CN109637712B - 一种超强、超柔、耐高温光电混合缆及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了超强、超柔、耐高温光电混合缆及其制造方法和绕包机，涉及光电混合缆制造领域，该光电混合缆包括缆芯，缆芯为电线和光纤呈星形绞合在加强芳纶纱内层上制成，缆芯外依次绕包聚酯薄膜层和阻燃带层，阻燃带层外包裹编织芳纶纱外层；该绕包机包括机架、绕包装置、放带传动机构、绕包传动机构和测速装置；绕包装置包括绕包盘、带卷、中心管、放带轴及绕包轴，放带传动机构和绕包传动机构均由电机、减速机、和带传动装置构成，测速装置包括固定架、弹簧a、下压轮、固定轮、导向管和速度传感器，还设有用于根据检测信号进行控制的控制器。该光电混合缆可适用于高温、强受力空间狭小的环境中，且加工制造简单，该绕包机可完成各绕包工序。

Description

一种超强、超柔、耐高温光电混合缆及其制造方法

技术领域

本发明涉及光电混合缆制造领域，具体为一种超强、超柔、耐高温光电混合缆及其制造方法。

背景技术

光电混合缆由于可用一根缆线同时传输光信号与电信号，相对于单独的光缆或电缆，具有更广泛的应用环境。

现有技术中，光电混合缆结构，包括缆芯及覆盖在缆芯外的外护层。其中缆芯包括中心加强芯，中心加强芯外分布有若干电线(输送设备用电)、信号传输线及光纤。缆芯内填充有填充绳及阻水物。外护层聚酯包带层、阻水带层、皱纹钢带层和外护套层组成，并按上述顺序由内而外包裹于缆芯上。通常外护套层采用聚乙烯或者聚氯乙烯制成。电线由导线与绝缘保护层构成，光纤由多根纤芯与包层构成，在纤芯与包层之间还填充了油膏。

现有技术的光电混合缆由于结构复杂和受所使用材料特性的限制，存在很多缺陷：其一、光纤表面包层采用挤出工艺，双层涂附，不仅使生产成本增大而且由于光电混合缆的构件多、生产工序多，造成的质量隐患也多，纤芯和包层间填充防水油膏，增加成本并使其结构尺寸增大，影响弯曲性能；其二、外护套层所使用的聚乙烯或聚氯乙烯材料，为高分子聚合物并有一定厚度，使体积增大且耐高温性能差，导致该种光电混合缆只能用于普通防火级环境中(普通混合缆使用的环境是-40-70度)，且高分子材料经聚合后弯曲性能不佳也影响了光电混合缆的柔软性能；其三、由于使用金属材料皱纹钢带层和钢丝中心加强芯来保证光电混合缆的机械性能，不仅使体积与重量增大更影响了光电混合缆的柔软性能。

上述光电混合缆受其结构影响，无法应用于高温、强受力与狭小的环境中的，当出现这样的应用环境时，如航空、航天、航海领域，在飞机、轮船、大型计算机内部使用时，只能使用单独的光缆或电缆，分别用于传输光信号与电信号。

随着通信技术的发展，光电器件越来越多，迫切需要一种光电混合缆，不仅能同时传输光信号与电信号，并能适用于高温、强受力、空间狭小的环境中。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种超强、超柔、耐高温光电混合缆，不仅可同时传输光信号与电信号，还能适用于高温、强受力空间狭小的环境中。同时提供该超强、超柔、耐高温光电混合缆的生产方法和生产时所使用的绕包机，满足流水线生产的需要。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种超强、超柔、耐高温光电混合缆，包括缆芯和外护套，所述缆芯包括光纤、电线和加强芳纶纱内层，所述光纤包括纤芯和包层，所述包层按预定节距绕包在所述纤芯上，所述光纤和电线呈星形绞合在所述加强芳纶纱内层的外周上；所述外护套包括聚酯薄膜层、阻燃带层和芳纶纱外层，所述聚酯薄膜层按预定节距绕包在所述缆芯上，所述阻燃带层按预定节距绕包在所述聚酯薄膜层上，所述芳纶纱外层包裹在所述阻燃带层的外周上。

进一步的，所述芳纶纱外层为编织层，其编织密度为80％。

一种超强、超柔、耐高温光电混合缆的制造方法包括如下步骤：

S1.通过挤出工艺制备成卷的电线；经绕包机按预定节距将包层绕包在纤芯上制备成卷的光纤；

S2.将加强芳纶纱内层设置于输送线上，将若干卷光纤和若干卷电线安装于星绞机上，并通过星绞机将若干光纤和若干电线呈星形绞合在加强芳纶纱内层上制备缆芯；

S3.经星绞机输出的缆芯通过输送线进入第一绕包机，通过第一绕包机将聚酯薄膜层绕包在缆芯上；

S4.第一绕包机输出的经聚酯薄膜层绕包的缆芯经输送线进入第二绕包机，通过第二绕包机将阻燃带层绕包在聚酯薄膜层外；

S5.第二绕包机输出的绕包有聚酯薄膜层和阻燃带层的缆芯经经输送线进入编织机，通过编织机将芳纶纱外层按％的编织密度编织在阻燃带层外，制备成品光电混合缆；

S6.编织机输出的成品光电混合缆经收线装置和自动线盘装卸装置完成产品收集。

一种绕包机，包括机架、绕包装置、放带传动机构、绕包传动机构和测速装置；

所述机架包括底板，所述底板上固定设置有若干支架，若干所述支架上分别固定设置有绕包轴承座、放带轴承座和支座；

所述绕包装置包括中心管、放带轴、绕包轴、绕包盘和带卷，所述放带轴和绕包轴均为空心结构，所述中心管、放带轴和绕包轴同心设置，所述中心管固定设置于所述支座内，所述放带轴通过轴承设置于所述放带轴承座内，所述绕包轴通过轴承设置于所述绕包轴承座内，所述绕包轴的一端固定设置有绕包盘，所述放带轴穿设于绕包轴内，其一端穿过所述绕包轴靠近绕包盘的一端并可拆卸的连接有带卷，所述中心管穿设于所述绕包轴内，所述中心管内固定设置有模芯；

所述放带传动机构包括电机a、减速机a、带轮a、带轮b和皮带a，所述电机a和减速机a通过螺栓与所述底板固定连接，所述电机a的输出轴与所述减速机a的输入轴固定连接，所述减速机a的输出轴与所述带轮a固定连接，所述带轮b固定套接在所述放带轴上，所述带轮a与带轮b通过所述皮带a传动连接；

所述绕包传动机构包括电机b、减速机b、带轮c、带轮d和皮带b，所述电机b和减速机b通过螺栓与所述底板固定连接，所述电机b的输出轴与所述减速机b的输入轴固定连接，所述减速机b的输出轴与所述带轮c固定连接，所述带轮d固定套接在所述绕包轴上，所述带轮c与带轮d通过所述皮带b传动连接；

所述测速装置包括固定架、弹簧a、下压轮、固定轮和导向管，所述导向管通过支座固定设置于支架上，所述固定轮和固定架固定设置于另一支架上，所述弹簧a的一端与所述固定架固定连接，其另一端与所述下压轮固定连接，所述下压轮与所述固定轮相对设置；

还包括控制器和速度传感器，所述速度传感器设置于所述固定轮上，所述控制器与所述速度传感器、电机a和电机b均电联。

进一步的，所述绕包盘上可转动的设置有拨带辊，所述绕包盘上加工有环形凹槽，所述环形凹槽内设置有滚轮，所述滚轮中心活动设置有导轮轴，所述滚轮两侧设置有挡块，所述挡块与所述导轮轴活动连接，所述导轮轴的端部活动套接有导轮，所述绕包盘的两侧通过销轴活动设置有连接块，还包括两个弹簧b和位置传感器，所述弹簧b的两端分别与所述连接块和挡块固定连接，所述位置传感器用于检测所述弹簧b的拉伸长度，所述控制器与所述位置传感器电联。

进一步的，所述绕包轴承座、放带轴承座和支座均为上下分离式结构，其上部与下部通过螺栓固定连接。

进一步的，所述固定轮和下压轮的轮面上均固定设置有橡胶套。

进一步的，所述电机a和电机b均选用变频电机，所述带轮a、带轮b、带轮c和带轮d均选用同步带轮，所述皮带a和皮带b均选用同步皮带。

本发明的有益效果是：

本发明所述的光电混合缆，通过将电线和光纤以加强芳纶纱内层为中心进行绞合并形成缆芯，可以将电线和光纤所受的力传递至加强芳纶砂内层并予以吸收，从而避免电线和光纤在强压力下损坏。缆芯的外部不再用挤制的高分子材料作外护套，而是用由芳纶纱丝编织成的芳纶纱编织层，这样芳纶纱编织层与缆芯结合就已能够达到抗强压力的要求，并且芳纶纱编织层的厚度与挤制的外护套的厚度相比更薄，因此也具备更优异的弯曲性能。能够在飞机、轮船、大型计算机内部等环境中使用。

本发明所述的光电混合缆制造方法，其中光纤以及纤芯外部的聚酯薄膜层和阻燃带层均通过绕包工艺制成产品，相比于现有技术的挤出工艺，工艺过程更简单，并可用作生产线作业，生产效率高。

本发明所述的绕包机通过测速装置监测进入纤芯或缆芯进入绕包机的速度，控制器以检测的速度为依据控制绕包盘的转速，从而实现绕包节距的精确控制。同时，绕包盘上设置有张力调节装置，通过检测导轮位移情况反馈信号，可控制放带速度，实现绕包张力控制。另外，带卷可拆卸的连接在绕包轴上，该种绕包机通过更换带卷可适用于上述制造方法中光纤绕包，聚酯薄膜层绕包和阻燃带层绕包的各种工况。在各工况选用相同绕包机，绕包机的备件可互换使用，维护方便，管理成本低。

附图说明

图1为本发明超强、超柔、耐高温光电混合缆的断面示意图；

图2为本发明超强、超柔、耐高温光电混合缆的轴向结构示意图；

图3为本发明一种绕包机的结构示意图a；

图4为本发明一种绕包机的结构示意图b；

图5为绕包装置的结构示意图；

图6为绕包盘的结构示意图；

图7为放带传动机构及绕包转动机构的结构示意图；

图8为测速装置的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图进一步详细描述本发明的技术方案，但本发明的保护范围不局限于以下所述。

如图1至图2所示，一种超强、超柔、耐高温光电混合缆，包括缆芯和外护套。缆芯包括光纤、电线3和加强芳纶纱内层4。光纤包括纤芯1和包层2，包层2按预定节距绕包在纤芯1上，光纤和电线3呈星形绞合在加强芳纶纱内层4的外周上。外护套包括聚酯薄膜层5、阻燃带层6和芳纶纱外层7，聚酯薄膜层5按预定节距绕包在缆芯上，阻燃带层6按预定节距绕包在聚酯薄膜层5上，芳纶纱外层7包裹在阻燃带层6的外周上。芳纶纱外层7为编织层，其编织密度为80％。

通过将电线3和光纤以加强芳纶纱内层4为中心进行绞合并形成缆芯，可以将电线3和光纤所受的力传递至加强芳纶纱内层4并予以吸收，从而避免电线3和光纤在强压力下损坏。缆芯的外部不再用挤制的高分子材料作外护套，而是选用由芳纶纱丝编织成的芳纶纱编织层7，这样芳纶纱编织层7与缆芯结合能够达到抗强压力的要求，并且芳纶纱编织层7的厚度与挤制的外护套的厚度相比更薄，因此也具备更优异的弯曲性能。

光纤与外护套均采用绕包工艺制作而成，使该光电混合缆具备良好的柔韧性。芳纶纱外层7的编织密度为80％，一方面具备较强的防护性能，另一方面亦不会因为编织过于紧密有损其柔韧性。

芳纶纱材质自身具备良好的耐高温性能，通过在缆芯和芳纶纱编织层7之间设置阻燃带层6，可进一步提高混合缆的耐火性能，使其能够在更严酷的环境下正常工作该光电混合缆具备超强、超柔和耐高温的特性，能够在飞机、轮船、大型计算机内部等环境中使用。

一种超强、超柔、耐高温光电混合缆的制造方法，包括如下步骤：

S1.通过挤出工艺制备成卷的电线3；经绕包机按预定节距将包层2绕包在纤芯1上制备成卷的光纤；

S2.将加强芳纶纱内层4设置于输送线上，将若干卷光纤和若干卷电线3安装于星绞机上，并通过星绞机将若干光纤和若干电线3呈星形绞合在加强芳纶纱内层4上制备缆芯；

S3.经星绞机输出的缆芯通过输送线进入第一绕包机，通过第一绕包机将聚酯薄膜层5绕包在缆芯上；

S4.第一绕包机输出的经聚酯薄膜层5绕包的缆芯经输送线进入第二绕包机，通过第二绕包机将阻燃带层6绕包在聚酯薄膜层5外；

S5.第二绕包机输出的绕包有聚酯薄膜层5和阻燃带层6的缆芯经经输送线进入编织机，通过编织机将芳纶纱外层7按100％的编织密度编织在阻燃带层6外，制备成品光电混合缆；

S6.编织机输出的成品光电混合缆经收线装置和自动线盘装卸装置完成产品收集。

该光电混合缆制造方法用于制造上述超强、超柔、耐高温光电混合缆，其中光纤以及纤芯外部的聚酯薄膜层和阻燃带层均通过绕包工艺制成产品，相比于现有技术的挤出工艺，工艺过程更简单，并可用作生产线作业，生产效率高。

如图3至图8所示，一种绕包机，包括机架100、绕包装置200、放带传动机构300、绕包传动机构400和测速装置500。该绕包机可用于上述超强、超柔、耐高温光电混合缆的制造方法中步骤S1的光纤制备和步骤S3、S4的外护套绕包工艺。

机架100包括底板101，底板101上固定设置有若干支架102，若干支架102上分别固定设置有绕包轴承座103、放带轴承座104和支座105。

绕包装置200包括中心管201、放带轴202、绕包轴203、绕包盘204和带卷205，放带轴202和绕包轴203均为空心结构，中心管201、放带轴202和绕包轴203同心设置，中心管201固定设置于支座105内，放带轴202通过轴承设置于放带轴承座104内，绕包轴203通过轴承设置于绕包轴承座103内，绕包轴203的一端固定设置有绕包盘204，放带轴202穿设于绕包轴203内，其一端穿过绕包轴203靠近绕包盘204的一端并可拆卸的连接有带卷205，中心管201穿设于绕包轴203内，中心管201内固定设置有模芯。

放带传动机构300包括电机a301、减速机a302、带轮a303、带轮b304和皮带a305，电机a301和减速机a302通过螺栓与底板101固定连接，电机a301的输出轴与减速机a302的输入轴固定连接，减速机a302的输出轴与带轮a303固定连接，带轮b304固定套接在放带轴202上，带轮a303与带轮b304通过皮带a305传动连接。电机a301通过减速机a302带动带轮a303转动，在皮带a305的作用下，带轮b304随之一起转动，进一步带动放带轴202转动，继而带动放带卷205转动。

绕包传动机构400包括电机b401、减速机b402、带轮c403、带轮d404和皮带b405，电机b401和减速机b402通过螺栓与底板101固定连接，电机b401的输出轴与减速机b402的输入轴固定连接，减速机b402的输出轴与带轮c403固定连接，带轮d404固定套接在绕包轴203上，带轮c403与带轮d404通过皮带b405传动连接。电机b401通过减速机b402带动带轮c403转动，在皮带b405的作用下带轮d404随之一起转动，进一步带动绕包轴203转动，绕包盘204随之一起转动。

测速装置500包括固定架501、弹簧a502、下压轮503、固定轮504和导向管505，导向管505通过支座105固定设置于支架102上，固定轮504和固定架501固定设置于另一支架102上，弹簧a502的一端与固定架501固定连接，其另一端与下压轮503固定连接，下压轮503与固定轮504相对设置。还包括控制器和速度传感器，速度传感器设置于固定轮501上，控制器与速度传感器、电机a301和电机b401均电联。

具体实施时，待绕包的缆线经导向管505导向后穿过下压轮503和固定轮504之间，并穿过中心管201，在从中心管201穿出时，带卷205上的带料在绕包盘204的带动下绕包在该缆线上。在此过程中，下压轮503在弹簧a502的作用下压紧缆线，并随着缆线前进而转动。通过速度传感器检测下压轮转动的速度可以对缆线前进的实时速度进行监测，并将该速度信号反馈给控制器。控制器根据该反馈的信号控制电机b401的转速，从而控制绕包盘204的转速，以此对绕包节距进行实时调节。另外，控制器可根据该检测的速度信号控制电机a301的转速，从而控制带卷205的放带速度，以控制绕包张力。

进一步的，绕包盘204上可转动的设置有拨带辊210，绕包盘204上加工有环形凹槽211，环形凹槽211内设置有滚轮，滚轮中心活动设置有导轮轴，滚轮两侧设置有挡块206，挡块206与导轮轴活动连接，导轮轴的端部活动套接有导轮209，绕包盘204的两侧通过销轴活动设置有连接块207，还包括两个弹簧b208和位置传感器，弹簧b208的两端分别与连接块207和挡块206固定连接，位置传感器用于检测弹簧b208的拉伸长度，控制器与位置传感器电联。

带卷205的带料经拨带辊210导向后进行绕包，在拨带辊210前先绕设于导轮209外。在绕包过程中，若放带速度过慢，导轮209会受到来自带料的拉力，此时导轮轴会在环形凹槽211内滑动，弹簧b208被拉升。通过位置传感器实时感应弹簧b208的拉升量，并反馈给控制器，可以据此判定放带速度是否正常并经控制器控制调节电机a301的转速，继而调节放带速度，保证放带张力的控制。

进一步的，绕包轴承座103、放带轴承座104和支座105均为上下分离式结构，其上部与下部通过螺栓固定连接，可以很方便的对该绕包机进行拆装、维护。

进一步的，固定轮504和下压轮503的轮面上均固定设置有橡胶套，一方面增大摩擦力，使缆线实时速度的监测更为准确，另一方面，因橡胶套材质较软，可防止对缆线造成损伤。

进一步的，电机a301和电机b401均选用变频电机，带轮a303、带轮b304、带轮c403和带轮d404均选用同步带轮，皮带a305和皮带b405均选用同步皮带，使绕包速度和放带速度的调节更为精确。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。

Claims (2)

1.一种超强、超柔、耐高温光电混合缆的制造方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1.通过挤出工艺制备成卷的电线（3）；经绕包机按预定节距将包层（2）绕包在纤芯（1）上制备成卷的光纤；

S2.将加强芳纶纱内层（4）设置于输送线上，将若干卷光纤和若干卷电线（3）安装于星绞机上，并通过星绞机将若干光纤和若干电线（3）呈星形绞合在加强芳纶纱内层（4）上制备缆芯；

S3.经星绞机输出的缆芯通过输送线进入第一绕包机，通过第一绕包机将聚酯薄膜层（5）绕包在缆芯上；

S4.第一绕包机输出的经聚酯薄膜层（5）绕包的缆芯经输送线进入第二绕包机，通过第二绕包机将阻燃带层（6）绕包在聚酯薄膜层（5）外；

S5.第二绕包机输出的绕包有聚酯薄膜层（5）和阻燃带层（6）的缆芯经经输送线进入编织机，通过编织机将芳纶纱外层（7）按100%的编织密度编织在阻燃带层（6）外，制备成品光电混合缆；

S6.编织机输出的成品光电混合缆经收线装置和自动线盘装卸装置完成产品收集；

所述绕包机、第一绕包机和第二绕包机，均包括机架（100）、绕包装置（200）、放带传动机构（300）、绕包传动机构（400）和测速装置（500）；

所述机架（100）包括底板（101），所述底板（101）上固定设置有若干支架（102），若干所述支架（102）上分别固定设置有绕包轴承座（103）、放带轴承座（104）和支座（105）；

所述绕包装置（200）包括中心管（201）、放带轴（202）、绕包轴（203）、绕包盘（204）和带卷（205），所述放带轴（202）和绕包轴（203）均为空心结构，所述中心管（201）、放带轴（202）和绕包轴（203）同心设置，所述中心管（201）固定设置于所述支座（105）内，所述放带轴（202）通过轴承设置于所述放带轴承座（104）内，所述绕包轴（203）通过轴承设置于所述绕包轴承座（103）内，所述绕包轴（203）的一端固定设置有绕包盘（204），所述放带轴（202）穿设于绕包轴（203）内，其一端穿过所述绕包轴（203）靠近绕包盘（204）的一端并可拆卸的连接有带卷（205），所述中心管（201）穿设于所述绕包轴（203）内，所述中心管（201）内固定设置有模芯；

所述放带传动机构（300）包括电机a（301）、减速机a（302）、带轮a（303）、带轮b（304）和皮带a（305），所述电机a（301）和减速机a（302）通过螺栓与所述底板（101）固定连接，所述电机a（301）的输出轴与所述减速机a（302）的输入轴固定连接，所述减速机a（302）的输出轴与所述带轮a（303）固定连接，所述带轮b（304）固定套接在所述放带轴（202）上，所述带轮a（303）与带轮b（304）通过所述皮带a（305）传动连接；

所述绕包传动机构（400）包括电机b（401）、减速机b（402）、带轮c（403）、带轮d（404）和皮带b（405），所述电机b（401）和减速机b（402）通过螺栓与所述底板（101）固定连接，所述电机b（401）的输出轴与所述减速机b（402）的输入轴固定连接，所述减速机b（402）的输出轴与所述带轮c（403）固定连接，所述带轮d（404）固定套接在所述绕包轴（203）上，所述带轮c（403）与带轮d（404）通过所述皮带b（405）传动连接；

所述测速装置（500）包括固定架（501）、弹簧a（502）、下压轮（503）、固定轮（504）和导向管（505），所述导向管（505）通过支座（105）固定设置于支架（102）上，所述固定轮（504）和固定架（501）固定设置于另一支架（102）上，所述弹簧a（502）的一端与所述固定架（501）固定连接，其另一端与所述下压轮（503）固定连接，所述下压轮（503）与所述固定轮（504）相对设置；

还包括控制器和速度传感器，所述速度传感器设置于所述固定轮（501）上，所述控制器与所述速度传感器、电机a（301）和电机b（401）均电联；

所述绕包盘（204）上可转动的设置有拨带辊（210），所述绕包盘（204）上加工有环形凹槽（211），所述环形凹槽（211）内设置有滚轮，所述滚轮中心活动设置有导轮轴，所述滚轮两侧设置有挡块（206），所述挡块（206）与所述导轮轴活动连接，所述导轮轴的端部活动套接有导轮（209），所述绕包盘（204）的两侧通过销轴活动设置有连接块（207），还包括两个弹簧b（208）和位置传感器，所述弹簧b（208）的两端分别与所述连接块（207）和挡块（206）固定连接，所述位置传感器用于检测所述弹簧b（208）的拉伸长度，所述控制器与所述位置传感器电联；

所述绕包轴承座（103）、放带轴承座（104）和支座（105）均为上下分离式结构，其上部与下部通过螺栓固定连接；

所述固定轮（504）和下压轮（503）的轮面上均固定设置有橡胶套；

所述电机a（301）和电机b（401）均选用变频电机，所述带轮a（303）、带轮b（304）、带轮c（403）和带轮d（404）均选用同步带轮，所述皮带a（305）和皮带b（405）均选用同步皮带。

2.一种采用权利要求1所述超强、超柔、耐高温光电混合缆的制造方法制造的超强、超柔、耐高温光电混合缆，包括缆芯和外护套，其特征在于，所述缆芯包括光纤、电线（3）和加强芳纶纱内层（4），所述光纤包括纤芯（1）和包层（2），所述包层（2）按预定节距绕包在所述纤芯（1）上，所述光纤和电线（3）呈星形绞合在所述加强芳纶纱内层（4）的外周上；所述外护套包括聚酯薄膜层（5）、阻燃带层（6）和芳纶纱外层（7），所述聚酯薄膜层（5）按预定节距绕包在所述缆芯上，所述阻燃带层（6）按预定节距绕包在所述聚酯薄膜层（5）上，所述芳纶纱外层（7）包裹在所述阻燃带层（6）的外周上；所述芳纶纱外层（7）为编织层，其编织密度为80%。