专利名称：光纤张紧装置和控制施加在光纤上的张力的方法
技术领域：
本发明涉及一种光纤张紧装置和一种控制施加在光纤上的张力的方法，尤其是在缠绕光纤过程中。
通常，光纤在拉伸塔中由玻璃材料预制件形成。拉伸塔通常具有牵引装置(“绞盘”)，例如电动滑轮，能够向下拉制光纤并把光纤送到存放装置；后者通常由电动卷筒构成。光纤缠绕在上面。
在许多工作状态下，牵引装置拉制光纤的速度(拉引速度)可能与把光纤送到存放装置的速度不一致，例如由于驱动牵引装置和存放装置的电动机速度的波动。这两个速度之间的差异导致光纤中的张力相对于目标张力变化；尤其是，光纤张力大于目标张力时可能损坏光纤，而光纤张力小于目标张力时可能导致存放过程效率低下。
为了解决这一问题，已知一种习惯做法是使用一种张紧装置，该装置插在牵引装置和存放装置之间并能够控制光纤的张力。具体地说，已知一种拉伸装置包括至少一个定滑轮和一个能够引导光纤的动滑轮。动滑轮的运动能够使得光纤的张力改变。在这里和说明书的其他部分，术语“定滑轮”是指能够围绕它的轴自由转动而且轴的位置固定的滑轮，而术语“动滑轮”是指能够围绕它的轴自由转动而且轴的位置可变化的滑轮。
美国专利4,712,866描述了一种张紧装置，设置在拉伸塔的牵引装置和包括卷绕筒的存放装置之间。该张紧装置包括一对定滑轮和一个位于摆动臂上的动滑轮，所述摆动臂也称为“张紧臂”，带有重锤。张紧臂完成传统的速度控制以便把光纤以上述重锤确定的张力缠绕在卷绕筒上。
美国专利5,790,292涉及一种光纤传输线，其中描述了拉伸塔，其中具有两个滑轮的张紧装置插在牵引装置和卷绕筒之间(图7)。
美国专利4,138,069描述了用于光学玻璃丝的卷绕装置，其中牵引装置从熔融玻璃中拉制玻璃丝并通过张紧装置送到一组卷绕筒。该张紧装置包括两个定滑轮和一个安装在张紧臂一端的动滑轮。所述张紧臂从一个装置伸出，其中弹簧或其他装置施加一个恒力以便驱使动滑轮远离定滑轮。
张紧装置也可以用于拉伸塔以外的装置中。
美国专利5,076,104描述了一种用于测量光纤断裂载荷的装置，其中具有包括一对定滑轮和一个动滑轮的张紧装置。还具有包括一个定槽轮和一个动槽轮的张紧装置；后者定位于定槽轮的下面，可在垂直方向运动并与预定重锤相连。在路径上的光纤被缠绕在定槽轮和动槽轮上，这样保持恒定张力。
美国专利4,505,222描述了一种光纤挤压涂层装置，其中张紧装置设置在紧接卷绕筒的上游。
美国专利4,127,370描述了一种光纤挤压涂层装置，其中第一、第二和第三滑轮位于装置的入口处，紧接退绕筒的下游。第一和第二滑轮彼此分开并与退绕筒分开。第三滑轮没有支架，并支承在位于第一和第二滑轮之间的光纤上，这样由于第三滑轮的重量，光纤在第一和第二滑轮之间沿着U形路径通过。使用一对光电管检测第三滑轮的垂直位置，并以控制退绕筒的转动速度的方式控制第三滑轮的垂直位置，从而使光纤的张力保持基本恒定。
本发明人发现已知类型的张紧装置需要利用重力和/或预定的弹性作用以便控制动滑轮的位置，向动滑轮施加不可控制的预定力。因此以任何方式均不能调整施加到定滑轮上的力以便调整张紧装置的灵敏度。因此，同利用已知装置实现的张力控制是不可调整类型的，在某些工作条件下可能是不够的。
本发明人发现通过使用如下的光纤张紧装置至少可以部分解决上述问题，其中具有一个光纤在上面运行的动滑轮、一个用于测量施加在光纤上的张力的装置和一个用于移动动滑轮的装置，该装置能够根据张力测量装置产生的信号控制动滑轮的位置。
根据本发明的张紧装置，在它的输入端能够从光纤导轨或者返回元件或者从其他类型的装置接收光纤，例如牵引装置或者退绕装置，并能够在自动控制光纤的张力后，在它的输出端向另外的导轨或者返回元件或者向另外的装置例如光纤存放装置(尤其是卷绕装置)提供光纤。
更详细地说，根据本发明的张紧装置包括由支架结构支承的定滑轮和由滑块支承的动滑轮，所述滑块能够沿着由支架结构支承的直线导轨滑动。
进入张紧装置的光纤被围绕定滑轮缠绕一个定长度，并从这里传递到动滑轮，围绕动滑轮光纤被缠绕另一定长度。定滑轮和动滑轮的轴之间的距离可以变化以便改变延伸在两个滑轮之间的光纤部分的长度，并因此改变施加在光纤上的张力。为了改变定滑轮和动滑轮的轴之间的距离，如上所述，使用光纤张力测量装置例如与定滑轮相连的载荷传感器，以及用于移动滑块的装置，所述滑块能够根据张力测量装置提供的信号控制滑轮轴之间的距离，以便自动保持光纤中的张力几乎恒定。移动装置可以包括电动机和用于把运动从电动机传递到滑块的系统，例如螺杆和螺母配合副，其中螺杆平行于直线轨道延伸并可在电动机的力的作用下回转运动，其中螺母连接到滑块上或者传输带上，例如锯齿形传输带。
因为上述光纤张紧装置自动控制光纤中的张力而不使用重力或其他预定力，所以它能够用于以希望的方式调整施加在光纤上的张力。
在这种方式下，使得动滑轮的运动与重力或预定的弹力完全无关，而是利用可控制的力实现。
因此提供了一种其自身能够自动适应工作条件变化的张紧装置。
按照第一方面，本发明涉及一种用于光纤前进路径上的光纤张紧装置，该装置包括至少一个动滑轮，光纤围绕该动滑轮至少缠绕一个预定长度，所述动滑轮的位置能够变化以便改变施加到光纤上的张力；还包括能够测量所述施加的张力并产生表示所述张力的信号的张力测量装置，以及用于移动所述动滑轮的电动装置，该装置能够接收所述表示张力的信号并根据该信号移动动滑轮，以便自动保持施加在光纤上的张力基本上恒定。
优选，张紧装置还包括定滑轮，光纤围绕该定滑轮缠绕至少一定长度，所述定滑轮和所述动滑轮的轴之间的距离可以变化以便改变施加到光纤上的张力，所述电动移动装置能够控制所述距离以便自动保持施加到光纤的张力基本上不变。
所述电动移动装置可以包括一个导轨和一个拖动装置，支承所述动滑轮的滑块可沿所述导轨滑动，所述拖动装置用于沿着所述导轨移动所述滑块。
所述拖动装置可以包括利用电动机的力能够作旋转运动的一个螺杆和连接到所述滑块上的一个螺母，或者一个电动机和把该电动机连接到滑块的传动皮带型(例如，使用一种锯齿形带)传输系统。
张紧装置可以包括电控装置，在它的输入端接收参考信号和测量信号，并能够响应所述输入信号产生用于所述电动移动装置的闭环控制的操作信号。
所述电控装置优选是用于闭环控制施加到光纤上的张力的装置，包括-一个减法器，与光纤的目标张力成比例的张力参考信号和由所述表示光纤张力的信号构成的测量信号被提供给该减法器；和-一个控制器，优选是比例-积分-微分控制器，在它的输入端接收所述减法器的输出端提供的张力误差信号，并在它的输出端产生能够用于操作所述电动移动装置和控制所述距离的驱动信号。
这样实现对光纤中的张力进行闭环控制，通过这样闭环控制该张力被连续不断地监视，当测得的张力偏离参考张力时就使得移动装置立即调整。这样保持光纤中的张力总是等于参考张力，实现特别精确地控制。
优选，所述张力测量装置可以包括载荷传感器，该载荷传感器连接到所述定滑轮上并能够在它的输出端产生所述表示张力的信号。
优选，所述电动移动装置包括导轨和拖动装置，支承所述动滑轮的滑块可沿所述轨道移动，所述施动装置用于沿着所述导轨移动所述滑块；所述电控装置构成用于闭环控制所述滑块沿着所述导轨的位置的系统。
优选，为了操作，张紧装置连接到用于存放光纤的装置上，所述用于存放光纤的装置能够从张紧装置接收光纤，而且所述用于闭环控制所述滑块沿着所述导轨的位置的系统包括-另一个减法器，与所述滑块沿着所述导轨的参考位置相关的位置参考信号和与所述滑块沿着所述导轨的实际位置成比例的测量信号被提供给该减法器；和-另一个控制器，优选是比例-积分-微分控制器，在它的输入端接收所述另一个减法器的输出端提供的位置误差信号，并在它的输出端产生能够用于操作所述存放装置的另一个驱动信号。
所述存放装置优选包括至少一个电动卷筒，来自所述张紧装置的光纤被缠绕在该电动卷筒上，该电动卷筒在电动机的作用下围绕它的旋转轴旋转，而且所述另一个驱动信号能够用于控制所述电动机。
所述电控装置优选包括积分器，该积分器在它的输入端接收与所述滑块沿着所述轨道运动的速度相关的信号并在它的输出端产生与所述滑块沿着所述轨道的实际位置成比例的所述测量信号。
这样，确保动滑轮总是保持在参考位置附近，总是能够从所述参考位置以通常方式移动所述动滑轮以便补偿张力变化；这样不允许滑块位于极限位置上，在所述极限位置上滑块在其中的一个运动方向上不能移动动滑轮。
按照另一方面，本发明涉及一种沿着光纤前进路径施加到光纤上的张力的控制方法，该方法包括形成所述路径的具有一定长度的一个部分的步骤，所述长度能够改变以便改变施加到所述光纤上的张力，和测量施加到所述光纤上的张力及根据所述测量张力利用电动机以自动方式控制所述长度的步骤，以便保持光纤中的张力基本上恒定。
优选，该方法包括根据至少一个参考信号和测量信号闭环控制施加到所述光纤的张力的步骤，所述至少一个参考信号与光纤的目标张力成比例，所述测量信号在测量张力的步骤产生并与光纤实际承受的张力成比例。
所述闭环控制张力的步骤优选包括如下步骤-比较所述张力参考信号与所述测量信号，产生一张力误差信号；和-处理所述张力误差信号，在输出端产生驱动信号，该驱动信号能够用于通过电动机放变所述长度和保持光纤中的张力基本上恒定。
该方法优选包括根据至少一个位置参考信号和测量信号闭环控制可动元件的位置的步骤，所述至少一个位置参考信号与所述可动元件的目标位置成比例，所述测量信号与所述可动元件的瞬时位置成比例，所述可动元件的位置变化引起所述长度变化。
该方法优选还包括在所述前进路径的终端存放光纤的步骤；所述闭环控制所述可动元件的位置的步骤包括如下步骤-比较所述位置参考信号与所述位置测量信号，产生一位置误差信号；和-处理所述位置误差信号，在输出端产生驱动信号，该驱动信号能够用于改变存放光纤的速度。
按照另一个方面，本发明涉及光纤处理系统，例如一个拉伸塔、一条挤压线路或者一个用于测量光纤的断裂强度的设备，其中具有一个光纤张紧装置，该光纤张紧装置能够在它的输入端从光纤源例如光纤牵引装置接收光纤，并能够在它的输出端把光纤提供给用于存放光纤的装置，例如电动卷筒，所述张紧装置包括至少一个动滑轮所述光纤围绕所述动滑轮缠绕至少一个定长度，所述动滑轮的位置可以变化以便改变施加到所述光纤的张力，所述张紧装置还包括能够测量所施加的张力并能够产生表示所述张力的信号的一个张力测量装置，和一个电动移动所述动滑轮的装置，该装置能够接收所述表示张力的信号并能够根据所述表示张力的信号移动动滑轮以便自动保持光纤中的张力基本上恒定。
优选，该系统包括能够提供一个闭环控制施加到光纤上张力的系统的一个电控装置，并包括-一个减法器，与光纤的目标张力成比例的张力参考信号和由所述表示光纤张力的信号构成的测量信号提供给该减法器；和-一个控制器，优选是比例-积分-微分控制器，在它的输入端接收所述减法器的输出端提供的张力误差信号，并在它的输出端产生能够用于操作所述电动移动装置的驱动信号。
优选，所述电动移动装置包括一个导轨和一个拖动装置，支承所述动滑轮的滑块可沿所述导轨移动，所述拖动装置用于沿着所述导轨移动所述滑块；所述电控装置提供所述滑块沿着所述导轨的位置的闭环控制系统。
优选，为了操作，张紧装置连接到光纤存放装置上，而且所述用于闭环控制所述滑块沿着所述导轨的位置的系统包括-另一个减法器，与所述滑块沿着所述轨道的参考位置相关的位置参考信号和与所述滑块沿着所述轨道的实际位置成比例的测量信号提供给该减法器；和-另一个控制器，优选是比例-积分-微分控制器，在它的输入端接收所述另一个减法器的输出端提供的位置误差信号，并在它的输出端产生能够用于操作所述存放装置的另一个驱动信号。
现在将具体参考附图描述本发明，这些附图是非限制性地代表本发明的最佳实施例，其中
图1示出根据本发明制成的光纤张紧装置的平面图；和图2示出用于控制根据本发明制成的图1中装置的电子单元的方块图。
在图1中，序号1表示作为一个整体的光纤张紧装置。
张紧装置1包括支承板3(例如由金属制成)，由框架(未示出)支承，该框架使得支持板3能够以固定方式定位，例如在水平或垂直位置。
张紧装置1还包括至少一个直线导轨5，在该具体情况下由两个园柱杆12a、12b形成，所述园柱杆由支承板3支承，和滑块7，所述滑块7可以沿着直线导轨5往返运动并支承第一滑轮9，后面将称为动滑轮。滑块7的运动方向在图1中用D表示。
园柱杆12a、12b设置成彼此平行，而且它们各自的端部位置由固定到支承板3上的成对支架15a、15b支承。滑块7在平面图中可以是长方形形状，而且可以具有分别与杆12a、12b配合的滑动元件7a、7b；例如滑决7与杆12a、12b之间的滑动配合可以利用滑动轴承18或者滚珠轴承环形成。
动滑轮9优选由销钉20支承，销钉9从滑块7伸出并垂直于滑块7，这时动滑轮9的转动轴垂直于滑块7的运动方向D。
可以通过电动机24的力使滑块7运动，优选是电动机的输出轴连接到位于杆12a、12b之间并平行于它们延伸的螺杆26上。电动机24可以凸出方式安装在固定于支承板3上的支座28上，螺杆26的端部优选由也固定在支承板3上的相应支架30a、30b支承。优选，螺杆26连接到滚珠式螺母(circulating ballnut未示出)上，该滚珠式螺母固定在滑块7的与动滑轮9所在面相反的面上。
或者，从电动机24到动滑轮9的传动可以利用皮带传动实现，例如利用锯齿形皮带(未示出)。
张紧装置1还包括由销钉33支承的第二滑轮32，后面将称为定滑轮，所述销钉33优选垂直于支承板3延伸，例如在支承板3上与电动机24所在的位置相对的部分上。
定滑轮32优选与动滑轮9具有相同的直径，而且滑轮9和32的转动轴优选彼此平行。
电动机24的角位移产生滑块7沿着导轨5的直线运动，从而改变动滑轮9和定滑轮32的转动轴之间的距离Dp。
具体地说，距离Dp可以在最小值(DpMin)和最大值(DpMax)之间连续变化，对于所述最小值滑块7位于第一极限位置(未示出)，在该位置上它靠在远离电动机24的支架15a、15b上，对于所述最大值滑块7位于第二极限位置(未示出)，在该位置上它靠在靠近电动机24的支架15a、15b上。
张紧装置1还可以包括透明保护罩(壳体-未示出)，该保护罩可以连接到支承板3上而且能够容纳支承板所支承的所有部件。
张紧装置1可以被安装在光纤35的前进路径上，例如在光纤的拉伸塔(未示出)中，而且能够从光纤源37(示意性示出)接收光纤。在这里考虑的非限制性例子中，光纤源37是光纤拉伸塔(未示出)的牵引装置(“绞盘”)。或者，光纤源37可以是返回或引导光纤的任意元件或装置或者是光纤退绕筒。
光纤35从牵引装置37延伸到定滑轮32形成第一直线部分35a，被围绕定滑轮32(例如绕过180°)，在定滑轮32和动滑轮9之间延伸形成第二直线部分35b，被围绕动滑轮9缠绕(例如绕过180°)，最后在动滑轮9和另一装置40之间延伸，这样形成第三直线部分35c。在这里考虑的非限制性例子中，装置40(示意性示出)是包括电动卷筒42的存放装置，光纤35可以缠绕在所述电动卷筒42上。电动卷筒42在电动机45的作用下可以围绕转动轴43旋转。或者，装置40可以是用于返回或者引导光纤的任意元件或者装置。
优选，直线部分35a、35b、35c彼此平行，但不是必须的。
在装置37与张紧装置1之间、在张紧装置1与装置40之间优选具有返回滑轮，为简单起见在图1中没有示出。
电子控制单元50通过相应的功率驱动电路(“驱动器”)24p、45p能够控制电动机24和电动机45。
优选，张紧装置1包括张力测量装置56，例如载荷传感器，优选连接到定滑轮32的销钉33上。张力测量装置56能够产生与光纤35所承受的张力成比例的信号Tmis，并连接到电子控制单元50以便把信号Tmis提供给电子控制单元50。
特别参考附图2，详细示出了电子控制单元50。电子控制单元50包括减法器60，与光纤目标张力成比例的信号T0和与光纤35实际承受的张力成比例的信号Tmis被提供给所述减法器60。减法器60在它的输出端产生误差信号ε=ΔT=T0-Tmis(张力误差)，并把该误差信号提供给控制器62，尤其是PID控制器(比例-积分-微分)控制器，该比例-积分-微分控制器在它的输出端产生信号ω(电压信号，与通过电压操作的驱动电路24p匹配)。
PID控制器是这样的控制器，在接收输入信号Si时产生的输出信号So，通常由下式给出S0(t)=Kp·(Si(t)+lTi∫0tSi(t)·dt+Td·dSi(t)dt)]]>因此PID控制器能够由三个常数Kp、Ki=Kp/Ti和Kd=Kp·Td表示。
在信号ω被驱动电路24p(已知类型)转换和变换为功率信号后，被用来操作电动机24。因此电动机24的旋转速度与信号ω有关。信号ω也被提供给转换单元64，该转换单元在它的输出端产生与滑块7沿着导轨5运动的直线速度有关的输出信号V。
在实际中，如果Vmax是电动机24的最大速度(表示为转/秒)，ωmax则是信号ω与最大速度Vmax相关的(电压)值，p是螺杆26的螺距，ω(t)是信号ω在瞬时t的一般值(由控制器62的输出端提供)，转换单元64在它的输出端产生信号V，该信号在瞬时t的值V(t)由下式给出V(t)=νmaxωmax·ω(t)·p]]>实际中，转换单元64完成螺杆26的旋转角度与滑块7的线速度之间的转换功能。
信号V被提供给另一转换单元66，该转换单元通过对信号V积分，在它的输出端产生一与滑块7沿着导轨5的瞬时位置有关的信号Pmis(电压)。
位置信号Pmis被提供给减法器70，与滑块7沿着导轨5的目标位置相当的信号P0也被提供给该减法器。优选，滑块的目标位置是第一和第二极限位置之间的中间位置。
减法器70在它的输出端产生一误差信号ε=ΔP=P0-Pmis，并把该误差信号提供给控制器72(实际上是PID(比例-积分-微分)控制器)，该控制器在它的输出端产生信号ωb，在驱动电路45p(已知类型)把该信号转换和变换为功率信号之后，该信号被用于操作电动机45。信号ωb与卷筒42的旋转速度有关。
在操作中，当存放装置赋予输入光纤35的速度大于从牵引装置37输出端提供给光纤的速度时，光纤中的张力Tmis增大并偏离目标值T0。
因此，张力误差ΔT(在这种情况下是负值)的绝对值增大，而且控制器62通过驱动电路24p使得电动机24旋转以便使滑块7向第一极限位置移动，因此两个滑轮之间的距离Dp和位于它们之间的光纤部分35b的长度减小；这样部分35b长度的减小相对地提高了光纤中的张力，这样光纤中的张力基本上保持不变。
因此，当存放装置40赋予输入光纤35的速度小于从牵引装置37输出端提供给光纤的速度时，光纤中的张力Tmis减小并偏离目标值T0。因此，张力误差ΔT(此时是正值)增大，而且控制器62通过驱动电路24p使得电动机24旋转以便使得滑块7向第二极限位置移动，因此两个滑轮之间的距离Dp和部分35b的长度增大；这样部分35b长度的增大相对地减小了光纤中的张力，这样光纤中的张力基本上保持不变。
这样提供了一个电动闭环张力控制，从而使光纤中的张力回复到目标值T0。
此外，单元66通过对信号V(与滑块7的线速度有关)积分，确定滑决7沿着导轨5的瞬时位置Pmis。将该瞬时位置与目标位置P0比较，而且位置误差ΔP被转换单元72处理后，产生一个电动机45的旋转速度变量。具体地，当滑决7比参考位置更接近于第一极限位置时(滑块7移动到图1中的左侧)，控制系统使得电动机45的旋转速度减小以便使光纤35中的张力减小，而为了补偿该张力偏差，张力控制环路使滑块7向第二极限位置(换句话说是向图1中右侧)移动(通过电动机24和螺杆26)，从而补偿位置的变化此外，当滑块7比参考位置更接近于第二极限位置时(滑块7移动到图1中的右侧)，控制系统使得电动机45的旋转速度增大以便光纤35中的张力增大，而为了补偿该张力偏差张力控制环路把滑块7向第一极限位置(换句话说是向图1中左侧)移动(通过电动机24和螺杆26)，从而补偿位置变化。
这样提供了一个电动闭环位置控制，从而使滑块回复到目标值P0。
如果愿意，位置控制器可以省去；在这种情况下，控制装置就不包括由序号64、66、70、72和45p表示的元件。
上面的描述清楚地示出本发明的优点在于动滑轮9的运动只依赖于电动机24的作用，而与施加在动滑轮9上的重力或其他预定力(例如已知的弹力类型)完全无关。这样，其值可以根据施加在电动机24的操作信号自动控制的力被施加到光纤35。张紧装置1本身自动适应于操作要求的任何变化(例如拉伸速度的变化或者滑块7的位置变化)，并把施加在光纤上的张力值回复到目标值此外，还确保动滑轮9总是保持在靠近参考位置上(具体地是导轨5的中间位置)，使其总是能够从该位置上以有效的路线(向右或向左)移动以便补偿张力变化。换句话说，防止滑块7位于靠近第一或第二极限位置，在这些位置上滑块不能在两个方向之一上运动。
张紧装置1可以用于不同类型设备中，例如用于拉伸塔中，用于挤压线路中或者测试光纤断裂应力的测试设备中(也称为“筛选设备”)。
拉伸塔通常包括用于融化玻璃材料预型件的炉子、用于向下拉伸由熔融预型件产生的光纤的牵引元件(或者“绞盘”，例如单滑轮或双滑轮类型之一)、位于炉子和牵引元件之间的用于给光纤施加保护性表面涂层(通常由丙烯酸酯形成)的涂层装置、以及用于接收来自牵引元件的光纤的光纤卷绕筒。如上所述，张紧装置1可以被有利地定位于牵引元件和卷绕筒之间。
挤压线路是处理线路，使得多根光纤随同线形支承元件沿着该线路前进，而且沿着该线路一种聚合物材料被以如下方式挤压在支承元件上，即联结这些光纤并把它们保持在支承元件周围的固定位置上，从而形成光纤的光纤芯。挤压线路通常包括用于支承元件的退绕筒、多个光纤退绕筒、能够在它的入口接收光纤和支承元件的挤压机、用于从挤压机接收在挤压机内形成的光纤芯的冷却室、以及终端卷绕筒。在挤压线路中，张紧装置1例如可以设置在每个光纤退绕筒的下游。
筛选设备通常用于检测光纤能否承受预定的张力，从而不受显著结构缺陷的影响。筛选设备通常包括用于光纤的退绕筒、用于光纤和多个引导和/或返回元件的卷绕筒，这些引导和/或返回元件能够在退绕和卷绕筒之间形成光纤路径，而且能够在光纤通过期间赋予光纤预定的张力。在筛选设备中，张紧装置1可以设置在上述路径的任何一点上。
最后，显然可以对所述张紧装置进行改进和变形而不脱离本发明的保护范围。
具体地说，用于移动滑块7(螺杆26和连接到滑块7的螺母)的系统可以与所述系统不同，例如可以包括连接到滑块7上并能够在两个滑轮之间运动的锯齿形皮带(未示出)。
最后，滑块7沿着导轨5的位置Pmis可以不用图2所示的间接方法确定(换句话说通过测量速度)，而是用直接方法，即利用一列位置传感器(未示出)，例如一列光电管，或者光学条(换句话说线形感光元件，例如线形CCD-未示出)，沿着导轨5设置。
权利要求
1.一种光纤张紧装置，用于光纤(35)的前进路径上，包括至少一个动滑轮(9)，光纤(35)围绕该动滑轮(9)至少缠绕一预定长度；所述动滑轮(9)的位置能够变化以便改变施加到光纤(35)上的张力，其特征在于它包括一能够测量所施加的张力并产生一表示张力(Tmis)的信号的张力测量装置(56)，以及用于移动所述动滑轮(9)的电动移动装置(24,26,5,7,50)，该装置能够接收所述表示张力(Tmis)的信号和根据所述表示张力(Tmis)的信号移动动滑轮，以便自动保持施加在光纤(35)上的张力基本上恒定。
2.根据权利要求1的装置，其特征在于它还包括一个定滑轮(32)，光纤(35)围绕该定滑轮(32)缠绕至少一定长度；所述定滑轮(32)和所述动滑轮的轴(33,20)之间的距离(Dp)可以变化以便改变施加到光纤上的张力；所述电动移动装置(24,26,5,7)能够控制所述距离(Dp)以便自动保持施加到光纤上的张力基本上不变。
3.根据权利要求1或2的装置，其特征在于所述电动移动装置(24,26,5,7)包括一个导轨(5)和一个拖动装置(26,24)，支承所述动滑轮(9)的滑块(7)可沿所述导轨(5)移动，所述拖动装置(26,24)用于沿着所述导轨(5)移动所述滑块(7)。
4.根据权利要求3的装置，其特征在于所述拖动装置包括在一个电动机(24)的力的作用下能够作旋转运动的一个螺杆(26)和连接到所述滑块(7)上的一个螺母。
5.根据权利要求3的装置，其特征在于所述拖动装置包括一个电动机(24)和一个皮带型运动传输系统。
6.根据权利要求2的装置，其特征在于包括一个电控装置(50)，在它的输入端接收参考信号(T0,P0)和测量信号(Tmis,Pmis)，并能够响应所述输入信号产生用于所述电动移动装置(24,26,5,7)的闭环控制的操作信号(24p,45p)。
7.根据权利要求6的装置，其特征在于所述电控装置(50)形成一个用于闭环控制施加到光纤(35)上的张力的系统，其包括-一个减法器(60)，与光纤的目标张力成比例的张力参考信号(T0)和由所述表示张力的信号构成的测量信号(Tmis)提供给该减法器(60)；和-一个控制器(62)，在它的输入端接收从所述减法器(60)的输出端提供的张力误差信号(ε=ΔT=T0-Tmis)，并在它的输出端产生一能够用于操作所述电动移动装置(24,26,5,7)和控制所述距离(Dp)的驱动信号(ω)。
8.根据权利要求7的装置，其特征在于所述控制器(62)包括一个比例-积分-微分控制器。
9.根据权利要求7的装置，其特征在于所述张力测量装置(56)包括一个载荷传感器(56)，该载荷传感器连接到所述定滑轮(32)上并能够在它的输出端产生表示所述表示张力(Tmis)的信号。
10.根据权利要求6或7的装置，其特征在于所述电动移动装置(24,26,5,7)包括一个导轨(5)和一个拖动装置(26,24)，支承所述动滑轮(9)的滑块(7)可沿所述导轨移动，所述拖动装置(26,24)用于沿着所述导轨(5)移动所述滑块(7)；所述电控装置(50)构成用于闭环控制所述滑块(7)沿着所述导轨(5)的位置的系统。
11.根据权利要求10的装置，其特征在于为了操作它被连接到用于存放光纤的装置(40)上，所述用于存放光纤的装置能够从张紧装置接收光纤，还在于所述用于闭环控制所述滑块(7)沿着所述导轨(5)的位置的系统包括-另一个减法器(70)，与所述滑块(7)沿着所述导轨(5)的参考位置相关的位置参考信号(P0)和与所述滑块(7)沿着所述导轨(5)的实际位置成比例的测量信号(Pmis)提供给该减法器(70)；和-另一个控制器(72)，在它的输入端接收由所述另一个减法器(70)的输出端提供的位置误差信号(ε=Δp=P0-Pmis)，并在它的输出端产生一能够用于(45p)操作所述存放装置(40)的另一个驱动信号(ωb)。
12.根据权利要求11的装置，其特征在于所述另一个控制器(72)包括一比例-积分-微分控制器。
13.根据权利要求11的装置，其特征在于所述存放装置(40)包括至少一个电动卷筒(42)，来自所述张紧装置(1)的光纤(35)被缠绕在该电动卷筒(42)上，该电动卷筒(42)在电动机(45)的作用下能够围绕它的旋转轴(43)作旋转运动，而且所述另一个驱动信号(ωb)可以用于(45p)控制所述电动机(45)。
14.根据权利要求11的装置，其特征在于所述电控装置(50)包括一积分器(66)，该积分器(66)在它的输入端接收与所述滑块(7)沿着所述导轨(5)运动的速度相关的信号(V)，并在它的输出端产生与所述滑块(7)沿着所述导轨(5)的实际位置成比例的所述测量信号(Pmis)。
15.一种控制沿着光纤(35)前进路径施加到光纤上的张力的方法，该方法包括形成所述路径的具有一定长度(Dp)的部分(35b)的步骤，所述长度能够改变以便改变施加到所述光纤上的张力，其特征在于还包括测量(56)施加到所述光纤上的张力的步骤和根据所述被测量张力利用一电动机以自动方式控制所述长度(Dp)的步骤，以便保持施加到光纤上的张力基本上恒定。
16.根据权利要求15的方法，其特征在于还包括根据至少一个参考信号(T0)和测量信号(Tmis)闭环控制施加到所述光纤的张力的步骤，所述至少一个参考信号(T0)与光纤的目标张力成比例，所述测量信号(Tmis)在测量张力的步骤中产生并与光纤实际承受的张力成比例。
17.根据权利要求16的方法，其特征在于所述闭环控制张力的步骤包括如下步骤-比较(60)所述张力参考信号与所述测量信号(Tmis)，产生一张力误差信号(ε=ΔT=T0-Tmis)；和-处理(62)所述张力误差信号，在输出端产生一驱动信号(ω)，该驱动信号能够用于(24P)通过一电动机改变所述长度(Dp)和保持光纤中的张力基本上恒定。
18.根据权利要求15的方法，其特征在于还包括根据至少一个位置参考信号(P0)和测量信号(Pmis)闭环控制一可动元件(7)的位置的步骤，所述至少一个位置参考信号(P0)与所述可动元件的目标位置成比例，所述测量信号(Pmis)与所述可动元件的瞬时位置成比例，所述可动元件(7)的位置变化引起所述长度(Dp)变化。
19.根据权利要求18的方法，其特征在于在所述前进路径的终端存放光纤，还在于所述闭环控制所述可动元件的位置的步骤包括如下步骤-比较(70)所述位置参考信号(P0)与所述位置测量信号(Pmis)，产生一位置误差信号(ε=ΔP=P0-Pmis)；和-处理(72)所述位置误差信号，在输出端产生一驱动信号(ωb)，该驱动信号能够用于(45p)改变存放光纤的速度。
20.一种光纤处理系统，包括一光纤源(37)、一能够在其输入端从该光纤源(37)接收光纤(35)的光纤张紧装置(1)、和一能够从张紧装置(1)接收光纤的光纤存放装置(40)，所述张紧装置(1)包括至少一个动滑轮(9)，所述光纤(35)围绕所述动滑轮(9)缠绕至少一定长度；所述动滑轮(9)的位置可以变化以便改变施加到所述光纤的张力；所述系统的特征在于所述张紧装置(1)包括一能够测量所施加的张力并产生一表示所述张力(Tmis)的信号的张力测量装置(56)，和一电动移动装置(7,24,26)，该装置能够接收所述表示张力的信号并能够根据所述表示张力的信号移动动滑轮(9)，以便自动保持光纤中的张力基本上恒定。
全文摘要
一种光纤张紧装置,以其输入端从牵引装置(37)接收光纤(35)并由其输出端把该光纤提供给用于存放装置(40)。该张紧装置(1)包括至少一个定滑轮(32),光纤(35)围绕该定滑轮至少缠绕预定长度;和至少一个动滑轮(9),光纤(35)围绕该动滑轮至少缠绕预定长度。用于测量施加到光纤上张力的装置和用于移动动滑轮(9)的电动装置(24,26,5,7)相互作用以便以如下方式控制滑轮(9,32)轴(20,33)之间的距离(Dp),以自动保持施加在光纤上的张力基本上恒定。
文档编号G02B6/00GK1303825SQ0013725
公开日2001年7月18日 申请日期2000年12月29日 优先权日1999年12月29日
发明者贾科莫·S·罗巴, 罗伯托·帕塔, 弗兰科·维罗尼利 申请人:皮雷利·卡维系统有限公司