一种环圈高度可调的环圈绕制工装

技术领域

本发明涉及光纤陀螺技术领域，尤其涉及一种环圈高度可调的环圈绕制工装。

背景技术

光纤陀螺的环圈在生产过程中需借助芯轴进行绕制，一般是沿芯轴外周并从芯轴的一端逐匝绕制到芯轴的另一端，然后跃层，再沿反方向逐匝绕制，再跃层，循环往复，直至绕制的层数达到预定值。其中，每一层可绕的光纤圈数称为匝数，一般环圈绕制工装的芯轴高度是根据环圈的设计匝数来计算的。

传统环圈绕制工装一般由芯轴及其两端的挡板构成的“工”型结构，而环圈沿芯轴绕制的实际高度由芯轴的高度决定，其中，芯轴的高度是指两块挡板间的距离。

目前，芯轴加工好后，其高度是固定的。对于中低精度光纤环圈来说，由于其匝数较少，光纤直径在芯轴上排列后的累计误差较小。而高精度光纤陀螺绕制的匝数高达几百匝，光纤直径1μm批次性公差就可造成亚毫米级的高度差。

因此，在生产相同规格型号的高精度光纤陀螺环圈时，对于不同批次的光纤，由于批次性公差的存在，会存在环圈的设计匝数所对应的实际高度与芯轴的高度不一致。当环圈的设计匝数所对应的实际高度与芯轴的高度差值在光纤直径的一半以上时，会导致该环圈绕制工装无法使用，需要重新制作环圈绕制工装，具有较高的生产成本。

发明内容

本发明旨在至少解决相关技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提供一种环圈高度可调的环圈绕制工装。

本发明是通过以下技术方案予以实现：一种环圈高度可调的环圈绕制工装，包括芯轴、固定挡板、微调挡板和架体组件，所述固定挡板的直径与微调挡板的直径均大于芯轴的直径，所述固定挡板固接于芯轴的底端，所述架体组件固定安装有电机，所述电机的输出轴固接有主动齿轮，所述固定挡板与架体组件可拆卸连接，所述微调挡板一侧设有与芯轴的顶端嵌合适配的调整槽，所述芯轴的顶端端面设有多个等角度分布的第一螺孔，所述微调挡板设有与第一螺孔一一对应适配的通孔，所述通孔穿接有与第一螺孔螺纹连接的微调螺钉，所述通孔的直径与微调螺钉的螺纹外径相同，所述微调挡板还设有多个等角度分布的第二螺孔，各第二螺孔分别螺纹连接有调节杆，各调节杆分别螺纹连接有锁紧螺母，所述锁紧螺母位于微调挡板远离芯轴的一侧，各调节杆的一端抵接于芯轴的顶端端面，各调节杆的另一端可拆卸连接有齿轮轴，各齿轮轴的齿轮分度圆直径相同，各齿轮轴远离调节杆的一端转动连接于架体组件，各齿轮轴的转动轴线均平行于芯轴的轴线，所述主动齿轮同时与各齿轮轴相啮合。

优选的，所述架体组件包括相平行的定位板和调节板，所述固定挡板与定位板可拆卸连接，各齿轮轴远离调节杆的一端转动连接于调节板，所述电机固定安装于调节板，所述调节板与定位板通过带有第一侧固螺钉的滑动组件连接；

当第一侧固螺钉处于旋松状态时，调节板可相对于定位板滑动，所述调节板相对于定位板的滑动方向平行于芯轴的轴线；

当第一侧固螺钉处于旋紧状态时，调节板与定位板相对固定。

优选的，所述滑动组件包括固接于调节板的导柱和套设于导柱外侧的导套，所述导柱的直径与导套的内径相同，所述导套远离调节板的一端固接于定位板，所述第一侧固螺钉螺纹连接于导套靠近调节板的一侧；

当第一侧固螺钉处于旋紧状态时，所述第一侧固螺钉的尾端抵紧于对应的导柱；

当第一侧固螺钉处于旋松状态时，所述第一侧固螺钉的尾端和对应的导柱间存在间隙。

优选的，所述滑动组件设有多组，每组滑动组件均包括一个固接于调节板的导柱、一个固接于定位板的导套和一个螺纹连接于导套的第一侧固螺钉，每相邻两组所述滑动组件之间形成有间隔，至少一个所述间隔大于固定挡板的直径且大于微调挡板的直径。

优选的，所述调节板开设有多个工艺孔。

优选的，所述齿轮轴靠近微调挡板的一端设有插接孔，所述插接孔的轴线与齿轮轴的转动轴线同轴，所述调节杆远离芯轴的一端插接于插接孔内，所述插接孔的侧壁螺纹连接有第二侧固螺钉，所述第二侧固螺钉的轴线垂直于插接孔的轴线；

当第二侧固螺钉处于旋紧状态时，所述第二侧固螺钉的尾端抵紧于对应的调节杆；

当第二侧固螺钉处于旋松状态时，所述第二侧固螺钉的尾端和对应的调节杆间存在间隙。

优选的，所述固定挡板和微调挡板的相对侧均开设有跃层槽。

优选的，所述第一螺孔的深度大于调整槽的深度。

优选的，所述调节杆用于抵接芯轴的一端为向外凸出的弧形面。

优选的，所述锁紧螺母的外周设有防滑纹。

本发明实施例中的上述一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果之一：

本发明结构简单，微调挡板与固定挡板之间的距离可根据不同批次的光纤直径进行调整，极大减小了光纤之间的挤压，使光纤处于最优的排列状态，对提高光纤环圈的稳定性和温度性能有极大好处，且一套环圈高度可调的环圈绕制工装能够用于多批次光纤的环圈绕制，可降低光纤陀螺的环圈生产成本；由于设有多个齿轮轴和调节杆，使得微调挡板运动一致性好，受力变形小，能够保证微调挡板与固定挡板相对的侧面具有较高的平行度；多组滑动组件相配合可提高调节板与定位板间的相对稳定性；工艺孔可降低调节板重量，同时在相对定位板滑动调节板时，便于工作人员抓持调节板；插接孔与第二侧固螺钉相配合便于齿轮轴和调节杆的安装与拆卸；跃层槽便于工作人员将光纤跃层并进行下一层光纤的绕制；调节杆的一端为弧形面，使得每个调节杆与芯轴的接触形式接近于点接触，可提高相对固定挡板和微调挡板的调节精度。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

图1是本发明提供的环圈高度可调的环圈绕制工装结构示意图。

图2是本发明提供的环圈高度可调的环圈绕制工装的剖视结构示意图。

图3是本发明提供的芯轴结构示意图。

图4是本发明提供的微调挡板靠近芯轴侧的结构示意图。

图5是本发明提供的固定挡板靠近芯轴侧的结构示意图。

图中：1、调节板；101、工艺孔；2、滑动组件；201、第一侧固螺钉；202、导套；203、导柱；3、齿轮轴；301、第二侧固螺钉；4、锁紧螺母；5、微调挡板；501、调整槽；502、第二螺孔；503、通孔；6、芯轴；601、第一螺孔；7、固定挡板；8、定位板；9、主动齿轮；10、电机；11、调节杆；12、中心孔；13、跃层槽。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。以下实施例用于说明本发明，但不能用来限制本发明的范围。

在本发明实施例的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”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发明实施例和简化描述，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发明实施例的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明实施例中的具体含义。

在本发明实施例中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明实施例的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

如图1-图2所示，本发明提供的一种环圈高度可调的环圈绕制工装，包括芯轴6、固定挡板7、微调挡板5和架体组件，所述固定挡板7的直径与微调挡板5的直径均大于芯轴的直径，所述芯轴的外周面用于绕制环圈，所述固定挡板7和微调挡板5相配合用于限定环圈的匝数，所述芯轴的中部、固定挡板7的中部及微调挡板5的中部均设有同轴的中心孔12，所述中心孔12用于与绕环机装配连接，所述固定挡板7固接于芯轴的底端，所述架体组件固定安装有电机10，所述电机的输出轴固接有主动齿轮9，具体的，所述电机选用带有齿轮减速箱的减速电机，能够提供较大的减速比，可精确控制主动齿轮9的转动角度，所述固定挡板7与架体组件可拆卸连接，所述微调挡板5一侧设有与芯轴的顶端嵌合适配的调整槽501，如图3所示，所述芯轴的顶端端面设有多个等角度分布的第一螺孔601，所述第一螺孔601的轴线平行于芯轴的轴线，所述微调挡板5设有与第一螺孔601一一对应适配的通孔503，所述通孔503穿接有与第一螺孔601螺纹连接的微调螺钉，所述通孔503的直径与微调螺钉的螺纹外径相同，当旋紧微调螺钉时，微调挡板5与芯轴保持相对固定；当旋松微调螺钉且微调螺钉未完全脱离第一螺孔601时，微调挡板5可沿芯轴轴线的方向移动，且不会绕芯轴轴线发生转动。

如图4所示，所述微调挡板5还设有多个等角度分布的第二螺孔502，所述第二螺孔502与通孔503交错分布，各第二螺孔502分别螺纹连接有调节杆11，各调节杆11分别螺纹连接有锁紧螺母4，所述锁紧螺母4位于微调挡板5远离芯轴的一侧。当旋紧锁紧螺母4时，锁紧螺母4抵紧于微调挡板5，调节杆11与微调挡板5保持相对固定；当旋松锁紧螺母4时，锁紧螺母4与微调挡板5间存在间隙，调节杆11可相对于微调挡板5进行转动。

各调节杆11的一端抵接于芯轴的顶端端面，各调节杆11的另一端可拆卸连接有齿轮轴3，各齿轮轴的齿轮分度圆直径相同，各齿轮轴远离调节杆11的一端通过轴承转动连接于架体组件，各齿轮轴的转动轴线均平行于芯轴的轴线，所述主动齿轮9同时与各齿轮轴相啮合。

当旋松微调螺钉且微调螺钉未完全脱离第一螺孔601时，旋松锁紧螺母4，通过电机控制主动齿轮9转动，可带动齿轮轴及调节杆11转动，使微调挡板5在调节杆11作用下沿芯轴轴线方向移动，此时芯轴顶端嵌入调整槽501的深度发生变化，能够实现微调挡板5与固定挡板7之间距离的调整。因此，微调挡板5与固定挡板7之间的距离可根据不同批次的光纤直径进行调整，极大减小了光纤之间的挤压，使光纤处于最优的排列状态，对提高光纤环圈的稳定性和温度性能有极大好处，且一套环圈高度可调的环圈绕制工装能够用于多批次光纤的环圈绕制，可降低光纤陀螺的环圈生产成本；由于设有多个齿轮轴和调节杆11，使得微调挡板5运动一致性好，受力变形小，能够保证微调挡板5与固定挡板7相对的侧面具有较高的平行度。

所述架体组件包括相平行的定位板8和调节板1，所述固定挡板7与定位板8通过锁紧螺钉可拆卸连接，各齿轮轴远离调节杆11的一端转动连接于调节板1，所述电机固定安装于调节板1，所述调节板1与定位板8通过带有第一侧固螺钉201的滑动组件2连接。当第一侧固螺钉201处于旋松状态时，调节板1可相对于定位板8滑动，所述调节板1相对于定位板8的滑动方向平行于芯轴的轴线，在此状态下，工作人员可拉动调节板1，使调节板1向远离定位板8方向移动一段距离，便于工作人员将固定挡板7安装于定位板8或者将固定挡板7从定位板8拆离；当第一侧固螺钉201处于旋紧状态时，调节板1与定位板8相对固定。

具体的，所述滑动组件2包括固接于调节板1的导柱203和套设于导柱203外侧的导套202，所述导柱203的直径与导套202的内径相同，所述导套202远离调节板1的一端固接于定位板8，所述第一侧固螺钉201螺纹连接于导套202靠近调节板1的一侧。当第一侧固螺钉201处于旋紧状态时，所述第一侧固螺钉201的尾端抵紧于对应的导柱203，调节板1与定位板8相对固定；当第一侧固螺钉201处于旋松状态时，所述第一侧固螺钉201的尾端和对应的导柱203间存在间隙，调节板1可相对于定位板8滑动。

所述滑动组件2设有多组，每组滑动组件2均包括一个固接于调节板1的导柱203、一个固接于定位板8的导套202和一个螺纹连接于导套202的第一侧固螺钉201，当第一侧固螺钉201处于旋紧状态时，多组滑动组件2相配合可提高调节板1与定位板8间的相对稳定性。每相邻两组所述滑动组件2之间形成有间隔，至少一个所述间隔大于固定挡板7的直径且大于微调挡板5的直径，便于工作人员将固定挡板7安装于定位板8或者将固定挡板7从定位板8拆离。

所述调节板1开设有多个工艺孔101，可降低调节板1重量，同时在相对定位板8滑动调节板1时，便于工作人员抓持调节板1。

所述齿轮轴靠近微调挡板5的一端设有插接孔，所述插接孔的轴线与齿轮轴的转动轴线同轴，所述调节杆11远离芯轴的一端插接于插接孔内，所述插接孔的侧壁螺纹连接有第二侧固螺钉301，所述第二侧固螺钉301的轴线垂直于插接孔的轴线。当第二侧固螺钉301处于旋紧状态时，所述第二侧固螺钉301的尾端抵紧于对应的调节杆11，可以使齿轮轴与调节杆11保持相对固定；当第二侧固螺钉301处于旋松状态时，所述第二侧固螺钉301的尾端和对应的调节杆11间存在间隙，可以将齿轮轴拆离调节杆11。插接孔与第二侧固螺钉301相配合便于齿轮轴和调节杆11的安装与拆卸。

如图4-图5所示，所述固定挡板7和微调挡板5的相对侧均开设有跃层槽13，在光纤环圈的绕制过程中，当光纤在一层中绕满设定的匝数后，通过跃层槽13便于工作人员将光纤跃层并进行下一层光纤的绕制。

所述第一螺孔601的深度大于调整槽501的深度，使得旋松微调螺钉且微调螺钉未完全脱离第一螺孔601时，微调挡板5沿芯轴轴线方向的可移动长度能够大于调整槽501的深度，使得微调挡板5与固定挡板7间的调节距离接近于调整槽501的深度，同时可避免旋松微调螺钉时微调螺钉意外脱离第一螺孔601。

所述调节杆11用于抵接芯轴的一端为向外凸出的弧形面，使得每个调节杆11与芯轴的接触形式接近于点接触，相对于调节杆11与芯轴的顶端端面完全面接触，可提高固定挡板7和微调挡板5的调节精度，避免由于调节杆11与芯轴的顶端端面间不平整对固定挡板7和微调挡板5的调节精度造成不良影响。

所述锁紧螺母4的外周设有防滑纹，便于工作人员旋松或者旋紧锁紧螺母4。

本发明提供的一种环圈高度可调的环圈绕制工装的工作原理是，光纤陀螺的环圈在生产过程中，在用于绕制环圈的光纤更换批次前，工作人员可根据需要调节微调挡板与固定挡板间的距离，具体调节过程如下：

通过锁紧螺钉将固定挡板固接于定位板，调整调节板与定位板间的距离使调节杆远离芯轴的一端插接于插接孔内，旋紧第一侧固螺钉使调节板与定位板保持相对固定，旋紧第二侧固螺钉使齿轮轴与调节杆保持相对固定，旋松微调螺钉且使微调螺钉的一部分仍与第一螺孔螺纹连接，旋松锁紧螺母，通过电机控制主动齿轮转动，带动齿轮轴及调节杆转动，微调挡板在调节杆作用下沿芯轴轴线方向移动，在此过程中芯轴顶端嵌入调整槽的深度发生变化，同时微调挡板与固定挡板之间的距离发生变化。当微调挡板与固定挡板之间距离与下一批次光纤的环圈设计匝数所对应的实际高度相同时，使电机停止转动，旋紧锁紧螺母，旋紧微调螺钉，使得微调挡板与芯轴保持相对固定。然后旋松第二侧固螺钉，旋松第一侧固螺钉，旋松锁紧螺钉，向远离定位板方向拉动调节板使调节杆脱离插接孔，将芯轴、固定挡板、微调挡板、调节杆、螺母和微调螺钉整体拆离架体组件，通过中心孔将芯轴装配至绕环机即可通过新批次的光纤绕制环圈。

本发明结构简单，微调挡板与固定挡板之间的距离可根据不同批次的光纤直径进行调整，极大减小了光纤之间的挤压，使光纤处于最优的排列状态，对提高光纤环圈的稳定性和温度性能有极大好处，且一套环圈高度可调的环圈绕制工装能够用于多批次光纤的环圈绕制，可降低光纤陀螺的环圈生产成本；由于设有多个齿轮轴和调节杆，使得微调挡板运动一致性好，受力变形小，能够保证微调挡板与固定挡板相对的侧面具有较高的平行度；多组滑动组件相配合可提高调节板与定位板间的相对稳定性；工艺孔可降低调节板重量，同时在相对定位板滑动调节板时，便于工作人员抓持调节板；插接孔与第二侧固螺钉相配合便于齿轮轴和调节杆的安装与拆卸；跃层槽便于工作人员将光纤跃层并进行下一层光纤的绕制；调节杆的一端为弧形面，使得每个调节杆与芯轴的接触形式接近于点接触，可提高相对固定挡板和微调挡板的调节精度。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。