一种针对光纤陀螺敏感光纤环的冷光一体固化装置和方法
【专利摘要】本发明涉及一种针对光纤陀螺敏感光纤环的冷光一体固化装置和方法，包括固定部分、光源部分和转轴控制部分；固定部分将光源固定，光源部分将待固化的光纤陀螺敏感光纤环照射，转轴控制部分将待固化的光纤陀螺敏感光纤环旋转；所述光源部分包括LED紫外灯和多面体反射镜。本发明是一种低应力、整体式固化系统，通过机械结构带动敏感光纤环转动，利用了机械结构中多面体反射镜将紫外光分束到光纤环端面和环面，达到了整体固化光纤环的目的，降低了光纤环内存在的应力，提高了光纤环生产效率。
【专利说明】一种针对光纤陀螺敏感光纤环的冷光一体固化装置和方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及光纤陀螺制造技术，尤其涉及一种适用于光纤陀螺敏感光纤环的一体固化装置，和采用该特殊固化装置进行一体固化的方法。适用于高精度光纤陀螺及其它光纤传感器的制作。
【背景技术】
[0002]敏感光纤环是光纤陀螺的核心元件，光纤环的稳定性和抗干扰能力直接影响光纤陀螺的性能，因此在光纤陀螺研制过程中，光纤环的制作技术是关键技术之一。光纤环固化是指把粘接光纤的胶粘剂通过一定条件由液体变为固体，从而将光纤环固化的过程，而这种固化技术会决定光纤环的性能，这使得光纤环固化技术成为了关键技术中的核心。
[0003]现有技术中，光纤环固化的方法是，利用一支600W汞灯在陀螺顶端照射进行固化，这种方式存在以下缺点:1、固化时汞灯产生巨大热量使光纤环内热应力增加，应变情况严重；2、单只灯泡照射不均匀使光纤环固化强度不均匀，多支灯泡耗电量又很大；3、固化时需要转换汞灯角度重复照射光纤环的环面和端面，导致生产效率过低，生产能耗过大。
[0004]现有光纤环固化技术的总体缺点是固化的同时给光纤环带来了附加应力并且效率过低，所述的效率过低是指生产一只陀螺需要人工参与进行多次固化。
【发明内容】
[0005]本发明针对现有光纤环固化技术的缺陷，提供一种针对光纤陀螺敏感光纤环的冷光一体固化装置和方法，采用LED冷光固化方法在降低光纤环热应力方面具有很明显的作用，同时使用LED冷光固化设备，避免了不断的转化角度照射，减少了过多的人为操作次数，提高了工作效率。
[0006]本发明采取的技术方案是:一种针对光纤陀螺敏感光纤环的冷光一体固化装置，包括固定部分、光源部分和转轴控制部分。固定部分将光源固定，光源部分光源部分包括LED紫外灯和多面体反射镜，将待固化的光纤陀螺敏感光纤环从侧面和端面照射，转轴控制部分将待固化的光纤陀螺敏感光纤环旋转。
[0007]进一步讲，固定部分包括一螺纹柱和一固定框，固定框上均布有几支LED紫外灯，螺纹住上固定多面体反射镜。
[0008]转轴控制部分包括一由电机带动的转轴,转轴活动地穿过多面体反射镜,端部连接光纤陀螺；待固化的光纤陀螺位于几支LED紫外灯的包围圈内，同时位于多面体反射镜的前方。光纤陀螺的敏感光纤环环面与LED紫外灯相对，光纤环端面与多面体反射镜相对。
[0009]进一步讲，几支LED紫外灯以3?6支均布在所述固定框上为宜。
[0010]进一步讲，多面体反射镜是由金属制成反射面。还可以在金属反射面基础上黏有紫外波段高反射率镜。
[0011]一种光纤陀螺敏感光纤环冷光一体固化方法，包括了如下步骤:
[0012]I)将待固化的光纤陀螺敏感光纤环的端面和环面均匀涂抹上紫外线固化胶，胶液在50-55°C时保持有流动性；
[0013]2)将涂好胶的光纤陀螺安装到装置转轴上；
[0014]3)打开LED紫外灯照射，同时让转轴带动光纤陀螺转动，至光纤环表面的胶全面得以固化为止；
[0015]4)观察光纤环表面的胶全面固化之后，取下光纤陀螺即可。
[0016]上述方法中，涂抹在光纤环表面的胶液以均匀黏着且不会流下为标准。
[0017]LED紫外灯照射时间为4小时左右，转轴转速以0.5-1.5转/分钟匀速转动。
[0018]固化在室温下进行，且保证有空气对流。
[0019]由于采取以上技术方案，本发明具有的优点是:
[0020]1、装置使用LED紫外灯，属于冷光源，避免了照射使光纤环受热，有效的防止了胶液固化过程中高温产生气泡，由此降低了光纤环内存在的应力。这是因为，内应力由光纤环受热产生气泡而生成，如果不产生气饱就不会有内应力。胶粘剂预先均匀涂抹在光纤上，在固化过程中胶粘剂是由液体变为固体，当没有高温时就不会有气泡，没有气泡，光纤环表面没有局部受热，所以就不会产生热应力。不产生高温气泡的主要好处是光环表面固化的好。
[0021]2、本发明使用多只LED紫外灯全方位照射，不仅让照射更加均匀，而且同样功率下，LED紫外灯相比节约了能源。
[0022]3、本发明通过LED紫外灯和多面体反射镜的结合，实现了特殊光路设计:LED紫外灯无需移动，只需照射光纤环的环面即可，而多面体金属端面反射单元将LED紫外灯的部分光线折射到光纤环的端面上，做到了光纤环面和端面同时固化，提高了固化效率，达到了一体固化的效果。
[0023]4、本发明实现了固化物体多面同时固化的可行性和可操作性，这与现有工艺技术的人工多次固化相比提高了效率；而且，多次固化在胶层之间存在黏结不良的概率，本发明的一体固化解决了这个问题。
【专利附图】
【附图说明】
[0024]图1为本发明实施例中一体固化装置的立体示意图；
[0025]图2为本发明实施例中一体固化装置的正面示意图；
[0026]图3为光纤陀螺的示意图；
[0027]图4是多面体反射镜的结构示意图；
[0028]附图中，各标号所代表的部件列表如下:
[0029]1、基座，2、支架，3、固定框，4、螺纹柱，5、LED紫外灯，6、多面体反射镜，7、螺纹孔，
8、转轴通孔，9、转轴，10、光纤陀螺，11、光纤环环面，12、光纤环端面，13、陀螺基座，14、反射面。
【具体实施方式】
[0030]以下结合附图和实施例对本发明的结构和工作原理进行描述，所举实例只用于解释本发明，但并非用于限定本发明的保护范围。
[0031]如图1、2所示，该装置总体分为固定部分、光源部分和转轴控制三部分。
[0032]其中，固定部分包括一稳定的基座I，基座I上固定一支架2，支架2—方面支立起一个固定框3，另一方面支立起一根端部带有螺纹的螺纹柱4。基座1、支架2、固定框3、螺纹柱4构成了固定部分。
[0033]在固定框3上，均布固定着几支LED紫外灯5 ;在螺纹柱4的螺纹端连接一多面体反射镜6，多面体反射镜6位于固定框3的正前方，可接受LED紫外灯5的光，并发出反射光。LED紫外灯5和多面体反射镜6构成了光源部分。
[0034]在多面体反射镜6其中的两个垂直面上各开设有一螺纹孔7和一转轴通孔8，两个孔的开孔方向相垂直，螺纹孔7用于连接螺纹柱4 ;转轴通孔8中则穿设一转轴9，转轴9一端由电机带动转动，另一端穿过反射镜延伸到LED紫外灯5的包围圈中，并且在这一端端部连接待固化的光纤陀螺10，一般就是将转轴9穿过光纤陀螺的中心，螺纹连接即可。转轴通孔8的直径大于转轴9，所以在转轴9转动时并不影响反射镜，而只是带动光纤陀螺10转动。电机和转轴构成了转轴控制部分。
[0035]光纤陀螺10位于LED紫外灯5的包围圈中，同时位于多面体反射镜6的前方,这样，光纤陀螺10的光纤环的环面11就可以得到LED紫外灯5的照射，光纤环的前端面12则可以得到多面体反射镜6的照射，而由于光纤环的后端面固定在陀螺基座13上，所以不需要照射，光纤陀螺10的结构如图3所示。
[0036]光纤陀螺10固化的步骤就是:
[0037]I)首先将需要固化的光纤陀螺10光纤环的端面和环面均匀涂抹紫外线固化胶，胶液要稍加粘稠且适量，使其在光纤环表面均匀黏着且不会流下，同时，胶液要保持在50?55°C，维持胶液的最佳黏度值。高于这个温度段胶液黏度太小，流胶现象严重，要达到要求的胶层厚度，必须增加涂胶次数，否则影响强度；低于这个温度段胶液黏度过大，制造加工不易，涂胶困难，被胶接件润湿性差，影响胶接强度。
[0038]2)然后将涂胶的光纤陀螺安装到装置转轴9上；
[0039]3)打开LED紫外灯5照射，同时转轴9转动，通过LED紫外灯5的直射和多面体反射镜6反射面14的反射光，加之光纤陀螺10的旋转，光纤环环面11和端面12的胶得以全面固化；照射时间为4小时左右，转速在0.5?1.5转/分钟左右匀速转动，固化在室温下进行，要保证有空气对流。在这个转速下既保证胶液不会逆流，还可以达到最佳固化效率。控制照射时间是为了达到彻底固化光纤环，而不是仅固化表面胶液。但是时间不宜过长，否则会发生化学反应使胶液变质。
[0040]4)观察光纤环表面的胶已经全面固化了之后，取下光纤陀螺即可。
[0041]上述所用的固定框3，既可以为一圆形框，也可以为一方形框，在框架上固定3?6个LED紫外灯，且均布。
[0042]上述的多面体反射镜6,可以为一金属反射镜，由光洁度较高的金属制成反射面，这些金属可以是硬铝，钢等。进一步地，还可以在金属反射面上黏有紫外波段高反射率镜，增强紫外光的反射效果。
[0043]对于多面体反射镜6，既可以是一由三棱锥削去各个顶角而形成的多面体(如图4所示)，也可以是由四棱锥削去各个顶角而形成的多面体，也可以是由正方体、长方体等有棱体削去或不削去顶角而形成的多面体，只要是多面体，这些都可以。况且，多面体的面数越多越好，这样有助于增强反射效果。每一个反射面对应一个灯最好。
[0044]值得说明的是，本发明选用LED紫外灯，是因为针对所用的固化胶是紫外胶而选，需要紫外线和胶液发生化学反应才能达到固化效果。
【权利要求】
1.一种针对光纤陀螺敏感光纤环的冷光一体固化装置，其特征在于，包括固定部分、光源部分和转轴控制部分； 固定部分将光源固定，光源部分将待固化的光纤陀螺照射，转轴控制部分带动待固化的光纤陀螺旋转； 所述光源部分包括LED紫外灯和多面体反射镜。
2.根据权利要求1所述的固化装置，其特征在于，所述固定部分包括一螺纹柱和一固定框，固定框上 固定有几支所述LED紫外灯，螺纹住上固定有所述多面体反射镜；所述转轴控制部分包括一由电机带动的转轴，所述转轴活动地穿过所述多面体反射镜，并且固定连接所述光纤陀螺；所述待固化的光纤陀螺位于几支所述LED紫外灯的包围圈内，同时位于多面体反射镜的前方。
3.根据权利要求1或2所述的固化装置，其特征在于，所述光纤陀螺的敏感光纤环环面与LED紫外灯相对，光纤环端面与多面体反射镜相对。
4.根据权利要求1或2所述的固化装置，其特征在于，几支所述LED紫外灯以3~6支均布在所述固定框上。
5.根据权利要求1或2所述的固化装置，其特征在于，所述多面体反射镜由金属制成反射面，每一个反射面对应一个LED紫外灯。
6.根据权利要求5所述的固化装置，其特征在于，所述多面体反射镜，在金属反射面基础上黏有紫外波段高反射率镜。
7.利用权利要求1~6之一所述固化装置进行的光纤陀螺敏感光纤环冷光一体固化方法，其特征在于，包括如下步骤: 1)将待固化的光纤陀螺敏感光纤环的端面和环面均匀涂抹上紫外线固化胶，胶液保持在50~55°C涂胶； 2)将涂好胶的光纤陀螺安装到电机转轴上； 3)打开LED紫外灯照射，同时让转轴带动光纤陀螺转动，至光纤环表面的胶全面得以固化为止； 4)观察光纤环表面的胶全面固化之后，取下光纤陀螺即可。
8.根据权利要求7所述的固化方法，其特征在于，涂抹在光纤环表面的胶液以均匀黏着且不会流下为标准。
9.根据权利要求7所述的固化方法，其特征在于，LED紫外灯照射时间为4小时，转轴转速以0.5~1.5转/分钟匀速转动。
10.根据权利要求7所述的固化方法，其特征在于，固化在室温下进行，且保证有空气对流。
【文档编号】G01C25/00GK103900612SQ201410123620
【公开日】2014年7月2日 申请日期:2014年3月28日 优先权日:2014年3月28日
【发明者】谢良平, 霍雷, 崔志超, 杨东锟, 李彬, 王媛娣 申请人:中航捷锐（北京）光电技术有限公司