一种数级传动轴机构，包括与外部机架连接的基板、一对套轴机构、主传动轴和副传动轴；基板上设有线性滑轨，一对套轴机构分别通过线性滑块安装在线性滑轨上，基板上设有套轴驱动机构，主传动轴和副传动轴分别安装在一对套轴机构上且同轴相对设置；一对套轴机构结构相同且相对布置，每一套轴机构包括套轴安装支架，套轴安装支架上通过轴承设有滑环衬套，滑环衬套外套设有导电滑环、其内穿设有中间轴套，中间轴套的一端设有套轴第一同步轮和套轴第二同步轮；主传动轴通过基板上的第一伺服电机驱动旋转；安装有副传动轴的套轴机构后端设有气缸；每一套轴安装支架上分别设有两台第二伺服电机，分别用于驱动套轴第一同步带轮和套轴第二同步带轮。

 

1 ．一种数级传动轴机构，其特征在于：主要包括与外部机架连接的基板（ 1 ）、一对套轴机构（ 10 ）、主传动轴（ 8 ）和副传动轴（ 9 ) ；所述基板（ 1 ）上设有线性滑轨（ 21 ) ，一对套轴机构（ 10 ）分别通过底端设置的线性滑块（ 22 ）安装在线性滑轨（ 21 ）上，基板（ 1 ）上设有套轴驱动机构，用于分别驱动每一套轴机构（ 10 ）沿线性滑轨（ 21 ）移动，所述主传动轴（ 8 ）和副传动轴（ 9 ）分别安装在一对套轴机构（ 10 ）上且同轴相对设置；一对套轴机构（ 10 ）结构相同且相对布置，每一套轴机构（ 10 ）包括套轴安装支架（ 1001 ) ，所述线性滑块（ 22 ）设置于套轴安装支架（ 1001 ）下底面，套轴安装支架（ 1001 ）上通过轴承设有滑环衬套（ 1003 ) ，滑环衬套 ( 1003 ）外套设有导电滑环（ 1002 ) ，滑环衬套（ 1003 ）内穿设有中间轴套（ 1006 ) ，所述中间轴套（ 1006 ）的一端设有套轴第一同步带轮（ 1004 ）和套轴第二同步带轮（ 1005 ) ，所述主传动轴（ 8 ）和副传动轴（ 9 ）穿过中间轴套（ 1006 ）的另一端并可在中间轴套（ 1006 ）内自由转动和轴向滑动；所述基板（ 1 ）上、安装有主传动轴（ 8 ）的套轴机构（ 10 ）后端设有后梁支架（ 3 ) , 后梁支架（ 3 ）上设有第一伺服电机（ 2 ）以及用于支撑主传动轴（ 8 ）的轴承座（ 4 ）和轴承，主传动轴（ 8 ）的后端设有第一同步轮（ 5 ) ，第一同步带轮（ 5 ）与第一伺服电机（ 2 ）的输出端通过同步带连接；安装有副传动轴（ 9 ）的套轴机构（ 10 ）后端设有气缸（ 12 ) ，气缸（ 12 ）的活塞杆端与副传动轴（ 9 ）后端连接，用于驱动副传动轴（ 9 ）的直线移动；每一套轴安装支架 ( 1001 ）上分别设有两台第二伺服电机（ 14 ) ，两台第二伺服电机（ 14 ）的输出端分别通过同步带与所在套轴机构（ 10 ）的套轴第一同步带轮（ 1004 ）和套轴第二同步带轮（ 1005 ）连接，用于驱动套轴第一同步带轮（ 1004 ）和套轴第二同步带轮（ 1005 ）的转动。 

2 ．根据权利要求 1 所述的数级传动轴机构，其特征在于：所述套轴驱动机构有两套，分别设置于相应套轴机构（ 10 ）的下方；每一套轴驱动机构包括设置于基板（ 1 ）下底面的第三伺服电机（ 20 ）和传动丝杆，传动丝杆一端设有第三同步带轮（ 25 ) ，第三同步带轮（ 25 ）与第三伺服电机（ 20 ）的输出端通过同步带连接，用于驱动传动丝杆的转动；传动丝杆上套有丝杆螺母（ 17 ) ，丝杆螺母（ 17 ）上固定有连接块（ 22 ) ，连接块（ 22 ）与相应套轴机构（ 10 ）的套轴安装支架（ 1001 ）连接，用于通过丝杆螺母（ 17 ）的平移带动套轴机构（ 10 ）移动。 

3 ．根据权利要求 1 或 2 所述的数级传动轴机构，其特征在于：所述套轴机构（ 10 ）主要为铝合金材质。

 

本发明涉及光纤陀螺等光纤传感器中的光纤环，具体地指一种数级传动轴机构，可与多种旋转绕环机构配合，进行光纤环的绕制。

 

光纤陀螺是一种测量空间惯性转动率的高精度惯性传感器，诞生于 1976 年。由于它具备体积小、重量轻、精度高、启动快、动态范围大、无机械转动结构等一系列优点，已经被广泛应用于机器人、舰艇、飞机、导弹等多种领域。 

 

光纤环作为光纤陀螺的传感核心部分，对它的基本要求是消光比要大，互易性要好，因其性能直接影响到光纤陀螺的测量精度。光纤环的绕制方法有很多种，如平绕、四极对称绕法、八极对称绕法等，其中四极对称绕法效果最佳，发展也比较成熟，是国际上的主流绕法。目前，国内光纤环基本上都采用四极对称绕法，并且大都采用半自动化的方法进行绕制，即通过操作人员的实时控制，来操纵设备进行光纤环的绕制。

目前，国内的光纤环绕制技术尚不成熟，设备也大都结构简单、功能不完善，因而光纤环的绕制尚无法脱离人工操作。而对于光纤环这种精密的器件，一个轻轻的震动都有可能使光纤环出现排列不整齐、张力过大、甚至断纤，因此绕环的设备和工艺直接决定了光纤环的性能。另一方面，根据光纤陀螺的型号不同，常常还需要制备各种规格的光纤环，这就对绕环的设备和工艺提出了很高的要求。

 

本发明所要解决的技术问题就是提供一种数级传动轴机构，能够与多种旋转绕环机构配合实现光纤环的绕制，通过最大程度地提高设备精度，减少因人工操作引入的误差。

为解决上述技术问题，本发明提供的一种数级传动轴机构，主要包括与外部机架连接的基板、一对套轴机构、主传动轴和副传动轴；所述基板上设有线性滑轨，一对套轴机构分别通过底端设置的线性滑块安装在线性滑轨上，基板上设有套轴驱动机构，用于分别驱动每一套轴机构沿线性滑轨移动，所述主传动轴和副传动轴分别安装在一对套轴机构上且同轴相对设置；一对套轴机构结构相同且相对布置，每一套轴机构包括套轴安装支架，所述线性滑块设置于套轴安装支架下底面，套轴安装支架上通过轴承设有滑环衬套，滑环衬套外套设有导电滑环，滑环衬套内穿设有中间轴套，所述中间轴套的一端设有套轴第一同步带轮和套轴第二同步带轮，所述主传动轴和副传动轴穿过中间轴套的另一端并可在中间轴套内自由转动和轴向滑动；所述基板上、安装有主传动轴的套轴机构后端设有后梁支架，后梁支架上设有第一伺服电机以及用于支撑主传动轴的轴承座和轴承，主传动轴的后端设有第一带轮，第一同步带轮与第一伺服电机的输出端通过同步带连接；安装有副传动轴的套轴机构后端设有气缸，气缸的活塞杆端与副传动轴后端连接，用于驱动副传动轴的直线移动；每一套轴安装支架上分别设有两台第二伺服电机，两台第二伺服电机的输出端分别通过同步带与所在套轴机构的套轴第一同步带轮和套轴第二同步带轮连接，用于驱动套轴第一同步带轮和套轴第二同步带轮的转动。 

上述技术方案中，所述套轴驱动机构有两套，分别设置于相应套轴机构的下方；每一套轴驱动机构包括设置于基板下底面的第三伺服电机和传动丝杆，传动丝杆一端设有第三同步带轮，第三同步带轮与第三伺服电机的输出端通过同步带连接，用于驱动传动丝杆的转动；传动丝杆上套有丝杆螺母，丝杆螺母上固定有连接块，连接块与相应套轴机构的套轴安装支架连接，用于通过丝杆螺母的平移带动套轴机构移动。 

上述技术方案中，所述套轴机构主要为铝合金材质。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：主传动轴和副传动轴可分别安装相应的工装，用于夹持待绕制的光纤环骨架，且主传动轴能够可控地转动，便于调整光纤环骨架转速，副传动轴能够可控地轴向移动，便于完成夹持光纤环骨架的动作；每一套轴机构上的套轴第一同步带轮、套轴第二同步带轮可分别实现独立可控地旋转，可分别用于驱动绕环机构的光纤导向、放纤等机构，通过伺服电机实现绕环操作的精确控制，最大程度地减少了因人工操作引入的误差和干扰；一对套轴机构结构完全相同，能够确保左、右绕环时的一致性；整个装置的机械结构简单，成本低，且方便实现人机交互操作；进一步地，除基板外，套轴机构等主体结构均可采用铝合金材质制作，减轻了可移动部件的重量，动作灵敏，同时，全部采用装配结构，其安装和拆卸方便，便于维护、修理。

 

 

图 1 为本发明一个实施例的结构示意图。 

 

图 2 为图 1 机构的主视图。

 

图 3 为图 1 中套轴机构的结构示意图。

图中： 1 一基板， 2 一第一伺服电机， 3 一后梁支架， 4 一轴承座， 5 一第一同步带轮， 6 一轴承盖， 7 一轴承座固定架， 8 一主传动轴， 9 一副传动轴， 10 一套轴机构（其中： 1001 一套轴安装支架、 1002 一导电滑环、 1003 一滑环衬套， 1004 一套轴第一同步带轮、 1005 一套轴第二同步带轮、 1006 一中间套轴） , H 一气缸连接件， 12 一气缸， 13 一气缸固定支架， 14 一第二伺服电机， 15 一第二同步带轮， 16 一第一传动丝杆， 17 一丝杆螺母， 18 一连接块， 19 一轴承座， 20 一第三伺服电机， 21 一线性滑轨， 22 一线性滑块， 23 一第二传动丝杆， 24 一调节螺母， 25 一第三同步带轮。

 

具体实施方式 

以下结合附图对本发明的具体实施例作进一步的详细描述。

如图 1 和图 2 所示，本发明的一种数级传动轴机构，主要包括与外部机架连接的基板 1 、一对套轴机构 10 、主传动轴 8 和副传动轴 9 。基板 1 与外部机架连接，是整个传动装置的基础。基板 1 上设有两条线性滑轨 21 ，一对套轴机构 10 分别通过底端设置的线性滑块 22 安装在线性滑轨 21 上。基板 1 下底面设有两套套轴驱动机构，用于分别驱动每一套轴机构 10 沿线性滑轨 21 移动。主传动轴 8 和副传动轴 9 分别安装在一对套轴机构 1 上且同轴相对设置。

具体来说：一对套轴机构 10 结构相同且相对布置，如图 3 所示，每一套轴机构 10包括套轴安装支架 1001 ，上述线性滑块 22 即设置于该套轴安装支架 1001 下底面。套轴安装支架 1001 上通过轴承设有滑环衬套 1003 ，滑环衬套 1003 外套设有导电滑环 1002 ，用于作为绕环机构中传感器的信号引出；滑环衬套 1003 内穿设有中间轴套 1006 ，中间轴套 1006 的一端设有套轴第一同步带轮 1004 和套轴第二同步带轮 1005 ，上述主传动轴 8 和副传动轴 9 穿过中间轴套 1006 的另一端并可在其中自由转动和轴向移动。如图 2 所示，每一套轴安装支架 1001 上还分别设有两台第二伺服电机 14 ，两台第二伺服电机 14 的输出端分别通过同步带与所在套轴机构 10 的套轴第一同步带轮 1004 和套轴第二同步带轮 1005 连接，用于驱动套轴第一同步带轮 1004 和套轴第二同步带轮 1005 的转动。每一套轴驱动机构则包括设置于基板 1 下底面的第三伺服电机 20 和传动丝杆（分别为第一传动丝杆 16 、第二传动丝杆 23 ) ，传动丝杆一端设有第三同步带轮 25 ，第三同步带轮 25 与第三伺服电机 20 的输出端通过同步带连接，用于驱动相应传动丝杆的转动。传动丝杆上套有丝杆螺母 17 ，丝杆螺母 17 上固定有连接块 22 ，连接块 22 与相应套轴机构 10 的套轴安装支架 1001 连接，用于通过丝杆螺母 17 的平移带动套轴机构 10 移动。 

此外，基板 1 上、安装有主传动轴 8 的套轴机构 10 后端设有后梁支架 3 ，后梁支架 3 上设有第一伺服电机 2 以及用于支撑主传动轴 8 的轴承座 4 和轴承，主传动轴 8 的后端设有第一同步带轮 5 ，第一同步带轮 5 与第一伺服电机 2 的输出端通过同步带连接。安装有副传动轴 9 的套轴机构 10 后端设有气缸 12 ，气缸 12 通过气缸固定支架 13 设置于外部机架上，气缸 12 的活塞杆端通过气缸连接件 H 与副传动轴 9 后端连接，用于驱动副传动轴 9 的直线移动。

上述装置中，除基板 1 外的主体结构均采用轻质的铝合金材料制作，以减轻移动部件的重量。 

由于本装置中，主传动轴 8 、每一套轴机构 10 中的套轴第一同步带轮 1004 和套轴第二同步带轮 1005 可分别独立旋转，副传动轴 9 可自由旋转和可控轴向移动，每一套轴机构 10 也可单独平移，所以本传动装置可与多种绕环机构配合使用，用于光纤环的四级对称绕制，如申请号为 201210368046 . X 的 《 一种旋转绕环机构 》 ，本传动装置就可用于分别驱动其左、右主轴的平移、转动，以及左右旋转头中各导纤轮的转动以协同作业，完成光纤环的绕制。当然，本发明也可用于其他具有类似结构或执行类似动作的绕环机构的多部件传动。

本发明的核心在于整个传动装置的巧妙机械设计，使得主传动轴 8 、副传动轴 9 、套轴机构 10 具有多个独立平移或旋转的部件，能够配合多种复杂的绕环机构协同动作以完成光纤环的四级对称绕制。所以其保护范围并不限于上述实施例。显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变形而不脱离本发明的范围和精神，例如：套轴驱动机构采用伺服电机和传动丝杆的结构可便于精确控制，但采用其他常规驱动方式也能够实现套轴机构的直线驱动等，并不限于实施例中的具体结构。倘若这些改动和变形属于本发明权利要求及其等同技术的范围内，则本发明也意图包含这些改动和变形在内。