專利名稱：光纖母材的延伸裝置及其延伸方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種光纖母材的延伸裝置及其延伸方法，本發(fā)明將母材鑄塊延伸為較小直徑的母材棒，降低延伸后的光纖母材棒的彎曲。
背景技術(shù)：
一般而言，為了將母材鑄塊延伸為較小直徑的母材棒，采用了通過(guò)一邊將設(shè)置在貫通縱型的電爐的母材鑄塊加熱軟化，一邊由電爐的入口以一定的速度送入爐內(nèi)，同時(shí)由電爐的出口夾持母材鑄塊的前端部，以較送入速度更快的速度引入，而形成較母材鑄塊更為縮減直徑的母材棒的引出方法。用這種方法延伸而成的母材往往因延伸爐內(nèi)的溫度分布不均及母材坯的凝固狀態(tài)不同而產(chǎn)生彎曲。作為其對(duì)策，一些專利文獻(xiàn)(如日本專利09-030825和09-030827)中公開(kāi)以下的延伸方法測(cè)量安置在延伸裝置上的母材坯的中心軸線與延伸裝置軸中心之間的偏移量，并根據(jù)偏移量，變更母材坯的夾持角度，或一邊靠移動(dòng)母材坯的位置，修正母材坯的位置、一邊延伸，使母材坯的中心軸線與延伸裝置的軸中心一致。這種把母材坯的位置控制在延伸裝置的既定位置上的方法，會(huì)因?yàn)閼覓炷覆呐鞯牟糠旨耙⊙由旌竽覆陌舨糠值奈恢?，由于加熱器交換等的保養(yǎng)會(huì)產(chǎn)生實(shí)效變化問(wèn)題。還有，因加熱器及保溫材料的周邊溫度分布不均及爐內(nèi)產(chǎn)生氣流偏差等原因，即使把母材控制在目標(biāo)位置，仍然有產(chǎn)生偏差的問(wèn)題。采用這種因延伸而產(chǎn)生了彎曲的母材棒將不利于拉制光纖制程的操作性以及光纖特性的穩(wěn)定性，因此，在采用這種產(chǎn)生了彎曲的母材棒拉制光纖前，必須要有預(yù)先修正彎曲的制程。但是，這樣做會(huì)大大降低生產(chǎn)效率，所以需要開(kāi)發(fā)一種不會(huì)使母材棒產(chǎn)生彎曲的母材坯延伸方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對(duì)上述不足之處，提供一種光纖母材的延伸裝置及其延伸方法，采用這種裝置及方法不需要修正母材彎曲的制程，可直接延伸出母材棒。光纖母材的延伸裝置及其延伸方法是采取以下方案實(shí)現(xiàn)的。光纖母材的延伸裝置包括延伸送入機(jī)構(gòu)部分、延伸加熱爐、延伸引取機(jī)構(gòu)部分和測(cè)量控制部分。延伸送入機(jī)構(gòu)部分安裝在延伸加熱爐上方，延伸引取機(jī)構(gòu)部分安裝在延伸加熱爐下方，測(cè)量控制部分安裝在延伸加熱爐下部。其中延伸送入機(jī)構(gòu)部分由伺服電機(jī)一、傳動(dòng)絲桿一、絲桿螺母一、X-Y控制單元一及懸掛夾頭組成。延伸加熱爐可采用感應(yīng)加熱或電阻加熱方式進(jìn)行加熱。延伸引取機(jī)構(gòu)部分由伺服電機(jī)二、傳動(dòng)絲桿二、絲桿螺母二、X-Y控制單元二及拉伸用夾頭組成。測(cè)量控制部分由外徑測(cè)量器、位置測(cè)量器、彎曲度測(cè)量器和可編程控制器PLC組成。所述延伸加熱爐采用感應(yīng)加熱爐或電阻加熱爐。所述外徑測(cè)量器采用市售外徑測(cè)量器儀；所述位置測(cè)量器采用市售位置測(cè)量?jī)x；所述彎曲度測(cè)量器采用市售彎曲度測(cè)量?jī)x；都是測(cè)量精度相對(duì)較高的產(chǎn)品。所述X-Y控制單元一和X-Y控制單元二采用市售X-Y數(shù)控工作臺(tái)，X-Y數(shù)控工作 臺(tái)具有X向拖板、Y向拖板，分別由伺服電機(jī)通過(guò)傳動(dòng)絲桿、絲桿螺母來(lái)傳動(dòng)，通過(guò)可編程控 制器PLC控制調(diào)整光纖母材坯與光纖母材棒X向、Y向位置，確保光纖母材坯與光纖母材棒
中心位置一致。所述可編程控制器PLC采用市售(如日本三菱公司生產(chǎn)的FXZN系列)可編程控 制器等產(chǎn)品。光纖母材的延伸方法如下把夾持棒分別接在母材坯1的上下兩端部，用懸掛用夾頭4夾固溶接于母材坯1 上側(cè)的夾持棒，并把它懸掛在延伸爐內(nèi)，通過(guò)可編程控制器PLC控制X-Y控制單元一進(jìn)行水 平方向的位置調(diào)整，采用加熱器7加熱母材坯，加熱溫度控制在2000 2200°C，用延伸引取 機(jī)機(jī)構(gòu)部分進(jìn)行引取，制作成既定直徑的母材棒；延伸中的母材坯外徑，被加熱、熔融，用外徑測(cè)量器測(cè)量直徑被縮小的頸下部的外 徑，把測(cè)量到的該值作為一定值，并且把母材棒2的最終外徑作為目標(biāo)控制值，通過(guò)可編程 控制器PLC來(lái)控制引取速度，引取速度控制在20 lOOmm/min，此時(shí)，用直角交叉的2個(gè)方 向的外徑測(cè)量器每隔2秒鐘測(cè)量母材坯頸下位置的外徑，并以此為基準(zhǔn)，通過(guò)可編程控制 器PLC來(lái)控制X-Y控制單元二的位置，使頸下部的中心位置與外徑測(cè)量器的中心位置一致。 與此同時(shí)，用位置測(cè)量器每隔1秒鐘測(cè)量母材坯的位置，并以此為基準(zhǔn)，通過(guò)可編程控制器 PLC來(lái)控制X-Y控制單元一的位置，使母材坯1的中心位置與位置測(cè)量器的中心位置一致。延伸完畢后使用彎曲度測(cè)量器測(cè)量延伸后的母材棒的彎曲量，根據(jù)測(cè)量出的彎曲 量和方向經(jīng)過(guò)計(jì)算后，通過(guò)可編程控制器PLC來(lái)控制調(diào)整外徑測(cè)量器和位置測(cè)量器的位 置，做好下次延伸準(zhǔn)備。本發(fā)明提出一種光纖母材延伸方法，包括在把母材坯延伸成較其直徑小的母材棒 的光纖母材制造方法中，控制被加熱段處于垂直方向并進(jìn)行延伸，其中母材坯的X-Y位置 基于位置測(cè)量器的測(cè)量偏差值進(jìn)行調(diào)整，延伸送入機(jī)構(gòu)部分和延伸引取機(jī)構(gòu)部分(牽引機(jī) 構(gòu)部分)的X-Y位置基于外徑測(cè)量器(直角交叉方向)的測(cè)量偏差值調(diào)整。將延伸后的母 材棒在線進(jìn)行彎曲測(cè)量，根據(jù)彎曲量及彎曲方向自動(dòng)控制調(diào)整兩位置測(cè)量器和外徑測(cè)量器 的中心位置。光纖母材的延伸裝置設(shè)計(jì)合理，結(jié)構(gòu)緊湊，采用本發(fā)明這種光纖母材延伸制造方 法，就能減少母材坯延伸后母材棒的彎曲，因此不必經(jīng)過(guò)修正彎曲的制程就能制成用于拉 制光纖的用作光纖母材的母材棒，可降低光纖的制造成本。為讓本發(fā)明的上述和其他目的，特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特舉較佳實(shí)施例， 并配合附圖作詳細(xì)說(shuō)明如下。


以下將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明圖1是本發(fā)明光纖母材的延伸裝置的示意圖。圖2是按傳統(tǒng)方法延伸后母材棒的彎曲分布情況圖。圖3是用本發(fā)明的延伸方法延伸后母材棒彎曲分布情況圖。
圖中標(biāo)記1、母材坯，2、母材棒，3、夾持棒，4、懸掛用夾頭，5、延伸加熱爐，6a、X-Y 控制單元一，6b、X-Y控制單元二，7、加熱器，8、延伸引取機(jī)構(gòu)部分，9、頸下部，10、外徑測(cè)量 器、11、位置測(cè)量器、12、彎曲度測(cè)量器，13、延伸送入機(jī)構(gòu)部分，14、拉伸用夾頭，15、可編程 控制器PLC。
具體實(shí)施例方式參照附圖1 3，光纖母材的延伸裝置包括延伸送入機(jī)構(gòu)部分13、延伸加熱爐5、延 伸引取機(jī)構(gòu)部分8和測(cè)量控制部分。延伸送入機(jī)構(gòu)部分13安裝在延伸加熱爐5上方，延伸 引取機(jī)構(gòu)部分8安裝在延伸加熱爐5下方，測(cè)量控制部分安裝在延伸加熱爐5下部。其中 延伸送入機(jī)構(gòu)部分13由伺服電機(jī)一、傳動(dòng)絲桿一、絲桿螺母一、X-Y控制單元一 6a及懸掛 夾頭4組成。延伸加熱爐5可采用感應(yīng)加熱或電阻加熱方式進(jìn)行加熱。延伸引取機(jī)構(gòu)部分 8由伺服電機(jī)二、傳動(dòng)絲桿二、絲桿螺母二、X-Y控制單元二 6b及拉伸用夾頭14組成。測(cè)量 控制部分由外徑測(cè)量器10、位置測(cè)量器11、彎曲度測(cè)量器12和可編程控制器PLC組成15。所述延伸加熱爐5采用感應(yīng)加熱爐或電阻加熱爐。所述外徑測(cè)量器10采用市售外徑測(cè)量器儀；所述位置測(cè)量器11采用市售位置測(cè) 量?jī)x；所述彎曲度測(cè)量器12采用市售彎曲度測(cè)量?jī)x；都是測(cè)量精度相對(duì)較高的產(chǎn)品。所述X-Y控制單元一 6a和X-Y控制單元二 6b采用市售X-Y數(shù)控工作臺(tái)，Χ-Υ數(shù) 控工作臺(tái)具有X向拖板、Y向拖板，分別由伺服電機(jī)通過(guò)傳動(dòng)絲桿、絲桿螺母來(lái)傳動(dòng)，通過(guò)可 編程控制器PLC控制調(diào)整光纖母材坯與光纖母材棒X向、Y向位置，確保光纖母材坯1與光 纖母材棒2中心位置一致。所述可編程控制器PLC采用市售(如日本三菱公司生產(chǎn)的FXZN系列)可編程控 制器等產(chǎn)品。采用附圖1所示的延伸裝置，延伸圓形母材坯1，把它制作成直徑更小的母材棒2。光纖母材的延伸方法如下把夾持棒3分別接在外徑100mm、有效長(zhǎng)度IOOOmm的母材坯1的上下兩端部，用懸 掛用夾頭4夾固溶接于母材坯1上側(cè)的夾持棒3，并把它懸掛在延伸爐5內(nèi)，通過(guò)可編程控 制器PLC控制X-Y控制單元6a進(jìn)行水平方向的位置調(diào)整。用加熱器7加熱母材坯1，加熱 溫度控制在2000 2200°C，用延伸引取機(jī)機(jī)構(gòu)部分8進(jìn)行引取，制作成既定直徑的母材棒 2 ；延伸中的母材坯1外徑，被加熱、熔融，用外徑測(cè)量器10測(cè)量直徑被縮小的頸下部9的外徑，把測(cè)量到的該值作為一定值，并且把母材棒2的最終外徑作為40mm (目標(biāo)控制 值)通過(guò)可編程控制器PLC來(lái)控制引取速度，引取速度控制在20 lOOmm/min。此時(shí)，用 直角交叉的2個(gè)方向的外徑測(cè)量器10每隔2秒鐘測(cè)量母材坯頸下位置的外徑，并以此為基 準(zhǔn)，通過(guò)可編程控制器PLC來(lái)控制X-Y控制單元二 6b的位置。使頸下部9的中心位置與外 徑測(cè)量器10的中心位置一致。與此同時(shí)，用位置測(cè)量器11每隔1秒鐘測(cè)量母材坯的位置， 并以此為基準(zhǔn)，通過(guò)可編程控制器PLC來(lái)控制X-Y控制單元一 6a的位置，使母材坯的中心 位置與位置測(cè)量器11的中心位置一致。延伸完畢后使用彎曲度測(cè)量器12測(cè)量延伸后的母材棒2的彎曲量，根據(jù)測(cè)量出的 彎曲量和方向經(jīng)過(guò)計(jì)算后，通過(guò)可編程控制器PLC來(lái)控制調(diào)整外徑測(cè)量器10和位置測(cè)量器11的位置，做好下次延伸準(zhǔn)備。 為了更好的理解，舉例如下如附圖2中可看到首次延伸母材棒的彎曲量朝右側(cè)0. 4mm附近以及后側(cè)0. 4mm附近很多。根據(jù)程式計(jì)算并控制外徑測(cè)量器10和位置測(cè)量器 11的中心位置向右調(diào)整1. 5mm,向后側(cè)調(diào)整1. 5mm。并用前述方法再次延伸后進(jìn)行延伸后 母材棒的彎曲量的測(cè)量，如附圖3所示，有90%以上朝向X方向及Y方向的偏心在士0. 2mm 以下。
權(quán)利要求
光纖母材的延伸裝置，其特征在于包括延伸送入機(jī)構(gòu)部分、延伸加熱爐、延伸引取機(jī)構(gòu)部分和測(cè)量控制部分；延伸送入機(jī)構(gòu)部分安裝在延伸加熱爐上方，延伸引取機(jī)構(gòu)部分安裝在延伸加熱爐下方，測(cè)量控制部分安裝在延伸加熱爐下部；其中延伸送入機(jī)構(gòu)部分由伺服電機(jī)一、傳動(dòng)絲桿一、絲桿螺母一、X-Y控制單元一及懸掛夾頭組成；延伸加熱爐采用感應(yīng)加熱或電阻加熱方式進(jìn)行加熱；延伸引取機(jī)構(gòu)部分由伺服電機(jī)二、傳動(dòng)絲桿二、絲桿螺母二、X-Y控制單元二及拉伸用夾頭組成；測(cè)量控制部分由外徑測(cè)量器、位置測(cè)量器、彎曲度測(cè)量器和可編程控制器PLC組成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光纖母材的延伸裝置，其特征在于所述X-Y控制單元一和 X-Y控制單元二采用X-Y數(shù)控工作臺(tái)，X-Y數(shù)控工作臺(tái)具有X向拖板、Y向拖板，分別由伺服 電機(jī)通過(guò)傳動(dòng)絲桿、絲桿螺母來(lái)傳動(dòng)，通過(guò)可編程控制器PLC控制調(diào)整光纖母材坯與光纖 母材棒X向、Y向位置，確保光纖母材坯與光纖母材棒中心位置一致。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光纖母材的延伸裝置，其特征在于所述延伸加熱爐采用感應(yīng) 加熱爐或電阻加熱爐。
4.權(quán)利要求1所述的光纖母材的延伸方法，其特征在于把夾持棒分別接在母材坯1的上下兩端部，用懸掛用夾頭夾固溶接于母材坯上側(cè)的夾 持棒，并把它懸掛在延伸爐內(nèi)，通過(guò)可編程控制器PLC控制X-Y控制單元一進(jìn)行水平方向的 位置調(diào)整，采用加熱器7加熱母材坯，加熱溫度控制在2000 2200°C，用延伸引取機(jī)機(jī)構(gòu)部 分進(jìn)行引取，制作成既定直徑的母材棒；延伸中的母材坯外徑，被加熱、熔融，用外徑測(cè)量器測(cè)量直徑被縮小的頸下部的外徑， 把測(cè)量到的該值作為一定值，并且把母材棒2的最終外徑作為目標(biāo)控制值，通過(guò)可編程控 制器PLC來(lái)控制引取速度，引取速度控制在20 lOOmm/min，此時(shí)，用直角交叉的2個(gè)方向 的外徑測(cè)量器每隔2秒鐘測(cè)量母材坯頸下位置的外徑，并以此為基準(zhǔn)，通過(guò)可編程控制器 PLC來(lái)控制X-Y控制單元二的位置，使頸下部的中心位置與外徑測(cè)量器的中心位置一致， 與此同時(shí)，用位置測(cè)量器每隔1秒鐘測(cè)量母材坯的位置，并以此為基準(zhǔn)，通過(guò)可編程控制器 PLC來(lái)控制X-Y控制單元一的位置，使母材坯1的中心位置與位置測(cè)量器的中心位置一致；延伸完畢后使用彎曲度測(cè)量器測(cè)量延伸后的母材棒的彎曲量，根據(jù)測(cè)量出的彎曲量和 方向經(jīng)過(guò)計(jì)算后，通過(guò)可編程控制器PLC控制調(diào)整外徑測(cè)量器和位置測(cè)量器的位置，做好 下次延伸準(zhǔn)備。
全文摘要
本發(fā)明涉及的是一種光纖母材的延伸裝置及其延伸方法，本發(fā)明將母材鑄塊延伸為較小直徑的母材棒，降低延伸后的光纖母材棒的彎曲。包括延伸送入機(jī)構(gòu)部分、延伸加熱爐、延伸引取機(jī)構(gòu)部分和測(cè)量控制部分；延伸送入機(jī)構(gòu)部分安裝在延伸加熱爐上方，延伸引取機(jī)構(gòu)部分安裝在延伸加熱爐下方，測(cè)量控制部分安裝在延伸加熱爐下部；其中延伸送入機(jī)構(gòu)部分由伺服電機(jī)一、傳動(dòng)絲桿一、絲桿螺母一、X-Y控制單元一及懸掛夾頭組成；延伸加熱爐采用感應(yīng)加熱或電阻加熱方式進(jìn)行加熱；延伸引取機(jī)構(gòu)部分由伺服電機(jī)二、傳動(dòng)絲桿二、絲桿螺母二、X-Y控制單元二及拉伸用夾頭組成；測(cè)量控制部分由外徑測(cè)量器、位置測(cè)量器、彎曲度測(cè)量器和可編程控制器PLC組成。
文檔編號(hào)G05D27/02GK101798172SQ20101010726
公開(kāi)日2010年8月11日 申請(qǐng)日期2010年2月9日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月9日
發(fā)明者莊衛(wèi)星, 朱兆章, 沈一春, 繆丙華, 薛濟(jì)萍, 薛馳, 謝康 申請(qǐng)人:中天科技精密材料有限公司