本发明涉及光纤表面处理过程中的缠绕系统领域，具体是一种位移式张力控制的全自动光纤缠绕系统。
背景技术：
光纤是光导纤维的简写，是一种利用光在玻璃或塑料制成的纤维中的全反射原理而达成的光传导工具。目前，光纤主要用于医学、装饰、汽车、船舶、军工等方面，传播通信信号，光纤的典型结构是一种细长多层同轴圆柱形实体复合纤维，裸纤一般分为三层，中心为高折射率玻璃芯，中间为低折射率硅玻璃包层，最外是加强用的树脂涂层。有时在裸纤表面需镀覆cu、ni、al等金属层，目的在于屏蔽信号、提高光纤的抗热性导电性等各项性能。
目前，可行的镀覆技术主要有离子镀、化学镀、电镀等表面处理方法，在提高裸纤性能的基础上，以上方法具有膜层均匀，与光纤基体结合力好等特点。为了保证膜层的均匀性，在镀覆过程中，要求光纤匀速行走，而且裸纤本身的强度很低，极易断裂，传统的张力控制装置根本无法满足如此苛刻的缠绕条件，因此对光纤的缠绕系统提出极高的要求。
技术实现要素：
为了解决光纤缠绕过程中匀速行进及张力控制问题，本发明提供一种位移式张力控制的全自动光纤缠绕系统，该系统通过位移控制张力，不仅能够确保在金属膜层沉积过程段的光纤始终以固定的速度匀速行进，而且提出通过位移来调整光纤运行速度的张力控制方法。
本发明的技术方案是：
一种位移式张力控制的全自动光纤缠绕系统，由可编程控制器plc、旋转电机、机械进给装置及位移式张力控制装置组成的金属丝密排缠绕系统。
所述的位移式张力控制的全自动光纤缠绕系统，由plc控制的全自动化系统具有响应快，可靠性高，接线简单等优点，所有旋转电机选用步进电机，确保精确性；plc按照内部程序的设置对各个电机(放线步进电机、收线电机、进给电机)发出脉冲，使其配合旋转缠绕。
所述的位移式张力控制的全自动光纤缠绕系统，该系统不仅能够确保在金属膜层沉积过程段的光纤始终以固定的速度匀速行进，而且提出通过位移来调整光纤运行速度的张力控制方法。
所述的位移式张力控制的全自动光纤缠绕系统，整个自动化控制系统工作过程，放线以及收线电机按plc内部程序精确旋转，通过不断的速度调整，确保光纤的收线线速度始终保持恒定；机械进给装置通过往复运动达到紧密排线的目的，当光纤运行速度出现偏差后，经位移式张力控制仪调整，始终保证光纤在镀膜过程中匀速运动。
所述的位移式张力控制的全自动光纤缠绕系统，该系统设有与光纤接触部位都为导向轮圆滑的曲面，将加载在光纤上的张力始终控制在允许范围内。
本发明的设计思想是：
本发明位移式张力控制的全自动光纤缠绕系统，包括自动化控制系统、机械进给系统、位移式张力控制系统。自动化控制系统包括plc可编程控制器、放线步进电机、缠绕步进电机。机械进给系统为由步进电机、滚珠丝杠3构成的精细移动工作台，位移式张力控制系统包括多个光电开关及光纤移动导向轮。
整个自动化控制系统工作过程，放线以及收线电机按plc内部程序精确旋转，通过不断的速度调整，确保光纤的收线线速度始终保持恒定。机械进给装置通过往复运动达到紧密排线的目的，当光纤运行速度出现偏差后，经位移式张力控制仪调整，始终保证光纤在镀膜过程中匀速运动。
本发明的优点及有益效果如下：
1.本发明缠绕系统信号的接收及电机脉冲的发出都由plc可编程控制器控制，它没有传统的继电器控制器系统接线复杂，元件多、占空间大等缺点，具有精确、响应速度快、体积小、功能性强等优点，可实时根据现场工作情况对重要参数进行调整，编程语言易懂，易于工作人员操作及排查问题。
2.本发明的张力控制采用位移检测方法，所有与光纤接触部位都为导向轮圆滑的曲面，将加载在光纤上的张力始终控制在允许范围内。
3.在本发明中提出一种通过位移检测来控制张力的新方法，在整个缠绕过程中，与光纤接触点都为光滑的圆弧面，不会对光纤造成损害，将光纤上的张力始终控制在10～15g之间，该系统适用于线径0.1mm以上的光纤镀膜缠绕。
4.本发明系统包括全自动控制系统、机械进给系统及位移式张力控制系统。整个自动化控制系统的核心是可编程控制器plc，它避免传统的继电器控制系统的相应慢，电气元件过多等缺点，具有响应快，精度高、功能性强等优点。
附图说明
图1是本发明缠绕系统的结构框图；图中，1放线步进电机；2进给电机；3滚珠丝杠；4馈线孔；5收线电机。
图2是本发明张力控制系统的工作原理示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
如图1所示，本发明位移式张力控制的全自动光纤缠绕系统，由plc自动化控制部分(plc控制器，收线电机5、放线步进电机1及驱动器，电气元件等)、机械进给系统(进给电机2及驱动器、滚珠丝杠3)、位移式张力控制仪构成，所有的电机与检测电器元件(光电开关)都直接与控制的核心plc连接，根据镀膜需要确定光纤的运动速度，根据程序设定，由plc分别向收线电机5、放线步进电机1、步进电机发出相应脉冲，确保收线电机5的线速度始终是恒定的镀膜速度。收线电机5旋转的同时，进给电机2带动滚珠丝杠3运动，由该装置工作平台上的导向轮来控制光纤的位置，确保光纤紧密排列。滚珠丝杠3的精度根据光纤的线径及收线速度来确定，线径越小，收线速度越慢，需要的滚珠丝杠3精度越高。收线电机5与放线步进电机1的旋转速度随着各自线轮上光纤层数的变化进行调整，始终确保光纤运动的线速度是恒定的。
通过以上方法，还需通过张力控制仪器对缠绕速度进行调整。如用传统的张力控制系统中的张力传感器测定加在光纤上的张力，传感器接触光纤表面，极易破坏光纤及金属膜层，并不适用于光纤的缠绕。在本发明位移式张力控制的全自动光纤缠绕系统中，提出通过检测光纤导线轮位移的方法来调整缠绕速度，所有与光纤接触的导线轮都为圆弧面，且将加载在光纤上的张力控制在10～15g，确保不会破坏光纤发生断裂。
如图1-图2所示，光纤经放线线轮放出后，绕过位移式张力控制仪上的导向轮，当光纤上的张力发生变化时，光纤会带着位于中间的滑轮上下移动，位移式张力控制仪侧边设置四个光电开关检测点：
当检测点2(即放线电机加速位)检测到信号，说明放线步进电机1的旋转速度过快，放线步进电机1即适当加速；
当检测点3(即放线电机减速位)检测到信号，说明放线步进电机1的旋转速度过慢，放线步进电机1即适当减速；
位移式张力控制仪还设有检测点1、检测点4两个急停保护点，如果放线步进电机1速度过快(检测点4)或过慢(检测点1)时，整个缠绕系统自动停动以供操作人员调整。
1.一种位移式张力控制的全自动光纤缠绕系统，其特征在于，由可编程控制器plc、旋转电机、机械进给装置及位移式张力控制装置组成的金属丝密排缠绕系统。
2.按照权利要求1所述的位移式张力控制的全自动光纤缠绕系统，其特征在于，由plc控制的全自动化系统具有响应快，可靠性高，接线简单等优点，所有旋转电机选用步进电机，确保精确性；plc按照内部程序的设置对各个电机(放线步进电机、收线电机、进给电机)发出脉冲，使其配合旋转缠绕。
3.按照权利要求1所述的位移式张力控制的全自动光纤缠绕系统，其特征在于，该系统不仅能够确保在金属膜层沉积过程段的光纤始终以固定的速度匀速行进，而且提出通过位移来调整光纤运行速度的张力控制方法。
4.按照权利要求2或3所述的位移式张力控制的全自动光纤缠绕系统，其特征在于，整个自动化控制系统工作过程，放线以及收线电机按plc内部程序精确旋转，通过不断的速度调整，确保光纤的收线线速度始终保持恒定；机械进给装置通过往复运动达到紧密排线的目的，当光纤运行速度出现偏差后，经位移式张力控制仪调整，始终保证光纤在镀膜过程中匀速运动。
5.按照权利要求2或3所述的位移式张力控制的全自动光纤缠绕系统，其特征在于，该系统设有与光纤接触部位都为导向轮圆滑的曲面，将加载在光纤上的张力始终控制在允许范围内。
技术总结