一種用于粉末橫向沉積的動態(tài)稱重系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種用于粉末橫向沉積的動態(tài)稱重系統(tǒng)，包括關于光纖預制棒的中垂線對稱分布的兩個分系統(tǒng)，且該分系統(tǒng)包括用于固定玻璃芯棒端部的機頭主軸、用于支撐機頭主軸的稱重器和安裝在稱重器另一端的配重，其中，該配重包括固定在稱重器一端的固定配重和與固定配重相連可沿遠離玻璃芯棒的方向移動的移動配重。在對粉末沉積體沉積的過程中，粉末逐漸沉積使得光纖預制棒的重量逐漸增加，為了防止稱重器兩端的重量不同，在粉末沉積體逐漸增重的過程中，可通過逐漸調(diào)節(jié)移動配重的位置，以保證稱重器兩端的平衡，從而防止稱重器發(fā)生翹曲現(xiàn)象，即有效保證了玻璃芯棒的同心度。
【專利說明】—種用于粉末橫向沉積的動態(tài)稱重系統(tǒng)
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及光纖預制棒【技術領域】，特別涉及一種用于橫向粉末沉積的動態(tài)稱重系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002]光纖制造企業(yè)為了降低成本，不斷研發(fā)出大尺寸光纖預制棒制造技術。目前，常用的大尺寸光纖預制棒制造技術有套管法和外部氣相沉積(OVD, Outside VapourDeposition)法。在OVD制造大尺寸光纖預制棒的發(fā)展過程中，為了提高沉積速度和光纖預制棒尺寸，大部分企業(yè)都采用多噴燈沉積法，即在旋轉(zhuǎn)玻璃芯棒的表面上沉積火焰水解物顆粒來制備光纖預制棒的方法，該顆粒由噴燈噴射的燃氣反應生成。同時，OVD沉積光纖預制棒的方法又分為縱向沉積法和橫向沉積法。
[0003]在使用橫向沉積法時，為了保證光纖預制棒的水平度，在玻璃芯棒的兩端分別焊接靶棒，并通過靶棒將兩端分別焊接在左機頭主軸和右機頭主軸上，即將玻璃芯棒架設在機頭主軸的夾具上，然后將左機頭主軸和左稱重器固定相連，將右機頭主軸和右稱重器固定相連，為了維持稱重器兩端的平衡，在左稱重器另一側設置有固定配重，以平衡光纖預制棒的重量；相應的在右稱重器的另一側也設置有固定配重，以平衡光纖預制棒的重量。上述裝置關于玻璃芯棒的中垂線對稱分布。
[0004]由于外包層的預制棒松散體占據(jù)了光纖預制棒重量的80%以上，即在使用橫向沉積法沉積光纖預制棒松散體時，其內(nèi)部的玻璃芯棒較細，例如沉積直徑為120_光纖預制棒時，玻璃芯棒的直徑為20-50_，但是其跨度較長，導致在位于其左邊的左稱重器和其右邊的右稱重器之間的距離為3-5米左右。
[0005]在生產(chǎn)過程中，預制棒松散體的重量My不斷增加，而配重不變，導致左稱重器和右稱重器兩個支點逐漸外端上翹，內(nèi)端下凹，從而使得松散體沿玻璃芯棒的圓周方向分布不均勻，導致松散體在玻璃化后整根光纖預制棒的同心度不好，影響光纖預制棒的部分光學性能。在嚴重的情況下，由于左稱重器和右稱重器兩個支點內(nèi)部凹曲較大，會導致松散體在沉積過程中開裂或折斷。
[0006]因此，如何提供一種用于橫向松散體沉積的稱重系統(tǒng)，以保證光纖預制棒的同心度，是本領域技術人員目前需要解決的技術問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的是提供一種用于橫向松散體沉積的稱重系統(tǒng)，以保證光纖預制棒的同心度。
[0008]為解決上述技術問題，本發(fā)明提供如下技術方案:
[0009]—種用于粉末橫向沉積的動態(tài)稱重系統(tǒng)，包括關于玻璃芯棒的中垂線對稱分布的兩個分系統(tǒng)，所述分系統(tǒng)包括用于固定玻璃芯棒端部的機頭主軸、一端與所述機頭主軸相連的稱重器和安裝在所述稱重器另一端的配重，其中，[0010]所述配重包括固定在所述稱重器另一端的固定配重，和與所述固定配重相連且可沿遠離所述玻璃芯棒的方向移動的移動配重。
[0011]優(yōu)選的，上述的動態(tài)稱重系統(tǒng)中，還包括安裝在所述稱重器上，用于測量沉積在所述玻璃芯棒上的粉末沉積體的重量并發(fā)出信號的稱重傳感器；
[0012]與所述稱重傳感器通過信號線相連的A/D轉(zhuǎn)換器；
[0013]與所述A/D轉(zhuǎn)換器相連的顯示儀器。
[0014]優(yōu)選的，上述的動態(tài)稱重系統(tǒng)中，還包括接收所述顯示儀器發(fā)出的信號并控制所述移動配重運動的控制器。
[0015]優(yōu)選的，上述的動態(tài)稱重系統(tǒng)中，所述移動配重的移動速度:V=(AMy*c)/2M3，
[0016]其中:V表示移動配重的移動速度，
[0017]Δ My表示單位時間內(nèi)所述粉末沉積體沉積的重量增加值，
[0018]C表示半個所述玻璃芯棒的重心到相應的稱重器重心的力矩，
[0019]M3表示所述移動配重7的重量。
[0020]優(yōu)選的，上述的動態(tài)稱重系統(tǒng)中，所述移動配重通過絲杠與所述固定配重相連。
[0021]優(yōu)選的，上述的動態(tài)稱重系統(tǒng)中，還包括用于驅(qū)動所述移動配重運動的伺服電機。
[0022]從上述的技術方案可以看出，本發(fā)明提供了 一種用于粉末橫向沉積的動態(tài)稱重系統(tǒng)，包括關于光纖預制棒的中垂線對稱分布的兩個分系統(tǒng)，且該分系統(tǒng)包括用于固定玻璃芯棒端部的機頭主軸、用于支撐機頭主軸的稱重器和安裝在稱重器另一端的配重，其中，該配重包括固定在稱重器一端的固定配重和與固定配重相連可沿遠離玻璃芯棒的方向移動的移動配重。在對粉末沉積體沉積的過程中，粉末逐漸沉積使得光纖預制棒的重量逐漸增力口，為了防止稱重器兩端的重量不同，在粉末沉積體逐漸增重的過程中，可通過逐漸調(diào)節(jié)移動配重的位置，以保證稱重器兩端的平衡，從而防止稱重器發(fā)生翹曲現(xiàn)象，即有效保證了玻璃芯棒的同心度。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0023]圖1為本發(fā)明實施例提供的粉末橫向沉積的動態(tài)稱重系統(tǒng)的結構示意圖；
[0024]圖2為本發(fā)明實施例提供的粉末沉積體的重量變化曲線。
【具體實施方式】
[0025]本發(fā)明核心是提供用于橫向松散體沉積的稱重系統(tǒng)，以保證光纖預制棒的同心度。
[0026]為了使本【技術領域】的人員更好地理解本發(fā)明方案，下面結合附圖和實施方式對本發(fā)明作進一步的詳細說明。
[0027]請參考圖1，本發(fā)明公開了一種用于粉末橫向沉積的動態(tài)稱重系統(tǒng)，包括關于玻璃芯棒I的中垂線對稱分布的兩個分系統(tǒng)，且每個分系統(tǒng)均包括用于固定玻璃芯棒I端部的機頭主軸3、一端與機頭主軸3相連的稱重器4和安裝在稱重器4另一端的配重，其中，該配重包括固定在稱重器4 一端的固定配重5和與固定配重5相連可沿遠離光纖預制棒的方向移動的移動配重7。安裝時，首先，將玻璃芯棒的兩端分別與兩個靶棒固定相連，然后將兩個靶棒分別與沉積設備的兩個旋轉(zhuǎn)的機頭主軸3固定相連，且需要保證玻璃芯棒的同軸度；將兩個機頭主軸3分別固定在對應的兩個稱重器4上，安裝時保證兩個機頭主軸3的同軸度；最后，在稱重器4遠離機頭主軸3的一側安裝固定配重5和移動配重7，安裝時保證移動配重7與固定配重5的同軸度。
[0028]在粉末沉積的過程中，使得粉末沉積體的重量逐漸增加，為了防止稱重器4兩端的重量不同，在粉末逐漸沉積的過程中，可通過逐漸調(diào)節(jié)移動配重7的位置，以保證稱重器4兩端的平衡，從而防止稱重器4發(fā)生翹曲現(xiàn)象，即有效保證了玻璃芯棒的同心度。
[0029]在上述技術方案的基礎上，為了使移動配重7的調(diào)節(jié)實現(xiàn)自動化控制，以進一步保證玻璃芯棒的同心度，本實施例還包括:安裝在稱重器4上，用于測量光纖預制棒的重量并發(fā)出信號的稱重傳感器；與稱重傳感器通過信號線相連的A/D轉(zhuǎn)換器8 ;與A/D轉(zhuǎn)換器8相連的顯示儀器9。工作時，稱重傳感器時刻檢測光纖預制棒的重量，并發(fā)出模擬信號；經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換器8將稱重傳感器發(fā)出的模擬信號轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號；并將A/D轉(zhuǎn)換器8的數(shù)字信號顯示在顯示儀器9上，以便于操作者進行對比、計算等操作。
[0030]更進一步的實施例中還包括用于接收顯示儀器9發(fā)出的信號并控制移動配重7運動的控制器。由于粉末沉積體的重量逐漸增加，顯示儀器9根據(jù)增加的重量的大小發(fā)出具有代表增重值的信號，控制器接收到上述信號后控制移動配重7的運動速度和運動到的位置，以使稱重器4兩側的重量相等。
[0031]根據(jù)大量的實驗證明，移動配重7的移動速度應滿足:V=(AMy*c)/2M3，其中:V代表移動配重7的移動速度；AMy代表單位時間內(nèi)光纖預制棒的沉積體沉積的重量增加值；C代表半個玻璃芯棒I的力矩；M3表示移動配重7的重量。本實施例設定在沉積初始時，稱重器4清零，稱重器4的支點處翻轉(zhuǎn)力矩為零，即沉積初始時，稱重器4兩側的重量相同。
[0032]具體的實施例中，移動配重7通過絲杠6與固定配重5相連。在沉積過程中，隨著粉末沉積體沉積的重量的增加，逐漸調(diào)節(jié)移動配重7在絲杠6上的位置，以保證稱重器4兩側的平衡。本領域技術人員可以理解的是，還可通過滑槽實現(xiàn)移動配重7的移動，只要能滿足移動配重7的滑動均在本實施例保護范圍內(nèi)。
[0033]為了實現(xiàn)該系統(tǒng)的自動化，本實施例中還包括用于驅(qū)動移動配重7運動的伺服電機。
[0034]具體的安裝方式(以左側安裝為例)，是將4個量程為IOOkg的稱重傳感器分2排同方向固定在設備的左端機頭上，且在稱重器上面安裝一塊蓋板構成多噴燈OVD設備的左邊稱重器；將重量為M I的左端機頭主軸安裝在左端稱重器上，且左端機頭主軸的重心到左端稱重器支點的距離為a ;在左端稱重器另一端安裝重量為M2的左固定配重，且左固定配重的重心位置到左端稱重器的支點的距離為b ;在左固定配重另一端安裝左移動配重，且該左移動配重可以在左絲杠上左右移動。右邊的部件安裝與左邊一致，在此不再贅述。將8根稱重傳感器的模擬信號統(tǒng)一轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號，將對應的重量值顯示在顯示儀器9上。
[0035]圖2是一次多噴燈OVD設備在外包層Si02粉末沉積體沉積過程中，整個粉末沉積體的重量變化曲線，圖中方點為某一時刻顯示儀器9顯示的重量值，曲線I是方點的I次擬合曲線，其重量y (單位:g)與時間χ (單位:min)符合:
[0036]y=120.27χ-473.31。
[0037]曲線2是方點的2次擬合曲線，重量y (單位:g)與時間x(單位:min)符合:
[0038]Y=0.2083x2+34.88X+5219.3。[0039]下面以具體的數(shù)值進行說明:
[0040]該動態(tài)稱重系統(tǒng)中對應的裝置中:M l=42Kg, a=728mm, M2=67.7Kg, b=250mm,c=1778mm, M3=61.2Kg。
[0041]準備一根純石英玻璃靶棒，長度約400mm，直徑為Φ 32mm，和一根純石英玻璃革巴棒，長度約560mm,直徑為Φ 32mm,尾部有兩個小球，球徑為50mm ;再取一根直徑為Φ42.6mm，長度為1900mm左右的玻璃芯棒11，并將三根玻璃棒在火焰車床上焊接在一起，拋光后安裝到兩個機頭主軸的夾具上，動態(tài)稱重系統(tǒng)的顯示儀表9上顯示重量為My0=8268g。計算得到兩個移動配重7的原始位置:
[0042]dx0=342mm,目標沉積重量為 My=53768g。
[0043]曲線I可以粗略得到沉積時間X=443min，同時可以計算得到兩個移動配重7到對應的稱重器的支撐點的最后的停留位置為dXl=1004mm，計算得到:
[0044]V=(dxl-dxO)/X=l.5mm/min
[0045]絲杠6的導程為5min，對應的減速機減少比為200，計算得到對應的伺服電機轉(zhuǎn)速為 60r/mino
[0046]在該粉末沉積的動態(tài)稱重系統(tǒng)實施過程中，沉積結束后，重量顯示儀器9顯示的重量為53920g，取下稱重得到光纖預制棒I的實際重量值為53832g，誤差為0.16%，遠低于不使用動態(tài)稱重系統(tǒng)得到的制品精度。
[0047]在多噴燈OVD設備開始作業(yè)時，將動態(tài)稱重系統(tǒng)的顯示儀器9清零，將靶棒和玻璃芯棒的焊接體安裝到機頭主軸3的夾具上，在沉積體沉積的過程中，兩側的移動配重7按指定速度分別向遠離光纖預制棒I的方向移動。
[0048]本說明書中各個實施例采用遞進的方式描述，每個實施例重點說明的都是與其他實施例的不同之處，各個實施例之間相同相似部分互相參見即可。
[0049]對所公開的實施例的上述說明，使本領域?qū)I(yè)技術人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本發(fā)明。對這些實施例的多種修改對本領域的專業(yè)技術人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下，在其它實施例中實現(xiàn)。因此，本發(fā)明將不會被限制于本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一致的最寬的范圍。
【權利要求】
1.一種用于粉末橫向沉積的動態(tài)稱重系統(tǒng)，包括關于玻璃芯棒的中垂線對稱分布的兩個分系統(tǒng)，所述分系統(tǒng)包括用于固定玻璃芯棒端部的機頭主軸、一端與所述機頭主軸相連的稱重器和安裝在所述稱重器另一端的配重，其特征在于， 所述配重包括固定在所述稱重器另一端的固定配重，和與所述固定配重相連且可沿遠離所述玻璃芯棒的方向移動的移動配重。
2.根據(jù)權利要求1所述的動態(tài)稱重系統(tǒng)，其特征在于，還包括安裝在所述稱重器上，用于測量沉積在所述玻璃芯棒上的粉末沉積體的重量并發(fā)出信號的稱重傳感器； 與所述稱重傳感器通過信號線相連的A/D轉(zhuǎn)換器； 與所述A/D轉(zhuǎn)換器相連的顯示儀器。
3.根據(jù)權利要求2所述的動態(tài)稱重系統(tǒng)，其特征在于，還包括接收所述顯示儀器發(fā)出的信號并控制所述移動配重運動的控制器。
4.根據(jù)權利要求3所述的動態(tài)稱重系統(tǒng)，其特征在于，所述移動配重的移動速度:V=(AMy*c)/2M3， 其中:V表示移動配重的移動速度， Δ My表示單位時間內(nèi)所述粉末沉積體沉積的重量增加值， C表示半個所述玻璃芯棒的重心到相應的稱重器重心的力矩， M3表示所述移動配重的重量。
5.根據(jù)權利要求1-4任一項所述的動態(tài)稱重系統(tǒng)，其特征在于，所述移動配重通過絲杠與所述固定配重相連。
6.根據(jù)權利要求5所述的動態(tài)稱重系統(tǒng)，其特征在于，還包括用于驅(qū)動所述移動配重運動的伺服電機。
【文檔編號】G01G9/00GK103630216SQ201210307783
【公開日】2014年3月12日 申請日期:2012年8月27日 優(yōu)先權日:2012年8月27日
【發(fā)明者】章海峰, 馮高峰, 楊軍勇, 盧衛(wèi)民 申請人:浙江富通光纖技術有限公司