CN203773095U

CN203773095U - 光纤旋转连接装置

Info

Publication number: CN203773095U
Application number: CN201420087602.0U
Authority: CN
Inventors: 陆兆辉
Original assignee: CETC 8 Research Institute
Current assignee: CETC 8 Research Institute
Priority date: 2014-02-27
Filing date: 2014-02-27
Publication date: 2014-08-13
Anticipated expiration: 2024-02-27

Abstract

一种光纤旋转连接装置，包括光纤滑环，贯穿光纤滑环的转子和定子开设有一个滑环通孔，定子中设置一个道威棱镜，贯穿道威棱镜的入射斜面和出射斜面开设有棱镜通孔，在定子中，在棱镜通孔的出射斜面外侧，设置第一光纤通道，在转子中，在棱镜通孔的入射斜面外侧与第一光纤通道相应的位置设置第二光纤通道。本实用新型的光纤旋转连接装置，改变了光信号在滑环中的传输位置，使得滑环中心轴位置，以及以中心轴为轴线的滑环中心位置可以用于其他信号传输介质，使得在同一个滑环的有限安装空间内完成多种传输介质的信号传输，大大提高了空间利用效率，使得各种介质滑环有集成利用的可能。还包括一种信号传输方法。

Description

光纤旋转连接装置

技术领域

本发明涉及一种信号传输装置，特别是涉及一种旋转部件信号传输的滑环。

背景技术

在工业设备的高端领域中，多有诸如公转、自转等多元相对运动的要求。其中旋转体需要功能能源以及控制信号源，因此需要在旋转体与联接的电器部件间传输功能电源、弱电信号、光信号、气压、水压、油压等不同能源介质，因此必须使用旋转连通装置滑环，负责为旋转体连通、输送能源与信号的电气部件。根据传输介质来区分，滑环分为电滑环、流体滑环、光滑环。滑环通常安装在设备的旋转中心，主要由旋转与静止两大部分组成。旋转部分连接设备的旋转结构并随之旋转运动，称为“转子”，静止部分连接设备的固定结构的能源，称为“定子”。使旋转体在无限旋转运动的同时，还能进行其它运动、或检测旋转状态下的工作状况。

根据使用情况制作成各种特殊外形，混合传输电源、光源、流体压力源，或与其它电气元件配装使用，如：特殊异形、超大外形，连体齿轮、链轮、皮带轮、插头，电源与光源混合，电源与压力流体混合，配装光、电、声、温传感器、光纤收发器、压力表、气动元件等，组合成一种多功能的电气件总成，以达到节省空间、简化设计结构的特殊要求。

现今绝大多数的光纤旋转关节（光纤旋转连接装置）为共轴旋转关节，共轴型光纤旋转关节的旋转耦合器件位于中心，此类器件的特点是光器件的光轴与互连器件中心轴重合，这种结构可以保证连接器具有简单的光路，为制作旋转关节提供较简便的方法。

但在动态信号传输过程中，有时伴随气、油和水等介质的传输，如有些雷达信号传输过程中要伴随高压气体的传输，这些介质需要一个传输通道，且该通道经常设置在中心轴的位置；有时在旋转关节的中心轴的部分需要放置滚轴、转桶等器件，甚至是人体，其目的是进行拉伸、滚动或扫描等操作。由于中心轴被其他介质或器件占用，光信号不能沿着与旋转关节中心轴重合的光轴进行传输，而大部分旋转关节的光传输通道都占据旋转关节中心轴或附近区域，造成此类光纤旋转关节不能满足上述场合的应用。

发明内容

本发明的目的是提供一种光纤旋转连接装置，解决光纤旋转连接装置只能利用滑环中心轴位置传送光信号，其他信号传输介质无法与光信号在同一个滑环上进行多类型信号传输的技术问题。

本发明的光纤旋转连接装置，包括光纤滑环，贯穿光纤滑环的转子和定子开设有一个滑环通孔，定子中设置一个道威棱镜，贯穿道威棱镜的入射斜面和出射斜面开设有棱镜通孔，在定子中，在棱镜通孔的出射斜面外侧，设置第一光纤通道，在转子中，在棱镜通孔的入射斜面外侧与第一光纤通道相应的位置设置第二光纤通道，所述第一光纤通道和第二光纤通道的末端分别连接光纤准直器。

所述滑环通孔的轴线与光纤滑环的轴线重合，道威棱镜入射斜面与出射斜面的旋转主轴与滑环通孔的轴线平行，棱镜通孔的轴线与光纤滑环的轴线重合，棱镜通孔的内径与滑环通孔的内径相同，第一光纤通道和第二光纤通道的轴线重合。

本发明的光纤旋转连接装置，包括光纤滑环，贯穿光纤滑环的转子和定子开设有一个滑环通孔，定子中设置一个道威棱镜，所述道威棱镜设置在滑环通孔孔壁的外侧，在定子中，在棱镜通孔的出射斜面外侧，设置第一光纤通道，在转子中，在棱镜通孔的入射斜面外侧与第一光纤通道相应的位置设置第二光纤通道，所述第一光纤通道和第二光纤通道的末端分别连接光纤准直器。

道威棱镜入射斜面与出射斜面的旋转主轴与滑环通孔的轴线平行，第一光纤通道和第二光纤通道的轴线重合。

本发明的光纤旋转连接装置，包括光纤滑环，贯穿光纤滑环的转子和定子开设有一个滑环通孔，在定子中设置一个道威棱镜，所述道威棱镜为一个圆柱体，圆柱体的中心开设有棱镜通孔，圆柱体的上端面和下端面向圆柱体的重心倾斜，圆柱体轴线所处截面的形状为轴对称的两个等腰梯形；在定子中，在棱镜通孔的出射斜面外侧，设置第一光纤通道，在转子中，在棱镜通孔的入射斜面外侧与第一光纤通道相应的位置设置第二光纤通道，所述第一光纤通道和第二光纤通道的末端分别连接光纤准直器。

本发明的光纤旋转连接装置，改变了光信号在滑环中的传输位置，使得滑环中心轴位置，以及以中心轴为轴线的滑环中心位置可以用于其他信号传输介质，使得在同一个滑环的有限安装空间内完成多种传输介质的信号传输，大大提高了空间利用效率，使得各种介质滑环有集成利用的可能。圆柱形的空心道威棱镜的应用，利用回转体代替了惯用的道威棱镜结构，大大降低了滑环中光学器件的加工难度。

本发明的信号传输方法可以最大的提高上述滑环的信号传输效率，为光信号传输以及其他信号传输介质提供更加灵活的路由解决方案。

下面结合附图对本发明的实施例作进一步说明。

附图说明

图1为本发明光纤旋转连接装置的结构示意图（一）；

图2为本发明光纤旋转连接装置的结构示意图（二）；

图3为本发明光纤旋转连接装置中道威棱镜的一种结构。

具体实施方式

如图1和图2所示，本实施例中的光纤滑环上贯穿转子01和定子02开设有一个滑环通孔03，滑环通孔03的轴线与光纤滑环的轴线重合，在定子02中设置一个道威棱镜04，道威棱镜04入射斜面与出射斜面的旋转主轴与滑环通孔03的轴线平行，贯穿道威棱镜04的入射斜面和出射斜面开设有棱镜通孔05，棱镜通孔05的轴线与光纤滑环的轴线重合，棱镜通孔05的内径与滑环通孔03的内径相同。

在定子02中，在棱镜通孔05的出射斜面外侧，设置第一光纤通道06，在转子01中，在棱镜通孔05的入射斜面外侧与第一光纤通道06相应的位置设置第二光纤通道07，第一光纤通道06和第二光纤通道07的轴线重合。

第一光纤通道06和第二光纤通道07的末端可以分别连接光纤准直器。

本实施例利用道威棱镜04的全反射特性改变了光信号的传输路径，使得光信号的传输可以避开光纤滑环的滑环通孔03区域，在保证光信号传输质量的同时，将该区域预留给其他信号传输介质及传输结构，实现了单一光纤滑环中传输信号的多样性。

利用光纤准直器可以保证输入光信号到达道威棱镜04入射斜面时为平行光，道威棱镜04出射斜面输出的平行光可以耦合入光纤通道，进而使得在光线好的传输过程中能量集中，衰耗较少。

在上述实施例基础上，道威棱镜04可以设置在滑环通孔03孔壁的外侧，避免在道威棱镜04上开设棱镜通孔05降低加工难度。这样在例如扁盒滑环形状下，可以环绕滑环通孔03孔壁设置多个道威棱镜04及相应的光纤通道，提高光信号传输效率，优化传输路径。

利用光纤滑环进行信号传输的方法包括以下步骤：

s1，在光纤滑环上贯穿转子01和定子02开设有一个与光纤滑环中心轴线重合的滑环通孔03；

s2，在定子02中设置入射斜面与出射斜面的旋转主轴与滑环通孔03的轴线平行的道威棱镜04，贯穿道威棱镜04的入射斜面和出射斜面开设有与滑环通孔03相同孔径和轴线的棱镜通孔05；

s3，在道威棱镜04的入射斜面和出射斜面的外侧的相应位置，在定子02中设置有一个光纤通道，在转子01中设置有另一个光纤通道；

s4，在各光纤通道末端连接光纤准直器。

s5，通过转子的旋转或周期旋转，光信号周期性通过道威棱镜04传输；

s6，其他信号传输介质通过滑环通孔03传输信号。

利用本方法可以将光纤滑环的中心轴线区域分配给其他信号传输介质和传输结构。

对于步骤s2，可以替换为以下步骤：

在定子02中设置入射斜面与出射斜面的旋转主轴与滑环通孔03的轴线平行的道威棱镜04，道威棱镜04环绕在滑环通孔03的孔壁外侧。这样的棱镜设置可以适应特定的滑环形状，例如扁盒状。

如图3所示，对于步骤s2中的道威棱镜04可以为一个圆柱体，圆柱体的中心开设有棱镜通孔05，圆柱体的上端面和下端面向圆柱体的重心倾斜，圆柱体轴线所处截面的形状为轴对称的两个等腰梯形；在定子02中，在棱镜通孔05的出射斜面外侧，设置第一光纤通道06，在转子01中，在棱镜通孔05的入射斜面外侧与第一光纤通道06相应的位置设置第二光纤通道07，所述第一光纤通道06和第二光纤通道07的末端分别连接光纤准直器。滑环通孔03的轴线与光纤滑环的轴线重合，道威棱镜04入射斜面与出射斜面的旋转主轴与滑环通孔03的轴线平行，棱镜通孔05的轴线与光纤滑环的轴线重合，棱镜通孔05的内径与滑环通孔03的内径相同，第一光纤通道06和第二光纤通道07的轴线重合。

以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims

1.一种光纤旋转连接装置，包括光纤滑环，其特征在于：贯穿光纤滑环的转子（01）和定子（02）开设有一个滑环通孔（03），定子（02）中设置一个道威棱镜（04），贯穿道威棱镜（04）的入射斜面和出射斜面开设有棱镜通孔（05），在定子（02）中，在棱镜通孔（05）的出射斜面外侧，设置第一光纤通道（06），在转子（01）中，在棱镜通孔（05）的入射斜面外侧与第一光纤通道（06）相应的位置设置第二光纤通道（07），所述第一光纤通道（06）和第二光纤通道（07）的末端分别连接光纤准直器。

2.根据权利要求1所述的光纤旋转连接装置，其特征在于：所述滑环通孔（03）的轴线与光纤滑环的轴线重合，道威棱镜（04）入射斜面与出射斜面的旋转主轴与滑环通孔（03）的轴线平行，棱镜通孔（05）的轴线与光纤滑环的轴线重合，棱镜通孔（05）的内径与滑环通孔（03）的内径相同，第一光纤通道（06）和第二光纤通道（07）的轴线重合。

3.一种光纤旋转连接装置，包括光纤滑环，其特征在于：贯穿光纤滑环的转子（01）和定子（02）开设有一个滑环通孔（03），定子（02）中设置一个道威棱镜（04），所述道威棱镜（04）设置在滑环通孔（03）孔壁的外侧，在定子（02）中，在棱镜通孔（05）的出射斜面外侧，设置第一光纤通道（06），在转子（01）中，在棱镜通孔（05）的入射斜面外侧与第一光纤通道（06）相应的位置设置第二光纤通道（07），所述第一光纤通道（06）和第二光纤通道（07）的末端分别连接光纤准直器。

4.根据权利要求3所述的光纤旋转连接装置，其特征在于：道威棱镜（04）入射斜面与出射斜面的旋转主轴与滑环通孔（03）的轴线平行，第一光纤通道（06）和第二光纤通道（07）的轴线重合。

5.一种光纤旋转连接装置，包括光纤滑环，其特征在于：贯穿光纤滑环的转子（01）和定子（02）开设有一个滑环通孔（03），在定子（02）中设置一个道威棱镜（04），所述道威棱镜（04）为一个圆柱体，圆柱体的中心开设有棱镜通孔（05），圆柱体的上端面和下端面向圆柱体的重心倾斜，圆柱体轴线所处截面的形状为轴对称的两个等腰梯形；在定子（02）中，在棱镜通孔（05）的出射斜面外侧，设置第一光纤通道（06），在转子（01）中，在棱镜通孔（05）的入射斜面外侧与第一光纤通道（06）相应的位置设置第二光纤通道（07），所述第一光纤通道（06）和第二光纤通道（07）的末端分别连接光纤准直器。

6.根据权利要求5所述的光纤旋转连接装置，其特征在于：所述滑环通孔（03）的轴线与光纤滑环的轴线重合，道威棱镜（04）入射斜面与出射斜面的旋转主轴与滑环通孔（03）的轴线平行，棱镜通孔（05）的轴线与光纤滑环的轴线重合，棱镜通孔（05）的内径与滑环通孔（03）的内径相同，第一光纤通道（06）和第二光纤通道（07）的轴线重合。