CN210005731U - 光纤自动排板设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种光纤自动排板设备，属于机械制造领域。清洁及表面质量检测机构、物料夹取机构、排板装配机构、捆扎机构均固定在机体框架上。待排板的光纤依次经过清洁及表面质量检测机构、物料夹取机构、排板装配机构、捆扎机构，完成光纤的自动排板。优点在于：结构新颖、功能丰富、自动化程度高，工作效率高，避免了人的参与，节约生产成本，保证了加工质量；采用PLC及人机交互界面，提高设备自动化与可视化程度，使得操作更加方便快捷；整机充分考虑可靠性设计，进行模块化设计，方便日后维护管理。

Description

光纤自动排板设备

技术领域

本实用新型涉及机械制造领域，特别涉及一种光纤自动排板设备。

背景技术

光纤传像元件，包括光学纤维面板、光学纤维倒像器、光学纤维光锥、光纤传像束以及微通道板等，是一种性能优异的光电成像元件，具有结构简单、体积小、重量轻、分辨率高、数值孔径大、级间藕合损失小、传像清晰、真实、传光效率高、在图像传输上具有光学零厚度以及能改善边缘像质等特点。目前，生产光纤传像元件的关键过程，如光学纤维的拉制过程、排板过程等主要操作过程均由手工操作来完成，特别是排板操作过程，由于光学纤维丝的丝径尺寸为微米级的，其构成光学纤维丝的皮层厚度薄，极其容易破损，破损后会严重影响光学纤维的传光和传像性能，直接影响了光纤传像元件的内部传像质量。急需一种较为合理的光纤传像元件的排板方式。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种光纤自动排板设备，解决了现有技术存在的上述问题。自动化生产设备可调试、易管理、生产过程可监控、操作简单，此外，较人工操作，生产安全性增强，同时可以提高整个生产过程的工艺稳定性和产品质量的一致性，能够大大解放生产力，大幅提高产品质量的同时，生产成本也可以显著降低，减少了由人工排板导致的光纤表面破损，从而大大减少了光纤的不必要损耗，降低了光纤成像元件的生产成本，提高了光纤成像元件的劳动生产率和内部质量合格率。采用PLC及人机交互界面，提高设备自动化与可视化程度，使得操作更方便、快捷。

本实用新型的上述目的通过以下技术方案实现：

光纤自动排板设备，包括机体框架1、清洁及表面质量检测机构2、物料夹取机构3、排板装配机构4、捆扎机构5，所述清洁及表面质量检测机构2、物料夹取机构3、排板装配机构4、捆扎机构5均固定在机体框架1的板102上。

所述的机体框架1是：铝合金框架101与板102通过内六角螺钉连接，并与地脚螺钉103相连，起支撑和导向作用。

所述的清洁及表面质量检测机构2是：支撑架A201固定在板102上，传送带202固定在支撑架A201上，运料托盘203放置于传送带202上，运料托盘203上设置有倒三角凹槽，用于光纤纤维丝的定位，轴承座A207固定在板102上，限位压头205固定在轴承座A207上，作用于运料托盘203中的光纤纤维组的一端，保证光纤纤维丝的相对位置保持不变，清洁装置204固定在板102上，洁净压缩空气射流从另一侧对光纤纤维组进行清洁，光学视觉***206固定在铝合金框架101上，对光纤表面质量进行检测。

所述的物料夹取机构3是：支撑架B301固定在板102上，支撑底座302和导轨303固定在支撑架B301上，一级摇臂304螺纹固定在支撑底座302上，二级摇臂305螺纹固定在一级摇臂304上，螺纹杆306一端螺纹连接在二级摇臂305上，另一端螺纹连接在L型板307上，检测装置308、气缸A309分别固定在L型板307的左侧和下方，左活塞杆310、右活塞杆321两端分别通过螺母连接在左侧板311、右侧板320上，左Y型板313、右Y型板318分别固定在左侧板311、右侧板320上，左Y型板313、右Y型板318下方连接左夹爪314、右夹爪317，气缸A309带动左夹爪314和右夹爪317进行左右运动，夹持光纤纤维组；左气缸312、右气缸319分别固定在左Y型板313、右Y型板318上，左“工”型连接件315、右“工”型连接件316分别通过螺母连接在左气缸312、右气缸319上，左气缸312、右气缸319带动左“工”型连接件315、右“工”型连接件316上下移动，对光纤纤维组进行夹紧固定。

所述的排板装配机构4的滑动块401和下固定块402两者楔形，构成排板模具，排板模具为分体式结构，形状为上部开口的正六棱柱体，沿六棱柱体横截面对称线将六棱柱分为完全相同的两部分滑动块401和下固定块402，相互配合产生相对滑动，上滑动块401两端通过轴承A411连接在L型支撑板410上，下固定块402固定在L型支撑板410上，L型支撑板410固定在板102上，活塞杆A407和光轴403固定在推动板408上，气缸B406和直线导轨405固定在侧板A404上，气缸B406推动推动板408，推动板408带动L型支撑板410运动，使上滑动块401进行上下移动，保证整组光纤完全铺设成功；压杆412与压紧气缸A409通过螺栓进行连接，压紧气缸A409通过螺栓固定在板102上，对光纤纤维丝进行压紧，保持相对位置不变。

所述的捆扎机构5对称设置在排板装配机构4左右两侧，两个L固定板524螺纹固定在板102上，压紧气缸B523固定在两个L型固定板524上，活塞杆B522螺纹固定在U型架521上，U型架521固定在支撑板503上，滑动导轨501固定在板102上，滑块502螺纹安装在滑动导轨501上，支撑板503固定在滑块502上，L型支撑架504固定在支撑板503上，电机505、带轮506固定在L型支撑架504左右两侧，轴承座B507固定在滑块502上，传动轴509一端与带轮506键连接，另一端与轴承B508过盈配合，传动轴509连接有圆形板510，压紧气缸B523工作时，滑块502在滑动导轨501左右移动时，带动圆形板510进行左右移动，对光纤纤维组进行夹紧；曲柄511连接在传动轴509上，摇杆512与曲柄511连接，电机505带动带轮506转动，传动轴509传递动力实现摇杆512转动，对光纤纤维组进行捆扎；Z型板513固定在板102上，上升气缸514螺纹固定在Z型板513下方，推板515固定在侧板B516上，两个拇指气缸517分别对称固定在侧板B516两侧，两个固定座518分别固定在两个拇指气缸517上，两个夹板519分别固定在两个固定座518上，两个刀刃520焊接在两个夹板519上，拇指气缸517工作时，进行剪线。

本实用新型的有益效果在于：本设备完全自动化，可调试、易管理、生产过程可监控、操作简单，此外，较人工操作，生产安全性增强，同时可以提高整个生产过程的工艺稳定性和产品质量的一致性，能够大大解放生产力，大幅提高产品质量的同时，生产成本也可以显著降低，减少了由人工排板导致的光纤表面破损从而大大减少了光纤的不必要损耗，降低了光纤成像元件的生产成本，提高了光纤成像元件的劳动生产率和内部质量合格率。控制部分采用PLC控制，并通过人机交互界面实现参数更改和手/自动切换，操作简单、方便、快捷并且可视化程度高，便于监督管理。整机充分考虑可靠性设计，进行模块化设计，并且方便日后维护管理。从总体结构来看，设备整体构思新颖、清晰，结构简单、美观大方，使用方便，实用性强。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本申请的一部分，本实用新型的示意性实例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。

图1为本实用新型的立体结构示意图；

图2为本实用新型的机体框架的结构示意图；

图3为本实用新型的清洁及表面质量检测机构的结构示意图；

图4为本实用新型的物料夹取机构的结构示意图；

图5为本实用新型的排板装配机构的结构示意图；

图6为本实用新型的捆扎机构的结构示意图。

图中：1、机体框架；101铝合金框架；102、板；103、地脚螺钉；2、清洁及表面质量检测机构；201、支撑架A；202、传送带；203、运料托盘；204、清洁装置；205、限位压头；206、光学视觉***；207、轴承座A；3、物料夹取机构；301、支撑架B；302、支撑底座；303、导轨；304、一级摇臂；305、二级摇臂；306、螺纹杆；307、L型板；308、检测装置；309、气缸A；310、左活塞杆；311、左侧板；312、左气缸；313、左Y型板；314、左夹爪；315、左“工”型板；316、右“工”型板；317、右夹爪；318、右Y型板；319、右气缸；320、右侧板；321、右活塞杆；4、排板装配机构；401、上滑动块；402、下固定块；403、光轴；404、侧板A；405、直线导轨；406、气缸B；407、活塞杆A；408、推动板；409、压紧气缸A；410、L型支撑板；411、轴承A；412、压杆；5、捆扎机构；501、滑动导轨；502、滑块；503、支撑板；504、L型支撑架；505、电机；506、带轮；507、轴承座B；508、轴承B；509、传动轴；510、圆形板；511、曲柄；512、摇杆；513、Z型板；514、上升气缸；515、推板；516、侧板B；517、拇指气缸；518、固定座；519、夹板；520、刀刃；521、U型架；522、活塞杆B；523、压紧气缸B；524、L型固定板。

具体实施方式

下面结合附图进一步说明本实用新型的详细内容及其具体实施方式。

参见图1至图6所示，本实用新型的光纤自动排板设备，结构新颖、功能丰富、自动化程度高，提高了工作效率高，避免了人的参与，节约生产成本，保证了加工质量；采用PLC及人机交互界面，提高设备自动化与可视化程度，使得操作更加方便快捷；整机充分考虑可靠性设计，进行模块化设计，方便日后维护管理。结构包括机体框架1、清洁及表面质量检测机构2、物料夹取机构3、排板装配机构4、捆扎机构5，所述清洁及表面质量检测机构2、物料夹取机构3、排板装配机构4、捆扎机构5均通过板102固定在机体框架1上。待排板的光纤依次经过清洁及表面质量检测机构、物料夹取机构、排板装配机构、捆扎机构，完成光纤的自动排板。电器部分用PLC控制，并应用触摸屏进行操作界面的显示。

参见图2所示，所述的机体框架1是：铝合金框架101与板102通过内六角螺钉连接，并与地脚螺钉103相连，起支撑和导向作用。

参见图3所示，所述的清洁及表面质量检测机构2是：支撑架A201通过六角螺钉固定在板102上，传送带202固定在支撑架A201上，运料托盘203放置于传送带202上，运料托盘203上设置有倒三角凹槽，用于光纤纤维丝的定位，轴承座A207通过螺钉固定在板102上，限位压头205固定在轴承座A207上，作用于运料托盘203中的光纤纤维组的一端，保证光纤纤维丝的相对位置保持不变，清洁装置204固定在板102上，洁净压缩空气射流从另一侧对光纤纤维组进行清洁，使光纤纤维组的表面清洁度达到工艺要求，光学视觉***206固定在铝合金框架101上，对光纤表面质量进行检测。

参见图4所示，所述的物料夹取机构3是：支撑架B301通过螺栓连接固定在板102上，支撑底座302和导轨303通过螺栓固定在支撑架B301上，一级摇臂304螺纹固定在支撑底座302上，二级摇臂305螺纹固定在一级摇臂304上，螺纹杆306一端螺纹连接在二级摇臂305上，另一端螺纹连接在L型板307上，检测装置308、气缸A309分别固定在L型板307的左侧和下方，左活塞杆310、右活塞杆321两端分别通过螺母连接在左侧板311、右侧板320上，左Y型板313、右Y型板318分别通过螺钉固定在左侧板311、右侧板320上，左Y型板313、右Y型板318下方连接左夹爪314、右夹爪317，气缸A309带动左夹爪314和右夹爪317进行左右运动，夹持光纤纤维组；左气缸312、右气缸319分别通过螺栓连接固定在左Y型板313、右Y型板318上，左“工”型连接件315、右“工”型连接件316分别通过螺母连接在左气缸312、右气缸319上，左气缸312、右气缸319带动左“工”型连接件315、右“工”型连接件316上下移动，对光纤纤维组进行夹紧固定。

参见图5所示，所述的排板装配机构4的滑动块401和下固定块402两者楔形，构成排板模具，排板模具为分体式结构，形状为上部开口的正六棱柱体，沿六棱柱体横截面对称线将六棱柱分为完全相同的两部分滑动块401和下固定块402，相互配合产生相对滑动，上滑动块401两端通过轴承A411连接在L型支撑板410上，下固定块402通过螺栓固定在L型支撑板410上，L型支撑板410通过螺栓固定在板102上，活塞杆A407和光轴403固定在推动板408上，气缸B406和直线导轨405固定在侧板A404上，气缸B406推动推动板408，推动板408带动L型支撑板410运动，使上滑动块401进行上下移动，保证整组光纤完全铺设成功；压杆412与压紧气缸A409通过螺栓进行连接，压紧气缸A409通过螺栓固定在板102上，对光纤纤维丝进行压紧，保持相对位置不变。

参见图6所示，所述的捆扎机构5对称设置在排板装配机构4左右两侧，两个L固定板524螺纹固定在板102上，压紧气缸B523通过螺钉固定在两个L型固定板524上，活塞杆B522螺纹固定在U型架521上，U型架521通过螺栓固定在支撑板503上，滑动导轨501通过螺栓固定在板102上，滑块502螺纹安装在滑动导轨501上，支撑板503固定在滑块502上，L型支撑架504通过螺栓固定在支撑板503上，电机505、带轮506固定在L型支撑架504左右两侧，轴承座B507固定在滑块502上，传动轴509一端与带轮506键连接，另一端与轴承B508过盈配合，传动轴509连接有圆形板510，压紧气缸B523工作时，滑块502在滑动导轨501左右移动时，带动圆形板510进行左右移动，对光纤纤维组进行夹紧；曲柄511通过轴系配合连接在传动轴509上，摇杆512通过轴系配合与曲柄511连接，电机505带动带轮506转动，传动轴509传递动力实现摇杆512转动，对光纤纤维组进行捆扎；Z型板513通过螺栓固定在板102上，上升气缸514螺纹固定在Z型板513下方，推板515通过螺钉固定在侧板B516上，两个拇指气缸517分别对称固定在侧板B516两侧，两个固定座518分别固定在两个拇指气缸517上，两个夹板519分别固定在两个固定座518上，两个刀刃520焊接在两个夹板519上，拇指气缸517工作时，进行剪线。

参见图1至图6所示，本实用新型的工作过程如下：本实用新型利用PLC通过控制气阀，实现对气缸的控制。参数设定及手/自动切换均在触摸屏上进行，操作十分方便、快捷。首先接通电源，为各个电器部件供电，然后在触摸屏上进行设置，并选择工作模式。下面以自动模式为例：首先人工将预检合格的光纤纤维丝放置于运料托盘上，形成光纤纤维组；运料托盘203在传送带202的带动下，运动到清洁及表面监测工位2，限位压头205作用于运料托盘中光纤纤维组的一端，保证光纤纤维组内光纤纤维丝的相对位置关系保持不变，洁净压缩空气射流清洁装置从另一侧对光纤纤维组进清洁，使光纤纤维组的表面洁净度达到工艺要求；传送***将除尘清洁后的光纤纤维组，利用光学视觉***206对光纤纤维组的表面质量进行检测；传送带202将载有光纤纤维组的运料托盘输送到物料夹取工位3，物料夹取工位3的检测装置308获得运料托盘203内光纤纤维组的表面质量信息，机械手臂向下移动，抓取机构接近运料托盘203内的光纤纤维组完成，抓取机构由两部分组成，分别是定位机构和夹紧机构，定位机构内设计有倒三角凹槽结构（此结构与运料托盘内的倒三角结构相似），定位机构沿光纤纤维的轴向方向布置，作用范围为光纤纤维组内光纤纤维丝的轴向边界面，夹紧机构采用空气压力柔性夹紧原理，通过调节夹紧机构与被夹持光纤纤维的之间的真空度实现光纤纤维与定位机构凹槽的贴合，此种贴合既能保证光纤纤维丝之间位置关系在机械手运动载荷作用下保持不变又能确保光纤纤维的变形满足装配要求，机械手臂带动夹取机构将光纤纤维组运送到排板装配工位或废料搜集工位；机械手到达指定位置后，夹爪下移，将光纤纤维组放入排板模具4，气动夹紧机构泄压，定位机构沿光纤纤维轴向方向运动，光纤纤维组落入排板模具内，机械手抬升再次运动至物料夹取工位3等待下一次夹取；排板模具4为分体式结构，其基本结构形式为上部开口的正六棱柱体，其沿六棱柱横截面对称线将六棱柱分解成完全相同的两个部分，六棱柱下半部分固定在工作平台上，上半部分沿固定部分的六边形斜面移动，当光纤纤维组沿离散层铺满下半部分固定模具之后，上半部分模具会随着夹取工作的进行缓缓抬高并始终保持恰好有一层未铺设的高度留待下一次夹运直到整组光纤完全铺设完成；待整组光纤完全敷设完毕后，捆扎机构5运动，其沿排板模具4的侧面将敷设完成的光纤进行夹紧，绕线捆扎机构5对其进行捆扎；待捆扎结束后，夹持机构2将捆扎好的光纤夹取至光学检测工位，夹具形状为相应的夹具形状为相应的正六边形，此时工作结束并重复上述工作流程。

以上所述仅为本实用新型的优选实例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡对本实用新型所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种光纤自动排板设备，其特征在于：包括机体框架（1）、清洁及表面质量检测机构（2）、物料夹取机构（3）、排板装配机构（4）、捆扎机构（5），所述清洁及表面质量检测机构（2）、物料夹取机构（3）、排板装配机构（4）、捆扎机构（5）均固定在机体框架（1）的板（102）上。

2.根据权利要求1所述的光纤自动排板设备，其特征在于：所述的机体框架（1）是：铝合金框架（101）与板（102）通过内六角螺钉连接，并与地脚螺钉（103）相连，起支撑和导向作用。

3.根据权利要求1所述的光纤自动排板设备，其特征在于：所述的清洁及表面质量检测机构（2）是：支撑架A（201）固定在板（102）上，传送带（202）固定在支撑架A（201）上，运料托盘（203）放置于传送带（202）上，运料托盘（203）上设置有倒三角凹槽，用于光纤纤维丝的定位，轴承座A（207）固定在板（102）上，限位压头（205）固定在轴承座A（207）上，作用于运料托盘（203）中的光纤纤维组的一端，保证光纤纤维丝的相对位置保持不变，清洁装置（204）固定在板（102）上，洁净压缩空气射流从另一侧对光纤纤维组进行清洁，光学视觉***（206）固定在铝合金框架（101）上，对光纤表面质量进行检测。

4.根据权利要求1所述的光纤自动排板设备，其特征在于：所述的物料夹取机构（3）是：支撑架B（301）固定在板（102）上，支撑底座（302）和导轨（303）固定在支撑架B（301）上，一级摇臂（304）螺纹固定在支撑底座（302）上，二级摇臂（305）螺纹固定在一级摇臂（304）上，螺纹杆（306）一端螺纹连接在二级摇臂（305）上，另一端螺纹连接在L型板（307）上，检测装置（308）、气缸A（309）分别固定在L型板（307）的左侧和下方，左活塞杆（310）、右活塞杆（321）两端分别通过螺母连接在左侧板（311）、右侧板（320）上，左Y型板（313）、右Y型板（318）分别固定在左侧板（311）、右侧板（320）上，左Y型板（313）、右Y型板（318）下方连接左夹爪（314）、右夹爪（317），气缸A（309）带动左夹爪（314）和右夹爪（317）进行左右运动，夹持光纤纤维组；左气缸（312）、右气缸（319）分别固定在左Y型板（313）、右Y型板（318）上，左“工”型连接件（315）、右“工”型连接件（316）分别通过螺母连接在左气缸（312）、右气缸（319）上，左气缸（312）、右气缸（319）带动左“工”型连接件（315）、右“工”型连接件（316）上下移动，对光纤纤维组进行夹紧固定。

5.根据权利要求1所述的光纤自动排板设备，其特征在于：所述的排板装配机构（4）的滑动块（401）和下固定块（402）两者楔形，构成排板模具，排板模具为分体式结构，形状为上部开口的正六棱柱体，沿六棱柱体横截面对称线将六棱柱分为完全相同的两部分滑动块（401）和下固定块（402），相互配合产生相对滑动，上滑动块（401）两端通过轴承A（411）连接在L型支撑板（410）上，下固定块（402）固定在L型支撑板（410）上，L型支撑板（410）固定在板（102）上，活塞杆A（407）和光轴（403）固定在推动板（408）上，气缸B（406）和直线导轨（405）固定在侧板A（404）上，气缸B（406）推动推动板（408），推动板（408）带动L型支撑板（410）运动，使上滑动块（401）进行上下移动，保证整组光纤完全铺设成功；压杆（412）与压紧气缸A（409）通过螺栓进行连接，压紧气缸A（409）通过螺栓固定在板（102）上，对光纤纤维丝进行压紧，保持相对位置不变。

6.根据权利要求1所述的光纤自动排板设备，其特征在于：所述的捆扎机构（5）对称设置在排板装配机构（4）左右两侧，两个L固定板（524）螺纹固定在板（102）上，压紧气缸B（523）固定在两个L型固定板（524）上，活塞杆B（522）螺纹固定在U型架（521）上，U型架（521）固定在支撑板（503）上，滑动导轨（501）固定在板（102）上，滑块（502）螺纹安装在滑动导轨（501）上，支撑板（503）固定在滑块（502）上，L型支撑架（504）固定在支撑板（503）上，电机（505）、带轮（506）固定在L型支撑架（504）左右两侧，轴承座B（507）固定在滑块（502）上，传动轴（509）一端与带轮（506）键连接，另一端与轴承B（508）过盈配合，传动轴（509）连接有圆形板（510），压紧气缸B（523）工作时，滑块（502）在滑动导轨（501）左右移动时，带动圆形板（510）进行左右移动，对光纤纤维组进行夹紧；曲柄（511）连接在传动轴（509）上，摇杆（512）与曲柄（511）连接，电机（505）带动带轮（506）转动，传动轴（509）传递动力实现摇杆（512）转动，对光纤纤维组进行捆扎；Z型板（513）固定在板（102）上，上升气缸（514）螺纹固定在Z型板（513）下方，推板（515）固定在侧板B（516）上，两个拇指气缸（517）分别对称固定在侧板B（516）两侧，两个固定座（518）分别固定在两个拇指气缸（517）上，两个夹板（519）分别固定在两个固定座（518）上，两个刀刃（520）焊接在两个夹板（519）上，拇指气缸（517）工作时，进行剪线。

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