光纤倒像器旋转差速扭转成型装置的制作方法

本实用新型涉及硬质光纤传像耦合元件光纤倒像器的生产制造领域，特别涉及一种光纤倒像器旋转差速扭转成型装置。

背景技术：

硬质光纤传像耦合元件(包括光纤面板、光纤倒像器、光纤光锥等)是一种性能优异的光电成像元件，是采用低折射率的皮料玻璃、高折射率的芯料玻璃和吸收料玻璃利用棒管结合拉制工艺和真空控制生产的光学纤维丝，再将成千上万根微米级的光学纤维丝平行规则排列后，经热熔压成型或拉板成型制备成光学纤维板毛坯板段，光学纤维板毛坯板段经后期滚圆、切片、端面磨抛等冷加工工序加工而成的一种高分辨率的图像传像元件。

光纤倒像器是通过扭转成型炉加热光学纤维板毛坯的某一部位，使其加热部位先达到玻璃的软化温度，然后通过外力扭转光纤板毛坯，使光纤板毛坯经过180°角度的扭转后能够使输入图像反转180°从输出端传出的一种硬质光纤传像耦合元件。光纤倒像器具有结构简单，体积小，重量轻，数值孔径大，级间耦合损失小，气密性好，畸变小，传光效率高，传像真实清晰，分辨率高，在图像传输上具有光学零厚度等特点，主要应用于微光像增强器的光学输入、输出窗口，对提高成像器件的品质起到了重要作用，是微光成像的数字化的核心元件，广泛地应用于国防军事、刑侦安检、航空航天、医学辐射影像、粒子探测、核检测等领域，是各种像增强器、阴极射线管、摄像管、CCD耦合、医疗器械显示屏以及高清晰度显示成像和其他需要传送图像的仪器和设备中的关键材料，是当今世界光电子行业的高科技尖端产品。

在目前现有的光纤倒像器扭转成型技术中，普遍采用的是静态重力扭转成型或用电机驱动齿轮啮合或皮带传动的扭转成型方式。现有这些技术存在人工操作因素影响大、角度控制不准确、对操作员工熟练程度要求高、毛坯加热时受热均匀性难以控制、光纤倒像器扭后质量不稳定、生产效率低等各种缺点，均未达到光纤倒像器的生产过程全自动程序控制。

技术实现要素：

本实用新型的目的是针对上述现有技术的缺陷，提供一种用于提高光纤倒像器的生产效率和产品质量的光纤倒像器旋转差速扭转成型装置。

为了实现上述目的本实用新型采取的技术方案是：

一种光纤倒像器旋转差速扭转成型装置，包括扭转成型炉及相对设置在所述扭转成型炉两侧的第一扭转杆和第二扭转杆；所述第一扭转杆和所述第二扭转杆能够旋转；

所述第一扭转杆一端设有第一夹具，另一端连接第一旋转扭转轴，所述第一旋转扭转轴通过第一轴承连接第一电机；

所述第二扭转杆一端设有第二夹具，另一端连接第二旋转扭转轴，所述第二旋转扭转轴通过第二轴承连接第二电机；

所述第一夹具和所述第二夹具用于装夹位于所述扭转成型炉中的光纤板毛坯。

所述第一电机的一端设有第一角度盘，和/或所述第二电机的一端上设有第二角度盘，所述第一角度盘和第二角度盘上均刻有0～360°的角度刻度值，所述第一扭转杆和第二扭转杆上装有指示刻度的指针，用于指示旋转的角度刻度值。

进一步地，还包括第一旋转轴承支架和第二旋转轴承支架，所述第一电机及第一轴承设置在所述第一旋转轴承支架上，所述第二电机及第二轴承设置在所述第二旋转轴承支架上，所述第一旋转轴承支架一端设置第一角度盘，所述第二旋转轴承支架一端设置第二角度盘。

还包括扭转成型炉支撑台，所述扭转成型炉设置在所述扭转成型炉支撑台上，所述扭转成型炉支撑台能够用来调整扭转成型炉的位置，以实现扭转成型炉的加热中心的轴线、第一扭转杆、第二扭转杆以及光纤板毛坯处于同一水平旋转轴线上。

所述扭转成型炉支撑台下方设有扭转成型装置底座，所述滑动轨道铺设在所述扭转成型装置底座上，所述第一旋转轴承支架和第二旋转轴承支架均设置在所述扭转成型装置底座的滑动导轨上。

所述第一扭转杆的尾部为锥形，所述第一旋转扭转轴的一端设有锥形孔，所述第一扭转杆的锥形尾部插入所述锥形孔内，所述第一旋转扭转轴的另一端插入拉杆，所述拉杆的一端设有螺纹，所述锥形尾部设有螺纹孔，所述拉杆的一端通过螺纹与螺纹孔与所述第一扭转杆固定连接，使第一旋转扭转轴与第一扭转杆成为一体。

所述第二扭转杆与所述第二旋转扭转轴的连接方式与所述第一扭转杆与所述第一旋转扭转轴的连接方式相同。

所述第一电机的另一端连接第一连接杆，所述第一连接杆上设有第一角度传感器，所述第二电机的另一端连接第二连接杆，所述第二连接杆上设有第二角度传感器，所述第一角度传感器和第二角度传感器用于将实时测试出的旋转角度数据传输到数据采集处理及可编程控制器，所述数据采集处理及可编程控制器连接电脑显示屏。

所述扭转成型炉上设有温度传感器，所述温度传感器用于实时测量扭转成型炉的加热温度并将数据传输至数据采集处理及可编程控制器。

所述数据采集处理及可编程控制器上设定有预先输入的扭转成型工艺参数，所述扭转成型工艺参数包括扭转成型温度、升至扭转成型温度的时间、第一电机和第二电机的旋转速度和旋转方向、开始差速扭转时间以及停止时间，所述扭转成型工艺参数能够在电脑显示屏上显示和修改；

所述数据采集处理及可编程控制器能够按设计程序实现扭转成型炉的升温、保温、降温，实现旋转扭转轴的同步旋转、差速旋转以及角度控制。

所述电脑显示屏可以同时连接多个所述数据采集处理及可编程控制器，用于实现整个光纤倒像器生产的全自动程序控制过程。

本实用新型实施例提供的技术方案带来的有益效果是：

本实用新型减少了人为操作因素，避免了操作工人熟练程度的影响，减少了由人为操作带来的不必要的损失，避免了因光纤板毛坯受热不均匀引起的扭后外围斑点、白边以及畸变等扭转损失，提高了光纤倒像器的扭转成型质量和生产效率。

附图说明

图1是本实用新型实施例提供的光纤倒像器旋转差速扭转成型装置的结构示意图。

图中：

1第一扭转杆；2第二扭转杆；3扭转成型炉；4光纤板毛坯；5第二角度盘6第一角度盘，7第一旋转轴承支架，8第二旋转轴承支架，9第一电机，10第二电机，11第一角度传感器,12第二角度传感器，13扭转成型装置底座,17扭转成型炉支撑台,18温度传感器,19数据采集处理及可编程控制器,20电脑显示屏，21滑动导轨。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型实施方式作进一步地详细描述。

参见图1，一种光纤倒像器旋转差速扭转成型装置，包括扭转成型炉3及相对设置在扭转成型炉3两侧的第一扭转杆1和第二扭转杆2；第一扭转杆1和第二扭转杆2能够旋转；

第一扭转杆1一端设有第一夹具，另一端连接第一旋转扭转轴，所述第一旋转扭转轴通过第一轴承连接第一电机9；

第二扭转杆2一端设有第二夹具，另一端连接第二旋转扭转轴，所述第二旋转扭转轴通过第二轴承连接第二电机10；

所述第一夹具和所述第二夹具用于装夹位于扭转成型炉3中的光纤板毛坯4。

本实施例在上述实施例的基础上，第一电机9的一端设有第一角度盘6，和/或第二电机10的一端上设有第二角度盘5，第一角度盘6和第二角度盘5上均刻有0～360°的角度刻度值，第一扭转杆1和第二扭转杆2上装有指示刻度的指针，用于指示旋转的角度刻度值。

本实用新型的第一扭转杆和第二扭转杆通过第一电机和第二电机的带动第一旋转扭转轴和第二旋转扭转轴实现旋转，可采用同步旋转、差速扭转的方式实现光纤倒像器的成型，通过调节电机的旋转速度实现差速旋转扭转成型，通过调节驱动电机的旋转速度实现光纤板毛坯的同步旋转受热、差速扭转成型光纤倒像器，实现光纤板毛坯的角度扭转，并通过角度传感器测量差速旋转轴两端的旋转角度，通过旋转角度的差值实现光纤板毛坯的180°角度的像倒转。本实用新型减少了人工，提高光纤倒像器的生产效率和产品质量。

本实施例在上述实施例的基础上，还包括第一旋转轴承支架7和第二旋转轴承支架8，第一电机9及第一轴承设置在第一旋转轴承支架上7，第二电机10及第二轴承设置在第二旋转轴承支架8上，第一旋转轴承支架7一端设置第一角度盘6，第二旋转轴承支架8一端设置第二角度盘5。

本实施例在上述实施例的基础上，还包括扭转成型炉支撑台17，扭转成型炉3设置在扭转成型炉支撑台17上，扭转成型炉支撑台17能够用来调整扭转成型炉3的位置，以实现扭转成型炉3的加热中心的轴线、第一扭转杆1、第二扭转杆2以及光纤板毛坯4处于同一水平旋转轴线上，使光纤板毛坯每次扭转成型都处于扭转成型炉的加热中心位置。

本实施例在上述实施例的基础上，扭转成型炉支撑台17下方设有扭转成型装置底座13，滑动轨道21铺设在扭转成型装置底座13上，第一旋转轴承支架7和第二旋转轴承支架8均设置在扭转成型装置底座13的滑动导轨21上。

本实施例在上述实施例的基础上，第一扭转杆1的尾部为锥形，所述第一旋转扭转轴的一端设有锥形孔，第一扭转杆1的锥形尾部插入所述锥形孔内，所述第一旋转扭转轴的另一端插入拉杆，所述拉杆的一端设有螺纹，所述锥形尾部设有螺纹孔，所述拉杆的一端通过螺纹与螺纹孔与第一扭转杆1固定连接，使第一旋转扭转轴与第一扭转杆1成为一体。

第二扭转杆2与所述第二旋转扭转轴的连接方式与第一扭转杆1与所述第一旋转扭转轴的连接方式相同。

本实用新型扭转杆的锥形尾部通过与旋转扭转轴的锥形孔紧密装配，然后通过拉杆紧固，从而实现旋转扭转轴与扭转杆成为一体，这样可以方便更换因长期加热和受力而磨损的扭转杆。

本实用新型通过设置底座，便于各部件的安装与移动。通过设置安装电机的旋转轴承支架，可以在滑动导轨左右移动和固定，方便光纤板毛坯的安装与取板。

本实施例在上述实施例的基础上，第一电机9的另一端连接第一连接杆，所述第一连接杆上设有第一角度传感器11，第二电机10的另一端连接第二连接杆，所述第二连接杆上设有第二角度传感器12，第一角度传感器11和第二角度传感器12用于将实时测试出的旋转角度数据传输到数据采集处理及可编程控制器19，数据采集处理及可编程控制器19连接电脑显示屏20。

本实用新型通过数据采集处理及可编程控制器对旋转角度进行实时监测和控制，可编程控制器可按设计程序实现扭转成型炉的升温、保温、降温，实现旋转扭转轴的同步旋转、差速旋转以及角度控制等，还可实现光纤倒像器扭到设定角度后自动停止加热以及自动停止旋转等多种全自动的操作功能。

本实施例在上述实施例的基础上，扭转成型炉3上设有温度传感器18，温度传感器18用于实时测量扭转成型炉3的加热温度并将数据传输至数据采集处理及可编程控制器19。

本实施例在上述实施例的基础上，数据采集处理及可编程控制器19上设定有预先输入的扭转成型工艺参数，所述扭转成型工艺参数包括扭转成型温度、升至扭转成型温度的时间、第一电机和第二电机的旋转速度和旋转方向、开始差速扭转时间以及停止时间，所述扭转成型工艺参数能够在电脑显示屏20上显示和修改；

数据采集处理及可编程控制器19能够按设计程序实现扭转成型炉的升温、保温、降温，实现旋转扭转轴的同步旋转、差速旋转以及角度控制。

本实用新型的光纤倒像器旋转差速扭转成型装置可以实现全自动控制，通过数据采集处理及可编程控制器对旋转角度进行实时监测和控制，可编程控制器可按设计程序实现扭转成型炉的升温、保温、降温，还能够实现光纤倒像器扭转成型过程中的全自动按程序设计同步旋转受热、差速扭转成型、180°角度控制与修正、任意角度的扭转成型、到达设定角度可以自动停止加热和旋转以及拉伸等多种功能，避免了静态重力扭转成型法对光纤倒像器扭转成型过程中造成的因光纤板毛坯受热不均匀引起的扭后外围暗点、白边以及畸变等扭转损失，从而提高了光纤倒像器的产品质量和加工合格率。

本实施例在上述实施例的基础上，电脑显示屏20可以同时连接多个所述数据采集处理及可编程控制器19，用于实现整个光纤倒像器生产的全自动控制过程。

本实用新型可通过电脑显示屏实时监测和控制，并能通过数据采集处理及可编程控制器同时控制10台以上的扭转成型机联网操作，实现一台电脑显示屏控制10台以上机器的全自动的生产控制。

采用本实用新型的光纤倒像器旋转差速扭转成型装置处理光纤板毛坯的实现过程：

首先由两个安装在旋转扭转轴上的扭转杆在扭转成型炉升温加热过程中保持相同速度同步旋转，然后将装夹在旋转轴上的扭转杆卡具中的光纤板毛坯在扭转成型炉中按设定的升温保温成型进行升温加热，光纤板毛坯在此过程中均匀受热，待温度升至设定的光纤板毛坯扭转成型温度后开始光纤板毛坯的扭转成型，第一旋转扭转轴和第一旋转扭转轴按设定的程序实行不同的速度旋转，利用第一旋转扭转轴和第一旋转扭转轴之间不同的旋转速度实现两个旋转轴的差速旋转扭转，因为光纤板毛坯已经通过加热到达玻璃的软化温度，这时旋转扭转轴速度较快的一端会带动光纤板毛坯缓慢匀速的向前扭转，在同步旋转时角度传感器因为同步旋转所以旋转角度一致，当光纤板差速旋转开始时，左右两端的旋转角度发生变化，角度传感器开始记录左右旋转速度不同的旋转轴所旋转的角度，逐渐实现扭转角度，待其达到180°角度差后，两端的角度传感器给一个触发信号给驱动电机和扭转成型炉加热电源，以实时的停止扭转成型加热炉的加热电源和旋转轴的旋转。同时这些数据会传递到数据采集处理及可编程控制器中进行汇总和处理，使其可以在电脑显示屏中及时显示。一个电脑显示屏可以同时显示10台以上扭转成型机的扭转成型过程，这10台以上的扭转成型机通过联网连接各自的可编程控制器，然后独立的汇总到操作平台，整个光纤倒像器生产实现全自动控制过程。差速旋转扭转的旋转轴的左右旋转速度的大小可以通过可编程控制器设定的程序对驱动电机进行调节，旋转方向可以顺时针和逆时针调节，可以避免在扭转成型过程中因其他因素导致的光纤板毛坯扭转角度未达到180°角度或超过180°角度予以角度修正，从而提高光纤倒像器扭转成型质量和产品合格率。

下面就光纤倒像器旋转差速扭转成型装置的工作过程列举具体实施例以作进一步说明，实施例工作过程如下：

(1)预先在数据采集处理及可编程控制器19上设定光纤倒像器的扭转成型温度制度、升温和保温时间、第一扭转成型轴和第二扭转成型轴的旋转速度和旋转方向、到达差速的扭转成型温度和开始差速扭转时间以及停止旋转扭转时间等扭转成型工艺的各项工艺参数；

(2)将光纤板毛坯4紧密装夹在第一扭转杆1和第二扭转杆2夹紧卡具中，调整扭转成型炉3使光纤板毛坯4处于加热炉的正中位置；

(3)在电脑显示屏20的操作页面点击“开始”，扭转成型炉3开始升温加热，同时第一驱动电机9和第二驱动电机10按照设定的旋转速度2圈/分钟进行同步旋转，光纤板毛坯4在此升温过程中被加热部位均匀受热，同时第一角度传感器11和第二角度传感器12开始记录旋转角度，实时的旋转速度和所旋转角度可以在电脑显示屏20上实时观测，在未达到扭转成型温度前，两边的角度传感器保持同步旋转角度；

(4)当温度升至程序设定的光纤板毛坯扭转成型温度680℃后过3分钟，第一扭转杆1开始按设定的程序减速至0.5圈/分钟，此时，第二扭转杆2的旋转速度大于第一扭转杆1的旋转速度，实现了左右旋转轴的差速旋转扭转，此时左边的第二角度传感器12记录的旋转角度与右边的第一角度传感器11所记录的旋转角度出现不同，角度传感器开始记录左右旋转速度不同的旋转轴所旋转的角度，形成了光纤板毛坯的扭转角度差；

(5)当左右两边角度传感器记录的角度差值达到程序设定的180°时，两端的角度传感器会给出一个触发信号给第一驱动电机9和第二驱动电机10以及扭转成型炉3加热电源以关闭加热电源和驱动开关，第一驱动电机9和第二驱动电机10同时停止驱动，第一扭转杆1和第二扭转杆2停止旋转，扭转成型炉3也同时停止加热，扭转成型过程进入了退火冷却降温阶段，扭转过程结束。

整个光纤倒像器扭转成型过程按照设定的升温和时间程序工作，这些数据会传递到数据采集处理及可编程控制器中进行汇总和处理，使其可以在电脑显示屏中及时显示观测，一个电脑显示屏可以同时显示10台以上扭转成型机的扭转成型过程，这10台以上的扭转成型机通过联网连接各自的可编程控制器，然后独立的汇总到一起，整个光纤倒像器生产实现了全自动控制，全自动扭转成型，减少了人为操作因素，避免了操作工人熟练程度的影响，减少了由人为操作带来的不必要的损失，避免了因光纤板毛坯受热不均匀引起的扭后外围斑点、白边以及畸变等扭转损失，提高了光纤倒像器的扭转成型质量和生产效率。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。