CN111423107B - 一种自动分离疏松体的加工装置及加工方法 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及一种自动分离疏松体的加工装置及加工方法，涉及光纤预制棒制造技术领域。本加工装置包括加工室、喷淋设备、冷冻设备、传动机构和控制机构，加工室用于收纳光纤预制棒且其顶部设有一加工孔，喷淋设备和冷冻设备均设于加工室内，传动机构用于固定光纤预制棒的顶端，并可以驱使光纤预制棒沿加工孔上下移动，传动机构可以在移动的过程中将疏松体从光纤预制棒的表面分离，传动机构还用于监测光纤预制棒的重量，控制机构用于获取传动机构监测的光纤预制棒的重量参数，并根据重量参数的取值分别控制传动机构、喷淋设备和冷冻设备运行。本申请提供的加工装置，解决了相关技术中利用人工剥离芯棒时易损坏芯棒、效率较低及粉尘严重的问题。
Description
技术领域
本申请涉及光纤预制棒制造技术，特别涉及一种自动分离疏松体的加工装置及加工方法。
背景技术
目前，随着光通讯行业的快速发展以及相关产业的不断升级，市场上对于光纤预制棒的质量等要求越来越严格，在光通信制造领域，一般采用为轴向气相沉积VAD(AxialVapor Deposition)结合外部气相沉积OVD(Outside Vapor Deposition)的“两步法”合成工艺来值得光纤预制棒，其中，VAD法用于沉积制备芯棒，OVD法则用于沉积外包层，疏松体玻璃化后就制成了光纤预制棒。具体的，OVD法采用专门设计的喷灯将四氯化硅蒸发原料燃烧后产生二氧化硅粉尘，随后喷射在芯棒表面形成光纤预制棒疏松体。
相关技术中，在采用OVD法制造光纤预制棒的过程中，沉积疏松体时可能会因为各种情况而中止沉积，如流量控制器关闭故障或原料过滤器发生堵塞而造成原料流量异常后会导致沉积中止，又如两个沉积层之间的密度差距过大或温度过高后造成疏松体发生破裂也会导致沉积中止，还可能因为设备故障等其他原因导致沉积中止，而一旦发生沉积中止后，都有需要将疏松体中的芯棒重新取出来重新进行沉积。目前需要取出芯棒时，往往是利用人力使用气铲等辅助工具进行返修分离。
但是，利用人工分离芯棒存在较多的问题，气铲使用中力道不好把控，容易铲断芯棒或者刮伤损坏芯棒的表面，费时费力，剥离效率低，也保证不了质量，同时使用气铲时分离过程中产生的硅粉被吹起后容易***作人员吸入，对健康有较大的威胁。
发明内容
本申请实施例提供一种自动分离疏松体的加工装置及加工方法，以解决相关技术中利用人工剥离芯棒时易损坏芯棒、效率较低及粉尘严重的问题。
第一方面，提供了一种自动分离疏松体的加工装置，其用于将疏松体从光纤预制棒的表面分离，其包括：
加工主体，其包括加工室和喷淋设备，所述加工室用于收纳所述光纤预制棒且其顶部设有一加工孔，所述加工室上连接有用于降低所述加工室内温度的冷冻设备，所述喷淋设备设于所述加工室的内壁；
传动机构，其设于所述加工室的上方，所述传动机构用于固定所述光纤预制棒的顶端，并可以驱使所述光纤预制棒沿所述加工孔上下移动，所述传动机构可以在移动的过程中将所述疏松体从所述光纤预制棒的表面分离，且所述传动机构还用于监测所述光纤预制棒的重量；
控制机构，其分别与所述传动机构、喷淋设备和冷冻设备相连，所述控制机构用于获取所述传动机构监测的所述光纤预制棒的重量参数，并根据所述重量参数的取值分别控制所述传动机构、喷淋设备和冷冻设备运行。
一些实施例中，所述传动机构包括：
传动组件，其可以上下伸缩以调节长度，所述传动组件的底端用于与所述光纤预制棒的顶端固定，并通过上下伸缩来驱动所述光纤预制棒沿所述加工孔上下移动；
测重件，其设于所述传动组件上并用于监测所述光纤预制棒的重量；
分离组件，其包括分离套筒和第一电机，所述分离套筒套设于所述传动组件上，并在所述第一电机的驱动下沿所述加工孔上下移动，所述分离套筒远离所述传动组件的一端用于套设在所述光纤预制棒上，并用于在所述传动组件朝上移动的过程中朝下移动以将所述疏松体从所述光纤预制棒的表面分离。
一些实施例中，所述传动组件包括：
第二电机；
第一伸缩杆，其在所述第二电机的驱动下上下伸缩并沿自身周向方向转动；
卡盘，其设于所述第一伸缩杆的底部，所述卡盘用于与所述光纤预制棒的顶端卡接固定，并在所述第一伸缩杆的驱动下带动所述光纤预制棒沿所述加工孔上下移动并转动。
一些实施例中，所述加工装置还包括精切机构，所述精切机构水平设置且一端伸缩设于所述加工室内，所述精切机构用于在所述传动机构将所述疏松体从所述光纤预制棒的表面分离后进一步对所述光纤预制棒的表面进行精切处理。
一些实施例中，所述精切机构包括：
第二伸缩杆，其水平设置且至少一部分位于所述加工室内；
刀片组件，其设于所述第二伸缩杆位于所述加工室内的一端端部，所述刀片组件用于在所述第二伸缩杆的驱动下对所述光纤预制棒的表面进行精切处理。
一些实施例中，所述喷淋设备包括多个对称设于所述加工室两侧内壁上的喷淋头，位于同一侧的所述喷淋头沿所述加工室的高度方向间隔设置，所述喷淋头用于对所述光纤预制棒喷水。
一些实施例中，所述加工装置还包括温度监控装置，所述温度监控装置与控制机构相连并设于所述加工室的顶部内壁上，所述控制机构根据所述温度监控装置监测的温度来控制所述冷冻设备。
一些实施例中，所述加工装置还包括收纳袋，所述收纳袋设于所述加工室的底部并与所述加工室连通。
一些实施例中，所述分离套筒的外侧壁上设有多个间隔设置的凸起块。
第二方面，提供了一种自动分离疏松体的加工方法，其步骤包括：
将待加工的光纤预制棒放入加工室内，当监测到待加工的所述光纤预制棒的重量位于第一取值范围内后，通过控制机构开启喷淋设备以对待加工的所述光纤预制棒进行喷淋；
当监测到待加工的所述光纤预制棒的重量位于第二取值范围内后，通过所述控制机构关闭所述喷淋设备，并开启冷冻设备对待加工的所述光纤预制棒进行冷冻；
当监测到所述加工室内的温度达到预设温度且持续预设时间后，通过所述控制机构关闭所述冷冻设备并开启传动机构，利用所述传动机构驱动待加工的所述光纤预制棒沿加工孔上下移动，以使疏松体从所述光纤预制棒的表面分离，当监测到所述光纤预制棒的重量位于第三取值范围内时，通过所述控制机构关闭所述传动机构，分离完成。
本申请提供的技术方案带来的有益效果包括：
本申请实施例提供了一种自动分离疏松体的加工装置，由于在加工室内还装有喷淋设备和冷冻设备，当需要分离疏松体时且确保将光纤预制棒已收纳至加工室内后，先开启喷淋设备使光纤预制棒充分吸水，再开启冷冻设备降低加工室的温度对吸水后的光纤预制棒进行冷冻，吸水后的光纤预制棒在一定条件下冷冻后会开裂，此时移动传动机构将疏松体从光纤预制棒的表面分离，这一过程中均通过控制机构获取的光纤预制棒变化的重量参数来分别对传动机构、喷淋设备和冷冻设备进行控制。因此，本加工装置整个分离疏松体的过程基本上不会产生飞扬的粉尘，且整个过程实现自动控制，不需要人工直接参与，大大加快了分离的效率，也保证了分离的质量，减少了人为分离时可能产生的误差，成品率高，保证了在返修分离的过程中不会出现芯棒损坏报废或返修芯棒缺陷。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例提供的自动分离疏松体的加工装置的结构示意图。
图中：10-加工室，11-冷冻设备，12-喷淋头，20-传动组件，21-测重件，22-分离组件，3-控制机构，40-第二伸缩杆，41-刀片组件，5-收纳袋，6-温度监控装置。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
本申请实施例提供了一种自动分离疏松体的加工装置，其能解决相关技术中利用人工剥离芯棒时易损坏芯棒、效率较低及粉尘严重的问题。
图1是加工装置的结构示意图，加工装置其主要用于将疏松体从光纤预制棒的表面实线自动分离，其包括加工主体、传动机构和控制机构3，其中，加工主体包括加工室10和喷淋设备，加工室10用于收纳光纤预制棒且其顶部设有一加工孔，加工室10上连接有用于降低加工室10内温度的冷冻设备11，喷淋设备设于加工室10的内壁；传动机构设于加工室10的上方，传动机构用于固定光纤预制棒的顶端，并可以驱使光纤预制棒沿加工孔上下移动，传动机构可以在移动的过程中将疏松体从光纤预制棒的表面分离，且传动机构还用于监测光纤预制棒的重量；控制机构3分别与传动机构、喷淋设备和冷冻设备11相连，控制机构3用于获取传动机构监测的光纤预制棒的重量参数，并根据重量参数的取值分别控制传动机构、喷淋设备和冷冻设备11运行。
具体的，加工室10上设有可以打开和闭合的顶盖，顶盖上设有加工孔，当需要将待加工的光纤预制棒收纳至加工室10时，先打开顶盖，随后在关上顶盖的过程中使光纤预制棒的顶部从加工孔穿过，最后盖上顶盖。其中，加工孔的直径略大于光纤预制棒靠近顶部的棒提在控制机构3的控制下，喷淋设备主要用于对待加工的光纤预制棒喷淋水，保证光纤预制棒充分吸水，冷冻设备11则用于在光纤预制棒充分吸水后对加工室10进行降温，从而在较低的温度下对充分吸水的光纤预制棒进行冷冻，保证疏松体尽可能完全散裂，这里的散裂是指此时疏松体由于被冷冻后质地变脆，会自动脱落或者很容易就被分离。
进一步的，传动机构包括传动组件20、测重件21和分离组件22，其中，传动组件20可以上下伸缩以调节长度，传动组件20的底端用于与光纤预制棒的顶端固定，并通过上下伸缩来驱动光纤预制棒沿加工孔上下移动。测重件21设于传动组件20上并与控制机构3相连，测重件21主要用于监测光纤预制棒的重量，而控制机构3则用于获取传动机构监测的光纤预制棒的重量参数分别控制传动机构、喷淋设备和冷冻设备11运行。分离组件22包括分离套筒和第一电机，第一电机与控制机构3相连，分离套筒套设于传动组件20上，并在第一电机的驱动下沿加工孔上下移动，分离套筒远离传动组件20的一端用于套设在光纤预制棒上，并用于在传动组件20朝上移动的过程中朝下移动以将疏松体从光纤预制棒的表面分离，即在分离疏松体的时候，传动组件20是将光纤预制棒带动往上升，而分离套筒远离传动组件20的一端套设在光纤预制棒上往下降，从而将已经冷冻至完全开裂的疏松体从光纤预制棒的表面分离。另外，分离套筒的外侧壁上设有多个间隔设置的凸起块，保证能更好的分离疏松体。
进一步的，传动组件20包括第二电机、第一伸缩杆和卡盘，第二电机与控制机构3相连，第一伸缩杆在第二电机的驱动下上下伸缩并在伸缩的同时沿自身周向方向转动，卡盘设于第一伸缩杆的底部，其主要用于与光纤预制棒的顶端卡接固定，并在第一伸缩杆的驱动下带动光纤预制棒沿加工孔上下移动并转动。
进一步的，由于传动组件20和分离套筒对疏松体进行分离后，此时光纤预制棒的表面可能还残留一些疏松体，因此在加工装置还包括精切机构，精切机构水平设置且一端伸缩设于加工室10内，精切机构主要用于在传动机构将疏松体从光纤预制棒的表面分离后进一步对光纤预制棒的表面进行精切处理。具体的，精切机构包括第二伸缩杆40和刀片组件41，其中，第二伸缩杆40水平设置且至少一部分位于加工室10内，刀片组件41则设于第二伸缩杆40位于加工室10内的一端端部，刀片组件41用于在第二伸缩杆40的驱动下对光纤预制棒的表面进行精切处理，刀片组件41通过一层一层削切的方式进行，速度为5mm/min，保证精切过程中不会误伤棒体，另外在精切的过程中，测重件21一直在监测光纤预制棒的重量，控制机构3则根据重量参数控制着第二伸缩杆40的伸缩，当重量达到目标重量后，控制机构3控制第二伸缩杆40收缩停止削切。
进一步的，喷淋设备包括多个对称设于加工室10两侧内壁上的喷淋头12，位于同一侧的喷淋头12沿加工室10的高度方向间隔设置，喷淋头12用于对光纤预制棒喷水，保证疏松体能充分吸水，当测重件21监测到其重量与第一次与卡盘卡接后测得的重量的比值为1.8:1时，则认为已经充分吸水。从结构设计的角度出发，这里的喷淋头12的个数为4个。当精切结束后，喷淋设备还用于对芯棒表面进行冲淋以除去疏松体粉末。
进一步的，加工装置还包括温度监控装置6，温度监控装置6与控制机构3相连并设于加工室10的顶部内壁上，控制机构3根据温度监控装置6监测的温度来控制冷冻设备11。具体的，冷冻设备11与加工室10通过一根管子连通，当需要降温时，冷冻设备11用于向加工室10内注入干冰以保证温度快速下降，当温度监控装置6监测到温度降至大约零下5℃时，则控制机构3控制冷冻设备11关闭，并保证光纤预制棒在低温环境下冷冻一定时间以保证疏松体尽量完全开裂，这里，一定时间大约为3分钟左右。
进一步的，加工装置还包括收纳袋5，收纳袋5设于加工室10的底部并与加工室10连通，收纳袋5主要用于收纳分离后的疏松体碎块，方便后续清理，省时高效。另外，控制机构3具体为PLC控制***(Programmable Logic Controller)，也叫可编程逻辑控制器，原理为其采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序、执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程，是目前工业控制常用的核心部分。
本申请实施例还提供了一种自动分离疏松体的加工方法，其能解决相关技术中利用人工剥离芯棒时易损坏芯棒、效率较低及粉尘严重的问题。
本加工方法具体包括先将待加工的光纤预制棒放入加工室10内，当监测到待加工的光纤预制棒的重量位于第一取值范围内后，通过控制机构3开启喷淋设备以对待加工的光纤预制棒进行喷淋；当监测到待加工的光纤预制棒的重量位于第二取值范围内后，通过控制机构3关闭喷淋设备，并开启冷冻设备11对待加工的光纤预制棒进行快速冷冻；随后当监测到加工室10内的温度达到预设温度且持续预设时间后，通过控制机构3关闭冷冻设备11并开启传动机构，利用传动机构驱动待加工的光纤预制棒沿加工孔上下移动，以使疏松体从光纤预制棒的表面分离，当监测到光纤预制棒的重量位于第三取值范围内时，通过控制机构3关闭传动机构，分离完成。
具体的，将待加工的光纤预制棒固定在卡盘上，测重件21此时监测并记录下待加工的光纤预制棒的重量，控制机构3读取重量参数后核对检查表数据以判断重量是否在第一取值范围60-75KG内，核对无误后将待加工的光纤预制棒放入加工室10内并盖上顶盖；随后利用控制机构3启动喷淋设备以对待加工的光纤预制棒进行喷淋，随着重量逐渐增加，当测重件21监测到其重量在第二取值范围108-135KG内，则认为已经充分吸水达到饱和,关闭喷淋设备；随后利用控制机构3开启冷冻设备11对加工室10内开始注入干冰，以对待加工的光纤预制棒进行快速冷冻，当温度监控装置6监测到温度降至大约零下5℃时，则利用控制机构3控制冷冻设备11关闭，并保证光纤预制棒在低温环境下冷冻3分钟以保证疏松体尽量完全开裂；此时利用控制机构3控制分离套筒往下移动，传动组件20往上移动，往上提升光纤预制棒的卡盘与往下移动的分离套筒共同配合将光纤预制棒表面的疏松体分离；其中，当监测到光纤预制棒的重量位于第三取值范围9-11KG内时，则利用控制机构3收起分离套筒，分离完成，得到芯棒。
进一步的，为了保证分离的质量，在利用分离套筒和卡盘配合将大部分的疏松体分离后，还利用控制机构3控制第二伸缩杆40往靠近芯棒的方向移动使端部的刀片组件41与芯棒表面接触，此时，卡盘依然带动芯棒上下移动并旋转，刀片组件41则根据5mm/min的速度朝芯棒移动以削切掉其表面残留的疏松体，当测重件21监测到芯棒的重量重新位于8-10KG时则停止削切。随后再次启动喷淋设备对芯棒的表面进行冲淋以去除疏松体粉末，整个过程中产生的疏松体碎块均落入收纳袋5内，至此整个分离过程结束，得到的芯棒可以经过再次沉积后使用。
在本申请的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
需要说明的是，在本申请中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上所述仅是本申请的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (8)
1.一种自动分离疏松体的加工装置，其用于将疏松体从光纤预制棒的表面分离，其特征在于，其包括：
加工主体，其包括加工室(10)和喷淋设备，所述加工室(10)用于收纳所述光纤预制棒且其顶部设有一加工孔，所述加工室(10)上连接有用于降低所述加工室(10)内温度的冷冻设备(11)，所述喷淋设备设于所述加工室(10)的内壁；
传动机构，其设于所述加工室(10)的上方，所述传动机构用于固定所述光纤预制棒的顶端，并可以驱使所述光纤预制棒沿所述加工孔上下移动，所述传动机构可以在移动的过程中将所述疏松体从所述光纤预制棒的表面分离，且所述传动机构还用于监测所述光纤预制棒的重量；
控制机构(3)，其分别与所述传动机构、喷淋设备和冷冻设备(11)相连，所述控制机构(3)用于获取所述传动机构监测的所述光纤预制棒的重量参数，并根据所述重量参数的取值分别控制所述传动机构、喷淋设备和冷冻设备(11)运行；
所述传动机构包括：
传动组件(20)，其可以上下伸缩以调节长度，所述传动组件(20)的底端用于与所述光纤预制棒的顶端固定，并通过上下伸缩来驱动所述光纤预制棒沿所述加工孔上下移动；
测重件(21)，其设于所述传动组件(20)上并用于监测所述光纤预制棒的重量；
分离组件(22)，其包括分离套筒和第一电机，所述分离套筒套设于所述传动组件(20)上，并在所述第一电机的驱动下沿所述加工孔上下移动，所述分离套筒远离所述传动组件(20)的一端用于套设在所述光纤预制棒上，并用于在所述传动组件(20)朝上移动的过程中朝下移动以将所述疏松体从所述光纤预制棒的表面分离；
所述加工装置还包括精切机构，所述精切机构水平设置且一端伸缩设于所述加工室(10)内，所述精切机构用于在所述传动机构将所述疏松体从所述光纤预制棒的表面分离后进一步对所述光纤预制棒的表面进行精切处理。
2.如权利要求1所述的一种自动分离疏松体的加工装置，其特征在于，所述传动组件(20)包括：
第二电机；
第一伸缩杆，其在所述第二电机的驱动下上下伸缩并沿自身周向方向转动；
卡盘，其设于所述第一伸缩杆的底部，所述卡盘用于与所述光纤预制棒的顶端卡接固定，并在所述第一伸缩杆的驱动下带动所述光纤预制棒沿所述加工孔上下移动并转动。
3.如权利要求1所述的一种自动分离疏松体的加工装置，其特征在于，所述精切机构包括：
第二伸缩杆(40)，其水平设置且至少一部分位于所述加工室(10)内；
刀片组件(41)，其设于所述第二伸缩杆(40)位于所述加工室(10)内的一端端部，所述刀片组件(41)用于在所述第二伸缩杆(40)的驱动下对所述光纤预制棒的表面进行精切处理。
4.如权利要求1所述的一种自动分离疏松体的加工装置，其特征在于：所述喷淋设备包括多个对称设于所述加工室(10)两侧内壁上的喷淋头(12)，位于同一侧的所述喷淋头(12)沿所述加工室(10)的高度方向间隔设置，所述喷淋头(12)用于对所述光纤预制棒喷水。
5.如权利要求1所述的一种自动分离疏松体的加工装置，其特征在于：所述加工装置还包括温度监控装置(6)，所述温度监控装置(6)与控制机构(3)相连并设于所述加工室(10)的顶部内壁上，所述控制机构(3)根据所述温度监控装置(6)监测的温度来控制所述冷冻设备(11)。
6.如权利要求1所述的一种自动分离疏松体的加工装置，其特征在于：所述加工装置还包括收纳袋(5)，所述收纳袋(5)设于所述加工室(10)的底部并与所述加工室(10)连通。
7.如权利要求1所述的一种自动分离疏松体的加工装置，其特征在于：所述分离套筒的外侧壁上设有多个间隔设置的凸起块。
8.一种利用权利要求1所述的一种自动分离疏松体的加工装置进行加工的方法，其特征在于，其步骤包括：
将待加工的光纤预制棒放入加工室(10)内，当监测到待加工的所述光纤预制棒的重量位于第一取值范围内后，通过控制机构(3)开启喷淋设备以对待加工的所述光纤预制棒进行喷淋；
当监测到待加工的所述光纤预制棒的重量位于第二取值范围内后，通过所述控制机构(3)关闭所述喷淋设备，并开启冷冻设备(11)对待加工的所述光纤预制棒进行冷冻；
当监测到所述加工室(10)内的温度达到预设温度且持续预设时间后，通过所述控制机构(3)关闭所述冷冻设备(11)并开启传动机构，利用所述传动机构驱动待加工的所述光纤预制棒沿加工孔上下移动，以使疏松体从所述光纤预制棒的表面分离，当监测到所述光纤预制棒的重量位于第三取值范围内时，通过所述控制机构(3)关闭所述传动机构，分离完成。
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