棒管组装装置及组装方法与流程

1.本发明属于光学纤维制造技术领域，特别是涉及一种棒管组装装置及组装方法。


背景技术：

2.光学纤维传像元件，例如，光纤倒像器所用的光学纤维丝的拉制过程中，其首先的步骤是采取套管法将原料棒和管料组装在一起。现有技术中对于棒管的组合，是由操作人员纯手工组装，这样棒管之间免不了会有碰撞、摩擦，对管料内壁、原料棒外壁均可能造成划伤以及产生细小的粉尘，甚至可能会导致棒管碎裂的情况发生。而管料内壁以及原料棒外壁若被划伤，其首先会在拉制的光学纤维丝内部留存少量气体，对光学纤维丝的传光性能产生不利影响；其次是在拉制过程中也可能会导致光学纤维丝的开裂，从而破坏了光学纤维丝的完整性，甚至会对后续工序中产生结子、麻坑、暗伤等一系列的缺陷。
3.上述因手工棒管组合导致的一系列缺陷都会直接影响到光学纤维传像元件中的暗点、剪切、畸变、像位移、断丝等性能指标。


技术实现要素：

4.本发明的主要目的在于，提供一种棒管组装装置及组装方法，所要解决的技术问题是将光学纤维传像元件制造中的棒管组装操作由手工操作变为机械自动组装，避免和减少了棒管组装过程中的碰撞、摩擦，减少了管料内壁、原料棒外壁的划伤，提高了光学纤维传像元件的综合性能，从而更加适于实用。
5.本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本发明提出的一种棒管组装装置，其包括：
6.原料棒支撑组件，用于固定原料棒；所述原料棒支撑组件包括工装卡具和支撑托；
7.竖直移动机构，其包括上活动板和下活动板；所述工装卡具设置于所述上活动板的下方用于固定原料棒的上端；所述支撑托设置于所述下活动板的上方用于支撑原料棒的下端；所述上活动板、工装卡具、支撑托和下活动板能够一起在竖直方向上移动；
8.管料支撑组件，用于固定管料以使所述管料呈竖直状态；
9.水平移动平台，其包括x轴移动单元和y轴移动单元；所述管料支撑组件设置于所述水平移动平台上；所述x轴移动单元和y轴移动单元能够将所述管料支撑组件移动至准确位置；
10.自动对焦镜头，设置于所述管料支撑组件的上方，用于监测所述管料与所述原料棒的位置；所述自动对焦镜头电性连接所述水平移动平台；所述自动对焦镜头将所述管料与所述原料棒的位置信息传输至所述水平移动平台；所述水平移动平台根据接收到的间距信息调节所述管料的位置，以使所述管料与所述原料棒的位置适配。
11.本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。
12.优选的，前述的棒管组装装置，其中所述管料支撑组件包括支撑杆和移动抓钳；所述支撑杆固定连接于所述水平移动平台上；所述移动抓钳在所述支撑杆上的上下位置能够
调节。
13.优选的，前述的棒管组装装置，其中所述支撑托包括长杆；所述长杆的底端通过连接件固定于所述下活动板上；所述长杆的顶端端面与所述原料棒的端面匹配，使所述长杆能够支撑所述原料棒，避免所述原料棒发生竖直方向的倾斜。
14.优选的，前述的棒管组装装置，其中所述长杆的长度≥管料的长度。
15.优选的，前述的棒管组装装置，其中所述自动对焦镜头设置于所述支撑杆的上方，用于实时监测所述管料与所述原料棒之间的间距；所述自动对焦镜头将所述管料与所述原料棒之间的间距信息传输至所述水平移动平台；所述水平移动平台根据接收到的间距信息微调所述管料的位置，避免所述管料内壁与所述原料棒外壁接触摩擦。
16.优选的，前述的棒管组装装置，其中所述自动对焦镜头能够360
°
转动；所述自动对焦镜头设置有1～6个。
17.优选的，前述的棒管组装装置，其中所述移动抓钳接触所述管料的一侧设置有聚氨酯材料的垫片。
18.本发明的目的及解决其技术问题还采用以下的技术方案来实现。依据本发明提出的一种棒管组装方法，其包括以下步骤：
19.1)分别固定管料和原料棒，使所述管料与所述原料棒彼此平行；
20.2)调节所述管料的位置，使其在轴向上与所述原料棒错开，在径向上使所述原料棒位于所述管料中心位置；
21.3)将所述原料棒送入所述管料中。
22.本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。
23.优选的，前述的棒管组装方法，其中所述步骤由前述的棒管组装装置自动实施。
24.优选的，前述的棒管组装方法，其包括以下步骤：
25.a、通过所述管料支撑组件固定管料使所述管料呈竖直状态；
26.b、通过水平移动平台调节所述管料的位置；
27.c、通过竖直移动机构将所述支撑托从管料的下端开口伸入所述管料内；调节所述支撑托的高度，使支撑托的顶部至所述管料的上端开口处；
28.d、将原料棒的上端固定在所述工装卡具上；通过所述自动对焦镜头微调所述管料的位置，使所述原料棒的下端抵接所述支撑托；
29.e、通过竖直移动机构将原料棒送入所述管料内；在所述将原料棒送入所述管料内的同时，所述自动对焦镜头实时监测管料与原料棒之间的间距信息并将所述间距信息传输至所述水平移动平台；所述水平移动平台根据所述间距信息实时微调所述管料的位置，避免所述管料内壁与所述原料棒外壁接触摩擦。
30.借由上述技术方案，本发明提出的一种棒管组装装置及组装方法至少具有下列优点：
31.本发明提出的棒管组装装置及组装方法，其设置有水平移动平台和设置于所述水平移动平台上的管料支撑组件，通过水平移动平台能够精确地控制管料的位置；其还设置有竖直移动机构和原料支撑装置；所述竖直移动机构设置有活动板，其包括上活动板和下活动板；所述原料支撑装置包括工装卡具和支撑托；所述工装卡具设置于所述上活动板的下方；所述支撑托设置于所述下活动板的上方；在原料棒准备组装时，先通过下活动板驱动
支撑托从管料的下端开口伸入管料内，控制支撑托的伸入深度，使支撑托的顶部至管料的上端处或者超出所述管料；然后将原料棒的上端固定在所述工装卡具上，使原料棒自然下垂，抵接至支撑托的上端；所述工装卡具和支撑托夹持所述原料棒避免所述原料棒发生竖直方向上的倾斜；所述上活动板和下活动板向下移动，将原料棒送入所述管料内；在将原料棒送入所述管料内的同时，通过自动对焦镜头实时监测所述管料与所述原料棒之间的间距；自动对焦镜头将二者的间距信息传输至水平移动平台，水平移动平台根据接收到的间距信息微调管料的位置，以使管料与原料棒之间的间距始终处于较佳配合，从而极大地避免了管料的内壁和原料棒的外壁之间的摩擦和碰撞，降低了管料内壁和原料棒外壁的划伤风险，从而提高了光学纤维传像元件的综合性能。
32.上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。
附图说明
33.图1是棒管组装装置的结构示意图
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原料棒与管料组装之前的状态；
34.图2是棒管组装装置的结构示意图
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原料棒与管料组装完成的状态。
具体实施方式
35.为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效,以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的一种棒管组装装置及组装方法其具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。在下述说明中，不同的“一实施例”或“实施例”指的不一定是同一实施例。此外，一或多个实施例中的特定特征、结构或特点可由任何合适形式组合。
36.本发明提出一种棒管组装装置，如附图1和附图2所示，需要说明的是附图中的各部件仅用不同色块表示，仅用于示意其工作原理，而非各部件的具体哦组成结构；其包括原料棒支撑组件2；所述原料棒支撑组件用于夹持、固定原料棒11并能够携带所述原料棒移动；所述原料棒支撑组件包括工装卡具21和支撑托22；所述棒管组装装置还包括竖直移动机构3；所述竖直移动机构设置有竖直方向的伺服电机；所述伺服电机可以驱动所述原料棒支撑组件在竖直方向上上下移动以实现原料棒的自动送料；所述竖直移动机构包括上活动板31和下活动板32；所述工装卡具设置于所述上活动板的下方，用于固定原料棒的上端；所述工装卡具采用现有技术中任意形式的工装卡具，在本专利中不作重点介绍；所述支撑托设置于所述下活动板的上方用于支撑原料棒的下端；所述支撑托通过连接件23与所述下活动板固定连接以使所述支撑托稳定紧固；所述上活动板、工装卡具、支撑托和下活动板能够在竖直方向伺服电机的驱动下携带原料棒支撑组件夹持、固定的原料棒一起在竖直方向上移动；所述棒管组装装置还包括管料支撑组件4；所述管料支撑组件用于固定管料12以使所述管料呈竖直状态；所述棒管组装装置还包括水平移动平台5；所述水平移动平台包括x轴移动单元和y轴移动单元；所述x轴移动单元和y轴移动单元均采用现有技术中具有精密传动功能的传动结构；所述水平移动平台在x轴和y轴方向上设置有独立的伺服电机，以分别控制所述水平移动平台能够在x轴方向和y轴方向上的精密移动和准确定位；所述管料支撑组件设置于所述水平移动平台上；所述x轴移动单元和y轴移动单元能够将所述管料支撑组
件移动至准确位置；所述棒管组装装置还包括自动对焦镜头6；所述自动对焦镜头设置于所述管料支撑组件的上方，用于监测所述管料与所述原料棒的位置；所述自动对焦镜头电性连接所述水平移动平台；所述自动对焦镜头将所述管料与所述原料棒的位置信息传输至所述水平移动平台；所述水平移动平台根据接收到的间距信息调节所述管料的位置，以使所述管料与所述原料棒的位置适配，从而将所述原料棒和管料组装为棒管1。
37.在本发明的一个具体实施例中，所述原料棒上端设置有卡槽，所述工装卡具与原料棒之间用2根直径0.25mm的铁丝连接；所述铁丝卡入所述卡槽内。
38.在本发明的一个具体实施例中，所述管料支撑组件4包括支撑杆41和移动抓钳42；所述支撑杆固定连接于所述水平移动平台上用于定位所述管料在水平面内的位置；所述移动抓钳用于夹持所述管料以确定所述管料在竖直方向上的位置；所述移动抓钳在所述支撑杆上的位置能够调节，在实际生产中可以根据所述管料的长度不同调节所述移动抓钳的高度，以实现移动抓钳对于管料的稳定抓持。
39.在本发明的一个具体实施例中，所述移动抓钳接触所述管料的一侧设置有聚氨酯材料的垫片；如此设置的技术目的是为了避免移动抓钳磨损官僚的外壁，同时还可以增加所述管料与所述移动抓钳之间的摩擦力以避免所述管料的滑动。
40.在本发明的一个具体实施例中，所述支撑托包括长杆；所述长杆的底端通过连接件23固定于所述下活动板上；所述长杆的顶端端面可以设置为微凹表面，以使其与所述原料棒的端面形状匹配，从而使得所述长杆能够稳定支撑所述原料棒，避免所述原料棒发生竖直方向的倾斜。
41.在本发明的一个具体实施例中，所述长杆的长度≥管料的长度。所述长杆在与所述原料棒接触托举之前，所述长杆从所述管料的下端开口伸入管料内，并从官僚的上端端口伸出以夹持、托举所述原料棒。
42.在本发明的一个具体实施例中，所述竖直移动机构为精密丝杆结构；所述精密丝杆结构本身包括将旋转运动转化为直线运动的活动块；所述上活动板和所述下活动板固定于所述活动块上；采用精密丝杆结构作为竖直移动机构并采用伺服电机对其进行驱动的技术目的在于为了精密控制送料量，减少振动，从而实现原料棒送入管料的整个过程平稳，避免管料的内壁和原料棒的外壁摩擦、碰撞。
43.在本发明的一个具体实施例中，所述上活动板和所述下活动板均为l型的直角转接板；l型直角转接板的一侧板与所述精密丝杆结构固定连接，另一侧板用于固定连接所述工装卡具和支撑托。
44.在本发明的一个具体实施例中，所述棒管组装装置还设置有若干手摇轮；所述手摇轮可以在断电时分别控制所述竖直移动机构和水平移动平台在x轴、y轴和z轴方向的移动。
45.在本发明的一个具体实施例中，所述自动对焦镜头设置于所述支撑杆的上方，用于实时监测所述管料与所述原料棒之间的间距；所述自动对焦镜头将所述管料与所述原料棒之间的间距信息传输至所述水平移动平台；所述水平移动平台根据接收到的间距信息微调所述管料的位置，避免所述管料内壁与所述原料棒外壁接触摩擦。
46.在本发明的一个具体实施例中，所述自动对焦镜头能够360
°
转动以便于全方位监测原料棒与管料的位置信息；所述自动对焦镜头设置有1～6个；设置多个自动对焦镜头可
以使得监测信息更全面，也可以通过不同自动对焦镜头之间的信息互补，更准确确定所述原料棒与管料之间的间距信息，从而能够及时、准确地通过所述水平移动平台微调所述管料的位置。
47.在本发明的一个具体实施例中，所述棒管组装装置还包括水平移动平台的基座8；所述基座并不参与所述棒管组装装置的实际运行，其技术目的仅仅在于支撑所述水平移动平台至一定的高度以适应水平移动平台的作业要求，另一方面所述基座也可以通过重量、密度等调节水平移动平台的重心，以使其能够稳定作业。
48.在本发明的一个具体实施例中，所述棒管组装装置还包括底座7；所述竖直移动机构以及所述基座设置于所述底座上；设置底座的技术目的是为了使所述棒管组装装置的各部件集成为一个撬装式结构的整体，可以减少车间布局时的位置设计和调整的时间。
49.在本发明的一个具体实施例中，所述底座上可以设置有竖直移动机构定位部件以及基座定位部件；其技术目的是为了在现场安装时，操作人员无需自行进行各部件的位置设计和调整，从而提高安装效率。
50.上述底座并非必要部件；实际运行中也可以将竖直移动机构以及所述基座直接安装于地面上。
51.本发明还提出一种棒管组装方法，其包括以下步骤：1)分别固定管料和原料棒，使所述管料与所述原料棒彼此平行；2)调节所述管料的位置，使其在轴向上与所述原料棒错开，在径向上使所述原料棒位于所述管料中心位置；3)将所述原料棒送入所述管料中。上述步骤可以通过前述的棒管组装装置自动实施。
52.优选的，所述的棒管组装方法包括以下步骤：根据管料的长度调节移动抓钳的高度；通过所述管料支撑组件固定管料使所述管料呈竖直状态；通过水平移动平台调节所述管料的位置，使所述管料的位置基本位于所述原料棒的投影位置处；通过竖直移动机构将所述支撑托从管料的下端开口伸入所述管料内，并使所述下活动板向上移动，调节所述支撑托的高度，使支撑托的顶部至所述管料的上端开口处或超出所述管料的上端开口处；用2根直径0.25mm的铁丝将原料棒的上端固定在所述工装卡具上，使所述工装卡具与原料棒成为一个整体；将工装卡具与原料棒一起固定在精密移动丝杆的上活动板上，此时原料棒自然下垂，通过所述自动对焦镜头微调所述管料的位置，使所述原料棒的下端抵接所述支撑托的端部，确保所述原料棒不会在竖直方向上晃动；此时开启竖直方向上的伺服电机，通过竖直移动机构将原料棒送入所述管料内；在所述将原料棒送入所述管料内的同时，所述自动对焦镜头实时监测管料与原料棒之间的间距信息并将所述间距信息传输至所述水平移动平台；所述水平移动平台根据所述间距信息实时微调所述管料的位置，避免所述管料内壁与所述原料棒外壁接触摩擦。
53.通过本发明上述的棒管组装装置以及棒管组装方法将原料棒和管料组装后，极大地降低了管料内壁和原料棒外壁的划伤，提高了光学纤维传像元件的综合性能。具体的，通过本发明技术方案组装的棒管用于生产复丝时，与现有技术中人工组装的棒管生产的复丝相比较，其复丝结构内部的暗点减少了15％；通过本发明技术方案组装的棒管用于生产光纤传像元件产品时，与现有技术中人工组装的棒管生产的光纤传像元件产品相比较，其网格合格率提高1％，畸变合格率提高0.7％，暗点合格率提高2.5％，透过率合格率提高0.8％，综合合格率提高5％。
54.本发明权利要求和/或说明书中的技术特征可以进行组合，其组合方式不限于权利要求中通过引用关系得到的组合。通过权利要求和/或说明书中的技术特征进行组合得到的技术方案，也是本发明的保护范围。
55.以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

技术特征：
1.一种棒管组装装置，其特征在于，其包括：原料棒支撑组件，用于固定原料棒；所述原料棒支撑组件包括工装卡具和支撑托；竖直移动机构，其包括上活动板和下活动板；所述工装卡具设置于所述上活动板的下方用于固定原料棒的上端；所述支撑托设置于所述下活动板的上方用于支撑原料棒的下端；所述上活动板、工装卡具、支撑托和下活动板能够一起在竖直方向上移动；管料支撑组件，用于固定管料以使所述管料呈竖直状态；水平移动平台，其包括x轴移动单元和y轴移动单元；所述管料支撑组件设置于所述水平移动平台上；所述x轴移动单元和y轴移动单元能够将所述管料支撑组件移动至准确位置；自动对焦镜头，设置于所述管料支撑组件的上方，用于监测所述管料与所述原料棒的位置；所述自动对焦镜头电性连接所述水平移动平台；所述自动对焦镜头将所述管料与所述原料棒的位置信息传输至所述水平移动平台；所述水平移动平台根据接收到的间距信息调节所述管料的位置，以使所述管料与所述原料棒的位置适配。2.根据权利要求1所述的棒管组装装置，其特征在于，所述管料支撑组件包括支撑杆和移动抓钳；所述支撑杆固定连接于所述水平移动平台上；所述移动抓钳在所述支撑杆上的上下位置能够调节。3.根据权利要求1所述的棒管组装装置，其特征在于，所述支撑托包括长杆；所述长杆的底端通过连接件固定于所述下活动板上；所述长杆的顶端端面与所述原料棒的端面匹配，使所述长杆能够支撑所述原料棒，避免所述原料棒发生竖直方向的倾斜。4.根据权利要求3所述的棒管组装装置，其特征在于，所述长杆的长度≥管料的长度。5.根据权利要求2所述的棒管组装装置，其特征在于，所述自动对焦镜头设置于所述支撑杆的上方，用于实时监测所述管料与所述原料棒之间的间距；所述自动对焦镜头将所述管料与所述原料棒之间的间距信息传输至所述水平移动平台；所述水平移动平台根据接收到的间距信息微调所述管料的位置，避免所述管料内壁与所述原料棒外壁接触摩擦。6.根据权利要求1所述的棒管组装装置，其特征在于，所述自动对焦镜头能够360
°
转动；所述自动对焦镜头设置有1～6个。7.根据权利要求2所述的棒管组装装置，其特征在于，所述移动抓钳接触所述管料的一侧设置有聚氨酯材料的垫片。8.一种棒管组装方法，其特征在于，其包括以下步骤：1)分别固定管料和原料棒，使所述管料与所述原料棒彼此平行；2)调节所述管料的位置，使其在轴向上与所述原料棒错开，在径向上使所述原料棒位于所述管料中心位置；3)将所述原料棒送入所述管料中。9.根据权利要求8所述的棒管组装方法，其特征在于，所述步骤由权利要求1至7任一项所述的棒管组装装置自动实施。10.根据权利要求9所述的棒管组装方法，其特征在于，其包括以下步骤：a、通过所述管料支撑组件固定管料使所述管料呈竖直状态；b、通过水平移动平台调节所述管料的位置；c、通过竖直移动机构将所述支撑托从管料的下端开口伸入所述管料内；调节所述支撑
托的高度，使支撑托的顶部至所述管料的上端开口处；d、将原料棒的上端固定在所述工装卡具上；通过所述自动对焦镜头微调所述管料的位置，使所述原料棒的下端抵接所述支撑托；e、通过竖直移动机构将原料棒送入所述管料内；在所述将原料棒送入所述管料内的同时，所述自动对焦镜头实时监测管料与原料棒之间的间距信息并将所述间距信息传输至所述水平移动平台；所述水平移动平台根据所述间距信息实时微调所述管料的位置，避免所述管料内壁与所述原料棒外壁接触摩擦。

技术总结
本发明是关于一种棒管组装装置及组装方法。所述装置包括：原料棒支撑组件，其包括工装卡具和支撑托；竖直移动机构，其包括上活动板和下活动板；工装卡具设置于上活动板的下方；支撑托设置于下活动板的上方；管料支撑组件，用于固定管料使管料呈竖直状态；水平移动平台，其包括X轴和Y轴移动单元；管料支撑组件设置于水平移动平台上；X轴和Y轴移动单元能够将管料支撑组件移动至准确位置；自动对焦镜头，设置于管料支撑组件上方；自动对焦镜头电性连接水平移动平台。所解决的技术问题是将棒管组装操作由手工操作变为机械自动组装，避免和减少了棒管组装过程中碰撞、摩擦，减少了管料内壁、原料棒外壁划伤，提高了光学纤维传像元件的综合性能。的综合性能。的综合性能。


技术研发人员：樊志恒 贾金升 于浩洋 张敬 许慧超 赵越 王爱新
受保护的技术使用者：中国建筑材料科学研究总院有限公司
技术研发日：2022.09.09
技术公布日：2023/9/20