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软光缆生产线的研制
【摘要】介绍了一种用于生产室内光缆的生产线（简称软光缆生产线），给出了生产线的基本组成、技术指标、生产工艺流程以及关键技术。
1 引言
随着光纤通信事业的不断发展，光纤已进入室内及桌面，今后用于楼层内部通信线路、设备、计算机、仪器仪表之间信号传输的室内光缆用量会越来越大。室内光缆结构与室外光缆有很大的不同，它不仅要具有一定的抗拉强度，还要具有直径小、柔软、易弯曲、便于布放等特点。另外，由于这种光缆是用于室内，还必须具有阻燃性能。FR（玻璃纤维增强塑料）加强芯可保证光缆具有一定的机械强度，承受一定的拉力；芳纶纱使光缆具有更高的抗拉强度，同时当光缆受到外力的冲击和侧压时，可和紧包光纤的套塑层、阻燃外护套一起起缓冲作用，保护光纤；阻燃外护套一般采用具有阻燃性能的聚氯乙烯（ PVC）和阻燃聚乙烯（FRPE）挤制而成；当紧包光纤数量较多或光缆外径较大时，为使光缆具有较好的弯曲性能，必须使紧包光纤和芳纶纱在光缆内以单螺旋方式绞合。
2 生产线的基本组成
根据室内光缆的结构和性能要求，其中，紧包光纤和芳纶纱采用旋转放线，为不使紧包光纤在旋转放线时被扭断，紧包光纤放线单元在旋转放线的同时应退扭。以下分别介绍生产线各部分的基本结构。
1）FRP加强芯放线装置采用液压摆臂式结构，线盘的夹紧采用无轴顶尖式夹紧机构，FRP的放线张力是采用磁粉制动器控制。
2）紧包光纤放线装置采用绞笼式结构，由12个紧包光纤放线单元、行星退扭机构，旋转统体、气动刹车装置、并线模座以及旋转装置组成。每个放线单元由放线减速电机、同步带轮和同步带、张力机构以及线盘夹紧机构组成。紧包光纤采用主动放城，每个放线单元均有一套张力控制系统，并且是独立闭环控制系统。
3）芳纶纱放线装置采用旋转统盘式结构，它由24个芳纶纱筒夹紧单元、旋转盘架、张力机构、导向装置、并线模、气动刹车以及旋转动力源组成。通过机械张力和磁粉制动器两级张力来控制芳纶纱的张力，以保证在生产过程中芳纶纱放线张力的变化很小。
4）采用螺杆长径比为25：1的挤塑机，配有真空上料装置、烘干装置以及色母料混料装置。采用十字自定心机头。挤塑机机身和机头的温度可任意设定并自动控制。
5）生产线配有4m活动温水槽、0.2m（3次方）温水箱和8m冷水槽，均采用不锈钢制作。温水槽和温水箱内的热水可循环利用，由此节约能源和用水量。
6）吹干装置采用哈夫式结构，具有吹干效果好、用气量小和噪声低的优点。
7）采用精度为±0.001mm的进口线径测试仪。
8）采用字体清楚、耐磨的进口喷码印字机。
9）牵引装置采用双轮皮带压紧式结构，由。Φ800mm的牵引轮、皮带压紧装置、计米装置以及动力装置组成。具有牵引力大、光缆在牵引轮上不打滑以及计米准确等特点。
10）收线张力装置采用摆杆式结构，由张力轮、摆杆架和电信号变送装置组成。收线装置采用液压摆臂式结构，由收线电机、减速器、变速器、传动链、线盘夹紧机构、排线机构以及升降机构组成。线盘的夹紧通过无轴顶尖式夹紧机构来实现。
11）电气控制系统采用计算机和可编程器相结合的方式。生产线既可联动，又可以单独操作，有各功能显示、故障报警、急停、计算机直观显示工艺参数等特点。整条生产线自动化程度高，操作方便，运行稳定。
3 生产线主要技术指标
软光缆生产线的主要技术指标分别为：生产线速度：60m／min；FRP加强芯放线张力：10－60N；FRP加强芯放线盘规格：Φ630－Φ800mm；紧包光纤直径：Φ0.60－Φ0.90mm（紧包光纤），Φ0.90－Φ2.7mm（光纤单元）；紧包光纤放线张力：（0.5－4）±0.2N；紧包光纤线盘规格：Φ400mm；芳纶纱筒的尺寸：Φ94×Φ210×216mm；芳纶纱张力：5－20N；收线张力：5－50N；收线线盘规格：Φ800－Φ1250mm。
4 生产工艺流程
首先将阻燃护套料抽入挤塑机料斗内，把色母料加入色母料混料斗内。设定好挤塑料烘干温度以及挤塑机和机头、温水箱的加热温度。根据统的工艺要求分别设定FRP加强芯张力，紧包光纤、芳纶纱放线张力和续合节距，以及收线张力的值。达到加热温度后，将FRP加强芯、紧包光纤、芳纶纱从各自的线盘上拉出，依次穿过各并线模，经过模芯、模套从机头中拉出。控制系统状态设定为联动状态。将缆芯同挤制外护套一起经过温水槽、冷水槽、吹干装置、线径测试仪和喷码印字机送至牵引装置上，经过收线张力装置最后把光缆卷绕在收线盘上。至此进人正常的生产状态。到了所需生产段长后，计算机会给出信号，结束整个生产。
5 关键技术工艺
整条生产线有两个关键工艺点：1）如何在紧包光纤绞笼、紧包光纤放线单元旋转退扭的同时以恒定的张力放出紧包光纤。2）如何在芳纶盘旋转的同时以较小张力变化量放出芳纶纱。因为紧包光纤的张力大小会影响光纤的传输性能。张力过小，紧包光纤放线时会淌线；张力过大，则有可能将紧包光纤拉坏。芳纶纱张力大小不一致，也会影响光缆的机械性能。
首先，放线电机通过减速器、同步带轮和同步带驱动线盘放线，放出的紧包光纤经过与传感器相连的张力轮，由此将紧包光纤放线张力传递给力传感器。力传感器将张力信号送到放线电机控制器内，控制器将这一信号与设定张力信号进行比较。如果传感器信号大于设定位，控制器将加快放线电机驱动线盘的速度，由此减小紧包光纤的放线张力。反之，控制器将减慢放线电机驱动线盘的速度，由此加大紧包光纤的放线张力。如此反复可最终保证紧包光纤以设定的张力值从线盘上放出。
芳纶纱筒轮通过与摩擦阻力很小的机械摩擦带装置相连，使芳纶纱以不淌线的张力从纱筒上放出，然后经过一对导轮组。其中一组导轮与磁粉制动器相连。设定好磁粉制动器电流大小就可以控制导轮转动摩擦阻力矩。经过两级摩擦阻力，使芳纶纱在整个生产过程中以较小的张力变化量从纱筒中放出。
1 引言
随着光纤通信事业的不断发展，光纤已进入室内及桌面，今后用于楼层内部通信线路、设备、计算机、仪器仪表之间信号传输的室内光缆用量会越来越大。室内光缆结构与室外光缆有很大的不同，它不仅要具有一定的抗拉强度，还要具有直径小、柔软、易弯曲、便于布放等特点。另外，由于这种光缆是用于室内，还必须具有阻燃性能。FR（玻璃纤维增强塑料）加强芯可保证光缆具有一定的机械强度，承受一定的拉力；芳纶纱使光缆具有更高的抗拉强度，同时当光缆受到外力的冲击和侧压时，可和紧包光纤的套塑层、阻燃外护套一起起缓冲作用，保护光纤；阻燃外护套一般采用具有阻燃性能的聚氯乙烯（ PVC）和阻燃聚乙烯（FRPE）挤制而成；当紧包光纤数量较多或光缆外径较大时，为使光缆具有较好的弯曲性能，必须使紧包光纤和芳纶纱在光缆内以单螺旋方式绞合。
2 生产线的基本组成
根据室内光缆的结构和性能要求，其中，紧包光纤和芳纶纱采用旋转放线，为不使紧包光纤在旋转放线时被扭断，紧包光纤放线单元在旋转放线的同时应退扭。以下分别介绍生产线各部分的基本结构。
1）FRP加强芯放线装置采用液压摆臂式结构，线盘的夹紧采用无轴顶尖式夹紧机构，FRP的放线张力是采用磁粉制动器控制。
2）紧包光纤放线装置采用绞笼式结构，由12个紧包光纤放线单元、行星退扭机构，旋转统体、气动刹车装置、并线模座以及旋转装置组成。每个放线单元由放线减速电机、同步带轮和同步带、张力机构以及线盘夹紧机构组成。紧包光纤采用主动放城，每个放线单元均有一套张力控制系统，并且是独立闭环控制系统。
3）芳纶纱放线装置采用旋转统盘式结构，它由24个芳纶纱筒夹紧单元、旋转盘架、张力机构、导向装置、并线模、气动刹车以及旋转动力源组成。通过机械张力和磁粉制动器两级张力来控制芳纶纱的张力，以保证在生产过程中芳纶纱放线张力的变化很小。
4）采用螺杆长径比为25：1的挤塑机，配有真空上料装置、烘干装置以及色母料混料装置。采用十字自定心机头。挤塑机机身和机头的温度可任意设定并自动控制。
5）生产线配有4m活动温水槽、0.2m（3次方）温水箱和8m冷水槽，均采用不锈钢制作。温水槽和温水箱内的热水可循环利用，由此节约能源和用水量。
6）吹干装置采用哈夫式结构，具有吹干效果好、用气量小和噪声低的优点。
7）采用精度为±0.001mm的进口线径测试仪。
8）采用字体清楚、耐磨的进口喷码印字机。
9）牵引装置采用双轮皮带压紧式结构，由。Φ800mm的牵引轮、皮带压紧装置、计米装置以及动力装置组成。具有牵引力大、光缆在牵引轮上不打滑以及计米准确等特点。
10）收线张力装置采用摆杆式结构，由张力轮、摆杆架和电信号变送装置组成。收线装置采用液压摆臂式结构，由收线电机、减速器、变速器、传动链、线盘夹紧机构、排线机构以及升降机构组成。线盘的夹紧通过无轴顶尖式夹紧机构来实现。
11）电气控制系统采用计算机和可编程器相结合的方式。生产线既可联动，又可以单独操作，有各功能显示、故障报警、急停、计算机直观显示工艺参数等特点。整条生产线自动化程度高，操作方便，运行稳定。
3 生产线主要技术指标
软光缆生产线的主要技术指标分别为：生产线速度：60m／min；FRP加强芯放线张力：10－60N；FRP加强芯放线盘规格：Φ630－Φ800mm；紧包光纤直径：Φ0.60－Φ0.90mm（紧包光纤），Φ0.90－Φ2.7mm（光纤单元）；紧包光纤放线张力：（0.5－4）±0.2N；紧包光纤线盘规格：Φ400mm；芳纶纱筒的尺寸：Φ94×Φ210×216mm；芳纶纱张力：5－20N；收线张力：5－50N；收线线盘规格：Φ800－Φ1250mm。
4 生产工艺流程
首先将阻燃护套料抽入挤塑机料斗内，把色母料加入色母料混料斗内。设定好挤塑料烘干温度以及挤塑机和机头、温水箱的加热温度。根据统的工艺要求分别设定FRP加强芯张力，紧包光纤、芳纶纱放线张力和续合节距，以及收线张力的值。达到加热温度后，将FRP加强芯、紧包光纤、芳纶纱从各自的线盘上拉出，依次穿过各并线模，经过模芯、模套从机头中拉出。控制系统状态设定为联动状态。将缆芯同挤制外护套一起经过温水槽、冷水槽、吹干装置、线径测试仪和喷码印字机送至牵引装置上，经过收线张力装置最后把光缆卷绕在收线盘上。至此进人正常的生产状态。到了所需生产段长后，计算机会给出信号，结束整个生产。
5 关键技术工艺
整条生产线有两个关键工艺点：1）如何在紧包光纤绞笼、紧包光纤放线单元旋转退扭的同时以恒定的张力放出紧包光纤。2）如何在芳纶盘旋转的同时以较小张力变化量放出芳纶纱。因为紧包光纤的张力大小会影响光纤的传输性能。张力过小，紧包光纤放线时会淌线；张力过大，则有可能将紧包光纤拉坏。芳纶纱张力大小不一致，也会影响光缆的机械性能。
首先，放线电机通过减速器、同步带轮和同步带驱动线盘放线，放出的紧包光纤经过与传感器相连的张力轮，由此将紧包光纤放线张力传递给力传感器。力传感器将张力信号送到放线电机控制器内，控制器将这一信号与设定张力信号进行比较。如果传感器信号大于设定位，控制器将加快放线电机驱动线盘的速度，由此减小紧包光纤的放线张力。反之，控制器将减慢放线电机驱动线盘的速度，由此加大紧包光纤的放线张力。如此反复可最终保证紧包光纤以设定的张力值从线盘上放出。
芳纶纱筒轮通过与摩擦阻力很小的机械摩擦带装置相连，使芳纶纱以不淌线的张力从纱筒上放出，然后经过一对导轮组。其中一组导轮与磁粉制动器相连。设定好磁粉制动器电流大小就可以控制导轮转动摩擦阻力矩。经过两级摩擦阻力，使芳纶纱在整个生产过程中以较小的张力变化量从纱筒中放出。
