专利名称：制造光缆带槽棒的设备和方法
技术领域：
本发明涉及一种用于制造具有SZ-槽的光缆用的带槽棒的设备和方法。
背景技术：
所谓“SZ-槽”是一种已知的用于容纳光纤的带槽棒的沟槽形状，其中螺旋槽的方向按照S-扭转方向和Z-扭转方向交替。图5A和图5B分别是具有这种SZ-槽的带槽棒实例的截面图和透视图。
在图5A和图5B中，附图标记11,12,13和14分别代表带槽棒，拉伸件，槽和反转中心线。
该反转中心线是一个虚拟轴，它连接了每一个槽中位于该槽被反转的点(反转部分)和邻近的反转部分之间的点，并且对于每一个槽来讲都存在。在图5A和图5B中，画有斜线的槽的反转部分由附图标记15-1和15-2表示，反转中心线由附图标记14表示。该带槽棒11由热塑性树脂通过挤压模塑法制备而成，因此在其中心设有拉伸件12。在该带槽棒11的外表面形成一或多个槽13。
当将光纤插入带有SZ-沟槽的带槽棒中时，在将该带槽棒直向拉伸的同时，每一个槽形成的轨迹以一相对于该反转中心线的预定角度沿正向和反向转动，然后返回。在带槽棒所具有的S槽或Z槽形成一个在该带槽棒表面一个方向转动的轨迹的情况下，需要旋转光纤馈入装置或带槽棒馈入装置以及卷绕装置，这一切需要大型而复杂的设备。
相反，当使用具有SZ-槽的带槽棒时，只需转动该带槽棒使得该光纤插入的位置是周期性反转的即可，而不需要使用旋转这种大型设备的机械。这基本上可以简化生产设备，降低成本，并提高安全性。
在一种已知的模压具有SZ-槽的带槽棒的方法中，在模具沿交替方向旋转的同时，用模具挤出熔融热塑性树脂，该模具内表面具有与该槽在几个点上的局部形状相对应的凹陷或凸出。
使用变速电机以及传动装置驱动该模具，该电机能正向和反向旋转。控制该模具旋转速度的速度控制法是一种典型的控制电机的方法，该方法中，速度指令电压基本上是具有正弦波形的电压。该SZ-槽的反转周期与该速度指令信号的周期相同。由于该反转角与该速度指令电压的时间积分值成比例，该角由该正弦电压波形的振幅确定。因此，改变该具有正弦电压波形的速度指令信号的周期或振幅，以改变该SZ-槽的周期或反转角。
图3表示一理想的速度指令电压随时间变化的电压波形，以及模具的旋转位置。为了便于理解该模具的旋转位置，在它的一个位置上显示一个点。对于传统方法中电机关于时间的速度指令电压，理想的是标准的正弦波形，如图3所示，其中在正向旋转侧和反向旋转侧的周期相同，并且振幅的正负绝对值彼此相等。也就是，在起始位置“a”，该速度指令电压是0V，朝向b点随时间而增加，该电机的速度也增加。该电压的时间积分值，也就是该电压波形的面积，与该模具的旋转角成比例。到达点“b”之后，该电机的速度下降，在“c”降为0。随后，沿负方向施加速度指令电压，该电机开始反向旋转。在点“d”，该电机的速度达到了反向的最大速度。然后，该速度逐渐下降，在点“e”降为0。在这种情况下，当图3中正向的面积A与反向的面积B彼此相等时，该模具的正向旋转角和反向旋转角也相等，因此该旋转模具返回至起始位置，在带槽棒被直向拉伸时，该SZ-槽的反转中心线一直位于该带槽棒截面边缘的恒定角度位置。
作为设计电压，在传统方法中的电机速度指令电压具有正弦电压波形，其中在正向旋转侧的速度指令电压和在反向旋转侧的速度指令电压的周期和峰值相同。但是，实际的速度指令电压中，由于产生该速度指令电压的电设备的特征，该电压画出的正弦波形从原点向上或向下偏移，并且总是会存在一个对应于该偏移的偏置电压。由于这个原因，如图4所示，该速度指令电压不具有一个以0V为中心的完美的正弦波形，而具有一个向正向或负向偏移的波形。有时，该偏置电压达到该速度指令电压峰值的2-3％。这导致了该模具正向旋转侧和反向旋转侧之间的旋转角不同。当在这种状态下重复正反交替驱动时，如图4所示，由于在一侧的旋转角始终大于在另一侧的旋转角，因此在一个周期中产生了一个角θ的位移，导致该SZ-槽反转部分位置的逐渐移动。同时，该反转中心线形成了一个在该带槽棒外表面螺旋转动的轨迹。由于在SZ-槽反转部分的位置和光纤的光透射损耗之间存在着一定的关系，故这种反转部分位置的变化增加了光纤的光透射损耗。
如上所述，当驱动该旋转模具的电机连续并交替地沿正向和反向旋转以由制造光缆带槽棒的设备形成SZ-槽时，该模具反转中心线的位置逐渐移动。因此，该反转部分的位置在该槽的纵向是不固定的，这导致了光纤的光透射损耗。
由于该反转中心线在一个方向转动，所以需要将该光纤馈入位置相对于该带槽棒的中心轴转动，这削弱了使用带有SZ-槽带槽棒的优点；也就是说，这使得简化生产设备和降低成本变得困难。
本发明的目的是提供制造光缆用的带槽棒的方法和设备，能够防止该带槽棒反转部分的位置发生偏移。
发明公开本发明提供一种光缆带槽棒制造设备，用以通过周期性地变换驱动旋转模具的变速电机的旋转方向，而在正向和反向交替地驱动旋转模具，从而制造用于光缆的具有SZ-槽的带槽棒，其中对于该驱动旋转模具的变速电机的速度指令电压，在正向旋转侧和在反向旋转侧的峰值被分别设定。该速度指令电压可以具有一周期性的波形，例如正弦波形或梯形波形。
上述光缆带槽棒制造设备包括一控制部件，它有一用于检测该旋转模具起始位置的起始位置检测传感器，从而根据该起始位置检测传感器的输出而强制性地将该速度指令电压改变为一预定值。
在上面的发明中，该起始位置检测传感器的检测定时，被限定在速度指令电压周期性反转的电压波形的一预定相位范围内。
提供一种使用本发明的制造设备制造光缆带槽棒的方法，其中对在正向旋转侧和在反向旋转侧的电压值进行设定，使得该速度指令电压在正向旋转侧和在反向旋转侧的的积分值彼此基本上相等。
提供一种制造光缆带槽棒的方法，其中在正向旋转侧和在反向旋转侧中一侧的峰值高于另一侧的峰值，并且根据该起始位置检测传感器的输出，通过将该速度指令电压强制性地反转至峰值高的一侧，来消除该偏置的影响。
附图的简要说明
图1为表示本发明的光缆用的带槽棒制造设备的主要部分的总结构图。
图2为表示本发明一实施方案的速度指令电压的电压波形和模具旋转位置的说明图。
图3为表示该速度指令电压的理想电压波形和模具旋转位置的说明图。
图4为表示包括偏置电压的速度指令电压的电压波形和模具旋转位置的说明图。
图5为表示具有SZ-槽的带槽棒实例的透视图。
本发明的最佳实施方式图1为表示本发明的光缆用的带槽棒制造设备的主要部分的总结构图。在该图中，附图标记1,2,3,4,5,6,7,8,11,12和13分别表示线路控制装置，变速电机，传动机构，旋转模具，挤压机，用于近程传感器的钢板，近程传感器，支架，带槽棒，拉伸件和槽。
该线路控制装置1是变速电机2的程控驱动条件的控制部分。在那里产生一预定的速度指令信号，也就是一个速度指令电压，该变速电机2按照对应于该速度指令信号值的速度旋转。该线路控制装置1是一个按照程序设计操作的微处理器，能够进行高速数字处理。变速电机2是一个可逆电机，它能够根据速度指令信号的极性改变旋转方向，在正向和反向旋转。该变速电机2的旋转通过传动机构3传递到该旋转模具4，以驱动该旋转模具4。将拉伸件12插入到该旋转模具4的中央，提供熔融热塑性树脂并使它从挤压机5中挤出到该拉伸件12的周围，由此制造带槽棒11，它的槽13的扭转方向根据该旋转模具4在周期性变化方向上的旋转而纵向变化。
在该实施方案中，设置与旋转模具4一起旋转的用于近程传感器的钢板6，以检测该旋转模具4的角位置，并检测到该用于近程传感器的钢板6靠近固定在支架8的近程传感器7。该用于近程传感器的钢板6的特征在于由近程传感器7的检测部件来对其进行选择，并能被该近程传感器7检测。因此，当使用微动开关作为近程传感器7时，该用于近程传感器的钢板6形成一个邻接该微动开关的凸出物或类似物。当使用电磁近程开关作为近程传感器7时，该用于近程传感器的钢板6由磁性材料形成。其它适用的传感器，例如光电传感器或电容传感器，可以用作近程传感器7，并相应地选择用于近程传感器的钢板6。
在图1所示的特定实施例中，使用交流伺服电机(性能37KW，额定转数1500rpm)作为变速可逆电机驱动该旋转模具，使用近程开关作为起始位置检测传感器。
参考图2描述驱动该旋转模具的方法。图2表示速度指令电压和该旋转模具的旋转位置，其方式与图3和图4相类似。用于近程传感器的钢板6与放置在检测起始位置的近程传感器7处的旋转模具4一起旋转的旋转角度被指定为该旋转模具4的起始位置。当带槽棒被模制时，开始驱动该变速电机，使该变速电机的旋转方向从该起始位置向正向和反向在该起始位置处周期性变化。当该带槽棒被模制时，如果旋转模具4不在该起始位置处，那么它首先向该起始位置处旋转，然后开始模制。
使旋转模具4在正向和反向交替旋转以形成SZ-槽的变速电机2，其速度指令电压的电压波形不是简单的正弦波形，如图2所示，与偏置电压有关，其波形在反向旋转侧的驱动电压振幅V2比在正向旋转侧的驱动电压振幅V1基本上大几个百分比(+α％)。
在正向旋转侧和反向旋转侧的周期没有改变。这使得该模具即使是在它由于偏置电压而基本上已经在正向旋转更多时，该模具仍可以可靠地返回至起始位置。
通过这样使峰值在一侧比另一侧设定得更高，不仅在当该速度指令信号的波形在正向旋转侧的时间积分面积由于偏置电压的影响而小于该速度指令信号的波形在反向旋转侧的时间积分面积时可以进行校正，当该速度指令信号的波形在正向旋转侧的时间积分面积大于该速度指令信号的波形在反向旋转侧的时间积分面积时也可以进行校正。可以任意选择该α值。尽管在上面的描述中该速度指令信号在正向旋转侧具有正偏置电压，但是当然在该速度指令信号在反向旋转侧具有偏置电压的情况下也很容易地作出校正。
当近程传感器7检测该旋转模具4到达起始位置的时间时，在反向旋转侧的速度指令电压被重新设定，同时被切换至在正向旋转侧的速度指令电压。这一切如图2所示，其中在比360°稍微提前一些的地方，该正弦波被重新设定为0V。因此，面积A和B彼此相等。结果，该电机的正向旋转角和反向旋转角彼此相等，该旋转模具每一次几乎在正向旋转侧和反向旋转侧的相同位置倒转，这避免了该SZ-槽反转中心线的偏移。
存在一种带槽棒，其中槽在该带槽棒外表面上在毗邻的反转位置之间转动的角度被设定为360°或更大。为了制造这种带槽棒，在正向和反向旋转过程中对起始位置进行两次或更多次的检测，因为该旋转模具4的正向旋转角和反向旋转角是360°或更大。因此，优选对将在反向旋转侧的速度指令电压重新设定为0V的时间进行限制，从而只能在当该正弦波形的相位处于一限定的相位范围时才能检测到该起始位置，该限定的相位范围例如1.5π(270°)-2π(360°)。优选该相位范围可以通过程序设计而被任意限定。
该速度指令电压可以被任意设定为具有一个非正弦波形。在这个实施方案中，通过在线路控制装置1中编置程序，可以产生所希望的波形。尽管上面描述了单个位置检测传感器，但可以使用多个位置检测传感器。
根据本发明从上述描述中可以清楚地看出，由于可以分别设定驱动旋转模具的变速电机的速度指令电压在正向旋转侧和反向旋转侧的峰值，根据其极性可以取消偏置电压，可以校正由于驱动该旋转模具的设备的偏置电压而产生的倒转角位置的累加偏移。
另外，由于提供了起始位置检测传感器以检测该旋转模具的起始位置，并且由于速度指令电压被根据该起始位置检测传感器的输出而强制性地改变为一预定值，因此即使当该旋转模具被重复倒转时，也可以可靠地返回该旋转模具。由于该起始位置不变，故该倒转角的位置是稳定的，该反转部分位置逐渐改变的现象被避免。这使得它可以减少由于该SZ-槽反转部分位置改变产生的光透射损耗，并因此改善了该光缆的性能。
由于该起始位置检测传感器的检测时间被限定在该速度指令电压的相位范围内，故该旋转模具的旋转角可以被设定为360°或更大，可以制造一个带有SZ-槽的带槽棒，其中模具从一个反转部分至其毗邻的反转部分的转动角为360°或更大。
由于对正向旋转侧和反向旋转侧的电压进行设定，使得该速度指令电压在正向旋转侧和反向旋转侧的时间积分值基本彼此相等，所以该反转部分位置是稳定的，该反转部分位置逐渐改变的现象被避免。这使得它可以减少由于该SZ-槽反转部分位置改变产生的光透射损耗，并因此改善了该光缆的性能。
由于根据该正向和反向旋转侧中峰值低的一个而取消了偏置值，因此当该模具旋转到峰值高的一侧时，该速度指令电压被根据该起始位置检测传感器的输出而强制性地改变，由此消除了该偏置电压的影响。这使得它可以校正由于驱动该旋转模具的设备的偏置电压而产生的倒转角位置的累加偏移。
工业应用如上所述，通过使用本发明的光缆用带槽棒制造设备和方法，即使当变速电机中存在偏置电压时，也可以在具有SZ-槽的带槽棒中形成在正向旋转侧和反向旋转侧具有相同周期和相同尺寸的槽。由于该反转部分位置不会从所设计的位置发生偏移，因此可以获得具有优异透射特性的光缆。
权利要求
1．一种光缆带槽棒制造设备，包括一旋转模具和一驱动所述旋转模具的变速电机，所述带槽棒具有一或多个通过周期性地沿正向和反向倒转所述变速电机的旋转方向而模制的SZ-槽，其中所述变速电机的速度指令电压，在正向旋转侧和反向旋转侧的峰值可以被分别设定。
2．如权利要求1的光缆带槽棒制造设备，还包括一控制部件，它有一用于检测所述旋转模具起始位置的起始位置检测传感器，所述控制部件根据所述起始位置检测传感器的输出而强制性地将该速度指令电压改变为一预定值。
3．如权利要求2的光缆带槽棒制造设备，其中由所述起始位置检测传感器检测的定时，被限定在速度指令电压周期性反转的电压波形的预定相位范围内。
4．一种使用如权利要求1的光缆带槽棒制造设备制造光缆带槽棒的方法，其中对在正向旋转侧和反向旋转侧的电压值进行设定，使得该速度指令电压在正向旋转侧和在反向旋转侧的积分值基本上彼此相等。
5．一种使用如权利要求2或3的光缆带槽棒制造设备制造光缆带槽棒的方法，其中为了消除产生该速度指令电压用的装置的偏置电压，根据在正向旋转侧和反向旋转侧的峰值中较低的一个，当所述模具旋转至峰值较高的一侧时，根据该起始位置检测传感器的输出，通过强制性地反转该速度指令电压来消除该偏置电压的影响。
全文摘要
提供一种制造具有SZ－槽的带槽棒用的设备和方法,其中可以防止反转部分的位置发生偏移。在制造带槽棒的设备中,施加在驱动旋转模具的变速电机上的速度指令电压在正向旋转侧和反向旋转侧的峰值被分别设定,而且该速度指令电压在正向旋转侧和反向旋转侧的时间积分值被设定为彼此相等,由此消除了速度指令电压的偏置电压的影响。
文档编号G02B6/44GK1301356SQ99806241
公开日2001年6月27日 申请日期1999年8月26日 优先权日1998年10月21日
发明者伊藤裕之, 冈田武彦, 安井繁骑, 荒木辉男 申请人:住友电气工业株式会社