CN106007360B - 一种在线调整光纤预制棒准直度的机构及方法 - Google Patents

Abstract

本发明创造提供了一种在线调整光纤预制棒准直度的机构及方法，包括准直调整夹持组件、X轴方向准直调整机构和Y轴方向准直调整机构；准直调整夹持组件包括相对的两组夹持机构，每组夹持机构均包括两相对设置的气缸以及气缸前端安装的夹块；气缸通过气缸固定板安装在上支撑架上；X轴方向准直调整机构设置在中间支撑架上，并驱动上支撑架沿X轴方向运动；Y轴方向准直调整机构设置在下支撑架上，并驱动中间支撑架沿Y轴方向运动。本准直度调整机构能够实现快速调整光纤预制棒与高温加热炉之间同心度目的，即使大尺寸光纤预制棒，也能保证其在拉丝工艺中始终处于高温加热炉的中心位置，提高了光纤拉丝工艺的生产效率，保证光纤拉丝质量。

Description

一种在线调整光纤预制棒准直度的机构及方法

技术领域

本发明创造属于光纤制造及研发技术领域，尤其是涉及一种在线调整光纤预制棒准直度的机构及方法。

背景技术

光纤拉丝工艺是指将制备好的光纤预制棒，利用某种加热设备加热熔融后，拉制成直径符合要求的细小光导纤维，并保证光纤的芯/包直径比和折射率分布形式不变的工艺操作过程；在拉丝工艺操作过程中，最重要的技术是如何保证不使光纤表面受到损伤，并正确控制芯/包层外径尺寸及折射率分布形式；如果光纤表面受到损伤，将会影响光纤机械强度与使用寿命，而外径发生波动，由于结构不完善不仅会引起光纤波导散射损耗，而且在光纤接续时，连接损耗也会增大，而在这一过程中，控制和调整光纤预制棒与高温加热炉的同心度尤为重要，同心度的好坏直接影响着光纤包层不圆度的大小、光纤涂敷层同心度的大小、预制棒加热是否均匀等工艺问题，同时也影响高温加热炉的密封效果，进而影响光纤拉丝质量。

近年来，随着国内光纤预制棒工艺技术的快速发展，对光纤拉丝工艺技术提出了更高的要求，比如，通过OVD和RIC工艺方法可以生产出总重量达到150kg-250kg，直径φ150-φ200的大尺寸预制棒，对于这种大尺寸光纤预制棒的拉丝工艺，如何始终保证预制棒在高温加热炉的中心位置就成为了一个工艺难题。所以，在整个光纤拉丝制造工艺过程中，如何调整并持续和稳定维持好光纤预制棒与高温加热炉之间同心度，即光纤预制棒的在线准直度就显得相当重要；进而，一种在线调整光纤预制棒准直度的机构及方法的研制就显得非常重要和必要。

发明内容

有鉴于此，本发明创造旨在提出一种在线调整光纤预制棒准直度的机构及方法，能够实现快速调整并持续和稳定维持好光纤预制棒与高温加热炉之间同心度，提高光纤拉丝工艺的生产效率，保证光纤拉丝质量。

为达到上述目的，本发明创造的技术方案是这样实现的：

一种在线调整光纤预制棒准直度的机构，包括准直调整夹持组件、以及用于调整该准直调整夹持组件的X轴方向准直调整机构和Y轴方向准直调整机构；所述准直调整夹持组件包括相对设置的两组夹持机构，每组所述夹持机构均包括两相对设置的气缸以及气缸前端安装的夹块；所述气缸通过气缸固定板安装在一上支撑架上；所述X轴方向准直调整机构设置在一中间支撑架上，并驱动所述上支撑架沿X轴方向运动；所述Y轴方向准直调整机构设置在一下支撑架上，并驱动所述中间支撑架沿Y轴方向运动。

进一步，所述X轴方向准直调整机构包括通过丝杠座安装在所述中间支撑架上的X轴主动丝杠和X轴从动丝杠；所述X轴主动丝杠由一X轴伺服电机驱动旋转，与所述X轴主动丝杠平行设置的所述X轴从动丝杠，通过同步带由X轴主动丝杠驱动旋转；所述X轴主动丝杠以及X轴从动丝杠上的丝母分别与所述上支撑架连接，并由相应的丝杠驱动沿X轴方向运动。

进一步，所述Y轴方向准直调整机构包括通过丝杠座安装在所述下支撑架上的Y轴主动丝杠和Y轴从动丝杠；所述Y轴主动丝杠由一Y轴伺服电机驱动旋转，与所述Y轴主动丝杠平行设置的所述Y轴从动丝杠，通过同步带由Y轴主动丝杠驱动旋转；所述Y轴主动丝杠以及Y轴从动丝杠上的丝母分别与所述中间支撑架连接，并由相应的丝杠驱动沿Y轴方向运动。

进一步，所述夹块具有圆弧形凹槽，每组所述夹持机构所包括的两个夹块的凹槽相对设置。

进一步，所述夹块为特氟龙块。

进一步，所述准直调整夹持组件中相邻两气缸间均为90°夹角。

利用上述的在线调整光纤预制棒准直度机构进行光纤预制棒准直度调整的方法，包括如下步骤：

首先，将光纤预制棒置于所述夹持机构的各夹块中间，启动各个所述气缸的控制开关，控制气缸的伸出杆伸出，缓慢推动夹块靠近光纤预制棒，使各所述夹块具有圆弧形凹槽一侧的内表面与光纤预制棒的外表面紧密贴合，并保持在夹紧状态；

各个夹块将光纤预制棒夹紧后，启动X轴伺服电机驱动X轴主动丝杠转动，X轴主动丝杠和X轴从动丝杠通过一同步带传动，丝杠转动带动X轴主动丝杠和X轴从动丝杠上的丝母沿着X轴移动，使上支撑架及其以上的部件整体沿着X轴方向移动，当达到控制系统给定的X轴坐标时，停止X轴伺服电机，完成光纤预制棒X轴方向的准直调整；

X轴方向准直调整完成后，启动Y轴伺服电机驱动Y轴主动丝杠转动，Y轴主动丝杠通过一同步带带动Y轴从动丝杠转动，与Y轴主动丝杠和轴从动丝杠配合的相应的丝母就沿着Y轴移动，中间支撑架及其以上的部件整体沿着Y轴方向移动，直至达到控制系统给定的Y轴坐标时，停止Y轴伺服电机，完成Y轴方向的准直调整。

相对于现有技术，本发明创造具有以下优势：

本准直度调整机构通过4个气缸及具有圆弧形凹槽的夹块将光纤预制棒夹持好之后，由相应的X轴方向准直调整机构和Y轴方向准直调整机构调整，使准直调整夹持组件分别沿着X轴和Y轴方向移动，直至达到控制系统给定的X和Y坐标值，最后保证预制棒在加热炉的中心，实现了快速调整光纤预制棒与高温加热炉之间同心度目的，针对大尺寸光纤预制棒的拉丝过程，也能始终保证预制棒在高温加热炉的中心位置，光纤预制棒夹持稳定可靠，提高了光纤拉丝工艺的生产效率，保证光纤拉丝质量。

附图说明

构成本发明创造的一部分的附图用来提供对本发明创造的进一步理解，本发明创造的示意性实施例及其说明用于解释本发明创造，并不构成对本发明创造的不当限定。在附图中：

图1为本发明创造的立体结构示意图；

图2为本发明创造装夹有光纤预制棒在拉丝工艺状态下的结构示意图。

附图标记说明：

1-准直调整夹持组件；2-X轴方向准直调整机构；3-Y轴方向准直调整机构；4-夹持机构；5-气缸；6-夹块；7-气缸固定板；8-上支撑架；9-中间支撑架；10-下支撑架；11-丝杠座；12-X轴主动丝杠；13-X轴从动丝杠；14-X轴伺服电机；15-同步带；16-丝母；17-Y轴主动丝杠；18-Y轴从动丝杠；19-Y轴伺服电机；20-凹槽；21-推板；22-高温加热炉；23-光纤预制棒。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明创造中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本发明创造的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明创造和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明创造的限制。在本发明创造的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明创造的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明创造中的具体含义。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明创造。

一种在线调整光纤预制棒准直度的机构，如图1和图2所示，包括对应高温加热炉22设置的准直调整夹持组件1、以及用于调整该准直调整夹持组件1的X轴方向准直调整机构2和Y轴方向准直调整机构3；所述准直调整夹持组件1包括相对设置的两组夹持机构4，每组所述夹持机构4均包括两相对设置的气缸5以及气缸5前端安装的夹块6；所述气缸5通过气缸固定板7安装在一上支撑架8上；所述X轴方向准直调整机构2设置在一中间支撑架9上，并驱动上支撑架8沿X轴方向运动；所述Y轴方向准直调整机构3设置在一下支撑架10上，并驱动中间支撑架9沿Y轴方向运动。

其中，所述X轴方向准直调整机构2包括通过丝杠座11安装在所述中间支撑架9上的X轴主动丝杠12和X轴从动丝杠13；所述X轴主动丝杠12由一X轴伺服电机14驱动旋转，与所述X轴主动丝杠12平行设置的所述X轴从动丝杠13，通过同步带15由X轴主动丝杠12驱动旋转；所述X轴主动丝杠12以及X轴从动丝杠13上的丝母分别与所述上支撑架8连接，并由相应的丝杠驱动沿X轴方向运动。

其中，所述Y轴方向准直调整机构3包括通过丝杠座安装在所述下支撑架10上的Y轴主动丝杠17和Y轴从动丝杠18；所述Y轴主动丝杠17由一Y轴伺服电机19驱动旋转，与所述Y轴主动丝杠17平行设置的所述Y轴从动丝杠18，通过同步带由Y轴主动丝杠17驱动旋转；所述Y轴主动丝杠17以及Y轴从动丝杠18上的丝母16分别与所述中间支撑架9连接，并由相应的丝杠驱动沿Y轴方向运动。

其中，所述夹块6具有圆弧形凹槽20，每组所述夹持机构4所包括的两个夹块6的凹槽20相对设置。夹块6最好采用特氟龙材质的夹块，夹持效果好，不损伤光纤预制棒表面。

其中，所述准直调整夹持组件1中相邻两气缸5间均为90°夹角，对称设置的气缸，确保了其前端的夹块在对称的位置给光纤预制棒施加压紧力，保证了光纤预制棒的稳定性。

为了保证夹块6自身的稳固，在一个可选的实施例中，可以在所述气缸5的伸出杆前端安装推板21；所述夹块6安装在所述推板21上。推板21竖直的固定在气缸伸出杆前端，气缸伸出杆伸缩运动时，带动推板21平稳的运动。夹块6与推板21之间可以由对称设置的数组螺栓固定连接，二者连接稳定可靠，保证夹块6在夹持光纤预制棒过程中，不会发生晃动或移位，加之夹块上设有与光纤预制棒外表面紧密贴合的圆弧形凹槽20，大大提高了夹持光线预制棒的稳定性。

利用本在线调整光纤预制棒准直度机构进行准直度调整的方法：

首先，将光纤预制棒23放到夹持机构4的4个夹块中间，启动各气缸5控制开关，气缸5缓慢推动具有圆弧形凹槽的夹块6，使各夹块6的内表面均与光纤预制棒23的外表面紧密贴合，保持夹紧状态。

当4个夹块6将光纤预制棒23夹紧之后，启动X轴伺服电机14，X轴主动丝杠12转动，同时，X轴主动丝杠12和X轴从动丝杠13通过一对同步带传动，丝杠转动带动X轴主动丝杠12和X轴从动丝杠13上的丝母沿着X轴移动，上支撑架8固定在丝母上，上支撑架8以上的部件(包括准直调整夹持组件1)与上支撑架8通过螺栓连接形成一个整体，故其整体(包括准直调整夹持组件1)沿着X轴方向移动，当达到控制系统给定的X轴坐标时，停止X轴伺服电机，至此，完成光纤预制棒X轴方向的准直调整过程。

X轴方向准直调整完成之后，启动Y轴伺服电机19，Y轴主动丝杠17转动，Y轴主动丝杠17通过一对同步带带动Y轴从动丝杠18转动，与Y轴主动丝杠17和Y轴从动丝杠18配合的相应的丝母就沿着Y轴移动，中间支撑架固定在丝母上，故中间支撑架以上的部件(包括准直调整夹持组件1和X轴方向准直调整机构2)整体沿着Y轴方向移动，直至达到控制系统给定的Y轴坐标时，停止Y轴伺服电机，完成Y轴方向的准直调整过程，最终实现光纤预制棒23在高温加热炉22中X轴和Y轴的准直调整过程。

本准直度调整机构能够实现快速调整光纤预制棒23与高温加热炉22之间同心度目的，保证预制棒在加热炉的中心，即使大尺寸光纤预制棒，也能保证其在拉丝工艺中始终处于高温加热炉22的中心位置，光纤预制棒夹持稳定可靠，提高了光纤拉丝工艺的生产效率，保证光纤拉丝质量。

以上所述仅为本发明创造的较佳实施例而已，并不用以限制本发明创造，凡在本发明创造的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明创造的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种在线调整光纤预制棒准直度的机构，其特征在于：包括准直调整夹持组件、以及用于调整该准直调整夹持组件位置的X轴方向准直调整机构和Y轴方向准直调整机构；所述准直调整夹持组件包括相对设置的两组夹持机构，每组所述夹持机构均包括两相对设置的气缸以及气缸前端安装的夹块；所述气缸通过气缸固定板安装在一上支撑架上；所述X轴方向准直调整机构设置在一中间支撑架上，并驱动所述上支撑架沿X轴方向运动；所述Y轴方向准直调整机构设置在一下支撑架上，并驱动所述中间支撑架沿Y轴方向运动。

2.根据权利要求1所述的一种在线调整光纤预制棒准直度的机构，其特征在于：所述X轴方向准直调整机构包括通过丝杠座安装在所述中间支撑架上的X轴主动丝杠和X轴从动丝杠；所述X轴主动丝杠由一X轴伺服电机驱动旋转，与所述X轴主动丝杠平行设置的所述X轴从动丝杠，通过同步带由X轴主动丝杠驱动旋转；所述X轴主动丝杠以及X轴从动丝杠上的丝母分别与所述上支撑架连接，并由相应的丝杠驱动沿X轴方向运动。

3.根据权利要求1所述的一种在线调整光纤预制棒准直度的机构，其特征在于：所述Y轴方向准直调整机构包括通过丝杠座安装在所述下支撑架上的Y轴主动丝杠和Y轴从动丝杠；所述Y轴主动丝杠由一Y轴伺服电机驱动旋转，与所述Y轴主动丝杠平行设置的所述Y轴从动丝杠，通过同步带由Y轴主动丝杠驱动旋转；所述Y轴主动丝杠以及Y轴从动丝杠上的丝母分别与所述中间支撑架连接，并由相应的丝杠驱动沿Y轴方向运动。

4.根据权利要求1所述的一种在线调整光纤预制棒准直度的机构，其特征在于：所述夹块具有圆弧形凹槽，每组所述夹持机构所包括的两个夹块的凹槽相对设置。

5.根据权利要求1所述的一种在线调整光纤预制棒准直度的机构，其特征在于：所述准直调整夹持组件中相邻的两气缸间夹角均为90°。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的一种在线调整光纤预制棒准直度的机构，其特征在于：所述夹块为特氟龙块。

7.一种应用权利要求1所述的在线调整光纤预制棒准直度机构进行光纤预制棒准直度调整的方法，其特征在于，包括如下步骤：

首先，将光纤预制棒置于所述夹持机构的各夹块中间，启动各个所述气缸的控制开关，控制气缸的伸出杆伸出，缓慢推动夹块靠近光纤预制棒，使各所述夹块具有圆弧形凹槽一侧的内表面与光纤预制棒的外表面紧密贴合，并保持在夹紧状态；

各个夹块将光纤预制棒夹紧后，启动X轴伺服电机驱动X轴主动丝杠转动，X轴主动丝杠和X轴从动丝杠通过一同步带传动，丝杠转动带动X轴主动丝杠和X轴从动丝杠上的丝母沿着X轴移动，使上支撑架及其以上的部件整体沿着X轴方向移动，当达到控制系统给定的X轴坐标时，停止X轴伺服电机，完成光纤预制棒X轴方向的准直调整；

X轴方向准直调整完成后，启动Y轴伺服电机驱动Y轴主动丝杠转动，Y轴主动丝杠通过一同步带带动Y轴从动丝杠转动，与Y轴主动丝杠和Y轴从动丝杠配合的相应的丝母就沿着Y轴移动，中间支撑架及其以上的部件整体沿着Y轴方向移动，直至达到控制系统给定的Y轴坐标时，停止Y轴伺服电机，完成Y轴方向的准直调整。