高精度光纤环绕制辅助排纤装置的制作方法

本发明属于高精度闭环光纤陀螺光纤环绕制设备制造技术，涉及一种高精度光纤环绕制辅助排纤装置。

背景技术：

为研制高精度闭环光纤陀螺，采用精密四极对称绕制法绕制光纤环，该绕制法是非规律的螺旋绕制，每层光纤在特定位置有一个轴向位移。因此，单靠设备运动控制，难以实现光纤的紧密而有规律的排列，所以需要使用辅助排纤装置，在光纤环绕制过程中跟踪刚绕上光纤环的点(切点)的附近对光纤施加侧向力和下压力，以实现精密四极对称绕制。先进的“精密四极对称绕环机”研制成功的几年来，由于辅助排纤装置安装在导纤板上,随导纤板一起旋转,对空间位置有极大的限制，增加了设计难度,辅助排纤装置虽经过多次改进，但都没有取得科学、满意的效果，导致绕环过程中必须频繁的倒纤、人为干预，绕环效率低，严重防碍先进设备作用的发挥和生产任务的完成。

技术实现要素：

本发明的目的是：设计一种体积小，可以同时可靠施加下压力和侧向力且压力可调、位置可调、装卸方便的辅助排纤装置。避免绕环过程中的人为干预，提高绕环效率，使“精密四极对称绕环机”能发挥应有的作用。

本发明的技术方案是：高精度光纤环绕制辅助排纤装置，其特征在于，它由拨杆[1]、插销[2]、沉头螺钉[3]、挡圈[4]、压簧[5]、垫圈[6]、扭簧轴[7]、挡圈[8]、调整旋钮[9]、安装架[10]、位置调整与支撑轴[11]、支架[12]、圆柱销[13]、拨杆压紧旋钮[14]、拨杆压片[15]、安装手柄[16]、拨杆导向块[17]、螺钉[18]、侧压力基板[19]、端齿座[20]、端齿轮[21]、扭簧[22]、下压力圆柱销[23]、插销锁定螺钉[24]、侧压调整旋钮[25]、侧压架[26]、侧压压簧[27]、螺钉[28]、压簧芯轴[29]、摆动支架[30]组成。

所述的安装架[10]是辅助排纤装置与绕环机导纤板联接的零件，是辅助排纤装置基座。它由外侧平齐的前后两段宽度不等的长方体组成，后段中部设垂直孔，用来安装安装手柄[16]，孔两侧对称分布两个定位孔，用来定位安装架[10]；安装架[10]的上分布有三个水平方向的孔，依次用来安装插销[2]、下压力施加与调整装置、水平位置调整及支撑轴装置。安装手柄[16]上部是滚花轴，下部是一段不脱出螺钉，用来安装固定辅助排纤装置；插销[2]由三段圆柱体组成，中间段直径较小较长，用来支撑摆动支架[30]；插销锁定螺钉[24]用以防止插销[2]脱落。

所述的下压力施加与调整装置由沉头螺钉[3]、挡圈[4]、压簧[5]、垫圈[6]、扭簧轴[7]、端齿座[20]、端齿轮[21]、扭簧[22]构成。端齿座[20]由一个四条边圆弧连接的菱形底板，底板中心设有圆孔，两侧设有安装螺钉的沉孔；底板上表面中心设有一小段圆筒，圆筒上表面沿圆周均匀分布着若干个锯齿，端齿座[20]用两个沉头螺钉[3]安装在安装架[10]上。端齿轮[21]外形是由一个长圆柱(外径与端齿座[20]外径相等)和一个较大直径的短圆柱组成，较大直径的短圆柱表面沿圆周均匀分布着径向半圆槽形成一个手轮，较大直径的圆柱端面向内设有平底沉孔；从长圆柱端面向内，中心设有一个环槽和一个贯通的方孔，环槽的外径与端齿座[20]内径相等，从而形成一个圆环，圆环端面上设有与端齿座[20]啮合的端面锯齿；方孔与扭簧轴[7]方形截面段配合，可轴向滑动，旋转手轮，带动扭簧轴[7]旋转，改变扭簧转角。扭簧轴[7]是一个直径从大到小的四段阶梯轴，靠近摆动支架[30]的阶梯轴为第一段，且第一段直径最大，长度1mm,其内侧端面是扭簧的轴向限位面；第二段是扭簧芯轴，第三段是扭簧轴在安装架[10]上的安装配合段，与安装架间隙配合，跨第二、三段设有一段径向通槽，用来限定扭簧转动；第三段后段铣一段四方，与端齿轮[21]上的方孔间隙配合；远离摆动支架[30]的为第四段，第四段是压簧[5]的芯轴段，端面设有m2螺孔。扭簧[22]是圆柱扭转弹簧。扭簧安装在扭簧轴[7]上，一端为过圆柱直径的直段，插入扭簧轴[7]的径向通槽，另一端直段自然延伸，压在下压力圆柱销[23]上。压簧[5]是圆柱压缩弹簧，套装在扭簧轴[7]的压簧的芯轴段，通过垫圈[6]压紧在端齿轮内的平面上；压簧的另一端面用挡圈[4]压紧，挡圈[4]用m2沉头螺钉安装固定在扭簧轴[7]的端面上；压簧[5]的作用是当需要调整下压力时，轴向拉动端齿轮压缩压簧[5]，使端齿轮[21]与端齿座[20]端齿脱开，转动端齿轮[21]到适当角度，放开端齿轮[21]，压簧[5]压紧端齿轮[21]与端齿座[20]啮合，使扭簧施加的下压力得到保持。

所述的水平位置调整及支撑轴装置由挡圈[8]、调整旋钮[9]、位置调整与支撑轴[11]、支架[12]组成。挡圈[8]中心设有贯通的90°沉孔。调整旋钮[9]是外圆设有滚花的圆柱形零件，中心设有与挡圈[8]外径相同、深度挡圈[8]厚度相等的沉孔；方孔将其贯通，该方孔与位置调整与支撑轴[11]方形截面段配合传递扭矩。位置调整与支撑轴[11]由螺杆、轴肩和安装轴三段组成。螺杆较长，用来调整支撑和调整支架[12]的位置；轴肩用来轴向安装定位；安装轴与安装架[10]上的相应的安装孔间隙配合，安装轴尾部铣成四方，长度与调整旋钮[9]方孔段相同；轴端面设有螺孔，用沉头螺钉通过挡圈[8]将调整旋钮[9]安装在位置调整与支撑轴[11]上。

支架[12]由一个平躺着的“t”形、截面为矩形的构件和一段竖直的矩形端部联接一个反“l”形构件组成；“t”形部分设有贯通的螺孔，位置调整与支撑轴[11]的螺杆安装在此螺孔内；“t”形中间伸出部位，设有以垂直销孔，此孔不与贯通的螺孔相交，用来安装圆柱销[13]；上部反“l”形构件的垂直面上设有前后分布的两个贯通的螺孔，用来安装侧压力基板[19]。

侧压力基板[19]是厚度为2mm的矩形零件，一端表面中部沿长度方向分布着两个贯通的沉孔，用来将侧压力基板[19]安装在支架[12]上，另一端设有一个贯通的沉孔，用来铆装压簧芯轴[29]；侧压力基板[19]用两个沉头螺钉[18]安装紧固在支架[12]上。

压簧芯轴[29]由两段阶梯轴。大直径段为压簧芯轴；小直径段为安装段，其端面设有沉孔，行成一壁厚0.5的圆环，冲压此环将压簧芯轴[29]铆接在侧压力基板[19]的贯通的沉孔内。

摆动支架[30]由厚度1mm开口朝下的长的截面为槽形支架体、前伸出端、后叉形端组成。前伸出端是一上表面与支架体平齐、与支架体等宽、1/3厚度的长方体，长方体下表面中心设有沉孔，用来安装拨杆压片[15]；下表面还设有呈矩形分布的四个贯通螺孔，用来安装拨杆导向块[17]；长方体上表面中心伸出一方凸台，凸台中心设有贯通的螺孔，用来安装拨杆压紧旋钮[14]。后叉形端是支架体向外实心延伸一小段的端面上，再延伸一与支架体等高，1/2宽度、位于中心的长方体，并在高度方向的中心加工一该延伸段等长的槽，形成叉形，在此叉形靠近尾部的中心，设有垂直通孔，用来将摆动支架[30]通过圆柱销[13]安装在支架[12]上，该通孔与圆柱销[13]间隙配合，摆动支架[30]可绕其轴心摆动。支架体前端上表面设有两个螺孔，用来安装侧压架[26]。支架体前端侧面设有一贯通的销孔，用来压入下压力圆柱销[23]。

侧压架[26]是底边较长的槽形零件，上弯的两端一边较高，一端较低；

底面上设有两个贯通的沉孔，用螺钉[28]将侧压架[26]安装在摆动支架[30]上；上弯较高的一边中部设有贯通的螺孔，用来安装侧压调整旋钮[25]；上弯较低的一边的作用是限制摆动支架[30]的摆动角度。

侧压调整旋钮[25]由三段阶梯轴组成。大端外圆设有滚花，是旋转手柄；中段是螺杆，末段是侧压压簧[27]的支撑芯轴，螺杆外径大于压簧[27]外径，螺杆支撑芯轴之间的环形端面作用于压簧[27]端面用来压缩压簧[27]；旋转侧压调整旋钮[25]，可以调整压簧[27]的变形量，从而改变施加于摆动支架[30]上的侧向压力，摆动支架再将侧压力传递到拨杆[1]。

所述的拨杆[1]是一个矩形截面的长杆，端头的一侧有一段长度15mm、横截面为矩形的缺口，其深度稍小于光纤直径、宽度约5～6倍光纤直径；这段缺口的上表面直接压在光纤环上，对刚绕上环的光纤施加下压力，缺口的侧面对刚绕上环的光纤施加侧向力；拨杆[1]另一端插入拨杆导向块[17]的槽内，通过安装在摆动支架[30]上的拨杆压紧旋钮[14]、拨杆压片[15]固定在摆动支架[30]上。

拨杆压紧旋钮[14]是一个一段螺杆带有一个外圆滚花的圆柱手柄；拨杆压片[15]是一个圆形薄片用于增大对拨杆[1]的压紧面积；拨杆导向块[17]是一有厚度大于拨杆[1]截面高度的矩形块，靠近四角设有四个通孔，用螺钉安装在摆动支架[30]上；拨杆导向块[17]上表面中心沿长度方向设有一与拨杆[1]截面尺寸相等的矩形槽，用来安装与拨杆[1]，槽与杆间隙配合，以方便调整拨杆[1]的位置。

本发明的优点是：

1.体积小，装置紧凑，装卸方便；

2.可同时可靠施加下压力和侧向力，且下压力和侧向力分别可调，与光纤环轴向位置可调；

3.绕环过程中无需人为干预，提高了绕环效率，充分发挥了“精密四极对称绕环机”的效能。

附图说明

图1是本发明的结构的剖视图。

图2是本发明的结构的主视图。

图3是本发明的结构的俯视图。

图4是本发明立体图。

其中拨杆[1]、插销[2]、沉头螺钉[3]、挡圈[4]、压簧[5]、垫圈[6]、扭簧轴[7]、挡圈[8]、调整旋钮[9]、安装架[10]、位置调整与支撑轴[11]、支架[12]、圆柱销[13]、拨杆压紧旋钮[14]、拨杆压片[15]、安装手柄[16]、拨杆导向块[17]、螺钉[18]、侧压力基板[19]、端齿座[20]、端齿轮[21]、扭簧[22]、下压力圆柱销[23]、插销锁定螺钉[24]、侧压调整旋钮[25]、侧压架[26]、侧压压簧[27]、螺钉[28]、压簧芯轴[29]、摆动支架[30]。

具体实施方式

下面对本发明做进一步详细说明。参见图1，高精度光纤环绕制辅助排纤装置，其特征在于，它由拨杆[1]、插销[2]、沉头螺钉[3]、挡圈[4]、压簧[5]、垫圈[6]、扭簧轴[7]、挡圈[8]、调整旋钮[9]、安装架[10]、位置调整与支撑轴[11]、支架[12]、圆柱销[13]、拨杆压紧旋钮[14]、拨杆压片[15]、安装手柄[16]、拨杆导向块[17]、螺钉[18]、侧压力基板[19]、端齿座[20]、端齿轮[21]、扭簧[22]、下压力圆柱销[23]、插销锁定螺钉[24]、侧压调整旋钮[25]、侧压架[26]、侧压压簧[27]、螺钉[28]、压簧芯轴[29]、摆动支架[30]组成。

所述的安装架[10]是辅助排纤装置与绕环机导纤板联接的零件，是辅助排纤装置基座。它由外侧平齐的前后两段宽度不等的长方体组成，后段中部设垂直孔，用来安装安装手柄[16]，孔两侧对称分布两个定位孔，用来定位安装架[10]；安装架[10]的上分布有三个水平方向的孔，依次用来安装插销[2]、下压力施加与调整装置、水平位置调整及支撑轴装置。安装手柄[16]上部是滚花轴，下部是一段不脱出螺钉，用来安装固定辅助排纤装置；插销[2]由三段圆柱体组成，中间段直径较小较长，用来支撑摆动支架[30]；插销锁定螺钉[24]用以防止插销[2]脱落。

所述的下压力施加与调整装置由沉头螺钉[3]、挡圈[4]、压簧[5]、垫圈[6]、扭簧轴[7]、端齿座[20]、端齿轮[21]、扭簧[22]构成。端齿座[20]由一个四条边圆弧连接的菱形底板，底板中心设有圆孔，两侧设有安装螺钉的沉孔；底板上表面中心设有一小段圆筒，圆筒上表面沿圆周均匀分布着若干个锯齿，端齿座[20]用两个沉头螺钉[3]安装在安装架[10]上。端齿轮[21]外形是由一个长圆柱(外径与端齿座[20]外径相等)和一个较大直径的短圆柱组成，较大直径的短圆柱表面沿圆周均匀分布着径向半圆槽形成一个手轮，较大直径的圆柱端面向内设有平底沉孔；从长圆柱端面向内，中心设有一个环槽和一个贯通的方孔，环槽的外径与端齿座[20]内径相等，从而形成一个圆环，圆环端面上设有与端齿座[20]啮合的端面锯齿；方孔与扭簧轴[7]方形截面段配合，可轴向滑动，旋转手轮，带动扭簧轴[7]旋转，改变扭簧转角。扭簧轴[7]是一个直径从大到小的四段阶梯轴，靠近摆动支架[30]的阶梯轴为第一段，且第一段直径最大，长度1mm,其内侧端面是扭簧的轴向限位面；第二段是扭簧芯轴，第三段是扭簧轴在安装架[10]上的安装配合段，与安装架间隙配合，跨第二、三段设有一段径向通槽，用来限定扭簧转动；第三段后段铣一段四方，与端齿轮[21]上的方孔间隙配合；远离摆动支架[30]的为第四段，第四段是压簧[5]的芯轴段，端面设有m2螺孔。扭簧[22]是圆柱扭转弹簧。扭簧安装在扭簧轴[7]上，一端为过圆柱直径的直段，插入扭簧轴[7]的径向通槽，另一端直段自然延伸，压在下压力圆柱销[23]上。压簧[5]是圆柱压缩弹簧，套装在扭簧轴[7]的压簧的芯轴段，通过垫圈[6]压紧在端齿轮内的平面上；压簧的另一端面用挡圈[4]压紧，挡圈[4]用m2沉头螺钉安装固定在扭簧轴[7]的端面上；压簧[5]的作用是当需要调整下压力时，轴向拉动端齿轮压缩压簧[5]，使端齿轮[21]与端齿座[20]端齿脱开，转动端齿轮[21]到适当角度，放开端齿轮[21]，压簧[5]压紧端齿轮[21]与端齿座[20]啮合，使扭簧施加的下压力得到保持。

所述的水平位置调整及支撑轴装置由挡圈[8]、调整旋钮[9]、位置调整与支撑轴[11]、支架[12]组成。挡圈[8]中心设有贯通的90°沉孔。调整旋钮[9]是外圆设有滚花的圆柱形零件，中心设有与挡圈[8]外径相同、深度挡圈[8]厚度相等的沉孔；方孔将其贯通，该方孔与位置调整与支撑轴[11]方形截面段配合传递扭矩。位置调整与支撑轴[11]由螺杆、轴肩和安装轴三段组成。螺杆较长，用来调整支撑和调整支架[12]的位置；轴肩用来轴向安装定位；安装轴与安装架[10]上的相应的安装孔间隙配合，安装轴尾部铣成四方，长度与调整旋钮[9]方孔段相同；轴端面设有螺孔，用沉头螺钉通过挡圈[8]将调整旋钮[9]安装在位置调整与支撑轴[11]上。

支架[12]由一个平躺着的“t”形、截面为矩形的构件和一段竖直的矩形端部联接一个反“l”形构件组成；“t”形部分设有贯通的螺孔，位置调整与支撑轴[11]的螺杆安装在此螺孔内；“t”形中间伸出部位，设有以垂直销孔，此孔不与贯通的螺孔相交，用来安装圆柱销[13]；上部反“l”形构件的垂直面上设有前后分布的两个贯通的螺孔，用来安装侧压力基板[19]。

侧压力基板[19]是厚度为2mm的矩形零件，一端表面中部沿长度方向分布着两个贯通的沉孔，用来将侧压力基板[19]安装在支架[12]上，另一端设有一个贯通的沉孔，用来铆装压簧芯轴[29]；侧压力基板[19]用两个沉头螺钉[18]安装紧固在支架[12]上。

压簧芯轴[29]由两段阶梯轴。大直径段为压簧芯轴；小直径段为安装段，其端面设有沉孔，行成一壁厚0.5的圆环，冲压此环将压簧芯轴[29]铆接在侧压力基板[19]的贯通的沉孔内。

摆动支架[30]由厚度1mm开口朝下的长的截面为槽形支架体、前伸出端、后叉形端组成。前伸出端是一上表面与支架体平齐、与支架体等宽、1/3厚度的长方体，长方体下表面中心设有沉孔，用来安装拨杆压片[15]；下表面还设有呈矩形分布的四个贯通螺孔，用来安装拨杆导向块[17]；长方体上表面中心伸出一方凸台，凸台中心设有贯通的螺孔，用来安装拨杆压紧旋钮[14]。后叉形端是支架体向外实心延伸一小段的端面上，再延伸一与支架体等高，1/2宽度、位于中心的长方体，并在高度方向的中心加工一该延伸段等长的槽，形成叉形，在此叉形靠近尾部的中心，设有垂直通孔，用来将摆动支架[30]通过圆柱销[13]安装在支架[12]上，该通孔与圆柱销[13]间隙配合，摆动支架[30]可绕其轴心摆动。支架体前端上表面设有两个螺孔，用来安装侧压架[26]。支架体前端侧面设有一贯通的销孔，用来压入下压力圆柱销[23]。

侧压架[26]是底边较长的槽形零件，上弯的两端一边较高，一端较低；

底面上设有两个贯通的沉孔，用螺钉[28]将侧压架[26]安装在摆动支架[30]上；上弯较高的一边中部设有贯通的螺孔，用来安装侧压调整旋钮[25]；上弯较低的一边的作用是限制摆动支架[30]的摆动角度。

侧压调整旋钮[25]由三段阶梯轴组成。大端外圆设有滚花，是旋转手柄；中段是螺杆，末段是侧压压簧[27]的支撑芯轴，螺杆外径大于压簧[27]外径，螺杆支撑芯轴之间的环形端面作用于压簧[27]端面用来压缩压簧[27]；旋转侧压调整旋钮[25]，可以调整压簧[27]的变形量，从而改变施加于摆动支架[30]上的侧向压力，摆动支架再将侧压力传递到拨杆[1]。

所述的拨杆[1]是一个矩形截面的长杆，端头的一侧有一段长度15mm、横截面为矩形的缺口，其深度稍小于光纤直径、宽度约5～6倍光纤直径；这段缺口的上表面直接压在光纤环上，对刚绕上环的光纤施加下压力，缺口的侧面对刚绕上环的光纤施加侧向力；拨杆[1]另一端插入拨杆导向块[17]的槽内，通过安装在摆动支架[30]上的拨杆压紧旋钮[14]、拨杆压片[15]固定在摆动支架[30]上。

拨杆压紧旋钮[14]是一个一段螺杆带有一个外圆滚花的圆柱手柄；拨杆压片[15]是一个圆形薄片用于增大对拨杆[1]的压紧面积；拨杆导向块[17]是一有厚度大于拨杆[1]截面高度的矩形块，靠近四角设有四个通孔，用螺钉安装在摆动支架[30]上；拨杆导向块[17]上表面中心沿长度方向设有一与拨杆[1]截面尺寸相等的矩形槽，用来安装与拨杆[1]，槽与杆间隙配合，以方便调整拨杆[1]的位置。

本发明的工作原理是：绕制光纤环时,按以下步骤操作：

1.安装辅助排纤装置：将安装架[10]上的两个定位销孔对准导纤板上辅助排纤装置安装座上的两个定位销，将安装架[10]安装在安装座上，用安装手柄[16]紧固。

2.松开插销锁定螺钉[24],抽动插销[2],使插销[2]与摆动支架[30]脱开并用锁定螺钉[24]锁紧插销[2]。

3.调整拨杆长短：将拨杆[1]搭在光纤环上，松开拨杆压紧旋钮[14]，调整拨杆长短并锁紧。

4.调整轴向位置：旋转调整旋钮[9]，调整辅助排纤装置与光纤环轴向相对位置，使拨杆[1]与光纤环旋转轴垂直。

5.调整下压力：拉动端齿轮[21]，使端齿轮与端齿座[20]端齿脱开，旋转端齿轮[21]，调整扭簧[22]转角，扭簧[22]施加在摆动支架[30]上的下压力圆柱销[23]上，实现拨杆下压力的调整。放开端齿轮[21]在压簧[5]的作用下，端齿轮与端齿座[20]端齿啮合，使下压力得到保持。

6.调整侧压力：旋转侧压调整旋钮[25]，侧压压簧[27]的压力将通过侧压架[26]传递到摆动支架[30]，摆动支架[30]将绕圆柱销[13]摆动，带动拨杆[1]摆动，拨杆[1]头部将沿光纤环旋转轴方向作微小移动，从而实现侧压力施加与调整。