專利名稱：制造光纜帶槽棒的設(shè)備和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于制造具有SZ-槽的光纜用的帶槽棒的設(shè)備和方法。
背景技術(shù)：
所謂“SZ-槽”是一種已知的用于容納光纖的帶槽棒的溝槽形狀，其中螺旋槽的方向按照S-扭轉(zhuǎn)方向和Z-扭轉(zhuǎn)方向交替。圖5A和圖5B分別是具有這種SZ-槽的帶槽棒實(shí)例的截面圖和透視圖。
在圖5A和圖5B中，附圖標(biāo)記11,12,13和14分別代表帶槽棒，拉伸件，槽和反轉(zhuǎn)中心線。
該反轉(zhuǎn)中心線是一個虛擬軸，它連接了每一個槽中位于該槽被反轉(zhuǎn)的點(diǎn)(反轉(zhuǎn)部分)和鄰近的反轉(zhuǎn)部分之間的點(diǎn)，并且對于每一個槽來講都存在。在圖5A和圖5B中，畫有斜線的槽的反轉(zhuǎn)部分由附圖標(biāo)記15-1和15-2表示，反轉(zhuǎn)中心線由附圖標(biāo)記14表示。該帶槽棒11由熱塑性樹脂通過擠壓模塑法制備而成，因此在其中心設(shè)有拉伸件12。在該帶槽棒11的外表面形成一或多個槽13。
當(dāng)將光纖插入帶有SZ-溝槽的帶槽棒中時，在將該帶槽棒直向拉伸的同時，每一個槽形成的軌跡以一相對于該反轉(zhuǎn)中心線的預(yù)定角度沿正向和反向轉(zhuǎn)動，然后返回。在帶槽棒所具有的S槽或Z槽形成一個在該帶槽棒表面一個方向轉(zhuǎn)動的軌跡的情況下，需要旋轉(zhuǎn)光纖饋入裝置或帶槽棒饋入裝置以及卷繞裝置，這一切需要大型而復(fù)雜的設(shè)備。
相反，當(dāng)使用具有SZ-槽的帶槽棒時，只需轉(zhuǎn)動該帶槽棒使得該光纖插入的位置是周期性反轉(zhuǎn)的即可，而不需要使用旋轉(zhuǎn)這種大型設(shè)備的機(jī)械。這基本上可以簡化生產(chǎn)設(shè)備，降低成本，并提高安全性。
在一種已知的模壓具有SZ-槽的帶槽棒的方法中，在模具沿交替方向旋轉(zhuǎn)的同時，用模具擠出熔融熱塑性樹脂，該模具內(nèi)表面具有與該槽在幾個點(diǎn)上的局部形狀相對應(yīng)的凹陷或凸出。
使用變速電機(jī)以及傳動裝置驅(qū)動該模具，該電機(jī)能正向和反向旋轉(zhuǎn)?？刂圃撃＞咝D(zhuǎn)速度的速度控制法是一種典型的控制電機(jī)的方法，該方法中，速度指令電壓基本上是具有正弦波形的電壓。該SZ-槽的反轉(zhuǎn)周期與該速度指令信號的周期相同。由于該反轉(zhuǎn)角與該速度指令電壓的時間積分值成比例，該角由該正弦電壓波形的振幅確定。因此，改變該具有正弦電壓波形的速度指令信號的周期或振幅，以改變該SZ-槽的周期或反轉(zhuǎn)角。
圖3表示一理想的速度指令電壓隨時間變化的電壓波形，以及模具的旋轉(zhuǎn)位置。為了便于理解該模具的旋轉(zhuǎn)位置，在它的一個位置上顯示一個點(diǎn)。對于傳統(tǒng)方法中電機(jī)關(guān)于時間的速度指令電壓，理想的是標(biāo)準(zhǔn)的正弦波形，如圖3所示，其中在正向旋轉(zhuǎn)側(cè)和反向旋轉(zhuǎn)側(cè)的周期相同，并且振幅的正負(fù)絕對值彼此相等。也就是，在起始位置“a”，該速度指令電壓是0V，朝向b點(diǎn)隨時間而增加，該電機(jī)的速度也增加。該電壓的時間積分值，也就是該電壓波形的面積，與該模具的旋轉(zhuǎn)角成比例。到達(dá)點(diǎn)“b”之后，該電機(jī)的速度下降，在“c”降為0。隨后，沿負(fù)方向施加速度指令電壓，該電機(jī)開始反向旋轉(zhuǎn)。在點(diǎn)“d”，該電機(jī)的速度達(dá)到了反向的最大速度。然后，該速度逐漸下降，在點(diǎn)“e”降為0。在這種情況下，當(dāng)圖3中正向的面積A與反向的面積B彼此相等時，該模具的正向旋轉(zhuǎn)角和反向旋轉(zhuǎn)角也相等，因此該旋轉(zhuǎn)模具返回至起始位置，在帶槽棒被直向拉伸時，該SZ-槽的反轉(zhuǎn)中心線一直位于該帶槽棒截面邊緣的恒定角度位置。
作為設(shè)計(jì)電壓，在傳統(tǒng)方法中的電機(jī)速度指令電壓具有正弦電壓波形，其中在正向旋轉(zhuǎn)側(cè)的速度指令電壓和在反向旋轉(zhuǎn)側(cè)的速度指令電壓的周期和峰值相同。但是，實(shí)際的速度指令電壓中，由于產(chǎn)生該速度指令電壓的電設(shè)備的特征，該電壓畫出的正弦波形從原點(diǎn)向上或向下偏移，并且總是會存在一個對應(yīng)于該偏移的偏置電壓。由于這個原因，如圖4所示，該速度指令電壓不具有一個以0V為中心的完美的正弦波形，而具有一個向正向或負(fù)向偏移的波形。有時，該偏置電壓達(dá)到該速度指令電壓峰值的2-3％。這導(dǎo)致了該模具正向旋轉(zhuǎn)側(cè)和反向旋轉(zhuǎn)側(cè)之間的旋轉(zhuǎn)角不同。當(dāng)在這種狀態(tài)下重復(fù)正反交替驅(qū)動時，如圖4所示，由于在一側(cè)的旋轉(zhuǎn)角始終大于在另一側(cè)的旋轉(zhuǎn)角，因此在一個周期中產(chǎn)生了一個角θ的位移，導(dǎo)致該SZ-槽反轉(zhuǎn)部分位置的逐漸移動。同時，該反轉(zhuǎn)中心線形成了一個在該帶槽棒外表面螺旋轉(zhuǎn)動的軌跡。由于在SZ-槽反轉(zhuǎn)部分的位置和光纖的光透射損耗之間存在著一定的關(guān)系，故這種反轉(zhuǎn)部分位置的變化增加了光纖的光透射損耗。
如上所述，當(dāng)驅(qū)動該旋轉(zhuǎn)模具的電機(jī)連續(xù)并交替地沿正向和反向旋轉(zhuǎn)以由制造光纜帶槽棒的設(shè)備形成SZ-槽時，該模具反轉(zhuǎn)中心線的位置逐漸移動。因此，該反轉(zhuǎn)部分的位置在該槽的縱向是不固定的，這導(dǎo)致了光纖的光透射損耗。
由于該反轉(zhuǎn)中心線在一個方向轉(zhuǎn)動，所以需要將該光纖饋入位置相對于該帶槽棒的中心軸轉(zhuǎn)動，這削弱了使用帶有SZ-槽帶槽棒的優(yōu)點(diǎn)；也就是說，這使得簡化生產(chǎn)設(shè)備和降低成本變得困難。
本發(fā)明的目的是提供制造光纜用的帶槽棒的方法和設(shè)備，能夠防止該帶槽棒反轉(zhuǎn)部分的位置發(fā)生偏移。
發(fā)明公開本發(fā)明提供一種光纜帶槽棒制造設(shè)備，用以通過周期性地變換驅(qū)動旋轉(zhuǎn)模具的變速電機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向，而在正向和反向交替地驅(qū)動旋轉(zhuǎn)模具，從而制造用于光纜的具有SZ-槽的帶槽棒，其中對于該驅(qū)動旋轉(zhuǎn)模具的變速電機(jī)的速度指令電壓，在正向旋轉(zhuǎn)側(cè)和在反向旋轉(zhuǎn)側(cè)的峰值被分別設(shè)定。該速度指令電壓可以具有一周期性的波形，例如正弦波形或梯形波形。
上述光纜帶槽棒制造設(shè)備包括一控制部件，它有一用于檢測該旋轉(zhuǎn)模具起始位置的起始位置檢測傳感器，從而根據(jù)該起始位置檢測傳感器的輸出而強(qiáng)制性地將該速度指令電壓改變?yōu)橐活A(yù)定值。
在上面的發(fā)明中，該起始位置檢測傳感器的檢測定時，被限定在速度指令電壓周期性反轉(zhuǎn)的電壓波形的一預(yù)定相位范圍內(nèi)。
提供一種使用本發(fā)明的制造設(shè)備制造光纜帶槽棒的方法，其中對在正向旋轉(zhuǎn)側(cè)和在反向旋轉(zhuǎn)側(cè)的電壓值進(jìn)行設(shè)定，使得該速度指令電壓在正向旋轉(zhuǎn)側(cè)和在反向旋轉(zhuǎn)側(cè)的的積分值彼此基本上相等。
提供一種制造光纜帶槽棒的方法，其中在正向旋轉(zhuǎn)側(cè)和在反向旋轉(zhuǎn)側(cè)中一側(cè)的峰值高于另一側(cè)的峰值，并且根據(jù)該起始位置檢測傳感器的輸出，通過將該速度指令電壓強(qiáng)制性地反轉(zhuǎn)至峰值高的一側(cè)，來消除該偏置的影響。
附圖的簡要說明

圖1為表示本發(fā)明的光纜用的帶槽棒制造設(shè)備的主要部分的總結(jié)構(gòu)圖。
圖2為表示本發(fā)明一實(shí)施方案的速度指令電壓的電壓波形和模具旋轉(zhuǎn)位置的說明圖。
圖3為表示該速度指令電壓的理想電壓波形和模具旋轉(zhuǎn)位置的說明圖。
圖4為表示包括偏置電壓的速度指令電壓的電壓波形和模具旋轉(zhuǎn)位置的說明圖。
圖5為表示具有SZ-槽的帶槽棒實(shí)例的透視圖。
本發(fā)明的最佳實(shí)施方式圖1為表示本發(fā)明的光纜用的帶槽棒制造設(shè)備的主要部分的總結(jié)構(gòu)圖。在該圖中，附圖標(biāo)記1,2,3,4,5,6,7,8,11,12和13分別表示線路控制裝置，變速電機(jī)，傳動機(jī)構(gòu)，旋轉(zhuǎn)模具，擠壓機(jī)，用于近程傳感器的鋼板，近程傳感器，支架，帶槽棒，拉伸件和槽。
該線路控制裝置1是變速電機(jī)2的程控驅(qū)動條件的控制部分。在那里產(chǎn)生一預(yù)定的速度指令信號，也就是一個速度指令電壓，該變速電機(jī)2按照對應(yīng)于該速度指令信號值的速度旋轉(zhuǎn)。該線路控制裝置1是一個按照程序設(shè)計(jì)操作的微處理器，能夠進(jìn)行高速數(shù)字處理。變速電機(jī)2是一個可逆電機(jī)，它能夠根據(jù)速度指令信號的極性改變旋轉(zhuǎn)方向，在正向和反向旋轉(zhuǎn)。該變速電機(jī)2的旋轉(zhuǎn)通過傳動機(jī)構(gòu)3傳遞到該旋轉(zhuǎn)模具4，以驅(qū)動該旋轉(zhuǎn)模具4。將拉伸件12插入到該旋轉(zhuǎn)模具4的中央，提供熔融熱塑性樹脂并使它從擠壓機(jī)5中擠出到該拉伸件12的周圍，由此制造帶槽棒11，它的槽13的扭轉(zhuǎn)方向根據(jù)該旋轉(zhuǎn)模具4在周期性變化方向上的旋轉(zhuǎn)而縱向變化。
在該實(shí)施方案中，設(shè)置與旋轉(zhuǎn)模具4一起旋轉(zhuǎn)的用于近程傳感器的鋼板6，以檢測該旋轉(zhuǎn)模具4的角位置，并檢測到該用于近程傳感器的鋼板6靠近固定在支架8的近程傳感器7。該用于近程傳感器的鋼板6的特征在于由近程傳感器7的檢測部件來對其進(jìn)行選擇，并能被該近程傳感器7檢測。因此，當(dāng)使用微動開關(guān)作為近程傳感器7時，該用于近程傳感器的鋼板6形成一個鄰接該微動開關(guān)的凸出物或類似物。當(dāng)使用電磁近程開關(guān)作為近程傳感器7時，該用于近程傳感器的鋼板6由磁性材料形成。其它適用的傳感器，例如光電傳感器或電容傳感器，可以用作近程傳感器7，并相應(yīng)地選擇用于近程傳感器的鋼板6。
在圖1所示的特定實(shí)施例中，使用交流伺服電機(jī)(性能37KW，額定轉(zhuǎn)數(shù)1500rpm)作為變速可逆電機(jī)驅(qū)動該旋轉(zhuǎn)模具，使用近程開關(guān)作為起始位置檢測傳感器。
參考圖2描述驅(qū)動該旋轉(zhuǎn)模具的方法。圖2表示速度指令電壓和該旋轉(zhuǎn)模具的旋轉(zhuǎn)位置，其方式與圖3和圖4相類似。用于近程傳感器的鋼板6與放置在檢測起始位置的近程傳感器7處的旋轉(zhuǎn)模具4一起旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)角度被指定為該旋轉(zhuǎn)模具4的起始位置。當(dāng)帶槽棒被模制時，開始驅(qū)動該變速電機(jī)，使該變速電機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向從該起始位置向正向和反向在該起始位置處周期性變化。當(dāng)該帶槽棒被模制時，如果旋轉(zhuǎn)模具4不在該起始位置處，那么它首先向該起始位置處旋轉(zhuǎn)，然后開始模制。
使旋轉(zhuǎn)模具4在正向和反向交替旋轉(zhuǎn)以形成SZ-槽的變速電機(jī)2，其速度指令電壓的電壓波形不是簡單的正弦波形，如圖2所示，與偏置電壓有關(guān)，其波形在反向旋轉(zhuǎn)側(cè)的驅(qū)動電壓振幅V2比在正向旋轉(zhuǎn)側(cè)的驅(qū)動電壓振幅V1基本上大幾個百分比(+α％)。
在正向旋轉(zhuǎn)側(cè)和反向旋轉(zhuǎn)側(cè)的周期沒有改變。這使得該模具即使是在它由于偏置電壓而基本上已經(jīng)在正向旋轉(zhuǎn)更多時，該模具仍可以可靠地返回至起始位置。
通過這樣使峰值在一側(cè)比另一側(cè)設(shè)定得更高，不僅在當(dāng)該速度指令信號的波形在正向旋轉(zhuǎn)側(cè)的時間積分面積由于偏置電壓的影響而小于該速度指令信號的波形在反向旋轉(zhuǎn)側(cè)的時間積分面積時可以進(jìn)行校正，當(dāng)該速度指令信號的波形在正向旋轉(zhuǎn)側(cè)的時間積分面積大于該速度指令信號的波形在反向旋轉(zhuǎn)側(cè)的時間積分面積時也可以進(jìn)行校正?？梢匀我膺x擇該α值。盡管在上面的描述中該速度指令信號在正向旋轉(zhuǎn)側(cè)具有正偏置電壓，但是當(dāng)然在該速度指令信號在反向旋轉(zhuǎn)側(cè)具有偏置電壓的情況下也很容易地作出校正。
當(dāng)近程傳感器7檢測該旋轉(zhuǎn)模具4到達(dá)起始位置的時間時，在反向旋轉(zhuǎn)側(cè)的速度指令電壓被重新設(shè)定，同時被切換至在正向旋轉(zhuǎn)側(cè)的速度指令電壓。這一切如圖2所示，其中在比360°稍微提前一些的地方，該正弦波被重新設(shè)定為0V。因此，面積A和B彼此相等。結(jié)果，該電機(jī)的正向旋轉(zhuǎn)角和反向旋轉(zhuǎn)角彼此相等，該旋轉(zhuǎn)模具每一次幾乎在正向旋轉(zhuǎn)側(cè)和反向旋轉(zhuǎn)側(cè)的相同位置倒轉(zhuǎn)，這避免了該SZ-槽反轉(zhuǎn)中心線的偏移。
存在一種帶槽棒，其中槽在該帶槽棒外表面上在毗鄰的反轉(zhuǎn)位置之間轉(zhuǎn)動的角度被設(shè)定為360°或更大。為了制造這種帶槽棒，在正向和反向旋轉(zhuǎn)過程中對起始位置進(jìn)行兩次或更多次的檢測，因?yàn)樵撔D(zhuǎn)模具4的正向旋轉(zhuǎn)角和反向旋轉(zhuǎn)角是360°或更大。因此，優(yōu)選對將在反向旋轉(zhuǎn)側(cè)的速度指令電壓重新設(shè)定為0V的時間進(jìn)行限制，從而只能在當(dāng)該正弦波形的相位處于一限定的相位范圍時才能檢測到該起始位置，該限定的相位范圍例如1.5π(270°)-2π(360°)。優(yōu)選該相位范圍可以通過程序設(shè)計(jì)而被任意限定。
該速度指令電壓可以被任意設(shè)定為具有一個非正弦波形。在這個實(shí)施方案中，通過在線路控制裝置1中編置程序，可以產(chǎn)生所希望的波形。盡管上面描述了單個位置檢測傳感器，但可以使用多個位置檢測傳感器。
根據(jù)本發(fā)明從上述描述中可以清楚地看出，由于可以分別設(shè)定驅(qū)動旋轉(zhuǎn)模具的變速電機(jī)的速度指令電壓在正向旋轉(zhuǎn)側(cè)和反向旋轉(zhuǎn)側(cè)的峰值，根據(jù)其極性可以取消偏置電壓，可以校正由于驅(qū)動該旋轉(zhuǎn)模具的設(shè)備的偏置電壓而產(chǎn)生的倒轉(zhuǎn)角位置的累加偏移。
另外，由于提供了起始位置檢測傳感器以檢測該旋轉(zhuǎn)模具的起始位置，并且由于速度指令電壓被根據(jù)該起始位置檢測傳感器的輸出而強(qiáng)制性地改變?yōu)橐活A(yù)定值，因此即使當(dāng)該旋轉(zhuǎn)模具被重復(fù)倒轉(zhuǎn)時，也可以可靠地返回該旋轉(zhuǎn)模具。由于該起始位置不變，故該倒轉(zhuǎn)角的位置是穩(wěn)定的，該反轉(zhuǎn)部分位置逐漸改變的現(xiàn)象被避免。這使得它可以減少由于該SZ-槽反轉(zhuǎn)部分位置改變產(chǎn)生的光透射損耗，并因此改善了該光纜的性能。
由于該起始位置檢測傳感器的檢測時間被限定在該速度指令電壓的相位范圍內(nèi)，故該旋轉(zhuǎn)模具的旋轉(zhuǎn)角可以被設(shè)定為360°或更大，可以制造一個帶有SZ-槽的帶槽棒，其中模具從一個反轉(zhuǎn)部分至其毗鄰的反轉(zhuǎn)部分的轉(zhuǎn)動角為360°或更大。
由于對正向旋轉(zhuǎn)側(cè)和反向旋轉(zhuǎn)側(cè)的電壓進(jìn)行設(shè)定，使得該速度指令電壓在正向旋轉(zhuǎn)側(cè)和反向旋轉(zhuǎn)側(cè)的時間積分值基本彼此相等，所以該反轉(zhuǎn)部分位置是穩(wěn)定的，該反轉(zhuǎn)部分位置逐漸改變的現(xiàn)象被避免。這使得它可以減少由于該SZ-槽反轉(zhuǎn)部分位置改變產(chǎn)生的光透射損耗，并因此改善了該光纜的性能。
由于根據(jù)該正向和反向旋轉(zhuǎn)側(cè)中峰值低的一個而取消了偏置值，因此當(dāng)該模具旋轉(zhuǎn)到峰值高的一側(cè)時，該速度指令電壓被根據(jù)該起始位置檢測傳感器的輸出而強(qiáng)制性地改變，由此消除了該偏置電壓的影響。這使得它可以校正由于驅(qū)動該旋轉(zhuǎn)模具的設(shè)備的偏置電壓而產(chǎn)生的倒轉(zhuǎn)角位置的累加偏移。
工業(yè)應(yīng)用如上所述，通過使用本發(fā)明的光纜用帶槽棒制造設(shè)備和方法，即使當(dāng)變速電機(jī)中存在偏置電壓時，也可以在具有SZ-槽的帶槽棒中形成在正向旋轉(zhuǎn)側(cè)和反向旋轉(zhuǎn)側(cè)具有相同周期和相同尺寸的槽。由于該反轉(zhuǎn)部分位置不會從所設(shè)計(jì)的位置發(fā)生偏移，因此可以獲得具有優(yōu)異透射特性的光纜。
權(quán)利要求
1．一種光纜帶槽棒制造設(shè)備，包括一旋轉(zhuǎn)模具和一驅(qū)動所述旋轉(zhuǎn)模具的變速電機(jī)，所述帶槽棒具有一或多個通過周期性地沿正向和反向倒轉(zhuǎn)所述變速電機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向而模制的SZ-槽，其中所述變速電機(jī)的速度指令電壓，在正向旋轉(zhuǎn)側(cè)和反向旋轉(zhuǎn)側(cè)的峰值可以被分別設(shè)定。
2．如權(quán)利要求1的光纜帶槽棒制造設(shè)備，還包括一控制部件，它有一用于檢測所述旋轉(zhuǎn)模具起始位置的起始位置檢測傳感器，所述控制部件根據(jù)所述起始位置檢測傳感器的輸出而強(qiáng)制性地將該速度指令電壓改變?yōu)橐活A(yù)定值。
3．如權(quán)利要求2的光纜帶槽棒制造設(shè)備，其中由所述起始位置檢測傳感器檢測的定時，被限定在速度指令電壓周期性反轉(zhuǎn)的電壓波形的預(yù)定相位范圍內(nèi)。
4．一種使用如權(quán)利要求1的光纜帶槽棒制造設(shè)備制造光纜帶槽棒的方法，其中對在正向旋轉(zhuǎn)側(cè)和反向旋轉(zhuǎn)側(cè)的電壓值進(jìn)行設(shè)定，使得該速度指令電壓在正向旋轉(zhuǎn)側(cè)和在反向旋轉(zhuǎn)側(cè)的積分值基本上彼此相等。
5．一種使用如權(quán)利要求2或3的光纜帶槽棒制造設(shè)備制造光纜帶槽棒的方法，其中為了消除產(chǎn)生該速度指令電壓用的裝置的偏置電壓，根據(jù)在正向旋轉(zhuǎn)側(cè)和反向旋轉(zhuǎn)側(cè)的峰值中較低的一個，當(dāng)所述模具旋轉(zhuǎn)至峰值較高的一側(cè)時，根據(jù)該起始位置檢測傳感器的輸出，通過強(qiáng)制性地反轉(zhuǎn)該速度指令電壓來消除該偏置電壓的影響。
全文摘要
提供一種制造具有SZ－槽的帶槽棒用的設(shè)備和方法,其中可以防止反轉(zhuǎn)部分的位置發(fā)生偏移。在制造帶槽棒的設(shè)備中,施加在驅(qū)動旋轉(zhuǎn)模具的變速電機(jī)上的速度指令電壓在正向旋轉(zhuǎn)側(cè)和反向旋轉(zhuǎn)側(cè)的峰值被分別設(shè)定,而且該速度指令電壓在正向旋轉(zhuǎn)側(cè)和反向旋轉(zhuǎn)側(cè)的時間積分值被設(shè)定為彼此相等,由此消除了速度指令電壓的偏置電壓的影響。
文檔編號G02B6/44GK1301356SQ99806241
公開日2001年6月27日 申請日期1999年8月26日 優(yōu)先權(quán)日1998年10月21日
發(fā)明者伊藤裕之, 岡田武彥, 安井繁騎, 荒木輝男 申請人:住友電氣工業(yè)株式會社