協(xié)普?繞線機攻克制導光纖線包繞制工藝難題
光纖有很多優(yōu)點,通信容量大,傳輸距離遠,光纖損耗低,抗電磁干擾,無輻射,壽命長等等,所以在通信領域應用廣泛,尤其是.制導通信方面有著極好的應用前景, 但是制導光纖線包由于需要長距離無缺陷繞制,但由于光纖表面比較光滑、性質(zhì)較脆易斷裂,還有就是受殘余應力產(chǎn)生的微彎會使信號衰減等,所以較其他纖維更難纏繞,使得長距離無缺陷快速光纖自動纏繞成為一項重大課題.REPOSAL?繞線機作為專業(yè)的纏繞工藝解決方案提供商,多年來一直就制導光纖線包精密纏繞開展工藝課題研究.目前已取得較好的成果并落地,REPOSAL?繞線機研發(fā)的制導光纖線包專用繞線機可以根據(jù)工藝要求,設定可可靠的工藝指令信息,并準確執(zhí)行控制命令, 最終完成長距離無缺陷制導光纖線包纏繞.在整個課題研究中,我們重點解決了制導光纖線包纏繞系統(tǒng)的三個難題: 張力控制.繞線系統(tǒng),饋線系統(tǒng),并展開如下文。
張力控制:光纖表面摩擦力很低,導致非常容易滑動,并且光纖性質(zhì)較脆,很容易斷裂;在纏繞過程中,光纖繞線機需要在是在恒定的張力下進行纏繞的,否則難以按圖樣纏繞,這樣必將在每匝都產(chǎn)生殘余拉力,同時在逐層上繞過程中,造成層間向心壓力,層數(shù)越多,里層繞組所受壓壓應力會進一步加大,根據(jù)光纖受殘余應力產(chǎn)生的微彎會使信號衰減的特性,會帶來更大的傳輸損耗.因此,在光纖纏繞過程中只能盡可能使用較低的張力進行控制.所以,張力控制在整個纏繞過程中是非常關鍵,且是非常困難的.
光纖在纏繞過程中有纏結、繞折而造成光纖損害,這種損害甚至會導致無法完成纏繞,在光纖繞線機纏繞過程中,要使光纖卷取的線速度盡可能保持均勻.這也有利于光纖張力的穩(wěn)定.光纖線速由光纖繞線機的繞線軸轉速確定,光纖繞線機的繞線軸為恒角速度,但是隨著光纖逐層卷繞,其實時半徑隨之增大,所以我們必須據(jù)實時半徑調(diào)整光纖繞線機的角速度來保持光纖卷取的線速度均勻.而饋線軸必須配合繞線軸的線速(圓周速度)來調(diào)整自身轉速.其線速也由其實時半徑和角速度決定.
經(jīng)過試驗分析得出,不同的張力的大小分別的影響如下,如果張力過小,則不能實現(xiàn)正確光纖纏繞; 如果張力過大,則殘余應力大,特別是層間向心壓力造成信號衰減;所以,只有張力處前兩種情況之間,即需要有一定的張力,以實現(xiàn)正確光纖纏繞,又盡可能的將殘余應力控制器可接受的范圍之內(nèi)。
還有就是光纖繞組間隙,即光纖繞組匝與匝之間的間隙,最理想的情況當然是匝與匝緊密靠近而無間隙或間隙最小,當光纖匝與匝之間間隙最小時,可防止次一層光纖匝陷及上一層光纖中,此嚴重缺陷會導致光纖在放線時被卡住直至拉斷;同時,當匝與匝緊密靠近而無間隙或間隙最小時,它還可有利于整個光纖纏繞層光滑平整,使第二層光纖繞組不產(chǎn)生微彎缺陷,還可以使繞組致密、體積最小。
但是實際繞制工藝當中,受到光纖制造工藝,光纖繞線機機械及控制精度的制約,顯然無法做到,我們的解決方案是,光纖在纏綬時,在饋線點與落線點之間維持一個相對恒定的滯后角,此滯后角需要控制在一個相對比較穩(wěn)定合理的范圍內(nèi),滯后角過小,則匝間不夠緊密,間隙增大。而滯后角過大,在張力的作用下則容易引起回繞。
滯后角由兩個因素確定,第一個因素是饋線點與落線點在軸向的位置的位置差。第二個因素是饋線點與落線在在徑向位置的距離。
繞匝逐層繞上繞軸,線徑卷繞直徑逐層增大,饋線點與落線點的距離也在相應變化,所以我們在設計工藝時,需要饋線點根據(jù)逐層上繞相應向后退移。
通過光纖繞線機反復繞制試驗表明,要回避回繞現(xiàn)象所容許的最大滯后角很小與張力相關,在張力恒定的情況下,軸向位移精度要求很高.我們采用交流伺服電機來實現(xiàn)這個運動.而滯后角可以采用角度傳感器采集,用它來控制調(diào)整饋線點相對于落線點的位置以獲得穩(wěn)定的滯后角。
纏繞過程中,繞組的落線點應該保持在固定位置,一般會處于繞組的最頂端.因為上線點的移動實際上是繞線速度的一種變化,但在光纖繞線機實際繞制過程中,我們會發(fā)現(xiàn)這個落線點會逐層呈漸開線移動,有一種觀點認為這是因為在繞線軸恒角速度的情況下,光纖線速度則在逐層上繞的過程中帶來的卷徑直徑增大,導致線速度變化所致,但實際的情況是,在逐層上繞過程中,落線點同時也上下兩層的交叉點,這個交叉點的高度會比周向范圍其它導向區(qū)高,但是張力作用下,光纖會自然的從高處向低處滑稱,所以會形成逐層呈漸開線的落線點。
為了確保光纖繞組的穩(wěn)定,毎層的兩端都要有一定匝數(shù)的回縮最,一般為2-3匝.這個動作由繞組軸向運動快速加速實現(xiàn),當光纖上繞后,繞組立即釉向后退,在繞軸趕 轉一周內(nèi),倒過滯后角,然后開始第二層纏繞。
饋線部分,由于光纖繞線機在纏繞過程中只能用較低的張力,而供線盤上的光纖是松繞的,解脫時張力變化很大.為了消除這一不利影響配合張力控制系統(tǒng),饋線部分做如下設計:饋線軸由伺服電機驅(qū)動,再由張力傳感器根據(jù)所測張力,動態(tài)適時的調(diào)整饋線軸的速度,以維持一個穩(wěn)定的張力。纏繞過程中的光纖張力作為主要參數(shù),對制導光纖的長距離無差錯纏繞至關重要。.
REPOSAL?繞線機作為專業(yè)的纏繞工藝解決方案提供商,在制導光纖線包精密纏繞工藝方面不斷的摸索與試驗,與行業(yè)用戶密切合作,成功解決上述問題,與行業(yè)用戶展開深度合作并獲得了用戶肯定。