轴向通孔，通孔内设有固定端光纤透镜（26）；所述旋转体包括依次设置的法兰盘（1）、鼓齿连接套（3）、一级旋转组件和二级精密旋转组件；所述法兰盘（1）的轴向伸出端与鼓齿连接套（3）通过鼓齿齿套（2）连接，所述一级旋转组件包括由支撑轴承（16）支设于轴承外壳（4）内的中空的一级旋转轴（10），所述二级精密旋转组件包括由精密轴承（22）支设于轴承外壳（4）内的中空的二级旋转轴（23），一级旋转轴（10）的一端通过紧定螺钉（11）与鼓齿连接套（3）连接、另一端通过柔性柱销（19）和缓冲垫片（20）与二级旋转轴（23）一端连接，二级旋转轴（23）的另一端设有旋转端光纤透镜（24）；所述旋转端光纤透镜（24）与固定端光纤透镜（26）共轴并相对设置，旋转端光纤透镜（24）与固定端光纤透镜（26）之间留有间隙。

2.根据权利要求1所述的光纤信号传输旋转自适应连接器，其特征在于：所述法兰盘（1）的轴向伸出端和鼓齿连接套（3）上分别设有外鼓齿，法兰盘（1）的轴向伸出端和鼓齿连接套（3）分别通过外鼓齿与鼓齿齿套（2）套接；所述鼓齿齿套（2）的两端分别设有挡圈（8），用于限制法兰盘（1）和鼓齿连接套（3）的轴向移动。

3.根据权利要求1所述的光纤信号传输旋转自适应连接器，其特征在于：所述轴承外壳（4）的一端通过端盖螺钉（12）固定有轴承端盖（14）和调节垫片（13），用于调节支撑轴承（16）的游隙。

4.根据权利要求1所述的光纤信号传输旋转自适应连接器，其特征在于：所述轴承外壳（4）内通过锁紧螺钉（18）固定有定位调节环（17），定位调节环（17）与精密轴承（22）的外圈接触，用于精密轴承（22）的游隙调节和定位。

5.根据权利要求1所述的光纤信号传输旋转自适应连接器，其特征在于：所述一级旋转轴（10）和二级旋转轴（23）内设有光纤固定套（9），用于旋转端光纤（25）的固定以及旋转端光纤（25）与旋转端光纤透镜（24）之间的定位，使旋转端光纤（25）的端面位于旋转端光纤透镜（24）的焦平面上；所述轴承外壳（4）设有固定端光纤透镜（26）的通孔内也设有光纤固定套（9），用于固定端光纤（27）与固定端光纤透镜（26）之间的定位，使固定端光纤（27）的端面位于固定端光纤透镜（26）的焦平面上。

6.根据权利要求1至5中任一权利要求所述的光纤信号传输旋转自适应连接器，其特征在于：所述安装底座（5）和轴承外壳（4）通过连接螺钉（6）固定；安装底座（5）上还设有轴向螺旋调节器（7），用于安装底座（5）和轴承外壳（4）的轴向距离调节。

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