CN113866900B - 一种多路光纤旋转连接器 - Google Patents

Abstract

本发明属于光信号传输领域，具体涉及一种多路光纤旋转连接器，包括道威棱镜、棱镜套筒，所述道威棱镜容纳并固定在棱镜套筒内；所述道威棱镜包括射入面、射出面以及反射面，所述道威棱镜还包括定位平面，所述定位平面连接在射入面和射出面之间，且与反射面相对；所述棱镜套筒包括内表面，所述内表面上设置有内平面，所述内平面与定位平面贴合。本发明的多路光纤旋转连接器，可以有效降低装配难度，减少装配步骤。通过道威棱镜、棱镜套筒、轴端端盖、准直器固定端盖的配合，最终可以实现免装调的光线旋转连接器，无需考虑装调设备安装空间，在相同通光孔径情况下，路数可得到大大提高。

Description

一种多路光纤旋转连接器

技术领域

本发明属于光信号传输领域，具体涉及一种多路光纤旋转连接器。

背景技术

光纤旋转连接器(FORJ：Fiber Optic Rotary Joint)又称光纤滑环，光纤旋转接头，光铰链等，其作用是解决相对的旋转部件间光信号的传输问题，即保证光信号的传输不因为旋转而中断。与传统的电连接器相比，光纤旋转连接器有以下优点：使用光进行信号传输，无电磁泄漏，保密性好，抗电磁干扰；无接触传输，无磨损，寿命长，可达500万转；无摩擦，可在易燃易爆的环境中使用；传输带宽远远大于电连接器，与波分复用器配合使用，更可以成倍提高带宽；允许转速高，最高可达上万转每分钟。光纤旋转连接器可实现光信号从固定部分到转动部分间的360°旋转传输。

目前的光纤旋转连接器，其道威棱镜及光纤准直器均无法直接通过机械轴定位其光轴，所以光纤旋转连接器在装配过程中需要一套复杂的装调系统，装调工作量大，指标不易控制。为了解决该问题，现有专利公开号为CN111487726A的发明专利申请，公开了一种小型化的多路光纤旋转连接器，包括芯部，所述芯部包括旋转端出线组件、固定端出线组件、传动机构和棱镜组件；所述旋转端出线组件、固定端出线组件分别安装在所述传动机构的两端，所述传动机构包括内轴，所述棱镜组件安装在所述传动机构的内轴中；所述棱镜组件包括异形道威棱镜和棱镜套筒，所述异形道威棱镜安装在棱镜套筒中；所述异形道威棱镜包括两侧相对的射入面和射出面，所述射入面和射出面的延伸线构成90°夹角，所述射入面和射出面之间的底部为水平的折射面，所述折射面的上侧为一个圆柱状的非工作面，两侧为光的射入面和射出面为工作面，光从一侧的射入面射入，在底部折射面折射后，从相对的另一侧的射出面射出；所述异形道威棱镜的圆柱状的非工作面、棱镜套筒和内轴同轴心。该发明专利申请通过对道威棱镜外形进行改造，使异形道威棱镜可通过机械定位实现光轴与旋转轴重合，无需道威棱镜装调系统。但是该发明专利申请仍然需要调整道威棱镜和棱镜套筒的位置关系，轴承端盖、光纤准直器固定端盖的位置也相应需要精确微调。

发明内容

为了解决现有技术中存在的问题，本发明提出了一种多路光纤旋转连接器，通过对道威棱镜、棱镜套筒、轴承端盖、光纤准直器固定端盖的结构改进，可避免引入装调系统，免除光纤准直器的装调环节。

本发明的具体技术方案如下：

一种多路光纤旋转连接器，包括道威棱镜、棱镜套筒，所述道威棱镜容纳并固定在棱镜套筒内；所述道威棱镜包括射入面、射出面以及反射面，所述道威棱镜还包括定位平面，所述定位平面连接在射入面和射出面之间，且与反射面相对；所述棱镜套筒包括内表面，所述内表面上设置有内平面，所述内平面与定位平面贴合。

其中，所述定位平面与反射面平行。

其中，所述棱镜套筒沿其轴向依次分布有送入段、配合段以及限位段，所述送入段的内径大于配合段的内径，配合段的内径大于限位段的内径，所述内平面设置在配合段的内壁上，所述配合段的长度小于道威棱镜的长度。

其中，所述多路光纤旋转连接器还包括轴端端盖和传动机构，棱镜套筒与传动机构相对固定，所述轴端端盖固定在传动机构的两端，所述轴端端盖上对应传动机构设置有若干个腰型螺丝安装孔。

其中，所述多路光纤旋转连接器还包括轴端端盖，所述轴端端盖上设置有第二定位结构，所述棱镜套筒包括外表面，所述外表面上设置有第一定位结构，所述第一定位结构与第二定位结构配合，将轴端端盖与棱镜套筒的相对位置固定。

其中，所述多路光纤旋转连接器还包括准直器固定端盖，所述轴端端盖上设置第三定位结构，所述准直器固定端盖上设置第四定位结构，所述第三定位结构与第四定位结构配合，使得轴端端盖与准直器固定端盖的相对位置固定。

其中，所述轴端端盖包括定位端，所述第二定位结构设置在定位端上，所述第三定位结构与第二定位结构共用，所述第一定位结构、第二定位结构、第四定位结构均为平面。

其中，所述准直器固定端盖上设置有轴向的安装孔，两端的准直器固定端盖的安装孔旋转对称，并且两端的准直器固定端盖的第四定位结构镜像对称。

有益效果

本发明的多路光纤旋转连接器，可以有效降低装配难度，减少装配步骤。通过道威棱镜、棱镜套筒、轴端端盖、准直器固定端盖的配合，最终可以实现免装调的光线旋转连接器，无需考虑装调设备安装空间，在相同通光孔径情况下，路数可得到大大提高。

附图说明

图1为本发明的多路光纤旋转连接器的示意图，

图2为本发明道威棱镜的示意图，

图3为本发明道威棱镜的俯视图，

图4为本发明道威棱镜的剖面图，

图5为本发明棱镜套筒和道威棱镜的配合示意图，

图6为本发明棱镜套筒的轴向剖面图，

图7为本发明棱镜套筒的径向剖视图，

图8为本发明轴端端盖的示意图，

图9为本发明轴端端盖与棱镜套筒的配合示意图，

图10为本发明准直器固定端盖的示意图，

图11为本发明准直器固定端盖与道威棱镜的原理示意图，

图12为本发明固定端盖胚件的示意图，

图13为本发明固定端盖胚件的加工示意图，

图14为本发明固定端盖胚件的另一张加工示意图。

具体实施方式

本发明所述的多路光纤旋转连接器如图1所示，包括道威棱镜1、棱镜套筒2、轴端端盖3以及准直器固定端盖4，所述道威棱镜1容纳并固定在棱镜套筒2内，所述棱镜套筒2的两端设置有轴端端盖3，远离轴端端盖3的外侧设置有准直器固定端盖4，所述棱镜套筒2、轴端端盖3、准直器固定端盖4同轴；如图2、3、4所示，所述道威棱镜1包括与CN111487726A相同的射入面11、射出面12以及反射面15，所述射入面11与射出面12垂直，所述射入面11、射出面12、反射面15的所在平面的法线位于同一平面上，本发明的道威棱镜1其特点在于还包括定位平面13，所述定位平面13连接在射入面11和射出面12之间，且与反射面15相对，本发明的所述棱镜套筒2如图5、6所示包括内表面21，所述内表面21上设置有内平面23，所述内平面23与定位平面13贴合，所述内平面23限制道威棱镜1的轴向旋转。

通过对道威棱镜1、棱镜套筒2进行改进，在现有技术的基础上增加定位平面13以及内平面23，通过定位平面13与内平面23配合，不会出现现有技术中道威棱镜1在棱镜套筒2内旋转的情况，使得道威棱镜1和棱镜套筒2的位置相对固定，从而减少了调整道威棱镜在棱镜套筒2中位姿的环节，提高了装配效率。其次，定位平面13相对其他形式，其在装配过程中受到应力发生损坏的可能性更小，且加工方式简单。

其中优选的，所述定位平面13与反射面15平行。

具体来说，所述棱镜套筒2沿其轴向依次分布有送入段25、配合段26以及限位段27，所述送入段25的内径大于配合段26的内径，配合段26的内径又大于限位段27的内径，所述内平面23设置在配合段26的内壁上，所述配合段26的外形与道威棱镜1的外形相匹配，配合段26的长度小于道威棱镜1的长度。如此设置，道威棱镜1在送入棱镜套筒2内的过程中，由于送入段25尺寸大过道威棱镜1的尺寸，故不会产生过多的面接触，防止对道威棱镜1产生应力造成损伤，当道威棱镜1进入配合段26后，由于道威棱镜1的尺寸又大于限位段27，道威棱镜1被限位在配合段26内，并且由于道威棱镜1长于配合段26，故可以在送入段25对道威棱镜1封胶，从而将道威棱镜1固定在棱镜套筒2内，且不影响道威棱镜1的功能。

如图1所示，所述多路光纤旋转连接器还包括传动机构5和内轴6，所述内轴6与传动机构5相对固定，棱镜套筒2其外部轮廓与内轴6的内表面轮廓匹配，从而实现棱镜套筒2径向固定，所述轴端端盖3通过螺丝固定在传动机构5上。其中优选的，如图8所示，所述轴端端盖3上对应传动机构5的固定面32上设置有若干个腰型螺丝安装孔34，以应对当棱镜套筒2与传动机构5的相对位置发生偏移时，与棱镜套筒2相对固定的轴端端盖3可以在调整后的位置上，与传动机构5螺丝固定。

其中优选的，所述棱镜套筒2包括外表面22，所述外表面22上设置有第一定位结构24，如图8所示，所述轴端端盖3包括定位端31，所述定位端31轴向延伸，辅助轴端端盖3与棱镜套筒2的配合定位，所述定位端31上设置有第二定位结构33。所述第一定位结构24与第二定位结构33配合，将轴端端盖3与棱镜套筒2的相对位置固定。具体来说，如图6所述第一定位结构24可以为平面，如图8所示，所述第二定位结构33同样为平面，所述第一定位结构24与第二定位结构33平行，如图9所示，本技术方案在使用时，将方形限位块27镶嵌在第一定位结构24与第二定位结构33之间，保证第一定位结构24与第二定位结构33位置固定，即轴端端盖3与棱镜套筒2位置固定。

进一步地，所述轴端端盖3上还可以设置第三定位结构，如图10所示，所述准直器固定端盖4上设置第四定位结构41，所述第三定位结构与第四定位结构41配合，使得轴端端盖3与准直器固定端盖4的相对位置固定。举例来说，本实施例中所述第三定位结构与第二定位结构33共用平面，所述第四定位结构41为与第二定位结构33平行的平面，所述第四定位结构41与第三定位结构配合，准直器固定端盖4与轴端端盖3的相对位置固定。通过设置第一定位结构24、第二定位结构33、第三定位结构与第四定位结构41，使得棱镜套筒2、轴端端盖3、准直器固定端盖4三者的位置相对固定，从而避免了现有技术中调节完棱镜套筒2还需要接着调节准直器固定端盖4相对位置的步骤，通过减少装配的次数，从而减少了装配调节中的误差，并且提高了装配效率。

需要指出的是，实际的准直器固定端盖4中心设置的安装孔，很难精确到正好关于其轴线对称布置，如图11所示，其公开了准直器固定端盖安装孔的位置不相对于中心轴对称通过道威棱镜的镜像原理，此时，左右两端的准直器固定端盖4其安装孔应该正好旋转对称。因此，优选两端的准直器固定端盖4的安装孔旋转对称，并且两端的准直器固定端盖4的第四定位结构41镜像对称，从而确保准直器固定端盖4安装到位，与轴端端盖3、棱镜套筒2相对固定后，不需要再调整准直器固定端盖4的位置，装配效率提高。

为了确保两端准直器固定端盖4能够绝对的旋转对称，本发明还提出了一种准直器固定端盖4的加工方法。首先制备固定端盖胚件，所述固定端盖胚件包括连续重复的若干个实心的准直器固定端盖预备件。举例来说，如图12所示，所述固定端盖胚件包括左右两个相同的但连续设置的准直器固定端盖。随后，在固定端盖胚件上，贯通设置若干个平行于其轴线的安装孔。如图13所示，此实施例中所述安装孔为两个，且不关于轴线对称。这之后，如图14所示，在每个准直器固定端预备件上加工设置第四定位结构41，使得每个准直器固定端盖预备件上的第四定位结构41在旋转180°后镜像对称。最后，沿准直器固定端盖预备件的轮廓进行切割，得到成品准直器固定端盖。

如果按照现有技术的加工方式，需要加工安装孔正好旋转对称的两个准直器固定端盖，但是由于安装孔的角度及其与轴线的距离均不具有特殊性，所以加工起来十分困难。但是如果使用本发明的准直器固定端盖4的制备方法，将加工后的固定端盖胚件切割为两个，切割开的两个准直器固定端盖的必然是旋转对称的，不会出现不匹配的情况，极大的降低了准直器固定端盖的加工难度，减少了加工步骤。

Claims (7)

1.一种多路光纤旋转连接器，包括道威棱镜(1)、棱镜套筒(2)，所述道威棱镜(1)容纳并固定在棱镜套筒(2)内；所述道威棱镜(1)包括射入面(11)、射出面(12)以及反射面(15)，其特征在于，所述道威棱镜(1)还包括定位平面(13)，所述定位平面(13)连接在射入面(11)和射出面(12)之间，且与反射面(15)相对；所述棱镜套筒(2)包括内表面(21)，所述内表面(21)上设置有内平面(23)，所述内平面(23)与定位平面(13)贴合；

还包括轴端端盖(3)，所述轴端端盖(3)上设置有第二定位结构(33)，所述棱镜套筒(2)包括外表面(22)，所述外表面(22)上设置有第一定位结构(24)，所述第一定位结构(24)与第二定位结构(33)配合，将轴端端盖(3)与棱镜套筒(2)的相对位置固定。

2.根据权利要求1所述的多路光纤旋转连接器，其特征在于，所述定位平面(13)与反射面(15)平行。

3.根据权利要求1所述的多路光纤旋转连接器，其特征在于，所述棱镜套筒(2)沿其轴向依次分布有送入段(25)、配合段(26)以及限位段(27)，所述送入段(25)的内径大于配合段(26)的内径，配合段(26)的内径大于限位段(27)的内径，所述内平面(23)设置在配合段(26)的内壁上，所述配合段(26)的长度小于道威棱镜(1)的长度。

4.根据权利要求1所述的多路光纤旋转连接器，其特征在于，还包括轴端端盖(3)和传动机构(5)，棱镜套筒(2)与传动机构(5)相对固定，所述轴端端盖(3)固定在传动机构(5)的两端，所述轴端端盖(3)上对应传动机构(5)设置有若干个腰型螺丝安装孔(34)。

5.根据权利要求1所述的多路光纤旋转连接器，其特征在于，还包括准直器固定端盖(4)，所述轴端端盖(3)上设置第三定位结构，所述准直器固定端盖(4)上设置第四定位结构(41)，所述第三定位结构与第四定位结构(41)配合，使得轴端端盖(3)与准直器固定端盖(4)的相对位置固定。

6.根据权利要求5所述的多路光纤旋转连接器，其特征在于，所述轴端端盖(3)包括定位端(31)，所述第二定位结构(33)设置在定位端(31)上，所述第三定位结构与第二定位结构(33)共用，所述第一定位结构(24)、第二定位结构(33)、第四定位结构(41)均为平面。

7.根据权利要求5所述的多路光纤旋转连接器，其特征在于，所述准直器固定端盖(4)上设置有轴向的安装孔，两端的准直器固定端盖(4)的安装孔旋转对称，并且两端的准直器固定端盖(4)的第四定位结构(41)镜像对称。

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