光纤旋转连接器模块的制作方法
【专利摘要】本发明涉及光纤旋转连接器模块，光纤旋转连接器模块包括内转动装配有转子体的壳体，转子体中同轴线固设有中心准直器，壳体上设置有侧准直器，转子体上同轴线转动装配有镜座，镜座上于中心准直器的前方设置有用于将侧准直器射出的光信号朝中心准直器反射的反射镜，镜座包括衔铁块，壳体上于衔铁块的外围设置有对衔铁块施加作用力以使反射镜相对侧准直器固定的磁铁，磁铁与镜座之间设置有供上级光纤旋转连接器模块的光纤沿前后方向穿过的环形空间通道，转子体上设置有与环形空间通道后端连通的供光纤沿前后方向穿过的光纤通孔。本发明提供了一种径向尺寸较小的光纤旋转连接器模块。
【专利说明】光纤旋转连接器模块
【技术领域】
[0001] 本发明涉及用于光信号传输的光纤旋转连接器模块。
【背景技术】
[0002] 光纤旋转连接器是一种利用光纤作为传输媒介，将信号在一个旋转的平台和另一 个静止平台之间进行传输的机构，目前，该类型的连接器正在广泛应用于不同的领域中。现 有的光纤旋转连接器多采用多级直角棱镜原理，如图1所示，多路光分别由两次直角棱镜 全反射，以实现光信号传输。现有的这种光纤旋转连接器存在的问题在于：光纤旋转连接器 的结构复杂，机械装配难于实现，同时多个准直器并列设置，大大增加了光纤旋转连接器的 径向尺寸，另外，现有的这种光纤旋转连接器最多也就只能实现3-4路光信号的传输，如果 光信号传输线路再多的话，整个光纤旋转连接器的结构会变得异常复杂。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的在于提供一种径向尺寸较小的光纤旋转连接器模块。
[0004] 为了解决上述问题，本发明的技术方案为： 光纤旋转连接器模块，包括壳体，壳体内转动装配有转动轴线沿前后方向延伸的转子 体，转子体中同轴线固设有中心准直器，所述壳体上设置有侧准直器，转子体上同轴线转动 装配有镜座，镜座上于所述中心准直器的前方设置有反射镜，反射镜的后端具有用于将侧 准直器射出的光信号朝中心准直器反射的反射镜面，所述镜座包括衔铁块，所述的壳体上 于所述衔铁块的外围设置有用于对所述衔铁块施加磁场力以在转子体转动时使所述反射 镜相对侧准直器固定的磁铁，磁铁与所述镜座之间设置有用于供上级光纤旋转连接器模块 的光纤沿前后方向穿过的环形空间通道，所述转子体上设置有与所述环形空间通道后端连 通的供所述光纤沿前后方向穿过的光纤通孔。
[0005] 所述转子体上设置有用于与上级光纤旋转连接器模块和/或下级光纤旋转连接 器模块的转子体同步传动连接的同步传动机构。
[0006] 所述同步传动机构包括于所述壳体上转动装配的与所述中心准直器平行设置的 传动轴，传动轴与转子体通过齿轮传动副、链条传动副或皮带传动副传动连接，传动轴的 前、后端分别设置有用于与上级、下级光纤旋转连接器模块的传动轴止转传动连接的前、后 插装传动结构。
[0007] 所述反射镜面与转子体的轴线呈45度角，所述侧准直器的轴线垂直于所述转子 体的轴线。
[0008] 所述转子体上于所述中心准直器的后侧固设有前光纤导向块，前光纤导向块上设 置有供与中心准直器连接的光纤沿前后方向穿过的轴向穿孔，在过轴向穿孔轴线的截面上 所述轴向穿孔的后端孔口沿呈外凸的弧形，所述转子体上于所述前光纤导向块的后侧固设 有后光纤导向块，所述后光纤导向块为前端没入所述轴向穿孔后端孔口沿中的球台形，所 述后光纤导向块的前端面与所述轴向穿孔的后端孔口沿之间设置有供与中心准直器连接 的光纤导向穿过的导向间隙。
[0009] 本发明的有益效果为：在实际使用时，反射镜面将光信号由侧准直器反射至中心 准直器，光信号经中心准直器连接的光纤向后传输，镜座通过磁铁产生的磁力固定，磁铁对 镜座的衔铁产生作用力，这个作用力克服了转子体在转动时对镜座产生的扭矩，使镜座不 随转子体转动，转子转动时镜座与侧准直器保持相对固定，从而保证由侧准直器射出的光 信号一直能被反射至中心准直器上，通过磁力对镜座进行固定，使得磁铁与镜座之间可以 设置供与上级光纤旋转连接器模块的光纤穿过的环形空间通道，光信号在光纤中传输，不 受磁场力的影响。每个连接器模块就可以增加一级光信号传输，各级光信号传输的中心准 直器同轴线设置，这不仅缩小了单个光纤旋转连接器模块的径向尺寸，同时也使得四路以 上光信号传输成为可能，只需依次串接连接器模块即可。
【专利附图】
【附图说明】
[0010] 图1是本发明中光纤旋转连接器模块的一个实施例的使用状态图； 图2是图1中第二连接器模块的结构示意图，同时也是本发明中光纤旋转连接器模块 的一个实施例的结构示意图； 图3是图1的光路传输原理不意图； 图4是图1中磁铁与衔铁块的布置示意图； 图5是图4中磁铁的磁场分布不意图； 图6是图1中前、后光纤导向块的结构示意图； 图7是图1的光纤走线示意图。
【具体实施方式】
[0011] 光纤旋转连接器模块的实施例如图1~7所示：连接器模块包括用于连接于第一壳 体后端的第二壳体23,第二壳体内通过外转动轴承24转动装配有与第一转子体同轴线设 置的第二转子体25,第二转子体中同轴线固设有第二中心准直器10,第二壳体上设置有第 二侧准直器34,第二转子体上通过内转动轴承8同轴线转动装配有第二镜座7,第二镜座上 于第二中心准直器的前方设置有第二反射镜36,第二反射镜的后端具有用于将第二侧准直 器射出的光信号朝第二中心准直器反射的第二反射镜面35,第二镜座包括衔铁块6,第二 壳体上于衔铁块的外围设置有用于对衔铁块施加作用力以在第二转子体转动时使第二反 射镜相对第二侧准直器固定的磁铁4,衔铁包括两块间隔相对设置的铁块，两个铁块的相背 面为弧形面，磁铁包括两个分别与对应铁块对应设置的磁铁块，两个磁铁块的向对面也为 与对应铁块的弧形面形状适配的弧形面。磁铁与第二镜座之间设置有用于供第一连接器模 块的光纤沿前后方向穿过的环形空间通道5,第二转子体上设置有与环形空间通道后端连 通的供第一连接器模块的光纤沿前后方向穿过的光纤通孔9。
[0012] 使用时将五个光纤旋转连接器模块沿前后方向顺序连接，五个光纤旋转连接器模 块分别被称为第一连接器模块2、第二连接器模块3、第三连接器模块13、第四连接器模块 14、第五连接器模块15和第六连接器模块16,第一连接器模块2的前端设置第一连接器模 块2,第一连接器模块括第一壳体1，第一壳体内转动装配有转动轴线沿前后方向延伸的第 一转子体22,第一转子体中同轴线固设有第一中心准直器21，第一壳体上设置有第一侧准 直器18,第一壳体上固设有第一镜座17,第一镜座上于第一中心准直器的前方设置有第一 反射镜19,第一反射镜的后端具有用于将第一侧准直器射出的光信号朝第一中心准直器反 射的第一反射镜面20。第一、第二转子体通过同步传动机构同步传动连接，同步传动机构包 括于各壳体上转动装配的与对应中心准直器平行设置的传动轴29,传动轴与对应转子体通 过齿轮传动副（或链条传动副或皮带传动副）传动连接，齿轮传动副包括固设于对应传动轴 上的小齿轮32和固设于对应转子体上的大齿轮50,大、小齿轮啮合传动。传动轴的前、后端 分别设置有用于与上级、下级光纤旋转连接器模块的传动轴止转传动连接的前、后插装传 动结构，前插装传动结构为传动套31，传动套上开设有沿轴向延伸的花键槽30,后插装传 动结构为用于与对应花键槽止转插装的花键块33。第一、第二反射镜面均为45度反射镜 面，所述第一、第二侧准直器的轴线垂直于对应转子体的轴线。各转子体上于对应中心准直 器的后侧均固设有前光纤导向块11，前光纤导向块上设置有供与对应中心准直器连接的光 纤沿前后方向穿过的轴向穿孔26，在过轴向穿孔轴线的截面上所述轴向穿孔的后端孔口沿 27呈外凸的弧形，各转子体上于对应前光纤导向块的后侧均固设有后光纤导向块12,后光 纤导向块呈前端没入对应轴向穿孔后端孔口沿中的球台形，后光纤导向块的前端面与对应 轴向穿孔的后端孔口沿之间设置有供与对应中心准直器连接的光纤导向穿过的导向间隙。 各连接器的模块通过长螺杆28穿装在一起。
[0013] 本发明中通过磁铁产生的磁力场来固定第二镜座，使得在第二转子体转动时，第 二镜座相对第二侧直器固定，第二反射镜不随第二转子体转动，磁场力大于第二转子体对 第二镜座产生的作用力；当壳体相对转子体转动时，在磁场力的作用下，镜座与侧准直器同 步旋转，始终能够保证侧准直器射出的光信号被反射到对应中心准直器上。这也就可以在 第二磁铁与第二镜座之间设置供对应光纤穿过的环形空间通道，同时光信号通过磁场空间 时不会受干涉，光纤在转动过程中，在某一时刻光纤会遮挡第二侧准直器的射出的部分光 信号，使插入损耗的旋转变化量变大，但是这个损耗量小于2dB，属于可接受范围，为了尽可 能的减少损耗量，可适当选择直径较小的光纤。前、后光纤导向块的相对面为弧形面，这也 在光纤布线时，可防止光纤由直角弯曲，同时防止光纤与其它零件接触时被零件的边角切 断。
[0014] 本光纤旋转连接器的使用过程为：通过长螺杆将各连接器模块由前至后穿装起 来，单个连接器模块的传动轴的前端与上级连接器模块的传动轴的后端止转插装，单个连 接器模块的传动轴的后端与下级连接器模块的传动轴的前端止转插装，以此保证各连接器 模块的转子体同步转动。第一连接器模块上的光纤是指与第一中心准直器连接的用于一 级光信号传输的第一光纤37,依次类推第二连接器模块上的光纤称为第二光纤38、第三连 接器模块上的光纤称为第三光纤39、第四连接器模块上的光纤称为第四光纤40、第五连接 器模块上的光纤称为第五光纤41、第六连接器模块上的光纤称为第六光纤42,布线时，第 一光纤经第一连接器模块上的前、后导向模块之间的导向间隙进入第二连接器模块的环形 空间通道和光纤通孔，然后经后侧各级连接器模块的环形空间通道和光纤通孔一直向后传 输；第二光纤经第二连接器模块上的前、后导向模块之间的导向间隙进入第三连接模块的 环形空间通道和光纤通孔，然后经后侧各级连接器模块的环形空间通道和光纤通孔一直向 后传输，第三光纤、第四光纤、第五光纤和第六光纤的布线形式依次类推。
[0015] 在本光纤旋转连接器模块的其它实施例中：根据实际情况，当需要两级光信号传 输时，只需布置第一连接器模块和第二连接器模块，当需要其它级数光信号传输时，可以适 当选择连接器模块的个数，比如说三个、四个、七个、八个或其它个数；各反射镜的反射镜面 角度也可以不是45度而是其它角度，此时对应侧准直器的轴线将与对于转子体的轴线不 再垂直，而是倾斜成对应某角度，这个角度使得对应反射镜面可以将对应侧准直器的光信 号反射至对应中心准直器上；前插装止转结构还可以是具有内方孔的传动套，对应的后插 装止转结构还可以是与对应传动套吻合插装的外方轴；磁铁和衔铁也可以是其它形状，只 要满足磁铁对衔铁的作用力足以克服对应转子体对对应镜座产生的作用力即可。
【权利要求】
1. 光纤旋转连接器模块，其特征在于：包括壳体，壳体内转动装配有转动轴线沿前后 方向延伸的转子体，转子体中同轴线固设有中心准直器，所述壳体上设置有侧准直器，转子 体上同轴线转动装配有镜座，镜座上于所述中心准直器的前方设置有反射镜，反射镜的后 端具有用于将侧准直器射出的光信号朝中心准直器反射的反射镜面，所述镜座包括衔铁 块，所述的壳体上于所述衔铁块的外围设置有用于对所述衔铁块施加磁场力以在转子体转 动时使所述反射镜相对侧准直器固定的磁铁，磁铁与所述镜座之间设置有用于供上级光纤 旋转连接器模块的光纤沿前后方向穿过的环形空间通道，所述转子体上设置有与所述环形 空间通道后端连通的供所述光纤沿前后方向穿过的光纤通孔。
2. 根据权利要求1所述的光纤旋转连接器模块，其特征在于：所述转子体上设置有用 于与上级光纤旋转连接器模块和/或下级光纤旋转连接器模块的转子体同步传动连接的 同步传动机构。
3. 根据权利要求2所述的光纤旋转连接器模块，其特征在于：所述同步传动机构包括 于所述壳体上转动装配的与所述中心准直器平行设置的传动轴，传动轴与转子体通过齿轮 传动副、链条传动副或皮带传动副传动连接，传动轴的前、后端分别设置有用于与上级、下 级光纤旋转连接器模块的传动轴止转传动连接的前、后插装传动结构。
4. 根据权利要求1所述的光纤旋转连接器模块，其特征在于：所述反射镜面与转子体 的轴线呈45度角，所述侧准直器的轴线垂直于所述转子体的轴线。
5. 根据权利要求Γ4任意一项所述的光纤旋转连接器模块，其特征在于：所述转子体 上于所述中心准直器的后侧固设有前光纤导向块，前光纤导向块上设置有供与中心准直器 连接的光纤沿前后方向穿过的轴向穿孔，在过轴向穿孔轴线的截面上所述轴向穿孔的后端 孔口沿呈外凸的弧形，所述转子体上于所述前光纤导向块的后侧固设有后光纤导向块，所 述后光纤导向块为前端没入所述轴向穿孔后端孔口沿中的球台形，所述后光纤导向块的前 端面与所述轴向穿孔的后端孔口沿之间设置有供与中心准直器连接的光纤导向穿过的导 向间隙。
【文档编号】G02B6/38GK104216057SQ201310536844
【公开日】2014年12月17日 申请日期:2013年11月4日 优先权日:2013年11月4日
【发明者】王唱媛, 程霁竑, 汤振 申请人:中航光电科技股份有限公司