一种光纤环制备装置及制备方法与流程

本发明涉及光纤陀螺，具体涉及一种光纤环制备装置及制备方法。

背景技术：

光纤陀螺具有抗冲击、灵敏度高、寿命长、动态范围大、启动时间短等优点，已被广泛应用于惯性导航系统中。光纤环是构成光纤陀螺的核心部件，其自身性能直接影响光纤陀螺的精度。光纤环在制备过程中，光纤环的绕制和固化过程都会造成光纤内产生不均匀分布的内应力，造成光纤折射率的变化，最终给陀螺带来非互易性相差，降低陀螺精度。

因此在光纤环制备过程中对光纤环内产生的内应力进行释放，使光纤环内产生的内应力分布更加均匀对于提高光纤环陀螺精度、提高生产效率和合格率有着重要意义。

但目前大多数用于制备光纤环的装置其光纤绕至位置的槽宽固定，无法进行调节，不能对光纤环制备过程中产生的内应力进行释放，影响光纤环内应力分布的均匀性。

另外，中国专利，申请号为201410585761.8提供了一种光纤制备装置。如图1，包括固定环01、光纤环骨架02、定位环03、调整环04以及锁紧环063。在绕环前，根据需要的光纤长度，计算好光纤环的宽度，然后通过转动调整环04，从而调节调整环04与固定架之间的光纤环骨架02的距离；调整环04的位置调整好之后，通过锁紧环063进行锁紧，从而使调整环04与锁紧环063形成双螺母结构，从而很好地将调整环04的位置固定。但是，该装置是在光纤环绕制前直接旋转调整环，使调整环进行旋转平移来调整制备光纤环卡槽宽度，不能在制备光纤环的过程中实时水平调整光纤环卡槽宽度，不能对光纤环制备过程中产生的内应力进行释放，影响光纤环内应力分布的均匀性。

技术实现要素：

为了解决现有技术的不足，本发明提供了一种在光纤环制备装置，可实时水平调整光纤环卡槽宽度，在光纤环制备过程中对光纤环内产生的内应力进行释放，使光纤环内产生的内应力分布更加均匀，提高光纤环陀螺精度。

另外，基于该装置本发明该提供了一套简单、实用的光纤环制备方法。

本发明的具体技术方案是：

一种光纤环制备装置，包括固定座、挡板以及位于固定座和挡板之间的骨架；固定座、挡板相对的两个端面和骨架的外表面围成光纤环卡槽；

其改进之处是：

还包括螺杆以及定位销；螺杆包括依次设置的头部、环形卡槽部以及螺纹部；

固定座扣装在骨架的一端并通过螺钉固定，挡板扣装在骨架的另一端；所述挡板、骨架以及固定座上沿着中心轴上分别开设有第一通孔、第二通孔以及螺纹孔；

螺杆沿轴向依次穿过第一通孔、第二通孔后螺杆的螺纹部与所述螺纹孔螺纹连接；

定位销沿径向穿过挡板后卡装在螺杆的环形卡槽部。

进一步地，上述装置还包括多个锁紧螺钉；所述多个锁紧螺钉沿圆周方向均匀分布在挡板上，各个锁紧螺钉的一端均与所述骨架接触，另一端均外露在挡板外部。

进一步地，为了使挡板的水平移动调节更加精准，所述螺杆的头部端面上设有沿圆周方向均匀分布的角度刻线标示。

该装置的工作原理是：旋转螺杆通过定位销带动挡板水平轴移动，通过螺杆旋转过的角度标示及螺杆螺纹部的螺距定量计算挡板的轴向平移距离，进而精确调整固定座、骨架、挡板形成的制备光纤环的光纤环卡槽宽度，锁紧螺钉用于将绕环装置锁紧固定。

进一步地，为了使挡板在水平方向上移动更加顺畅，所述骨架与挡板的接触面上还设有至少一个定位柱。

进一步地，为了使定位销的定位更加可靠，所述定位销包括水平部和竖直部；竖直部位矩形并沿挡板的径向穿过挡板后卡装在螺杆的环形卡槽内；所述水平部通过螺纹连接固定在所述挡板上。

进一步地，为了使光纤在该装置上绕制完成后方便其拆卸，所述骨架为分体式结构，包括对称设置的两块扇形部以及设置在两块扇形部之间的两块矩形部。

进一步地，所述定位柱的长度大于螺杆中螺纹部的长度。

基于上述装置的结构描述，现对使用该装置进行光纤环制备的方法进行介绍：

【1】光纤环制备装置的装配

【1.1】将固定座与骨架通过螺钉连接固定，再与挡板配合安装；

【1.2】将螺杆贯穿挡板和骨架后通过螺杆的螺纹部与固定座螺纹连接，定位销贯穿挡板至螺杆的环形卡槽部内，再将定位销通过螺纹连接固定在挡板上；

【1.3】根据待制备的光纤环高度，通过旋转螺杆调整制备环形卡槽的宽度，再将锁紧螺钉将挡板锁紧；

【1.4】最后将通过固定座将装配好的制备装置安装到绕环机上；

【2】光纤环的绕制

a、每层光纤绕制过程中的实时水平调整，实现一次应力释放；在环绕每一层的最后一匝光纤时，若倒数第二匝与挡板之间的空间不够时，可松开锁紧螺钉对光纤环卡槽的宽度进行实时水平调整；

b、每层光纤绕制匝数相等的实现过程如下：

第1层光纤绕制完成后，松开锁紧螺钉，旋转螺杆带动挡板外移半匝光纤距离后，拧紧锁紧螺钉，锁紧整个制备装置；继续绕制2层光纤，第2层光纤绕制至第1层最后一匝光纤与骨架形成的间隙之上实现第1层和第2层光纤等匝；按照现有工艺完成剩余光纤绕制，即可实现剩余每层光纤绕制匝数相等；

【3】二次应力释放

在光纤环绕制完成后，将光纤环制备装置从绕环机上拆下，松开锁紧螺钉，旋转螺杆带动挡板水平外移半匝光纤距离再拧紧锁紧螺钉；

【4】光纤环的旋转和固化

【5】脱落光纤环

光纤环固化完成后依次拆卸定位销、螺杆、挡板、骨架的各个分体和固定座，得到完整的光纤环。

本发明的有益效果是：

1、本发明采用螺杆和定位销的结构使得挡板能沿轴向方向水平移动，避免了挡板自身做旋转导致的光纤环卡槽宽度无法实时调整的问题，同时避免了光纤与挡板产生过度挤压，减小绕制过程中光纤环产生内应力及内应力分布不均匀的情况。

2、本发明采用锁紧螺钉对调整后挡板位置进行固定，使得光纤绕制过程中不会出现挡板松动导致的绕制精度差的问题。

3、本发明的螺杆头部设置角度刻度标示，通过螺杆旋转过的角度刻度标示及螺杆螺纹部的螺距定量可直接计算出挡板的轴向平移距离，进而精确调整固定座、骨架、挡板形成的制备光纤环卡槽宽度。

4、本发明采用在骨架上设置定位柱，使得挡板在轴向移动过程中更加平稳顺畅。

5、本发明采用水平部和竖直部的定位销结构，不仅时定位销能在挡板上快速固定和拆卸，同时竖直部的矩形设计使得定位销和环形卡槽的配合更加可靠。

6、本发明采用分体式骨架结构，使得光纤在该装置上绕制完成后能快速将其从制备装置上拆卸下来，提高了工作效率。

附图说明

图1为现有的光纤环制备装置的简图。

图2为本发明的立体结构图。

图3为本发明的剖视图；

图4为固定座的立体图；

图5为固定座的剖视图；

图6为骨架的立体图；

图7为骨架的剖视图；

图8为挡板的立体图；

图9为挡板的剖视图；

图10为螺杆的立体图；

图11为定位销的立体图；

图12为方法的流程框图。

附图标记如下：

1-固定座、11-环形凹槽、12-螺纹孔；

2-骨架、21-扇形部、22-矩形部、23-第二通孔、24-左侧轴段、25-右侧轴段、26-中间轴段、27-定位柱；

3-挡板、31-第一通孔、32-第二环形凹槽、33-环形凸起；

4-螺杆、41-头部、42-环形卡槽部、43-螺纹部；

5-定位销、51-水平部、52-竖直部；

6-锁紧螺钉、7光纤环卡槽。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的进行详述：

该发明的基本具体结构如下：

如图2所示，该装置主要包括固定座1、骨架2、挡板3、螺杆4、定位销5及锁紧螺钉6；

其中，如图4和图5所示，固定座1一端与绕环机连接，另一端为一个与骨架配合安装的环形凹槽11，且固定座1沿轴向设置有螺纹孔12。

如图3、图6和图7所示，骨架2为分体式结构，包括对称设置的两块扇形部21以及设置在两块扇形部21之间的两块矩形部22。两块扇形部21以及设置在两块扇形部21之间的两块矩形部22组合成为一个中空的三级阶梯轴结构，且沿轴向方向设有第二通孔23；

骨架2的左侧轴段24与固定座1的环形凹槽11止口配合，右侧轴段25与挡板3止口配合，中间轴段26外表面、固定座1与挡板3相对的两个侧面围成光纤环卡槽7。

如图3、图8和图9所示，挡板3沿轴向设有第一通孔31，其中，一端为一个与骨架右侧轴段25配合安装的第二环形凹槽32，另一端为一个环形凸起33。

如图3和图10所示，螺杆4包括依次设置的头部41、环形卡槽部42以及螺纹部43；螺杆41沿轴向依次穿过第一通孔31、第二通孔23后螺杆的螺纹部41与所述螺纹孔12螺纹连接。

定位销5沿径向穿过挡板的环形凸起33后卡装在螺杆的环形卡槽42部。

锁紧螺钉6为多个，且沿圆周方向均匀分布在挡板3上，各个锁紧螺钉6的一端均与所述骨架2接触，另一端均外露在挡板3外部，用于将挡板3位置固定(即固定为光纤环卡槽的宽度)。

在此基础上，本发明的制备装置还做出以下优化设计：

1、为了使挡板3的水平移动调节更加精准，所述螺杆的头部41端面上设有沿圆周方向均匀分布的角度刻线标示。

2、为了使挡板3在水平方向上移动更加顺畅，骨架2与挡板3的接触面上还设有至少一个定位柱34。

3、为了使定位销的定位更加可靠，如图3和图11所示，定位销5包括水平部51和竖直部52；竖直部52为矩形并沿挡板3的径向穿过挡板3后卡装在螺杆的环形卡槽部42内；水平部51通过螺钉固定连接在所述挡板3的环形凸起33上。

4、为了使挡板3平移时不会直接从定位柱34的长度大于螺杆中螺纹部43的长度。

制备光纤环工艺过程

1、光纤环制备装置装配

首先将固定座与骨架通过螺钉连接固定，再与挡板配合安装；

再将螺杆贯穿挡板和骨架后与固定座通过螺杆的螺纹部连接安装，定位销贯穿挡板的环形凸起至螺杆的环形卡槽部，并且通过螺钉将其固定在挡板上；

然后根据待制备的光纤环高度，通过旋转螺杆调整制备环形卡槽的宽度，再将锁紧螺钉将挡板锁紧；

最后将通过固定座将装配好的制备装置安装到绕环机上。

2、光纤环绕制

根据绕环技术指标要求绕制光纤环。

a、每层光纤绕制过程中的实时水平调整，实现一次应力释放；

在环绕每一层的最后一匝光纤时，若倒数第二匝与挡板之间的空间不够时，可松开锁紧螺钉对光纤环卡槽的宽度进行实时水平调整；避免光纤与挡板或固定座产生过度挤压，减小绕制过程中光纤环产生内应力及内应力分布不均匀的情况。

b、每层光纤绕制匝数相等的实现过程如下：

第1层光纤绕制完成后，松开锁紧螺钉，旋转螺杆带动挡板外移半匝光纤距离后，拧紧锁紧螺钉，锁紧整个制备装置；继续绕制2层光纤，第2层光纤绕制至第1层最后一匝光纤与骨架形成的间隙之上实现第1层和第2层光纤等匝；按照现有工艺完成剩余光纤绕制，即可实现剩余每层光纤绕制匝数相等；

3、二次应力释放

在光纤环绕制完成后，将光纤环制备装置从绕环机上拆下，松开锁紧螺钉，旋转螺杆带动挡板水平外移半匝光纤距离再拧紧锁紧螺钉；使绕制完成后的光纤环旋转和固化前进行应力释放及使内应力分布更加均匀。

4、光纤环旋转和固化

跟据工艺技术指标要求对光纤环进行旋转和固化。

5、脱落光纤环

光纤环固化完成后依次拆卸定位销、螺杆、挡板、骨架的各个分体和固定座，得到完整的光纤环。