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CN107531441B - 用于将光导纤维的余长卷绕到束管上的设备及方法 - Google Patents

用于将光导纤维的余长卷绕到束管上的设备及方法 Download PDF

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CN107531441B CN201680024014.4A CN201680024014A CN107531441B CN 107531441 B CN107531441 B CN 107531441B CN 201680024014 A CN201680024014 A CN 201680024014A CN 107531441 B CN107531441 B CN 107531441B
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Abstract

本发明涉及一种用于将光导纤维的余长(100’)卷绕到束管(1)上的设备(2)，其包括：‑圆柱形卷轴(10)；‑两个凸缘(11、12)，所述两个凸缘(11、12)在所述卷轴(10)的每个端部处径向延伸，所述凸缘中的一个(11)设置有用于光导纤维的端口(110)；‑存储部(13)，所述存储部(13)具有用于容纳光导纤维的所述余长(100’)的卷绕部的圆柱形表面，所述存储部通过设置有端口(110)的凸缘(11)与卷轴(10)相隔，并且具有用于保持光导纤维的所述余长的周向边缘部(130)，所述设备的特征在于，其包括：‑用于储存光导纤维的所述余长的装置(22)，‑用于围绕所述存储部(13)卷绕光导纤维的所述余长的装置(21)，所述装置(21、22)能够相互协作以退绕储存在储存装置(22)上的光导纤维的一定长度，并且将所述余长围绕所述存储部(13)卷绕。

Description

用于将光导纤维的余长卷绕到束管上的设备及方法
技术领域
本发明涉及一种用于将光导纤维的余长卷绕到束管上的方法，以及适配于这种卷绕方法的束管。
背景技术
从制造光导纤维开始，考虑到要到将其储存并运输到使用场所，要将一定长度的光导纤维卷绕到束管上。这个长度通常在几千米左右。
考虑到要能够从所述束管测试光导纤维的样本，公知的是要将光导纤维的余长卷绕到布置于束管中的专用的存储部上。余长所对应的光导纤维的部分首先卷绕到束管上，这种存储部在卷绕整个纤维之后能够使得该余长是可获取的。
图1A是已知类型的束管1’的立体图，其包括这种存储部。
束管1’包括圆柱形卷轴10和两个凸缘11、12，卷轴10用于容纳光导纤维，而两个凸缘11、12径向延伸到卷轴10的每个端部，以便轴向地保持卷绕到卷轴上的光导纤维。
两个凸缘中的一个(在这个实例中，为凸缘11)设置有用于光导纤维100的端口110。
所述凸缘11将卷轴10与旨在用于容纳光导纤维的余长100’的圆柱形存储部13相隔。
从图1B可以最佳地看出，凸缘具有周向边缘部130以轴向地保持卷绕到存储部上的光导纤维的余长100’。
为了将光导纤维的余长100’卷绕到存储部上，操作者将所需长度的光导纤维的一部分100’穿过端口110(从卷轴朝向存储部)，然后手动地将光导纤维的该部分卷绕到存储部13上(其位于周向边缘部130的后面)。然后，为了避免光导纤维的任何非有意的退绕，借助于粘合剂101而将该部分的端部100”附接到凸缘11上。
这种手动操作需要很长时间并且成本较高。
文献JP 2015-010031公开了一种用于将光导纤维的余长自动地卷绕到束管的存储部上的方法。为此，束管设置有可移动板件，其插入到存储部的周向边缘部，以在将光导纤维被卷绕到存储部之前楔住光导纤维的自由端。
然而，该方法的缺点在于，光导纤维的自由端位于卷绕部的内侧(换句话说，靠近圆柱形表面)，使得所述余长的部分的之后进行的退绕难以进行且不对光导纤维产生损坏。此外，它需要在束管上增加额外的部件以楔住光导纤维的自由端。
发明内容
因此，本发明的目的是设计用于卷绕光导纤维的束管，其允许自动卷绕所需的余长，并且将所述余长保持在适当位置，而不需要手动操作。本发明的另一个目的是设计一种允许自动将光导纤维的余长卷绕到这种束管上的设备和方法。特别地，本发明必须提供对光导纤维的余长的获取，允许其一部分被退绕以供以后使用，而不施加可能损坏光导纤维的力。
根据本发明，一种用于卷绕光导纤维的束管，其包括：
-圆柱形卷轴，其用于容纳光导纤维，
-两个凸缘，所述两个凸缘从所述卷轴的每个端部径向延伸，所述凸缘中的一个设置有用于光导纤维通过的端口，
-存储部，所述存储部具有用于容纳光导纤维的所述余长的卷绕部的圆柱形表面，所述存储部通过设置有端口的凸缘与卷轴相隔，并且所述存储部具有周向边缘部以保持光导纤维的所述余长，
所述束管的特征在于，所述周向边缘部具有开口，并且所述存储部具有肋材，所述肋材在所述圆柱形表面的圆周的一部分上径向延伸，向后回移并部分地面对所述开口，从而在所述周向边缘部与所述肋材之间保持光导纤维的余长的卷绕的圈。
所述周向边缘部与所述肋材之间的距离通常在100μm与400μm之间。
根据一个实施方案，所述存储部与所述卷轴相隔并连接到所述卷轴。
可替代地，所述卷轴、所述凸缘和所述存储部三者的整体由一个单件构成。
根据一个实施方案，束管包括卷绕在所述卷轴上的光导纤维和卷绕在所述存储部的光导纤维的余长，所述余长的端部在所述肋材与所述周向边缘部之间延伸并引向所述开口。
本发明的另一个目的是涉及一种用于将光导纤维的余长卷绕到如上所限定的束管上的设备，其特征在于，其包括：
-用于将光导纤维的所述余长储存在位于设置有端口的凸缘的与卷轴相对的一侧的区域中的装置，
-用于围绕所述存储部卷绕光导纤维的所述余长的装置，
所述装置能够相互协作以退绕储存在储存装置上的光导纤维的长度，并且将所述余长围绕所述存储部卷绕。
根据一个特别有利的实施方案，所述装置包括两个同轴的相邻的盘体，每个盘体包括用于夹紧光导纤维的各自的装置，所述设备进一步包括用于保持所述盘体的机械臂和用于使每个盘体独立于另一个盘体而各自旋转的装置。
根据一个实施方案，所述设备包括用于相对于所述束管的凸缘的端口对齐所述盘体的装置。
本发明还涉及一种用于将光导纤维置于束管的机器，其包括如上所限定的卷绕设备。
本发明的另一个目的是涉及一种用于将光导纤维的余长卷绕到束管上的方法，其特征在于，其包括如下步骤：
-提供如上所限定的束管和如上所限定的卷绕设备，并且将所述设备定位成面向所述束管，
-使光导纤维插入穿过卷轴的端口朝向储存装置，
-将光导纤维的余长储存在所述储存装置上，
-通过所述卷绕装置将光导纤维的所述余长在肋材的与周向边缘部相对的一侧上卷绕到存储部的圆柱形表面上，将所述余长的最后一圈定位在肋材与周向边缘部之间。
根据优选的实施方案，所述方法包括如下步骤：
-将卷绕设备定位成面向束管，使得第一盘体邻近存储部，
-将光导纤维插入穿过卷轴的端口朝向盘体，
-将光导纤维的端部夹紧抵靠在第二盘体上，
-在第一方向上旋转所述第二盘体，第一盘体相对于束管保持固定，以将光导纤维的余长卷绕到第二盘体上，
-在与第一方向相反的第二方向上旋转两个盘体，第二盘体的旋转速度大于第一盘体的旋转速度，从而在肋材的与周向边缘部相对的一侧将光导纤维的所述余长卷绕到存储部上，
-在卷绕所述余长的最后一圈之前，使两个盘体在远离束管的方向上偏移，从而将待卷绕到存储部的剩余光导纤维的余长定位到肋材与周向边缘部之间，
-进一步旋转两个盘体，从而将光导纤维的余长的最后一圈卷绕到存储部的圆柱形表面上。
附图说明
本发明的其它特征和优点将参考所附附图从以下详细描述中显现，其中：
-图1A为已知类型的束管的立体图，图1B为图1A中的束管的局部截面图，
-图2A为符合本发明的束管的立体图，图2B为图2A中的束管的局部截面图，
-图3A为图2A和图2B中的束管的立体图，其中光导纤维的余长卷绕在存储部上，图3B为图3A中在存储部的周向边缘部上的开口的水平处的放大图，
-图4A至图4D示出了用于将光导纤维的余长自动卷绕到存储部上的方法的步骤。
具体实施方式
图2A和2B是根据本发明实施方案的束管的立体图。
束管1包括旨在用于容纳光导纤维的卷绕部的圆柱形卷轴10。在卷轴的两侧，两个凸缘11、12径向地延伸，旨在用于在轴向方向保持光导纤维。
凸缘11设置有用于使光导纤维穿过的端口110。这种端口的尺寸通常为几毫米。端口110优选布置在卷轴10附近的凸缘上。
存储部13通过凸缘11与卷轴10相隔而布置在束管中，存储部13具有旨在用于容纳卷绕的纤维的余长的圆柱形表面。
例如，如图2B所示，存储部13的直径小于卷轴10的直径，同时与卷轴10同轴，并且因此位于与束管的轴线相距一定的径向距离处，该径向距离小于卷轴与束管的轴线所相距的径向距离。
此外，存储部13具有周向边缘部130，开口131布置在周向边缘部130中。如下面所详细说明的，该开口131允许光导纤维的余长的端部从存储部中出来。
开口131在有限的角度区域上延伸，通常小于90°，优选在10°至20°之间。
有利的是，凸缘11和边缘部130在同一平面上延伸。
存储部13进一步包括径向肋材132，径向肋材132从圆柱形表面横向延伸，并横向于束管的旋转轴线。所述肋材位于从开口131轴向退后地设置(换句话说，在束管的内侧)并且部分地面对所述开口131。通过“部分面对”，意味着肋材132和开口131延伸所沿的角度区段是彼此偏移的，使得仅部分地覆盖。对于反向卷绕方向，开口131可以相对于肋材132对称地延伸。
在轴向方向上，边缘部130与肋材132之间的间隔根据纤维的直径来限定，以便保持它并且提供100μm至400μm之间的长度。该间隔被设计成使得最后卷绕的一圈从余长转过。因此，纤维的相应部分楔入边缘部与肋材之间，这样防止了任何非有意的退绕，而不需要采取粘合剂或其他附加的附接装置。
存储部13可以形成为卷轴和凸缘的整体形成的部分，因此束管是一体件。可选地，存储部可以以单独的部件的形式示出，然后将其连接到卷轴和/或凸缘上。
束管的部件可以由适合于这种用途的任何材料制成，例如塑料材料。
图3A是图2A和图2B中的束管的局部截面图，其中光导纤维的余长100’卷绕在存储部上。
从图3B可以看出，光导纤维的余长100’的主要部分卷绕在肋材132后面(换句话说，相对于所述肋材在束管的内侧)；只有卷绕部的最后一圈楔入肋材132与边缘部130之间。
光导纤维的端部100”通过开口131而从存储部出来，因此考虑到之后要被移除其可以很容易地接近获取。
因此，为了使用储存在存储部13上的光导纤维的余长100’，需要做的是拉动端部100”，并且在与卷绕相反的方向上退绕多余的长度，以便去除其中的一部分进行测试。
现在，将描述将光导纤维的余长自动卷绕到所述束管上的不同步骤，以及能够实现该方法的自动设备。
该自动设备安装在用于将光导纤维置于束管中的机器中。除了用于卷绕光导纤维的余长的自动设备之外，机器本身是已知的，因此在本文中将不再详细描述。
所述机器包括用于保持束管的装置，所述装置被设计成通过其中央部件将束管保持在相对于用于移动光导纤维的装置的确定位置上。在机器中，束管相对于光导纤维进行定位，使得光导纤维来到卷轴的侧面并垂直于卷轴的侧面。
特别有利的是，所述机器包括用于将光导纤维朝着端口110引导的装置。
在参考图4A至图4D所限定的用于卷绕光导纤维的余长的步骤的实施过程中，束管保持固定。优选地，束管被定位在机器中，使得端口110和位于存储部的周向边缘部中的开口131处于一个已定位置，该已定位置能够从一个束管复制到另一个束管。为此，束管可以设置有定心和/或键锁部件(未示出)。
束管在图4A至图4D中仅部分地示出，其中只有卷轴10的一部分和凸缘11是可见的。
图4A示出了该方法的第一步骤，其中光导纤维100的端部100”插入穿过凸缘11的端口110，插入方向为从卷轴10朝向存储部。
用于光导纤维的余长的自动卷绕的设备2包括用于将光导纤维临时储存在位于凸缘11的侧面上的区域(与卷轴10相对)的装置和用于围绕存储部的圆柱形表面卷绕光导纤维的装置。因此，该设备实现了在束管的外部储存光导纤维的工序，随后将光导纤维卷绕到存储部上，使得从卷绕步骤开始，光导纤维的自由端位于卷绕部的外部(换句话说，在与圆柱形表面相对的一侧)。因此，之后将光导纤维的一部分去除是特别容易的，没有损坏光导纤维的风险。
根据有利的实施方案，设备2包括两个同轴的盘体21和22。
如在以下详细描述中将会看到，盘体21用于将光导纤维卷绕到存储部上，而盘体22用于临时储存余长100’。所述盘体由机械臂20支撑并且具有与束管1一致的旋转轴线。
可能的是，盘体22可以被允许暂时储存光导纤维的任何其它装置替代，该储存件可以是直线形的或圆形的(与盘体21在不同的平面内)。
盘体21、22是相邻的，可以在所述盘体之间设置部件以允许它们彼此不摩擦地转动。
在该方法开始时，机械臂20使盘体21抵靠存储部和凸缘11。
盘体21、22的半径基本上等于束管的轴线与布置在凸缘11中的端口110之间的距离。因此，当光导纤维插入穿过端口110时，光导纤维基本上与盘体21、22的周向表面齐平。
盘体21、22各自具有相应的旋转驱动装置(由于在机械臂20内部而未示出)，使得盘体21、22可以在相同方向或相反方向上彼此独立地以相同速度或不同速度旋转。
每个盘体21、22设置有用于分别夹紧光导纤维的抵靠盘体的周向表面的端部100”的装置。
所述夹紧装置可以包括指状部件，分别为210、220，所述指状部件能够在指状部件远离盘体的周向表面的升高位置与指状部件接触盘体的周向表面的下降位置之间枢转，以便夹紧纤维的通过指状部件与该表面之间的部分。
盘体21作为与束管1最接近的盘体，在盘体21的周向表面上具有面向夹紧指状部件210布置的导向垫211。该导向垫211通常具有圆柱形形状，因此用作在端口110与盘体21的周向表面之间的90°的角度区域上的纤维的支撑表面，光导纤维在导向垫211上被卷绕(参见图4B)。
机械臂有利的是包括用于相对于端口110对齐指状部件210、220的装置。这些对齐装置特别地可以包括控制系统和用于每个盘体的位置传感器，所述控制系统被配置为启动用于将盘体21、22旋转到相对于端口110的所需位置的装置。
图4B示出了该方法的第二步骤，其中已经穿过端口110插入光导纤维的端部100”，夹紧装置被启动以将光导纤维的端部100”夹紧在指状部件210、220与盘体21、22的周向表面之间。当盘体22旋转时，指状部件220保持光导纤维的端部。指状部件210施加轻微的压力，允许光导纤维在卷绕时被拉伸。
参考图4C，然后旋转盘体22，盘体22是离束管最远的盘体。旋转方向由双箭头表示。
光导纤维的端部100”连接至旋转的盘体22，光导纤维的余长100’逐渐地卷绕到盘体22的周向表面上。在该方法的该步骤过程中盘体21保持固定。
由盘体22所产生的圈数基本上对应于要卷绕到存储部上的光导纤维的余长的长度。
一旦已经产生所需的圈数，则停止盘体22的旋转，并且盘体21沿与盘体22之前转动的方向相反的方向旋转(由图4C中的双箭头表示)。在该步骤中，盘体21和22沿相同的方向但以不同的速度转动，最远离束管的盘体22比最靠近束管的盘体21转动得更快。在该步骤中，在之前步骤中已经储存在盘体22上的光导纤维的余长100’逐渐地卷绕到存储部13上(存储部13位于肋材132的与周向边缘部130相对的一侧)。
在卷绕倒数第二圈结束时，两个盘体21和22都在与束管相对的距离的方向上沿轴向偏移。偏移距离基本上对应于肋材132的厚度，这样就具有定位剩余光导纤维的余长的作用，从而将剩余光导纤维的余长卷绕到肋材132与存储部的周向边缘部130之间。
因此，使盘体21和22转动最后一圈，并且保持与偏移之前的相同的方向和相同的转速。
当光导纤维的端部100”面向开口131时，盘体停止旋转，所述端部保持在肋材132与周向边缘部130之间。
因此臂20和盘体21、22远离束管。
然后，根据常规方法，使束管旋转，开始将光导纤维卷绕到卷轴10上。
参考文献
JP 2015-010031

Claims (11)

1.一种用于将光导纤维的余长(100’)卷绕到束管(1)上的设备(2)，所述束管(1)包括：
-圆柱形卷轴(10)，
-两个凸缘(11、12)，所述两个凸缘(11、12)从所述卷轴(10)的每个端部径向延伸，所述凸缘中的一个(11)设置有用于光导纤维的端口(110)，
-存储部(13)，其具有用于容纳光导纤维的所述余长(100’)的卷绕部的圆柱形表面，所述存储部通过设置有端口(110)的凸缘(11)而与卷轴(10)相隔，并且所述存储部具有用于保持光导纤维的所述余长的周向边缘部(130)，
所述设备的特征在于，其包括：
-用于储存光导纤维的所述余长的储存装置，
-用于围绕所述存储部(13)卷绕光导纤维的所述余长的卷绕装置，
所述卷绕装置和所述储存装置能够协作以退绕储存在储存装置上的光导纤维的长度，并且能够将所述余长围绕所述存储部(13)卷绕。
2.根据权利要求1所述的用于将光导纤维的余长(100’)卷绕到束管(1)上的设备，其特征在于，所述卷绕装置包括第一盘体(21)，所述储存装置包括第二盘体(22)，所述第一盘体(21)和第二盘体(22)同轴并且彼此相邻，第一盘体(21)和第二盘体(22)中的每个包括用于夹紧光导纤维的各自的装置(210、220)，所述设备(2)进一步包括用于保持所述第一盘体(21)和第二盘体(22)的机械臂(20)和用于使第一盘体(21)和第二盘体(22)中的每个独立于另一个盘体而各自旋转的装置。
3.根据权利要求2所述的用于将光导纤维的余长(100’)卷绕到束管(1)上的设备，其特征在于，其包括用于相对于所述束管的凸缘(11)的端口(110)对齐所述第一盘体(21)和所述第二盘体(22)的装置。
4.一种用于将光导纤维置于束管上的机器，其包括根据权利要求1至3中任一项所述的用于将光导纤维的余长卷绕到束管上的设备(2)。
5.一种用于卷绕光导纤维(100)的束管(1)，其包括：
-圆柱形卷轴(10)，其用于容纳光导纤维，
-两个凸缘(11、12)，所述两个凸缘(11、12)从所述卷轴(10)的每个端部径向延伸，所述凸缘中的一个(11)设置有用于光导纤维的端口(110)，
-存储部(13)，所述存储部具有用于容纳光导纤维的余长(100’)的卷绕部的圆柱形表面，所述存储部通过设置有端口(110)的凸缘(11)与卷轴(10)相隔，并且所述存储部具有用于保持光导纤维的所述余长的周向边缘部(130)，
所述束管的特征在于，所述周向边缘部(130)具有开口(131)，并且所述存储部(13)具有肋材(132)，所述肋材(132)径向延伸在所述圆柱形表面的圆周的一部分上，向后回移并部分地面对所述开口(131)，以在所述周向边缘部(130)与所述肋材(132)之间保持光导纤维的余长(100’)的卷绕部。
6.根据权利要求5所述的用于卷绕光导纤维(100)的束管，其特征在于，所述周向边缘部(130)与所述肋材(132)之间的距离在100μm至400μm之间。
7.根据权利要求5或6所述的用于卷绕光导纤维(100)的束管，其特征在于，所述存储部(13)与所述卷轴相隔并连接到所述卷轴。
8.根据权利要求5或6所述的用于卷绕光导纤维(100)的束管，其特征在于，所述卷轴、所述凸缘和所述存储部三者整体由一个单件构成。
9.根据权利要求5或6所述的用于卷绕光导纤维(100)的束管，其特征在于，其包括卷绕在所述卷轴(10)上的光导纤维(100)和卷绕在所述存储部(13)的圆柱形表面上的光导纤维的余长(100’)，所述余长的端部(100”)在所述肋材(132)与所述周向边缘部(130)之间延伸并穿过所述开口(131)。
10.一种用于将光导纤维的余长(100’)卷绕到束管上的方法，其特征在于，其包括如下步骤：
-提供根据权利要求5至8中任一项所述的束管(1)和根据权利要求1至3中任一项所述的用于将光导纤维的余长(100’)卷绕到束管(1)上的设备(2)，并且将所述用于将光导纤维的余长(100’)卷绕到束管(1)上的设备(2)定位成面向所述束管(1)，
-使光导纤维(100)朝向储存装置插入穿过卷轴(10)的端口(110)，
-将光导纤维的余长储存在所述储存装置上，
-通过卷绕装置将光导纤维的所述余长在肋材(132)的与周向边缘部(130)相对的一侧上卷绕到存储部(13)的圆柱形表面上，将所述余长的最后一圈定位在肋材(132)与周向边缘部(130)之间。
11.根据权利要求10所述的方法，使用根据权利要求2所述的用于将光导纤维的余长(100’)卷绕到束管(1)上的设备，其包括如下步骤：
-将所述用于将光导纤维的余长(100’)卷绕到束管(1)上的设备(2)定位成面向束管，使得第一盘体(21)邻近存储部(13)，
-将光导纤维(100)朝向第一盘体(21)和第二盘体(22)插入穿过卷轴(10)的端口(110)，
-将光导纤维的端部(100”)夹紧抵靠在所述第二盘体(22)上，
-在第一方向上旋转所述第二盘体(22)，第一盘体相对于束管(1)保持固定，以将光导纤维的余长卷绕到第二盘体(22)上，
-在与第一方向相反的第二方向上旋转第一盘体(21)和第二盘体(22)，第二盘体(22)的旋转速度大于第一盘体(21)的旋转速度，从而在肋材(132)的与周向边缘部(130)相对的一侧将光导纤维的所述余长卷绕到存储部(13)的圆柱形表面上，
-在卷绕所述余长的最后一圈之前，使第一盘体(21)和第二盘体(22)在远离束管的方向上偏移，以将待卷绕到存储部(13)上的剩余光导纤维的余长定位到肋材(132)与周向边缘部(130)之间，
-进一步旋转第一盘体(21)和第二盘体(22)，以将光导纤维的余长(100’)的最后一圈卷绕到存储部(13)上。
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