高精度光纤拉锥设备的制作方法

本发明涉及精密加工设备制造技术，尤其涉及一种高精度光纤拉锥设备，属于精密加工技术领域。

背景技术：

在光纤预制棒制造过程中，为了将光纤预制棒有效拉制成光纤，并降低光丝起头的玻璃损失，缩短拉丝预制棒熔锥成形时间，通常需要将预制棒下端拉成流线锥头，而锥头的形状也将影响光纤预制棒的拉丝合格率，光纤预制棒在拉丝升温升速的过程中，拉丝张力和拉丝速度的变化都会造成光纤直径的波动，光纤的截止波长，模场直径，零色散波长不合格的现象。

现有技术中，将光纤预制棒生产出流线锥头的常用方法是使用光纤预制棒和一根石英玻璃棒放置在玻璃熔接车床两端，通过加热将光纤预制棒和石英玻璃棒熔接在一起，然后加热对接处，在加热状态下，移动光纤预制棒和石英玻璃棒，将光纤预制棒一端拉成流线锥头，但由于光纤预制棒外径较大，拉出流线锥头的操作较困难，加工效率低，同时光纤预制棒损失也较大。

现有技术中主要存在如下问题：

1、设备复杂，难以批量制造和调试；

2、拉锥过程中难以均匀加热和精确控制；

3、拉锥设备不易操作和控制，使用不便。

因此，亟需一种结构简单、操作方便、锥头流线性好且重复性高的光纤拉锥设备。

技术实现要素：

本发明实施例提供一种新的高精度光纤拉锥设备，主要通过基于现有技术中拉伸设备复杂的技术方案，针对其不灵活和操作复杂的缺陷，通过在对加热机构和拉伸机构上进行优化设计，使光纤在放置后能够在自由的调节加热区域和拉伸拉力，大大提高了操作简便性。

本发明实施例的高精度光纤拉锥设备包括：电极加热器、光纤、悬挂架和底座；

所述光纤的上端安装在所述悬挂架上，所述光纤与水平面相垂直；所述悬挂架上还设置有可水平转动的旋转套筒，所述旋转套筒上还按有可上下移动的伸缩套筒；所述电极加热器固定在所述伸缩套筒上；

所述电极加热器与所述光纤的底端相对应，所述电极加热器的转动轴线与所述光纤所在直线相重合；

所述底座上设置有可在竖直方向上移动的伸缩杆，所述伸缩杆的顶端设置有用于和熔融的光纤相接触的牵引头；该牵引头位于所述光纤的下方，且与所述光纤相对应。

如上所述的高精度光纤拉锥设备，其中，所述拉锥设备还包括：气流冷却器；

所述气流冷却器安装在所述伸缩杆的顶端，且与所述牵引头相对应。

如上所述的高精度光纤拉锥设备，其中，所述牵引头包括：超声波换能器和宝塔形接触头；该超声波换能器的底端固定在所述伸缩杆的顶部，该超声波换能器的顶端设置有宝塔形接触头。

如上所述的高精度光纤拉锥设备，其中，所述牵引头的顶部还安装有多块接触板；每块所述接触板的一侧均与所述超声波换能器的侧面相接触；且每块所述接触板与所述超声波换能器之间的夹角为45-65度。

如上所述的高精度光纤拉锥设备，其中，所述拉锥设备还包括：支撑架；所述悬挂架和所述底座分别固定在所述支撑架的两端，以使所述支撑架呈c形结构。

如上所述的高精度光纤拉锥设备，其中，所述拉锥设备还包括：热交换器；所述伸缩杆内设置有用于导流换热介质的导流通道；

该导流通道经过所述牵引头，且该导流通道的两端均与所述热交换器相连。

如上所述的高精度光纤拉锥设备，其中，所述电极加热器包括两个加热电极；

两个所述加热电极对称的固定在所述伸缩套筒上，且可通过所述伸缩套筒相对所述旋转套筒上下移动。

如上所述的高精度光纤拉锥设备，其中，所述底座上安装有可相对所述底座转动的转动盘，所述转动盘的中心位置固定有气缸；所述伸缩杆安装在所述气缸内。

本发明的高精度光纤拉锥设备，由于采用以上结构，通过不断旋转的电极加热器加热光纤的端部，实现了均匀快速加热；然后通过牵引头插入光纤的端部，直接牵引光纤的底端进行拉锥；同时，拉锥过程中，并可以通过伸缩套筒不断调整电极加热器的上下位置，以实现光纤加热区域的变化；实现了对光纤拉锥的简化操作。

与现有技术相比，本发明高精度光纤拉锥设备的优点在于：

1、电极加热器加热的过程中不断旋转，避免了对光纤加热不均匀的问题；

2、通过牵引头直接拉伸熔融光纤的端部，成型效果好，可重复性强；

3、拉锥过程中可以实时调节电极加热器的位置，保证拉伸效果。

附图说明

图1为本发明实施例的高精度光纤拉锥设备的结构示意图；

图2为图1拉伸过程中的局部放大图。

具体实施方式

如图1所示为本发明实施例的高精度光纤拉锥设备的结构示意图；并结合图2。

本发明实施例的高精度光纤拉锥设备包括：电极加热器3、光纤2、悬挂架11和底座12；一般情况下，本发明实施例还包括：支撑架1；所述悬挂架11和所述底座12分别固定在所述支撑架1的两端，以使所述支撑架1呈c形结构。这样还能保证整个设备的结构强度和稳定性。

所述光纤2的上端安装在所述悬挂架11上，所述光纤2与水平面相垂直；即处于重力线上，或者说是垂线上。通常来讲，光纤2的连接部分需要加装一个管套；具体的，光纤2的上端设置有一个管套，光纤2通过这个管套悬挂在悬挂架11上。

所述悬挂架11上还设置有可水平转动的旋转套筒31，所述旋转套筒31上还按有可上下移动的伸缩套筒30；所述电极加热器3固定在所述伸缩套筒30上；旋转套筒21可在水平面上相对悬挂架11水平转动，其转动的轴线即为光纤2长度方向所在的直线。伸缩套筒上下移动的方向也与光纤2的长度方向相同。

这样能够保证电极加热器能够在旋转的状态下对光纤进行加热，避免了电极放电产生的污垢造成的加热不均匀现象，也能够大幅度提高拉锥过程中光纤径向的受热状态一致。

所述电极加热器3与所述光纤2的底端相对应，所述电极加热器3的转动轴线与所述光纤2所在直线相重合。本实施例中，电极加热器3即电介质加热器；它电介质加热器是通过电磁场来实现的。电介质材料放在两个电极之间，这两个电极连接到一个高频发电机上。电磁场激发物质分子运动，从而使材料发热。

一般情况下，所述电极加热器3包括两个加热电极；两个所述加热电极对称的固定在所述伸缩套筒60上，且可通过所述伸缩套筒60相对所述旋转套筒31上下移动。

实际使用过程中，电极加热器可以对光纤端部以及光纤端部以上的一段拉锥区域进行加热。

所述底座12上设置有可在竖直方向上移动的伸缩杆50(上下移动)，所述伸缩杆的50顶端设置有用于和熔融的光纤2相接触的牵引头5；该牵引头5位于所述光纤1的下方，且与所述光纤2相对应。很显然的，伸缩杆50的移动方向也是和光纤2的长度方向一致的，以便于通过牵引头拉伸。

牵引头5一般为一个表面粗糙的耐热金属件，能够很好的与熔融光纤相接触并熔接在一起，以便于提供拉锥所用的牵引力。

伸缩杆50一般采用电控操作，能够精确的控制伸缩杆50上下移动的距离。伸缩杆一般为气动伸缩杆或者伺服蜗杆式伸缩杆。

本发明的高精度光纤拉锥设备，由于采用以上结构，通过不断旋转的电极加热器加热光纤的端部，实现了均匀快速加热；然后通过牵引头插入光纤的端部，直接牵引光纤的底端进行拉锥；同时，拉锥过程中，并可以通过伸缩套筒不断调整电极加热器的上下位置，以实现光纤加热区域的变化；实现了对光纤拉锥的简化操作。

本实施例的高精度光纤拉锥设备，还可以包括：气流冷却器4；所述气流冷却器4安装在所述伸缩杆50的顶端，且与所述牵引头5相对应。

一般情况下，伸缩杆50上设置有气流支架40，气流冷却器4通过该气流支架40安装在伸缩杆上。气流冷却器一般为高压气流喷射器或者为轴流风扇，能够引入气流对牵引头进行冷却。一般情况下，牵引头插入光纤端部后，需要冷却该处的熔融光纤，使牵引头被熔融光纤包裹，以便于后期拉伸作业。

本实施例中，所述牵引头5包括：超声波换能器57和宝塔形接触头55；该超声波换能器57的底端固定在所述伸缩杆50的顶部，该超声波换能器57的顶端设置有宝塔形接触头55。宝塔形接触头能够提供足够的摩擦力，便于和熔融的光纤结合，也利于迅速散热固化该出的熔融光纤。另外，由于拉锥完成后，牵引头和宝塔形接触头上会有一块包裹的光纤材料，采用超声波换能器后，开启换能器能够迅速破碎该处的光纤材料，并清除干净，以方便下次作业使用。

进一步的，如图2，所述牵引头5的顶部还安装有多块接触板56；每块所述接触板56的一侧均与所述超声波换能器57的侧面相接触；且每块所述接触板56与所述超声波换能器57之间的夹角为45-65度。在这样的夹角环境下，超声波换能器的振动可以有效的传递给接触板，形成不同方向的振动作用，包裹整个牵引头的光纤材料能够迅速破碎，且不易粘接碎屑。

本实施例的高精度光纤拉锥设备，还包括：热交换器6；所述伸缩杆50内设置有用于导流换热介质的导流通道60；该导流通道60经过所述牵引头5，且该导流通道60的两端均与所述热交换器6相连。

因此，冷却牵引头时，可以开启热交换器6，引入温度较低的换热介质，通过导流通道60迅速对牵引头进行冷却；这样牵引头插入熔融的光纤端部后，即可通过冷却牵引头，迅速的固化牵引头周围的光纤材料，能够极大的提高拉锥效率。

更为优选的，所述底座12上安装有可相对所述底座12转动的转动盘52，所述转动盘52的中心位置固定有气缸51；所述伸缩杆50安装在所述气缸51内。牵引头插入熔融光纤端部后，可以旋转一定的角度，更快的与该处熔融的光纤材料相结合，然后迅速冷却再进行拉锥；这样，不仅方便了操作，也提高了效率。拉锥过程中也可以旋转转动盘52，保证拉锥的质量。

本发明的操作步骤如下：

1、取一段待拉锥石英光纤，并在所述石英光纤的顶端套上1个套管，保证光纤与水平面完全垂直。

2、开启旋转套筒和伸缩套筒，使电极加热器对准光纤的底端，打开电极加热器慢慢加大其功率，使光纤底端熔融。

3、迅速控制伸缩杆上的牵引头插入光纤底端，待熔融的光纤包裹牵引头后；开启热交换器和导流通道，迅速冷却牵引头；必要时开启气流冷却器，强制冷却光纤端部。

4、开启旋转套筒和伸缩套筒，使电极加热器对准光纤的带拉锥区域，待该区域达到预定温度后，开启牵引头进行拉锥。

5、拉锥过程中不断的调节电极加热器的位置，保证拉锥效果；

6、拉锥完成后，采用光纤切割刀对光纤的拉锥区域进行切割，保证切割端面整齐。

另外，本发明的高精度光纤拉锥设备建造成本合理，结构设计紧凑，能充分的挖掘现有各项设备和技术的潜力，运行效率高且使用稳定，作业流程更加简便。

上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到上述实施例方法可借助一些变形加必需的通用技术叠加的方式来实现；当然也可以通过简化上位一些重要技术特征来实现。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分为拉锥设备的合理结构，并且包含本发明各个实施例所述的改进结构和方法。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各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，或者对其中部分或者全部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范围。