专利名称：光纤自动绕线机的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种光纤自动绕线机，是光电子器件行业中用于辅助操作员完成产品盘盒的设备。
背景技术：
目前市场上绕线机产品种类很多，但大多品种集中用于绕制电感线圈、继电器线圈等金属导线，而用于绕制光纤的绕线机品种并不多。一般绕线机没有自动控制和计长功能，高档绕线机功能强，但价格高，单价在几万到上百万不等，主要用于光纤制造厂家，因而寻找一种既实用又经济的光纤绕线机就成为一些中小企业的当务之急。为解决这种需求，有些厂家已经尝试过自制设备，但目前自制设备当中大多是一些手摇式的设备，并不能实现自动控制和计长功能，并且由于手摇设备重复性差，张力不好控制，因而可能会对产品的质量造成不良的影响。目前市面上销售的可用于绕制光纤的中高档绕线机主要采用数控技术，其优点是功能强大，可实现自动控制、计量长度、排线等功能；缺点是造价高、体积大、功耗大、而且线圈架上的绕线轮大多不可调，适应性不强。
实用新型内容本实用新型所要解决的技术问题是克服现有技术上的不足，提供一种具有自动控制和计长功能的光纤自动绕线机，所述光纤自动绕线机可以在绕线时更改光纤盘绕的半径且价格低廉。
本实用新型所采用的技术方案是本实用新型包括机架、驱动装置、绕线装置、制动装置，所述机架包括机架体、I导线轮、剪切基准线、II导线轮，所述I导线轮、所述II导线轮分别设置在所述机架体上部两侧，所述剪切基准线设置在所述机架体上部且位于所述I导线轮、所述II导线轮之间，所述驱动装置与所述绕线装置相连接，所述绕线装置包括线圈架、绕线轮，所述绕线轮设置在所述线圈架上，所述驱动装置、所述制动装置分别固定连接在所述机架体上，它还包括计米装置、电控装置，所述驱动装置包括步进电机、电机联轴器、主轴、电机支座，所述主轴一端通过所述电机联轴器与所述步进电机输出轴相连接并一起固定在所述电机支座上、另一端与所述绕线装置相连接，所述计米装置设置在所述机架体上部且位于所述I导线轮、所述II导线轮之间，所述计米装置包括光电传感器、编码盘、计米轴、防跳线器、标准计米轮，所述编码盘、所述标准计米轮分别设置在所述计米轴的两端，所述光电传感器和所述编码盘相对应，所述I导线轮、所述II导线轮、所述绕线轮、所述防跳线器、所述标准计米轮的走线槽位于同一个竖直平面内，所述电控装置包括控制键盘、步进电机驱动器、主控制电路板，所述控制键盘、所述步进电机驱动器、所述光电传感器分别与所述主控制电路板的单片机处理器电连接。
所述绕线装置还包括刻度尺，所述绕线轮为两个尺寸相同的剖分式半圆轮，所述绕线轮通过调节螺钉固定连接在所述线圈架上。
所述制动装置包括力矩可调的无源磁阻尼张力器、制动联轴器、制动器轴、制动器支座、两个锥形定心滑块、套筒、锥形定位螺母，所述制动器轴一端通过所述制动联轴器与所述无源磁阻尼张力器相连接并一起固定在所述制动器支座上、另一端依次连接两个所述的锥形定心滑块、所述套筒、所述锥形定位螺母。
本实用新型还包括显示装置，所述显示装置与所述主控制电路板的单片机处理器电连接，所述显示装置包括显示面板、若干个LED数码管和若干个LED状态指示灯。
本实用新型的有益效果是由于本实用新型包括计米装置、电控装置，采用无源磁阻尼张力器给光纤作张力控制器大大简化了控制方面的设计，无需为其专门配置一个电路控制板，另外采用光电传感器与编码盘结合的方式来计量光纤的长度也使得控制电路的设计大为简化，由于从键盘上输入和显示屏上显示的都是光纤的长度值，而要控制电机运转需要的是脉冲信号，这就需要把光纤的长度数值转换为脉冲信号，而光电传感器、编码盘与计米轮等结构结合起来可以实现这种功能在操作过程中，光纤需要在标准计米轮上缠绕一周(标准计米轮一周的长度为固定值b)，接着利用存储在单片机处理器芯片上的程序事先把从键盘上输入的数值转换成脉冲数并储存在特定的寄存器上，再利用这些脉冲信号去驱动步进电机运转，当光纤拉动标准计米轮转动一周时，光纤就走过长度b，由于标准计米轮与编码盘是用计米轴连在一起的，所以这时编码盘也将转一周，产生c个脉冲，这时程序将把这些脉冲数累加起来直到程序中的脉冲数与寄存器上的脉冲数相等时，程序将给步进电机发送停机信号，步进电机将自动停止，此次操作结束，故本实用新型具有自动控制和计长功能；由于本实用新型所述绕线轮为两个尺寸相同的剖分式半圆轮，事先把绕线轮剖分为两半并用螺钉固定在线圈架上，通过绕线轮固定在线圈架上的位置不同来调节光纤圈的大少，调节后成一跑道型的绕线结构，可以绕制出不同大小的光纤圈，方便操作员进行盘盒操作，同时线圈架上还配有刻度尺来协助绕线轮的调节，故本实用新型可以在绕线时更改光纤盘绕的半径；由于本实用新型结构相对简单，故本实用新型价格低廉。
图1是本实用新型的结构示意图；图2是本实用新型绕线装置的结构示意图；图3是本实用新型制动装置的结构示意图；图4是本实用新型驱动装置、绕线装置的结构示意图；图5是本实用新型计米装置的结构示意图；
图6是本实用新型的电气控制原理示意图；图7是本实用新型的数据处理流程示意图。
具体实施方式
如图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7所示，本实用新型包括机架、驱动装置、绕线装置、制动装置、计米装置、电控装置、显示装置，所述机架包括机架体1、I导线轮2、剪切基准线4、II导线轮5，所述I导线轮2、所述II导线轮5分别设置在所述机架体1上部两侧，所述剪切基准线4设置在所述机架体1上部且位于所述I导线轮2、所述II导线轮5之间，所述驱动装置与所述绕线装置相连接，所述驱动装置、所述制动装置分别固定连接在所述机架体1上，所述绕线装置包括线圈架7、刻度尺8、绕线轮9，所述绕线轮9为两个尺寸相同的剖分式半圆轮，所述绕线轮9通过调节螺钉10固定连接在所述线圈架7上，所述驱动装置包括步进电机19、电机联轴器20、主轴21、电机支座22，所述主轴21一端通过所述电机联轴器20与所述步进电机19输出轴相连接并一起固定在所述电机支座22上、另一端与所述绕线装置相连接，所述计米装置设置在所述机架体1上部且位于所述I导线轮2、所述II导线轮5之间，所述计米装置包括底板23、防护罩25、光电传感器26、编码盘27、计米轴28、防跳线器29、标准计米轮30，所述底板23与所述机架体1相固定连接，所述防护罩25将所述光电传感器26、所述编码盘27罩住，所述编码盘27、所述标准计米轮30分别设置在所述计米轴28的两端，所述光电传感器26和所述编码盘27相对应，所述I导线轮2、所述II导线轮5、所述绕线轮9、所述防跳线器29、所述标准计米轮30的走线槽位于同一个竖直平面内，主要用于改变光纤的走向和保证光纤在整个绕线过程中保持在一个平面内，设置所述防跳线器29的目的是为了防止光纤跳出所述标准计米轮30，所述标准计米轮30采用特种耐磨防滑塑料制作，所述电控装置包括控制键盘6、步进电机驱动器31、主控制电路板24，所述控制键盘6、所述步进电机驱动器31、所述光电传感器26、所述显示装置分别与所述主控制电路板24的单片机处理器32电连接，所述控制键盘6与所述单片机处理器32通过RS232通讯协议进行通讯，所述制动装置包括力矩可调的无源磁阻尼张力器11、制动联轴器12、制动器轴13、制动器支座14、两个锥形定心滑块16、套筒17、锥形定位螺母18，所述制动器轴13一端通过所述制动联轴器12与所述无源磁阻尼张力器11相连接并一起固定在所述制动器支座14上、另一端依次连接两个所述的锥形定心滑块16、所述套筒17、所述锥形定位螺母18，所述显示装置包括显示面板3、五个LED数码管和三个LED状态指示灯，所述LED数码管用于显示光纤的长度，所述主控制电路板24上的单片机处理器32把从所述编码盘27过来的脉冲信号转换为长度信息显示在所述显示面板3上，三个所述的LED状态指示灯用来显示机器运行的状态信息，红灯表示停止状态，黄灯表示暂停状态，绿灯表示运行状态。
本实用新型对光纤进行绕线的过程是把光纤盘15固定在制动器轴13上，通过无源磁阻尼张力器11给予光纤一定的张力，然后光纤依次通过I导线轮2、计米装置中的防跳线器29、标准计米论30(在上面绕一周)、II导线轮5，最后固定在线圈架7上的绕线轮9上，通过步进电机19带动主轴21上的线圈架7转动，从而实现绕线功能；当步进电机19带动光纤运转时，光纤带动标准计米论30转动，从而带动编码盘27转动，光电传感器26把编码盘27传过来的信息转变为脉冲信号，用于计量光纤长度；控制键盘6与主控制电路板24相连，通过键盘6给主控制电路板24发信号，主控制电路板24通过步进电机驱动器31驱动步进电机19运转，当绕线完成后，主控制电路板24给步进电机19一个停止信号，步进电机19停止运转。
本实用新型在操作开始前需要设定基准，先从光纤盘15中预量1米光纤并在该处打上黑点作为基准标志，绕线时让该处基准(黑点)与剪切基准线4对齐，绕线完毕后光纤应以剪切基准线4为剪切基准，从而保证剪下来的光纤长度准确。操作时，应先根据产品盘盒长度的需要来调节绕线轮9在线圈架7上的位置，具体操作为当获知盘盒长度后，可利用线圈架7上的刻度尺8迅速计算出两半绕线轮9的距离位置，并利用四个调节螺钉10将其锁紧在导轨上；当绕线轮9调整好后，从制动装置夹紧的光纤盘15拉出光纤，光纤需绕过I导线轮2、(穿过)防跳线器29、标准计米轮30(在上面绕一周)和II导线轮5；然后把光纤头从出纤缝穿出，并用胶带纸或夹具固定在绕线轮9上；接着开启电源，预先用手动的方式在绕线轮9上缠绕一到两周，直到光纤1米处的黑点(基准)与剪切基准线4的距离为5～10cm时，停止手动方式，改用电机带动方式，这时可按下控制键盘6上的“Step”键采用点动的方式使得黑点(基准)与剪切基准线4精确对齐，当光纤上的黑点(基准)与剪切基准线4精确对齐后，按下“Stop”键，显示装置将复位为初始状态，这时用控制键盘6输入光纤的长度(这时输入的光纤长度应为实际长度减去1米，因为已经预拉了1米的长度)，按下“Enter”键，步进电机19就会按预设的速度运转，进而带动绕线轮9运转；当绕线长度达到预设值时，步进电机19将自动停止，并自动产生一个较大的静力矩，防止光纤在停止时的抽动和自然松动的发生，如果在运行过程中想翻查预设的光纤长度值，可按“Num”键查看。
为了操作使用方便，本实用新型在调速方面设置灵活，控制键盘6上设有三档速度控制键(低、中、高)适合于不同规格的绕线轮的要求，同时步进电机驱动器31具有十四种细分功能，配合三档速度控制键，可实行几十种的速度控制，当采用尺寸较小的绕线轮9进行操作时(绕线轮9根据实际的需要是可以更换的)，由于绕线结构一般为跑道型结构，线速度不均匀，为了减少电机带来的冲击，宜采用低速档，绕线轮9规格较大的视情况采用中或高速档，步进电机驱动器31的细分功能有助于步进电机19运行平稳且有降低噪声的功能，一般来说低速与小细分数配合，高速与大细分数配合使用效果较好。除此之外，考虑到操作过程的安全与稳定，步进电机19在运转开始阶段将做加速运动，随后缓慢增加到预设速度，将要运转结束时实行减速运动直到停止，以保证整个操作过程的平稳与安全。
本实用新型的数据处理程序采用“脉冲边沿触发”处理法，其步骤如下当机器启动后，程序处于初始状态；从控制键盘6输入光纤长度；程序进行采样、计算，并将其转换成脉冲信号并把信号存入特定的寄存器中；根据信号边沿状态与程序中预设信号状态进行比较，判断是否为有效信号，并以此去驱动电机19运转；从光电传感器26传来的脉冲信号，将通过程序转换成长度数值发送至显示面板3上显示出来；将其脉冲信号存入寄存器内；当从光电传感器26传送来的脉冲总数与寄存器内寄存的脉冲数相等时，也就是实际长度与预设长度相等时，程序将给步进电机驱动器31发送停止信号，步进电机19将停止运转；在整个过程当中，程序将不断刷新显示面板3上的数值，直到操作结束为止。
目前市场上大部分中、低档可用于绕光纤的绕线机大多采用数控(CNC)技术，其程序编制复杂且数据处理速度慢，在高速运行状态经常发生丢失数据或者在同一点反复转动，引起数据变化等不良现象的出现，为了解决这个问题，部分产品通过增加硬件的投入来提高速度但增加了成本。本实用新型根据单片机处理器特有的功能编制的数据处理程序，采用“脉冲边沿触发”的处理法，大大简化了程序的编制，由于减少了大部分不必要的功能，使得程序运行速度快，计数速度可达每秒5000个以上，很好地解决了计数速度慢和数据丢失的问题。由于标准计米轮30采用特种耐磨防滑塑料制作，与不锈钢轮架组合起来能有效保证长期使用的计长精度，在操作过程中，光纤必须要在标准计米轮上缠绕一周，目的就是要保证计长的准确，因为只是缠绕一周没有发生光纤重叠现象，因此不会发生由于光纤重叠而引起长度误差的可能，并通过软件修正的方法可以保证计量长度误差在1‰以内，而目前很多计数方法都是通过计量主轴的转数并以此转数和绕线轮的周长的乘积来作为最终的长度值的，虽然有些通过软件修正的方法加以修正，但并不能确保计量的准确性，本实用新型计量长度方面的重复性基本上达到100％，误差在0.5mm内。本实用新型通过把计米装置与驱动装置分离的方式来保证从电机运转带来的误差不传递给计米装置，从而提高了测量的精度。由于本实用新型具有良好的自动化功能，操作简单，使用灵活，计量准确，可随意绕制不同圈径的光纤圈，并且使用寿命长，单台造价低，因此非常适合中小型企业生产和使用。
本实用新型可应用于线材盘绕领域。
权利要求1.一种光纤自动绕线机，包括机架、驱动装置、绕线装置、制动装置，所述机架包括机架体(1)、I导线轮(2)、剪切基准线(4)、II导线轮(5)，所述I导线轮(2)、所述II导线轮(5)分别设置在所述机架体(1)上部两侧，所述剪切基准线(4)设置在所述机架体(1)上部且位于所述I导线轮(2)、所述II导线轮(5)之间，所述驱动装置与所述绕线装置相连接，所述绕线装置包括线圈架(7)、绕线轮(9)，所述绕线轮(9)设置在所述线圈架(7)上，所述驱动装置、所述制动装置分别固定连接在所述机架体(1)上，其特征在于它还包括计米装置、电控装置，所述驱动装置包括步进电机(19)、电机联轴器(20)、主轴(21)、电机支座(22)，所述主轴(21)一端通过所述电机联轴器(20)与所述步进电机(19)输出轴相连接并一起固定在所述电机支座(22)上、另一端与所述绕线装置相连接，所述计米装置设置在所述机架体(1)上部且位于所述I导线轮(2)、所述II导线轮(5)之间，所述计米装置包括光电传感器(26)、编码盘(27)、计米轴(28)、防跳线器(29)、标准计米轮(30)，所述编码盘(27)、所述标准计米轮(30)分别设置在所述计米轴(28)的两端，所述光电传感器(26)和所述编码盘(27)相对应，所述I导线轮(2)、所述II导线轮(5)、所述绕线轮(9)、所述防跳线器(29)、所述标准计米轮(30)的走线槽位于同一个竖直平面内，所述电控装置包括控制键盘(6)、步进电机驱动器(31)、主控制电路板(24)，所述控制键盘(6)、所述步进电机驱动器(31)、所述光电传感器(26)分别与所述主控制电路板(24)的单片机处理器(32)电连接。
2.根据权利要求1所述的光纤自动绕线机，其特征在于所述绕线装置还包括刻度尺(8)，所述绕线轮(9)为两个尺寸相同的剖分式半圆轮，所述绕线轮(9)通过调节螺钉(10)固定连接在所述线圈架(7)上。
3.根据权利要求1所述的光纤自动绕线机，其特征在于所述制动装置包括力矩可调的无源磁阻尼张力器(11)、制动联轴器(12)、制动器轴(13)、制动器支座(14)、两个锥形定心滑块(16)、套筒(17)、锥形定位螺母(18)，所述制动器轴(13)一端通过所述制动联轴器(12)与所述无源磁阻尼张力器(11)相连接并一起固定在所述制动器支座(14)上、另一端依次连接两个所述的锥形定心滑块(16)、所述套筒(17)、所述锥形定位螺母(18)。
4.根据权利要求1所述的光纤自动绕线机，其特征在于它还包括显示装置，所述显示装置与所述主控制电路板(24)的单片机处理器(32)电连接，所述显示装置包括显示面板(3)、若干个LED数码管和若干个LED状态指示灯。
专利摘要本实用新型公开了一种光纤自动绕线机，旨在提供一种具有自动控制和计长功能的光纤自动绕线机，所述光纤自动绕线机可以在绕线时更改光纤盘绕的半径且价格低廉。本实用新型包括机架、驱动装置、绕线装置、制动装置、计米装置、电控装置、显示装置。本实用新型可应用于线材盘绕领域。
文档编号B65H61/00GK2793023SQ20052005763
公开日2006年7月5日 申请日期2005年4月26日 优先权日2005年4月26日
发明者谢国林, 黄雄, 吴占民, 高益, 刘朝辉, 韩东升, 汪微 申请人:珠海保税区光联通讯技术有限公司