专利名称：光纤陀螺线圈的涂胶工艺及其涂胶装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种对光纤陀螺中使用的线圈进行涂胶和涂胶用的装置。
背景技术：
光纤陀螺是一种基于Sagnac效应的光纤角速度传感器，它具有广泛的应用前景，在不同使用的环境下，光纤陀螺应具有高可靠性能，其性能之一的指标就是抗振性。虽然，相对于其它类型的陀螺而言光纤陀螺具有抗振的优势，但在使用中也显露出振动环境对光纤陀螺精度产生的影响。其问题之一在于光纤线圈的不坚固，当光纤按同一方向缠绕在光纤环上时，从宏观上观看，光纤绕制得特别紧密，但从微观上观看，光纤与光纤之间以及光纤与环之间都存在有一定的间隙。光纤无约束或约束不充分，在振动中产生位移、扭曲等，最终影响光纤陀螺的正常输出。
为了提高光纤环抗振性能，目前的做法是绕制光纤环时在光纤表面涂敷一层胶。从实际的绕环结果，涂胶虽可改善光纤环的抗振性能，若涂胶工艺不当，不但抗振效果不好，还会影响光纤环的另一重要参数——偏振串音。绕环涂胶对光纤环的影响主要表现在如下方面(1)涂胶量的影响涂胶量较小，光纤环的抗振能力明显较低；当涂胶量较大时，振动性能好，但光纤环的偏振串音下降很多，甚至不合格(该涂胶为“刷胶”方式，对胶量的多少不可控)。
(2)涂敷均匀度的影响对振动性能和偏振串音都有直接影响，严重时两者都不合格。
(3)固化后胶的硬度的影响涂胶不固化或固化不完全，振动不过关；但固化后硬度较大时，又影响光纤环的偏振串音。
基于上述原因，在光线环的绕制过程中，必须控制用胶的涂敷及涂敷质量，因此，本专利申请的发明人经实验论证用胶粘剂将光纤与光纤之间在缠绕时固结为一体，这样胶粘剂就可以填充在这些光纤与光纤之间的空隙中，在固化条件下利用胶液的粘接力，可以使光纤与光纤以及光纤与光纤环连成一个整体，这样就可以确保线圈具有良好的坚固性，减少振动环境对光纤陀螺的影响。
发明内容
本发明的目的之一在于公开一种加工光纤过程中绕纤、涂胶一次成型的涂胶工艺。
本发明的目的之二在于公开一种能够均匀地将胶液涂在光纤上的涂胶装置。
本发明的一种能够一次成型地将胶液均匀涂覆在光纤陀螺线圈上的涂胶工艺，其工艺步骤包括(A)将胶液放入胶池中；(B)将光纤安装在供纤机构上，引出光纤头，光纤头将通过第二支架、张力控制机构、第一支架进入固定在排纤机构上的涂胶本体上的第一斜形槽、胶池、限胶滚珠、第二斜形槽、漏胶口、第一口杯和第二口杯，最后将光纤绕在收纤机构的光纤环上；(C)打开电源装置，在张力控制机构的20～60r/min绕速控制下，绕缠在收纤机构的光纤环上的光纤均匀涂覆有胶液；(D)从收纤机构上取下光纤环，在温箱内热固化1～4小时，在空冷1～4小时，固化完成后，取出，即光纤涂胶完成。
本发明的一种能够一次成型地将胶液均匀涂覆在光纤陀螺线圈上的涂胶装置，涂胶本体与连接件为一体加工成型结构，连接件设在涂胶本体的一侧边上，连接件上设有安装孔，通过安装孔将涂胶装置安装在排纤机构上；涂胶本体上设有胶池、漏胶口、凹槽，在胶池的相对边上设有供光纤通过的第一斜形槽和第二斜形槽，第二斜形槽的根部设有限胶滚珠，限胶滚珠上设有供光纤通过的槽，限胶滚珠安装在胶池的底部；漏胶口为一穿透涂胶本体的一空孔；凹槽为一长方形凹槽结构，凹槽内安装有第一口杯和第二口杯，第一口杯的杯口向漏胶口方向放置，第一口杯的杯管与第二口杯的杯管套接，第二口杯的杯口向外放置。
本发明与现有技术相比的有益效果在于(1)胶液均匀涂敷在光纤的表面；(2)绕纤与涂胶一次成型减少了加工光纤陀螺线圈成型的时间；(3)光纤与光纤之间，光纤与绕纤环之间无间隙。
图1是本发明涂胶装置的外形示意图。
图2是本发明涂胶本体的俯视图。
图3(a)是本发明第一口杯结构示意图。
图3(b)是本发明第二口杯结构示意图。
图4是微机控制半自动光纤绕环机的外形示意图。
图5是涂胶与否的光纤环消光比测试图。
图中1.第一口杯101.杯口102.杯管2.第二口杯201.杯口202.杯管 3.第一斜形槽 13.第二斜形槽 4.胶池 5.漏胶口 6.涂胶本体 7.连接件 701.安装孔 8.凹槽 9.限胶滚珠 501.收纤机构502.排纤机构 503.供纤机构 504.张力控制机构 505.第一支架506.第二支架 507.箱体 508.底盘 509.盖体具体实施方式
下面将结合附图对本发明作进一步的说明。
本发明的涂胶装置安装在“微机控制半自动光纤绕环机”的排纤机构502上，且与第一支架505的滑轮在同一轴线上。从供纤机构503引出来的光纤经第二支架506、张力控制机构504、第一支架505、然后进入本发明的涂胶装置的第一斜形槽3、、胶池4、限胶滚珠9、第二斜形槽13、漏胶口5、第一口杯1和第二口杯2，最后将光纤绕在收纤机构501的光纤环上。微机控制半自动光纤绕环机的外形结构请参见图4所示，申请号是200310113497.X，申请日是2003年11月13日。在图4(画有虚线圆圈)所示中，涂胶装置通过连接件7上的安装孔701用螺钉固定在排纤机构502的端部，涂胶本体6上的第一斜形槽3与第一支架505上的滑轮必须保持在同一轴线上，不然，光纤不能正常通过涂胶本体6。
在本发明中，绕纤与涂胶一次成型。所使用的胶液为由含乙烯基端基的聚二甲基硅氧烷在铂络合物的催化作用下，与多官能度的含氢硅烷起加成反应，从而发生链增长合链交联的一种硅橡胶。在绕纤、涂胶过程中的步骤为(A)将胶液放入胶池4中；(B)将光纤安装在供纤机构503上，引出光纤头，光纤头将通过第二支架506、张力控制机构504、第一支架505进入固定在排纤机构502上的涂胶本体6上的第一斜形槽3、胶池4、限胶滚珠9、第二斜形槽13、漏胶口5、第一口杯1和第二口杯2，最后将光纤绕在收纤机构501的光纤环上；(C)打开电源装置，在张力控制机构504的20～60r/min绕速控制下，绕缠在收纤机构50 1的光纤环上的光纤均匀涂覆有胶液；(D)从收纤机构501上取下光纤环，在温箱内热固化1～4小时，在空冷1～4小时，固化完成后，取出，即光纤涂胶完成。
经对未涂胶的光纤环与涂有胶液的光纤环进行消光比测试，得到消光比降低了约4dB，如图5所示。在实践中取得了良好的效果，对于光纤线圈比较重要的参数消光比(串音)而言，改进后的工艺比以前工艺的效果改进很多。在图5中可以看出当温度低于室温后，消光比降低很多，基本上在0℃以下消光比降到20dB以下，不能满足使用要求。采用本发明的涂胶工艺后，可以看出效果比较明显，在-20℃时其消光比为26.4dB，-25℃时其消光比为26.05dB。虽然在温度变化的情况下消光比也有比较大的变化，但变化的幅度比改进前小得多，同时在整个工作温度范围内能够基本满足使用要求。而且就工艺本身而言，避免了改进前工艺的缺陷，提高了可操作性，节省了时间和涂料，可以说是向前迈了一大步。
本发明的一种能够一次成型地将胶液均匀涂覆在光纤陀螺线圈上的涂胶装置，涂胶本体6与连接件7为一体加工成型结构，其构成涂胶装置；连接件7设在涂胶本体6的一侧边上，连接件7上设有安装孔701，通过安装孔701将涂胶装置安装在排纤机构502上；涂胶本体6上设有胶池4、漏胶口5、凹槽8，在胶池4的相对边上设有供光纤通过的第一斜形槽3和第二斜形槽13，第二斜形槽13的根部设有限胶滚珠9，限胶滚珠9上设有供光纤通过的槽，限胶滚珠9安装在胶池4的底部；漏胶口5为一穿透涂胶本体6的一空孔；凹槽8为一长方形凹槽结构，凹槽8内安装有第一口杯1和第二口杯2，第一口杯1的杯口101向漏胶口5方向放置，第一口杯1的杯管102与第二口杯2的杯管202套接，第二口杯2的杯口201向外放置。
在本发明中的涂胶装置，第一口杯1和第二口杯2的杯管直径是不一样大的，因其中的一个杯管需要套接在另一个口杯的杯管内，所以一个杯管的内径就是另一个杯管的外径，并且杯管的大小与光纤的粗细是适配的，即第一口杯1的杯管102直径大于第二口杯2的杯管202的直径。光纤在行进过程中，在胶池4中带胶，此时胶量较大，经过第一口杯1后多余的胶液被“刮下”，只在光纤的表面留有所需的薄薄一层，且较为均匀，符合涂胶用量。
在本发明中的涂胶装置，由于双组分室温硫化加成型硅橡胶胶液由含乙烯基端基的聚二甲基硅氧烷在铂络合物的催化作用下，与多官能度的含氢硅烷起加成反应，从而发生链增长合链交联的一种硅橡胶。在本发明中，胶池4为梯形形状，胶池4的底部小于口部的设计是因胶液在放置4个小时左右会自己固化，从而不能再使用，所以在配胶时或者在胶池4中放入胶液时以胶池4为用量单位。
在本发明中，限胶滚珠9用于限制光纤通过胶池4时，涂覆在光纤上的多余的胶量。限胶滚珠9上的槽宽仅约大于光纤，这样就有利于将多余的胶量“刮下”，使光纤在进入第二斜形槽13、漏胶口5时无过多的胶液。
使用本发明的涂胶装置能够使胶液均匀涂敷在光纤的表面，并且光纤与光纤之间，光纤与绕纤环之间无间隙有效地提高了消光比。绕纤与涂胶一次成型减少了加工光纤陀螺线圈成型的时间。
权利要求
1.一种能够一次成型地将胶液均匀涂覆在光纤陀螺线圈上的涂胶工艺，其特征在于(A)将胶液放入胶池(4)中；(B)将光纤安装在供纤机构(503)上，引出光纤头，光纤头将通过第二支架(506)、张力控制机构(504)、第一支架505进入固定在排纤机构(502)上的涂胶本体(6)上的第一斜形槽(3)、胶池(4)、限胶滚珠(9)、第二斜形槽(13)、漏胶口(5)、第一口杯(1)和第二口杯(2)，最后将光纤绕在收纤机构(501)的光纤环上；(C)打开电源装置，在张力控制机构(504)的20～60r/min绕速控制下，绕缠在收纤机构(501)的光纤环上的光纤均匀涂覆有胶液；(D)从收纤机构(501)上取下光纤环，在温箱内热固化1～4小时，在空冷1～4小时，固化完成后，取出，即光纤涂胶完成。
2.根据权利要求1所述的一次成型地将胶液均匀涂覆在光纤陀螺线圈上的涂胶工艺，其特征在于绕纤和涂胶一次加工成型。
3.根据权利要求1所述的一次成型地将胶液均匀涂覆在光纤陀螺线圈上的涂胶工艺，其特征在于涂覆在光纤上的胶液是双组分室温硫化加成型硅橡胶液，由含乙烯基端基的聚二甲基硅氧烷在铂络合物的催化作用下，与多官能度的含氢硅烷起加成反应，从而发生链增长合链交联的一种硅橡胶。
4.根据权利要求1所述的一次成型地将胶液均匀涂覆在光纤陀螺线圈上的涂胶工艺，其特征在于涂覆有胶液的光纤其消光比降低了4dB。
5.一种能够一次成型地将胶液均匀涂覆在光纤陀螺线圈上的涂胶装置，其特征在于涂胶本体(6)与连接件(7)为一体加工成型结构，其构成涂胶装置；连接件(7)设在涂胶本体(6)的一侧边上，连接件(7)上设有安装孔(701)，通过安装孔(701)将涂胶装置安装在排纤机构(502)上；涂胶本体(6)上设有胶池(4)、漏胶口(5)、凹槽(8)，在胶池(4)的相对边上设有供光纤通过的第一斜形槽(3)和第二斜形槽(13)，第二斜形槽(13)的根部设有限胶滚珠(9)，限胶滚珠(9)上设有供光纤通过的槽，限胶滚珠(9)安装在胶池(4)的底部；漏胶口(5)为一穿透涂胶本体(6)的一空孔；凹槽(8)为一长方形凹槽结构，凹槽(8)内安装有第一口杯(1)和第二口杯(2)，第一口杯(1)的杯口(101)向漏胶口(5)方向放置，第一口杯(1)的杯管(102)与第二口杯(2)的杯管(202)套接，第二口杯(2)的杯口(201)向外放置。
6.根据权利要求5所述的涂胶装置，其特征在于第一口杯(1)的杯管(102)直径可以大于第二口杯(2)的杯管(202)的直径。
7.根据权利要求5所述的涂胶装置，其特征在于第一口杯(1)的杯管(102)直径可以小于第二口杯(2)的杯管(202)的直径。
8.根据权利要求5所述的涂胶装置，其特征在于胶池(4)为梯形形状，胶池(4)的底部小于口部。
全文摘要
本发明公开了一种对光纤陀螺线圈的涂胶装置及其涂胶工艺，当光纤通过涂胶装置，光纤表面将均匀涂覆有胶液，使绕纤和涂胶一次成型。涂胶装置的涂胶本体与连接件为一体结构，连接件设在涂胶本体的一侧边上，涂胶本体上设有胶池、漏胶口、凹槽；在胶池的相对边上设有供光纤通过的第一斜形槽和第二斜形槽，第二斜形槽的根部设有限胶滚珠，限胶滚珠上设有供光纤通过的槽；漏胶口为一空孔；凹槽内安装有第一口杯和第二口杯，第一口杯的杯口向漏胶口方向放置，第一口杯的杯管与第二口杯的杯管套接，第二口杯的杯口向外放置。本发明的涂胶工艺使胶液均匀涂敷在光纤的表面，并且光纤与光纤之间，光纤与绕纤环之间无间隙有效地提高了消光比。绕纤与涂胶一次成型减少了加工光纤陀螺线圈成型的时间。
文档编号B05D1/18GK1597143SQ200410078259
公开日2005年3月23日 申请日期2004年9月23日 优先权日2004年9月23日
发明者孟照魁, 伊小素, 杜新政, 杨学围, 张春熹 申请人:北京航空航天大学