本發(fā)明屬于光纖光纜技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種光纖二次套塑張力控制裝置及控制方法。

背景技術(shù)：

在光纜制造工藝中，光纖套塑是比較重要的生產(chǎn)工序。其中，光纖余長的大小是重點(diǎn)控制的參數(shù)之一，它直接影響光纜的機(jī)械性能和溫度特性。由于光纜在安裝或使用過程中容易受到拉伸力，光纜結(jié)構(gòu)中的套管也同步伸長，這時(shí)若光纖余長過小則會使得光纖承受較大的拉應(yīng)力，從而影響光纜的信號傳輸質(zhì)量和使用壽命；若余長過大，光纜在低溫環(huán)境下產(chǎn)生收縮，使得光纖產(chǎn)生嚴(yán)重的彎曲變形，導(dǎo)致光纜低溫?fù)p耗增加。因此，對光纖余長的精確控制是極其必要的。

在擠塑套管時(shí)，由于pbt(聚對苯二甲酸丁二醇酯)材料與光纖的線膨脹系數(shù)相差較大，先采用熱水冷卻，利用pbt的結(jié)晶溫度使套管處于塑性變形狀態(tài)，通過主牽引輪控制調(diào)整，形成適量負(fù)余長。然后進(jìn)行低溫冷卻，套管進(jìn)一步收縮，而光纖收縮量幾乎為零，從而光纖相對套管形成正余長。傳統(tǒng)的正余長形成工藝是通過副牽引進(jìn)行控制的，但存在張力控制不穩(wěn)定、不精確等而導(dǎo)致光纖余長值波動范圍大、生產(chǎn)不同的套管材料和套管規(guī)格時(shí)余長控制不能滿足設(shè)計(jì)要求，從而造成生產(chǎn)環(huán)節(jié)原材料浪費(fèi)，且很大程度影響光纜產(chǎn)品的性能和質(zhì)量，增加了維護(hù)成本，降低了使用壽命。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述缺陷，本發(fā)明的目的在于提供一種光纖二次套塑張力控制裝置及控制方法，該裝置張力控制穩(wěn)定、精確，能夠滿足生產(chǎn)不同的套管材料和套管規(guī)格時(shí)余長控制設(shè)計(jì)要求，提高了光纜產(chǎn)品的性能和質(zhì)量，降低了維護(hù)成本，延長了使用壽命。

本發(fā)明解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：

一種光纖二次套塑張力控制裝置，包括主牽引、副牽引和收線輪，在主牽引和副牽引之間設(shè)有第一過線導(dǎo)輪、張力調(diào)節(jié)裝置a和第二過線導(dǎo)輪，所述主牽引和副牽引的軸心在同一水平線上；在副牽引和收線輪之間設(shè)有第三過線導(dǎo)輪、第四過線導(dǎo)輪和張力調(diào)節(jié)裝置b；通過調(diào)節(jié)所述張力調(diào)節(jié)裝置a和張力調(diào)節(jié)裝置b張力的大小來控制套塑光纖套管的收縮強(qiáng)弱程度，從而控制光纖余長的大小。

進(jìn)一步，所述張力調(diào)節(jié)裝置a和張力調(diào)節(jié)裝置b包括分別設(shè)在第一過線導(dǎo)輪、第二過線導(dǎo)輪下方的輔助牽引張力輪和設(shè)在第四過線導(dǎo)輪下方的收線張力輪，輔助牽引張力輪和收線張力輪上設(shè)有力臂調(diào)節(jié)儀，力臂調(diào)節(jié)儀上設(shè)有張力傳感器，在張力傳感器兩端的力臂調(diào)節(jié)儀上分別設(shè)有前配重塊和后配重塊。

進(jìn)一步，所述張力調(diào)節(jié)裝置a的張力傳感器通過控制線連接齒輪減速器到副牽引。

進(jìn)一步，所述張力調(diào)節(jié)裝置b的張力傳感器通過控制線連接到收線輪。

進(jìn)一步，所述后配重塊上設(shè)主刻度，前配重塊設(shè)副刻度，后配重塊的質(zhì)量大于前配重塊的質(zhì)量。

進(jìn)一步，所述主、副刻度所設(shè)置的張力量程不同；通過滑動前配重塊和后配重塊分別進(jìn)行微調(diào)和粗調(diào)，兩者共同調(diào)節(jié)使得設(shè)定張力值接近理論設(shè)計(jì)值。

進(jìn)一步，所述張力調(diào)節(jié)裝置a的主刻度量程為0～30n，精度為1.0n，副刻度量程為0～1n，精度為0.1n；所述張力調(diào)節(jié)裝置b的主刻度量程為0～10n，精度為1.0n，副刻度量程為0～1n，精度為0.1n。

進(jìn)一步，所述張力傳感器上分別設(shè)有磁力轉(zhuǎn)動體和距離探測器。

相應(yīng)地，本發(fā)明給出了上述裝置的光纖二次套塑張力控制方法，包括如下步驟：

1)著色光纖在擠塑機(jī)內(nèi)經(jīng)高溫套塑二次被覆材料后，進(jìn)入熱水槽冷卻結(jié)晶成型，經(jīng)主牽引后在冷水槽冷卻，然后經(jīng)第一過線導(dǎo)輪和輔助牽引張力輪和第二過線導(dǎo)輪，在副牽引的帶動下通過第三過線導(dǎo)輪和第四過線導(dǎo)輪，最后經(jīng)收線張力輪后在收線輪進(jìn)行收線；

2)根據(jù)光纖余長設(shè)計(jì)值，計(jì)算和設(shè)定輔助牽引張力和收線張力；通過滑動力臂調(diào)節(jié)儀a上的后配重塊a和前配重塊a對力值進(jìn)行粗調(diào)和微調(diào)，將輔助牽引張力輪上的張力調(diào)整到設(shè)計(jì)的力值；通過滑動力臂調(diào)節(jié)儀b上的后配重塊b和前配重塊b對力值進(jìn)行粗調(diào)和微調(diào)，將收線張力輪上的收線張力調(diào)整到設(shè)定的力值；

3)當(dāng)套管受力穩(wěn)定時(shí)，輔助牽引張力輪和其上的力臂調(diào)節(jié)儀的軸線位置保持水平，此時(shí)磁力轉(zhuǎn)動體與距離探測器之間的距離為d1；

4)當(dāng)套管受力較大時(shí)，輔助牽引張力輪和其上的力臂調(diào)節(jié)儀向上偏轉(zhuǎn)，其軸線位置與水平方向形成向上的夾角，磁力轉(zhuǎn)動體也同時(shí)向上偏轉(zhuǎn)，此時(shí)磁力轉(zhuǎn)動體與距離探測器之間的距離為d2；

5)當(dāng)套管受力較小時(shí)，輔助牽引張力輪和其上的力臂調(diào)節(jié)儀向下偏轉(zhuǎn)，其軸線位置與水平方向形成向下的夾角，磁力轉(zhuǎn)動體也同時(shí)向下偏轉(zhuǎn)，此時(shí)磁力轉(zhuǎn)動體與距離探測器之間的距離為d3；

6)張力傳感器a探測到該信號并通過控制線傳遞給齒輪減速器，齒輪減速器對信號響應(yīng)并對副牽引的速度進(jìn)行調(diào)節(jié)，由于輔助牽引張力輪和副牽引的聯(lián)動性，導(dǎo)致輔助牽引張力輪的速度調(diào)整并使力臂調(diào)節(jié)儀a恢復(fù)水平而處于平衡狀態(tài)；

7)三種狀態(tài)下磁力轉(zhuǎn)動體與距離探測器之間距離的大小關(guān)系為d2>d1>d3，并且該值在生產(chǎn)線設(shè)備控制主機(jī)上顯示，實(shí)時(shí)監(jiān)測和進(jìn)行調(diào)整；

8)張力傳感器b探測到該信號并通過控制線傳遞給收線裝置，使收線輪的速度調(diào)整，從而使收線張力輪8的速度調(diào)整并使力臂調(diào)節(jié)儀b恢復(fù)平衡。

本發(fā)明的有益效果：

1.副牽引的左側(cè)設(shè)有輔助牽引張力輪，可以對套管的冷收縮起抵制作用，通過調(diào)節(jié)輔助牽引張力的大小來控制套管收縮的強(qiáng)弱程度，從而控制光纖余長的大小。

2.力臂調(diào)節(jié)儀安裝在輔助牽引張力輪上和收線張力輪上，設(shè)有主、副張力調(diào)節(jié)刻度和質(zhì)量不同的配重塊，主副刻度分別進(jìn)行粗調(diào)和微調(diào)，兩者共同調(diào)節(jié)使得設(shè)定張力值接近理論設(shè)計(jì)值，保證了張力調(diào)節(jié)的精確性。

3.力臂調(diào)節(jié)儀上設(shè)有主、副張力調(diào)節(jié)刻度，擴(kuò)大了張力值調(diào)節(jié)的范圍，可以實(shí)現(xiàn)普通套管和帶纜套管等的不同設(shè)計(jì)余長值的生產(chǎn)要求。

4.張力傳感器a通過控制線19與齒輪減速器18連接，當(dāng)實(shí)際生產(chǎn)速度過高或過低導(dǎo)致套管受力不均而偏離設(shè)定的張力值時(shí)，力臂調(diào)節(jié)儀產(chǎn)生抖動或擺動，此時(shí)張力傳感器可將該信號傳遞給齒輪減速器，并對信號作出響應(yīng)，通過調(diào)節(jié)副牽引的速度控制輔助牽引張力輪的速度，保證了輔助牽引張力的穩(wěn)定性。

5.張力傳感器上的距離探測器可將探測的距離變化信號反饋給控制生產(chǎn)線設(shè)備的主機(jī)，主機(jī)可以對此距離變化信號進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測和預(yù)警，保證及時(shí)地對張力進(jìn)行調(diào)整，避免下機(jī)余長檢測不合格而導(dǎo)致原材料浪費(fèi)和提高生產(chǎn)成本。

附圖說明

圖1為光纖二次套塑余長控制裝置結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2a、圖2b和圖2c分別為張力調(diào)節(jié)裝置和張力傳感器的工作原理示意圖。

圖2a’、圖2b’和圖2c’分別為磁力轉(zhuǎn)動體和距離探測器對應(yīng)轉(zhuǎn)動示意圖。

圖中：1：主牽引；2：第一過線導(dǎo)輪；3：輔助牽引張力輪；4：第二過線導(dǎo)輪；5：副牽引；6：第三過線導(dǎo)輪；7：第四過線導(dǎo)輪；8：收線張力輪；9：收線輪；10：力臂調(diào)節(jié)儀a；11：前配重塊a；12：后配重塊a；13，張力傳感器a；14：力臂調(diào)節(jié)儀b；15：前配重塊b；16：后配重塊b；17：張力傳感器b；18：齒輪減速器；19，控制線；20：套塑光纖；21：磁力轉(zhuǎn)動體；22：距離探測器。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明，但并不作為對本發(fā)明做任何限制的依據(jù)。

如圖1所示，一種光纖二次套塑張力控制裝置，包括主牽引1、副牽引5和收線輪9，在主牽引1和副牽引5之間設(shè)有第一過線導(dǎo)輪2、張力調(diào)節(jié)裝置a和第二過線導(dǎo)輪4，其中，主牽引1和副牽引5的軸心在同一水平線上，保證套塑光纖在傳動時(shí)的穩(wěn)定性，避免光纖損傷或產(chǎn)生裂紋。在副牽引5和收線輪9之間設(shè)有第三過線導(dǎo)輪6、第四過線導(dǎo)輪7和張力調(diào)節(jié)裝置b。通過調(diào)節(jié)所述張力調(diào)節(jié)裝置a和張力調(diào)節(jié)裝置b的張力大小來控制套塑光纖20套管的收縮強(qiáng)弱程度，從而控制光纖余長的大小。

其中，張力調(diào)節(jié)裝置a包括設(shè)在第一過線導(dǎo)輪2、第二過線導(dǎo)輪4下方的輔助牽引張力輪3，輔助牽引張力輪3上連接有力臂調(diào)節(jié)儀a10，力臂調(diào)節(jié)儀a10上設(shè)有張力傳感器a13，在張力傳感器a13兩端的力臂調(diào)節(jié)儀a10上分別設(shè)有前配重塊a11和后配重塊a12。張力傳感器a13通過控制線19連接齒輪減速器18到副牽引5。

其中，張力調(diào)節(jié)裝置b包括設(shè)在第四過線導(dǎo)輪7下方的收線張力輪8，收線張力輪8上連接有力臂調(diào)節(jié)儀b14，力臂調(diào)節(jié)儀b14上設(shè)有張力傳感器b17，在張力傳感器b17兩端的力臂調(diào)節(jié)儀b14上分別設(shè)有前配重塊b15和后配重塊b16。張力傳感器b17通過控制線19連接到收線輪9。

該裝置中，張力調(diào)節(jié)裝置設(shè)于副牽引5的兩側(cè)，輔助牽引張力輪3設(shè)于副牽引5的左下方，對經(jīng)過冷水槽的套管冷卻收縮起抵制作用，通過調(diào)節(jié)輔助牽引張力的大小控制光纖余長的大小，輔助牽引張力越大，則對套管收縮的抵制作用越強(qiáng)，光纖余長越小，反之光纖余長越大。力臂調(diào)節(jié)儀a10安裝在輔助牽引張力輪3上，設(shè)有后配重塊a12和主刻度、前配重塊a11和副刻度，后配重塊a12的質(zhì)量大于前配重塊a11的質(zhì)量，主、副刻度所設(shè)置的張力量程不同；主刻度量程為0～30n，精度為1.0n，通過滑動后配重塊a12進(jìn)行粗調(diào)，副刻度量程為0～1n，精度為0.1n，通過滑動前配重塊a11進(jìn)行微調(diào)，主、副刻度共同調(diào)節(jié)張力，保證了設(shè)定張力值的精確性，減小了誤差。

收線張力輪8設(shè)于收線輪9的左下方，保證收線排線平整無壓線、拋絲，同時(shí)保證套管在后續(xù)工序放線時(shí)產(chǎn)生較小程度的收縮，使光纖余長幾乎不變或變化較小。力臂調(diào)節(jié)儀b14安裝在收線張力輪8上，設(shè)有后配重塊b16和主刻度、前配重塊b15和副刻度，后配重塊b16的質(zhì)量大于前配重塊b15的質(zhì)量；主刻度量程為0～10n，精度為1.0n，副刻度量程為0～1n，精度為0.1n，其張力調(diào)節(jié)方法同力臂調(diào)節(jié)儀a10。力臂調(diào)節(jié)儀所設(shè)主、副刻度進(jìn)行共同調(diào)節(jié)，增大了張力值調(diào)節(jié)的范圍，提高了設(shè)定張力的精度，從而可以實(shí)現(xiàn)不同大小光纖余長的生產(chǎn)要求，提高了生產(chǎn)效率，避免原材料浪費(fèi)，從而降低生產(chǎn)成本。

張力傳感器a13通過控制線19與齒輪減速器18連接，張力傳感器b17通過控制線19與收線輪9連接，齒輪減速器18通過控制線19與副牽引5連接。當(dāng)套塑光纖生產(chǎn)時(shí)，由于光纖速度過高或收線發(fā)生抖動時(shí)，輔助牽引張力輪3或收線張力輪8對套管施加的實(shí)際張力偏離設(shè)定值，導(dǎo)致力臂調(diào)節(jié)儀a10或力臂調(diào)節(jié)儀b14產(chǎn)生上下抖動。此時(shí)，張力傳感器a13探測到該信號并通過控制線19傳遞給齒輪減速器18，齒輪減速器18對信號響應(yīng)并對副牽引5的速度進(jìn)行調(diào)節(jié)，由于輔助牽引張力輪3和副牽引3的聯(lián)動性，導(dǎo)致輔助牽引張力輪3的速度調(diào)整并使力臂調(diào)節(jié)儀a10恢復(fù)水平而處于平衡狀態(tài)，使輔助牽引張力保持穩(wěn)定，實(shí)現(xiàn)余長的穩(wěn)定和精確控制，從而保證了光纜良好的機(jī)械性能和溫度特性。張力傳感器b17也探測到該信號并通過控制線19傳遞給收線裝置，使收線輪9的速度調(diào)整，從而使收線張力輪8的速度調(diào)整并使力臂調(diào)節(jié)儀b14恢復(fù)平衡，保證收線張力穩(wěn)定、排線整齊無壓線和拋絲，同時(shí)可減小后續(xù)工序放線時(shí)套管產(chǎn)生的后收縮，保證了光纖余長變化較小或幾乎不變。

如圖2a-2c、圖2a，-2c，所示，為張力調(diào)節(jié)裝置和張力傳感器的工作原理示意圖，以輔助牽引張力輪3、力臂調(diào)節(jié)儀a10和張力傳感器a13為例進(jìn)行介紹(收線張力輪8及其張力調(diào)節(jié)裝置b和張力傳感器b17的工作原理同下)。

光纖二次套塑張力控制方法具體過程如下：

1)著色光纖在擠塑機(jī)內(nèi)經(jīng)高溫套塑二次被覆材料后，進(jìn)入熱水槽冷卻結(jié)晶成型，經(jīng)主牽引1后在冷水槽冷卻，然后經(jīng)第一過線導(dǎo)輪2和輔助牽引張力輪3和第二過線導(dǎo)輪4，在副牽引5的帶動下通過第三過線導(dǎo)輪6和第四過線導(dǎo)輪7，最后經(jīng)收線張力輪8后在收線輪9進(jìn)行收線；

2)根據(jù)光纖余長設(shè)計(jì)值，計(jì)算和設(shè)定輔助牽引張力和收線張力；通過滑動力臂調(diào)節(jié)儀a10上的后配重塊a12和前配重塊a11對力值進(jìn)行粗調(diào)和微調(diào)，將輔助牽引張力輪3上的張力調(diào)整到設(shè)計(jì)的力值；通過滑動力臂調(diào)節(jié)儀b14上的后配重塊b16和前配重塊b15對力值進(jìn)行粗調(diào)和微調(diào)，將收線張力輪8上的收線張力調(diào)整到設(shè)定的力值；

3)張力傳感器a13設(shè)計(jì)有磁力轉(zhuǎn)動體21和距離探測器22。當(dāng)實(shí)際生產(chǎn)速度過高或過低導(dǎo)致套管受力不穩(wěn)定時(shí)，力臂調(diào)節(jié)儀a10會產(chǎn)生上下抖動，使得磁力轉(zhuǎn)動體21產(chǎn)生擺動，導(dǎo)致它與距離探測器22之間的距離發(fā)生變化，從而實(shí)現(xiàn)信號探測與傳遞。當(dāng)套管受力穩(wěn)定時(shí)，輔助牽引張力輪3和其上的力臂調(diào)節(jié)儀的軸線位置保持水平(圖2a)，此時(shí)磁力轉(zhuǎn)動體21與距離探測器22之間的距離為d1(圖2a’)；

4)當(dāng)套管受力較大時(shí)，輔助牽引張力輪3和其上的力臂調(diào)節(jié)儀向上偏轉(zhuǎn)，其軸線位置與水平方向形成向上的夾角(圖2b)，磁力轉(zhuǎn)動體(21)也同時(shí)向上偏轉(zhuǎn)，此時(shí)磁力轉(zhuǎn)動體21與距離探測器22之間的距離為d2(圖2b’)；

5)當(dāng)套管受力較小時(shí)，輔助牽引張力輪3和其上的力臂調(diào)節(jié)儀向下偏轉(zhuǎn)，其軸線位置與水平方向形成向下的夾角(圖2c)，磁力轉(zhuǎn)動體21也同時(shí)向下偏轉(zhuǎn)，此時(shí)磁力轉(zhuǎn)動體21與距離探測器22之間的距離為d3(圖2c’)；

6)張力傳感器a13探測到該信號并通過控制線19傳遞給齒輪減速器18，齒輪減速器18對信號響應(yīng)并對副牽引5的速度進(jìn)行調(diào)節(jié)，由于輔助牽引張力輪(3)和副牽引5的聯(lián)動性，導(dǎo)致輔助牽引張力輪3的速度調(diào)整并使力臂調(diào)節(jié)儀a10恢復(fù)水平而處于平衡狀態(tài)；

7)三種狀態(tài)下磁力轉(zhuǎn)動體21與距離探測器22之間距離的大小關(guān)系為d2>d1>d3，并且該值在生產(chǎn)線設(shè)備控制主機(jī)上顯示，實(shí)時(shí)監(jiān)測和進(jìn)行調(diào)整；

8)張力傳感器b17探測到該信號并通過控制線19傳遞給收線裝置，使收線輪9的速度調(diào)整，從而使收線張力輪8的速度調(diào)整并使力臂調(diào)節(jié)儀b14恢復(fù)平衡。

下面給出不同的實(shí)施例進(jìn)一步說明本發(fā)明。

實(shí)施例1：

常規(guī)套管規(guī)格：外徑1.8mm，壁厚0.3mm，芯數(shù)為6芯的b1.3單模光纖，其光纖余長控制方法如下：著色光纖速度為500m/min，在擠塑機(jī)內(nèi)經(jīng)250℃高溫套塑pbt材料后，進(jìn)入熱水槽冷卻結(jié)晶成型，經(jīng)主牽引1后在冷水槽冷卻，然后經(jīng)第一過線導(dǎo)輪2和輔助牽引張力輪3和第二過線導(dǎo)輪4，在副牽引5的帶動下通過第三過線導(dǎo)輪6和第四過線導(dǎo)輪7，最后經(jīng)收線張力輪8后在收線輪9進(jìn)行收線。根據(jù)光纖余長設(shè)計(jì)值0.3‰，計(jì)算可知，輔助牽引張力為6.0n，收線張力為4.0n。生產(chǎn)中通過滑動力臂調(diào)節(jié)儀a10上的后配重塊a12和前配重塊a11對力值進(jìn)行粗調(diào)和微調(diào)，將輔助牽引張力輪3上的張力值調(diào)整到6.0n；通過滑動力臂調(diào)節(jié)儀b14上的后配重塊b16和前配重塊b15對力值進(jìn)行粗調(diào)和微調(diào)，將收線張力輪8上的收線張力調(diào)整到4.0n。

實(shí)施例2：

帶纜大尺寸套管：外徑4.8mm，壁厚0.35mm，芯數(shù)為48芯(4個(gè)12芯帶)的b1.3單模光纖，其余長控制方法主要如下：根據(jù)光纖余長設(shè)計(jì)值0.5‰和力值計(jì)算結(jié)果，按照實(shí)例1中的張力調(diào)節(jié)方法，將輔助牽引張力設(shè)為25.0n，收線張力設(shè)為8.0n。

本發(fā)明并不局限于上述實(shí)施例，在本發(fā)明公開的技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本領(lǐng)域的技術(shù)人員根據(jù)所公開的技術(shù)內(nèi)容，不需要創(chuàng)造性的勞動就可以對其中的一些技術(shù)特征作出一些替換和變形，這些替換和變形均在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。