DE2922986A1

DE2922986A1 - Verfahren und vorrichtung zur herstellung optischer kabel

Info

Publication number: DE2922986A1
Application number: DE19792922986
Authority: DE
Inventors: Frederick David King; Tomasz Stanislaw Swiecicki
Original assignee: Northern Telecom Ltd
Current assignee: Nortel Networks Ltd
Priority date: 1978-06-07
Filing date: 1979-06-06
Publication date: 1979-12-20
Also published as: FR2428266B1; DE2922986C2; GB2022644A; GB2022644B; FR2428266A1

Description

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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren für den Zusammenbau optischer Kabel.

Es ist bekannt, optische Kabel mit einem zentralen Verstärkungselement herzustellen, das beispielsweise aus Stahldraht besteht, wobei eine aus Kunststoff bestehende Hülle um den Stahldraht extrudiert wird und eine Reihe von Nuten,die jeweils zur Aufnahme eines dielektrischen optischen Wellenleiters bestimmt sind, an der Oberfläche der Kunststoffumhüllung ausgebildet wird.

Um sicherzustellen, daß dielektrische optische Wellenleiter nicht zerstörenden Zug- und Druckspannungen oder -Verformungen unterworfen werden, wenn das Kabel gebogen wird, werden die Nuten wendelförmig ausgebildet. So unterliegt ein dielektrischer optischer Wellenleiter in einem gekrümmten Teil eines Kabels abwechselnd einer Zug- und einer Druckspannung in der Ausdehnung der Kurven,und die Spannungen gleichen sich zumindest teilweise aus.

Bei der Herstellung eines solchen Kabels wird zunächst ein genutetes kunststoffbedecktes oder kunststoffbeschichtetes metallisches Verstärkungselement angefertigt, das eine Mittelseele des Kabels bildet und dann werden die dielektrischen optischen Wellenleiter in die Nuten der Mittelseele eingelegt. Der erste Schritt wird meist so ausgeführt, daß der Kunststoff durch eine rotierende Form extrudiert wird und es wird ein Servomechanismus benutzt, um das korrekte Verhältnis der Winkelgeschwindigkeit der Form zur Extrudierungsgeschwindigkeit der Seele beizubehalten, damit die Steigung der Wendeln in einem vorbestimmten Bereich über die Gesamtlänge der Mittelseele bleibt. Es ist notwendig, die

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Extrudierungsrate zu beschränken, um schädliche Scherkräfte zu verhindern, die dann entstehen, wenn der in einer Richtung extrudierte Kunststoff rasch in eine unterschiedliche Richtung umgeleitet wird. Es muß bei der Auszählung einer Extrudierungsgeschwindigkeit auch Sorge getragen werden, daß ein Zusammenbrechen der genuteten Struktur unmittelbar nach dem Austreten des verformbaren, bei hoher Temperatur befindlichen Kunststoffs aus der Form vermieden wird.

Um dielektrische optische Wellenleiter in eine richtig genutete Mittelseele einzulegen,wird ein Planeten-Verseilverfahren verwendet. Bei einem solchen Verfahren zum Einlegen von beispielsweise 10 dielektrischen optischen Wellenleitern werden 10 Rollen mit dielektrischen optischen Wellenleitern an einer drehbaren Vorrichtung angebracht und die Mittelseele wird durch die Mitte der Vorrichtung hindurchgeführt. Die Rollen drehen sich und laufen um die sich in Längsrichtung bewegende Mittelseele um mit einer Winkelgeschwindigkeit, die sowohl durch die Steigung der Y/endelnuten als auch durch die Vorschubgeschw'indigkeit der Mittelseele bestimmt wird. Dadurch folgt eine Rolle einer Nut, während die Mittelseele durch die Vorrichtung geführt wird. Eine geeignete Vorrichtung drückt die abgespulten.dielektrischen optischen Wellenleiter in die Nuten.

Die Drehung der Rollen und ihre Bewegung um die Mittelseele ergibt jedoch eine Verdrillung des eingelegten optischen Wellenleiters, die wegen der sich daraus ergebenden Innenspannungen nicht annehmbar ist. TJm das auszugleichen, werden die Rollen selbst so gedreht, daß die unannehmbare Verdrillung oder Torsion des dielektrischen optischen Wellen-

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leiters nicht auftritt. Die Bewegungsart der Rollen ähnelt etwas einem planetarischen System und daher wurde diesem"¹ Verfahren der Name Planeten- Verseilverfahren gegeben.

Es ergibt sich, daß ein ziemlich komplizierter Servomechanismus erforderlich ist, um die folgenden Geschwindigkeiten korrekt in bezug aufeinander zu halten:

1. die .Vorschubgeschwindigkeit, mit der die Mittelseele durch die Vorrichtung läuft,

2. die Geschwindigkeit, mit der der dielektrische optische Wellenleiter abgespult wird,

3. die Umlaufgeschwindigkeit der Vorrichtung und

4. die Drehgeschwindigkeit der Rollen.

Um diese Zusammenhänge zu vereinfachen ,wird in der Erfindung ein Aufbau eines optischen Kabels benutzt mit einer Zentralseele mit einer genuteten Oberfläche, wobei die Nuten die Form von \7endeln besitzen, deren Steigungsrichtung sich längs der Seele immer wieder ändert.

Dieser Aufbau oder diese Struktur der Seele ermöglicht eine relativ einfache Einlegung dielektrischer optischer Wellenleiter in die Seelennuten.

In einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Einlegen dielektrischer optischer Wellenleiter in die so bestimmte Seele zur Herstellung eines optischen Kabels geschaffen, bei dem die Seele längs eines Weges vorgeschoben wird, dielektrische optische Wellenleiter von um den Weg verteilten feststehenden Speichern oder Vorräten abgespult werden, die abgespulten dielektrischen optischen

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Wellenleiter von den jeweiligen Speichern oder Vorräten in jeweilige Nuten durch Führungseinrichtungen geleitet werden, die radial außerhalb des Weges liegen und die Führungseinrichtungen zuerst in einer Richtung und daraufhin in der entgegengesetzten Richtung so gedreht werden, daß die einzelnen dielektrischen optischen Wellenleiter in Umfangsrichtung jeweils einer der Seelennuten folgen, an denen die dielektrischen optischen Wellenleiter aus den Führungseinrichtungen austreten.

Zur Verwendung bei diesem Verfahren wird eine Vorrichtung geschaffen, die eine Vielzahl von Speichern, beispielsweise Rollen, für dielektrische optische Wellenleiter umfaßt, wobei die Speicher oder Rollen fest um einen Vorschubweg für die Seele angeordnet sind; ferner umfaßt die Vorrichtung eine hin- und herdrehbare Führungseinrichtung, die radial außerhalb des Vorschubweges gelegen ist zur Zuführung einzelner dielektrischer optischer Wellenleiter von den Speichern zu jeweiligen Nuten und eine Einlege- ' einrichtung zum Einlegen einzelner optischer Wellenleiter in die Nuten. Die Abmessungen der Wendeln können so ausgewählt werden, daß der periodische Drehsinnwechsel oder die Drehsinnumkehr keine übrigbleibende Zirkulierung oder keinen übrigbleibenden Umlauf einer Nut um eine Längsachse der Seele ergibt. Dadurch kann die Drehung der einzelnen Speicher oder Rollen für die dielektrischen optischen Wellenleiter vermieden werden.

Das'Einlege ge rät bestellt vorzugsweise aus einer kreisförmigen Anordnung aus flexiblen Röhren, wobei jede Röhre so ausgelegt ist, daß sie einen dielektrischen optischen Wellenleiter aufnimmt und mit einem Ende an der führungseinrichtung angebracht ist, während das andere Ende

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in eine jeweilige Nut gedrängt und im wesentlichen parallel zu ihr gehalten wird. Die Führungseinrichtung kann aus einer Vielzahl von in Längsrichtung voneinander einen Abstand aufweisenden, gegeneinander drehbaren Führungseinheiten' und einem' Antriebssystem zur Erzeugung einer Differenz-Drehung der Führungseinheiten umfassen. Auf diese Weise kann die Gesaratwinkelbewegung der dielektrischen optischen Wellenleiter beim Durchlauf durch die Führungseinrichtung zwischen den Führungseinheiten aufgeteilt werden.

Bei einer Abwandlung der Vorrichtung sind Einrichtungen vorgesehen, um die Spannung in den in die Nuten eingelegten optischen Wellenleitern zu reduzieren.

Eine Spannung in den Wellenleitern des fertiggestellten Kabels ist unerwünscht, da dadurch sowohl der Lichtverlust der Wellenleiter als auch die Gefahr einer Wellenleiterbruchs erhöht werden.

Vorzugsweise ist die Reduzierungseinrichtung für die Spannung wo ausgelegt, daß eine Lose oder Lockerheit in die Wellenleiter eingeführt wird, die in den Nuten angeordnet sind.

Die Spannungsreduzierungseinrichtung kann einen in Vorschubrichtung vor der Führungseinrichtung angeordneten Zugmechanismus enthalten, der so betrieben werden kann, daß er die dielektrischen optischen Wellenleiter von den jeweiligen Speichern abzieht und diese Wellenleiter der Führungseinrichtung in lockerem oder losem Zustand zuführt.

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Die Zugeinrichtung kann zwei horizontale elastische Walzen umfassen, die so aneinandergedrückt werden, daß die dielektrischen optischen Wellenleiter zwischen ihnen eingeklemmt oder gefaßt sind. Die Speicher können in der Nähe einer den Vorschubweg enthaltenden Vertikalebene angebrachte Rollen mit im wesentlichen horizontalen Drehachsen sein.

Die Spannungsreduzierungseinrichtung kann ferner ein Schublager zum Anbringen einer drehbaren Führungseinrichtung in Relativlage zu einem Tragaufbau enthalten. Eine möglichst geringe Reibung in dem Lager ist wichtig, da nur ein kleines Drehmoment zur Drehung der Führungseinrichtung verfügbar ist, das durch das Aufeinandereinwirken der Anordnungseinrichtung in den Nuten der Seele in Vorschubrichtung nach dem Lager erzeugt wird.

Insbesondere bei Verwendung mit kunststoffbeschichteten dielektrischen optischen Wellenleitern kann die ührungseinrichtung eine drehbare Stütze mit einer Mittelöffnung umfassen, durch welche die Seele längs des Vorschubweges vorgeschoben wird,mit einer ersten Anordnung von Bohrungen die sich radial außerhalb der Mittelöffnung befindet, um die jeweiligen dielektrischen optischen Wellenleiter in lockerem Zustand aufzunehmen; die Anordnungseinrichtung kann eine Vielzahl von jeweils innerhalb einer Bohrung einer zweiten kreisförmigen Anordnung von Bohrungen angeordneten Stäben umfassen, wobei sich die Bohrungen durch den Träger erstrecken und ,zu dem Vorschubweg geneigt, radial mit Abstand von der ersten Anordnung angebracht sind, wobei jeder Stab eine öffnung an seinem Ende besitzt, um einen dielektrischen optischen Wellenleiter in lockerem Zustand aufzunehmen.

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Diese Anordnung ist besonders zur Verwendung mit kunststoffbeschichteten dielektrischen optischen Wellenleitern geeignet, da beim Durchtreten des Wellenleiters durch die öffnung eine Beschichtung, die dabei unabwendbar etwas abgestreift wird, sich nicht innerhalb der öffnung aufstaut, so daß ein Reibeingriff so gering wie möglich gehalten wird.

Die Vorrichtung kann weiter eine Umwickelvorrichtung enthalten, um ein Band wendelförmig um die Seele zu wickeln, wenn diese aus der Führungseinrichtung austritt. Obwohl diese Bandeinrichtung in erster Linie die dielektrischen optischen Wellenleiter in ihren jeweiligen Nuten halten soll, ergibt ein Reibeingriff zwischen den dielektrischen optischen Wellenleitern und dem umwickelten Band eine Vielzahl von Ankerpunkten für die dielektrischen optischen Wellenleiter in Vorschubrichtung hinter den Führungseinrichtungen.

Um weiter eine Einführung einer Spannung zu verhindern, kann ein Fluidstrahl, vorzugsweise ein Luftstrahl,auf die Oberflächen der dielektrischen optischen Wellenleiter entweder vor oder nach ihrem Einlegen aufgebracht werden. Wenn so die Fasern in die Nuten in der Oberfläche der Mittelseele eingelegt sind, kann der Fluidstrahl längs der Oberfläche der Seele über die eingelegten Fasern gerichtet werden.

Ein Gerät zur Richtung eines Fluidstrahls in Vorschubrichtung in einen der Oberfläche der Seele benachbarten Bereich kann zwei allgemein konzentrische Röhren umfassen, wobei der Innendurchmesser der inneren Röhre so ausgelegt ist, daß die Seele leicht hindurchtreten kann, während die äußere Röhre in ihrer Wandung eine Fluid-Einlaßöffnung

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erhält und der allgemein ringförmige Zwischenraum zwischen den Röhren an einem Ende des Geräts abgedichtet ist, während sich die äußere Röhre in Längsrichtung über die Innenröhre am anderen Ende des Geräts hinaus erstreckt.

Vorzugsweise ist eine vergrößerte Kammer zwischen den zwei Röhren in Nachbarschaft zur Fluid-Einlaßöffnung vorgesehen. Die Röhren können an einem Ende des Geräts durch einen Stopfen in Form eines Mundstücks abgedichtet sein.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung beispielsweise näher erläutert; in der Zeichnung zeigt:

Figur 1 eine perspektivische Darstellung eines Stücks einer genuteten Kabelseele zur Herstellung eines optischen Nachrichtenübermittlungskabels,

Figur 2 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zur Herstellung einer solchen Seele und zum Einlegen dielektrischer optischer Wellenleiter in Seelennuten,

Figur 3 und 3A eine perspektivische Ansicht einer Ausführung der Vorrichtung zum Einlegen dielektrischer optischer Wellenleiter in die Seele mit einer vergrößerten Einzeldarstellung eines Teils dieser Vorrichtung,

Figur ^- eine schematische Darstellung eines Teils einer alternativen Kabelmaschine zur Verwendung bei der Herstellung eines optischen Kabels,

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Figur 5 eine perspektivische Ansicht eines Geräts zum Abziehen dielektrischer optischer Wellenleiter von Rollen und Zuliefern derselben zu einer Einlegeeinheit,

Figur 6 ein Teilschnittbild einer Einlegevorrichtung zum Einlegen dielektrischer optischer Wellenleiter zum Einlegen in Seelennuten,

Figur 7 ein Teilschnittbild einer Vorrichtung zum Umwickeln eingelegter dielektrischer optischer Wellenleiter in der genuteten Seele, und

Figur 8 eine schematische Teilschnittansicht einer Luftstrahleinrichtung zur Verminderung der Spannung in eingelegten Fasern.

Fig. 1 zeigt eine Seele für ein optisches Kabel mit einem mittleren, aus verseilten Stahldräten bestehenden Zugteil 1 und einem darauf extrudierten Mantel 2 aus hochdichtem Polyäthylen. In der Oberfläche des Mantels .ist über die Gesamtlänge der Seele eine Anzahl (in diesem Fall vier) Nuten 3a, 3b, 3c und 3d in Umfangsrichtung voneinander mit Abstand angeordnet. Bei der Herstellung des ^-abels nimmt jede Nut einen dielektrischen optischen Wellenleiter mit relativ loser oder lockerer Passung auf und das gesamte Kabel wird mit einem (nicht gezeigten) extrudierten Kunststoffmantel umgeben. Um ein Brechen der dielektrischen optischen Wellenleiter bei einer Biegung des Kabels zu verhindern, sind die Nuten so hergestellt, daß sie einen gewendelten Weg um die Längsachse der Seele bilden. In der gezeigten Darstellung ist an den Stellen l± zu sehen,

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daß die verschiedenen Wendelwege,denen die Nuten folgen,ihre Schlagrichtung oder Wendelrichtung immer wieder ändern. Die Nuten 3 werden vorteilhafterweise gleichmäßig um die Seele angeordnet, so daß die Wendelrichtung der vier Wendelwege an den gleichen Stellen in Längsrichtung der Seele sich ändert. Die Nuten sind auf diese Weise allgemein parallel zueinander angeordnet. Wie sich aus Fig. 1 weiter ergibt, tritt die Wendelrichtungsänderung mit regelmäßigen Abständen längs der Seele auf.

Fig. 2 zeigt eine schematische Darstellung einer Vorrichtung, in der unter Benutzung der beschriebenen Seele ein optisches Kabel hergestellt wird. Grundsätzlich umfaßt die Vorrichtung drei Einheiten, eine Extrudiereinheit 5» eine Verdrillungseinheit 6 und eine Einlegeeinheit 7· Zur Herstellung wird ein Stahldrahtkern 1 und eine gewisse Menge von hochdichtem Polyäthylen 8 in die eine Form 9 aufweisende Extrudiereinheit 5 eingeleitet. Das Polyäthylen wird soweit aufgeheizt, bis es formbar wird und dann um den Stahldrahtkern 1 durch die Form 9 extrudiert, die (auf nicht gezeigte Weise) so ausgebildet ist, daß sich Nuten 3 in dem Polyäthylen ausbilden, während es aus der Extrudiereinheit 5 austritt. Ein gewisses Stück in Vorschubrichtung nach der Extrudiereinheit wird die durch ein (nicht gezeigtes) Kühlfluid enthaltendes Becken hindurchgeführte Seele relativ steif und tritt in eine Verdrilleinheit ein, die die Seele verdrillt und damit wird die Wendelform der Nuten erreicht.

In Vorschubrichtung hinter der Verdrilleinheit 6 befindet sich die Einlegeeinheit, in der dielektrische optische Wellenleiter 11 von Rollen 12 abgespult und in die Nuten 3 eingelegt werden.

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ORIGINAL INSPECTED

Fig. 3 zeigt eine praktische Ausführung der Einheit 7 zum Einlegen dielektrischer optischer Wellenleiter 11 in Nuten 3 im Seelenmantel 2. Dielektrische optische Wellenleiter werden von vier Spulen 12 abgezogen, die gleichmäßig in Umfangsrichtung um den Vorschubweg für die Seele 2 verteilt sind. Die dielektrischen optischen Wellenleiter 11 werden durch die Bewegung der Seele selbst abgespult, wie später erklärt wird. Die dielektrischen .optischen Wellenleiter 11 treten durch eine Führungseinrichtung, die zwei drehbare Platten 22 und 23 umfaßt. Die Seele 2 wird durch die Mitte der beiden Platten gezogen, während die dielektrischen optischen Wellenleiter durch die Platten an in Umfangsrichtung gleichmäßig verteilten öffnungen 2i\ und 25 hindurchtreten. Die Platte 23 ist etwas stärker als die Platte 22 und die öffnungen 25 sind jeweils mit Röhren 26 ausgekleidet, die an der in Abführrichtung gelegenen Seite der Platte 23 abstehen. Die Röhren 26 sind zur Achse der Seele 2 hin geneigt und ihre Enden Z^ sind flexibel und werden so in jeweilige Nuten 3 eingedrückt, daß die dielektrischen optischen Wellenleiter aus den Bohren durch die an der Einlegeeinheit 7 vorbeigezogene Seele herausgezogen werden und die dielektrischen optischen Wellenleiter automatisch in den jeweiligen Nutgrund der Nuten 3 eingelegt werden. Um das Ausziehen der elektrischen . optischen Wellenleiter zu unterstützen,sind die Austrittsenden der Röhren nach Fig. 3A schräg beschnitten, wobei die beschnittene Fläche radial nach außen gerichtet ist. Zusätzlich können die Einlaßenden der Röhren jeweils mit einem (nicht gezeigten) Mundstück ausgerüstet sein, um Reibungswirkung an der Eintrittsstelle der dielektrischen optischen Wellenleiter in die Röhren zu reduzieren.

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ORIGINAL INSPECTED

Die Stellen der Nuten 3, an denen sie mit den Röhrenenden 2.7 in Eingriff stehen, ergeben die Winkellage der Platte 23« Ein schematisch durch D bezeichneter Zahnantrieb bewirkt, daß die Drehung der Platte 22 immer in bezug auf die Drehung der Platte 2J> gehalten wird.

Im Betrieb erzeugt die Bewegung der Seele 2 an den ^Eöhrenenden 27 vorbei eine Drehung der Platte 23, die dadurch bestimmt wird, welchen Drehwinkel eine Wendelnut 3 in Längsrichtung der Seele 2 zwischen aufeinanderfolgenden Drehrichtungsänderungen erreicht. Die Platte 22 dient dazu, zu verhindern, daß die vier Wellenleiter einander und die Mittelseele berühren. Das ist deshalb unerwünscht, da Reibungseffekte das Abziehen der Wellenleiter von den feststehenden Rollen 12 erschweren würden. Durch die Platte 22 wird ein abgestimmtes Wickeln der dielektrischen optischen Wellenleiter 11 umeinander und um die Mittelseele 2 erreicht, ohne daß irgendeine Berührung stattfindet. Wenn die Nuten so gewickelt sind, daß einige Umläufe zwischen jeder Richtungsänderung vorkommen, muß eine Anzahl Zwischenplatten 22 zwischen die Platte 23 und die Rollen 12 mit einem angemessenen Zahnradantrieb eingesetzt werden.

In der beschriebenen Ausführung bewirkt der Antrieb eine Winkeldrehung der Platte 22
keldrehung θ der Platte 23.

Winkeldrehung der Platte 22 um einen Winkel ^ bei jeder WinIn Fig. 4 wird schematisch eine alternative Kabölvorrichtung gezeigt, in der die Seele nach Fig. 1 benutzt werden kann. Die Seele wird in Richtung des Pfeiles A an einem Speicher für dielektrische optische Wellenleiter, einer Zieheinheit und durch die Mitte einer Einlege- und einer Wickeleinheit ge führt.

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Wie im einzelnen in Fig. 5 bis 7 gezeigt (in diesen Figuren sind den in Fig. 1 bis 3 gezeigten Teilen entsprechende Teile mit gleichen Bezugszahlen bezeichnet), werden dielektrische optische Wellenleiter 11 von vier Rollen 12 abgezogen, die in der Nähe der die Führungsrichtung der Seele 2 enthaltenden vertikalen Ebene angeordnet sind. Die dielektrischen optischen Wellenleiter 11 werden durch zwei Y.'nlr.on 30 von den Rollen 12 abgezogen, wobei die Walzen 30 etwas nachgiebige Oberflächen besitzen und zusammengedrückt werden, so daß sie die dielektrischen optischen Wellenleiter 11 so zwischen sich einklemmen, daß bei Antrieb einer Walze 30 die Wellenleiter 11 von den Rollen 12 abgezogen werden. Die an der Abführseite der Walzen 30 befindlichen Wellenleiter laufen durch eine feststehende Platte 31 mit Verteileröffnungen 32 und daraufhin werden sie der Einlegeeinheit zugeführt, die in Fig. 6 ausschnittsweise gezeigt ist. Die Walzen 30 werden mit einer solchen Geschwindigkeit angetrieben, daß ein Stück jedes Wellenleiters zwischen den Walzen 30 und der Platte 3I durchhängt, wobei die durchhängenden Abschnitte der Wellenleiter verhindern, daß eine nichterwünschte Spannung auf die Wellenleiter beim Durchziehen durch die Platte 31 aufgebracht wird. Ohne die Walzen 30 würde die Spannung in den Wellenleitern sowohl von dem Gewichtsausgleich in den Rollen 12 als auch von der Reibung in den Rollenlagern abhängen. Da es außerordentlich schwierig ist, eine Rolle dauernd im Gleichgewicht zu halten und die Lagerreibung der Rollen auszugleichen ,würden sich ohne die Walzen 30 unterschiedliche Zugspannungen in den dielektrischen optischen Wellenleitern des fertigen Kabels ergeben.

In Vorschubrichtung hinter der Zugeinheit befindet sich die Einlegeeinheit, wie sie in Fig. 6 ausschnittsweise vergrößert dargestellt ist. Während das Kabel auf nicht gezeigte V/eise

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hinter der V/i ekele inheit gezogen wird, wird die Seele 2 demzufolge durch die Mitte der Einlegeeinheit gezogen und die dielektrischen optischen Wellenleiter 11 werden durch die Zuteilöffnungen oder Verteilöffnungen 32 in der festen Platte 31 gezogen. Die dielektrischen optischen Wellenleiter 11 treten durch die Führungseinrichtung, die eine drehbare Platte 23 umfaßt, die über ein (schematisch gezeigtes) Schublager 33 an einem Halteaufbau 3k befestigt ist. Stifte oder Nadeln 37 sind in einer kreisförmigen Anordnung von Bohrungen 28 angebracht und jeder Stift oder jede Nadel besitzt an seinem äußeren Ende eine Bohrung ZfO,durch die ein Wellenleiter 11 hindurchtritt. Die Stifte oder Nadeln sind gegen die Achse der Seele 2 hin geneigt, wobei die mit öffnung versehenen Teile der Stifte 37 in den jeweiligen Nuten 3 laufen. Der dielektrische optische Wellenleiter läuft frei durch eine innere kreisförmige Anordnung von Bohrungen 29 in der Platte 23 und beim Durchtreten durch die öffnung ^O befinden sie sich in den Nuten. Diese Ausführung ist insbesondere zur Verwendung mit kunststoffbeschichteten dielektrischen optischen Wellenleitern geeignet, um die dynamische Reibung zwischen den Nadeln und den Wellenleitern wegzunehmen und ein Aufbauen der Beschichtung zu verhindern, die unabwendbar beim Durchtritt des Wellenleiters durch eine Öffnung abgestreift wird.

Die Stifte 37 weisen jeweils eine Nut 35 auf, in die das Ende einer Stellschraube 36 eingreift, die in einer Gewindeöffnung in der Platte 23 sitzt. Die Lage der Stifte 37 in der Platte 23 kann so zur Anpassung an verschieden große Seelen geändert werden. Die Herabsetzung der Drehreibung der Platte 23 durch das Schublager 23 ist wichtig, da nur ein sehr geringes Drehmoment zur Drehung der Platte 23 verfügbar ist, das sich durch den Eingriff der Stifte 37 ergibt, deren Enden

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der Bewegung der Nuten 3 in der Seele 2 folgen.

Nach Fig. 7 enthält eine Wickeleinheit oder Umwickeleinheit 38, die im Gebrauch zwischen der Einlegeeinheit 7 und einer (nicht gezeigten) Aufnahmerolle für das Kabel angeordnet ist, eine Drehtrommel 39 auf, auf die ein dünnes Kunststoffband 43, beispielsweise Mylar doppelt aufgewickelt ist. Die Trommel 39 besitzt ein Gleitlager 44 und ist über dieses mit einer Stütze 45 verbunden. Unabhängig davon drehbar angebracht und durch einen schematisch mit D. angezeigten Antrieb von der Einlegeeinheit angetrieben ist eine Wickeleinheit angeordnet mit einer zentralen Nabe If6, zwei Auslegern 41 und jeweils zwei Ringen 42, wobei ein Ring allgemein in der Mitte der Trommel und der andere Ring in Vorschubrichtung vor der Trommel liegt.

Während das Wickelgerät um die Achse der Seele 2 gedreht wird, wird Band von der Trommel 39 abgezogen, die entsprechend um das Gleitlager oder Reiblager gedreht wird und das Band wird automatisch wendelförmig um die sich vorschiebende Seele 2 gewunden. Um das ^and genau anzuordnen ist ein Wickelhorn 47 vorgesehen, das sich gegen eine Wickelstelle hin verjüngt, die genau in Vorschubrichtung hinter der Einlegeeinheit liegt. Das Band 43 dient dazu, die dielektrischen optischen Wellenleiter an ihrer Stelle zu halten, bis die Kunststoffhülle aufgebracht wird. Das ist insbesondere dann nützlich, wenn die Seele vor der Aufbringung der Hülle oder des Mantels aufgewickelt wird, da im aufgewickelten Zustand die der Nabe der Aufwickelrolle zu liegenden Stücke des dielektrischen optischen Wellenleiters 11 eine Krafteinwirkung erfahren, die sie dazu bringt, sich aus den Nuten 3 abzuheben und diese Tendenz wird durch das Band 43 verhindert. Wie bereits vorher erwähnt, ergibt das durch

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Reibungskraft anliegende Band eine Vielzahl von Ankerpunkten für den dielektrischen optischen Wellenleiter, so daß keine Spannung auf ihn aufgebracht wird, wenn er in die jeweiligen Nuten eingelegt ist.

In der in Fig. 8 gezeigten Ausführung (in der wiederum für entsprechende Teile gleiche Bezugszeichen wie bei den vorigen Figuren verwendet wurden) wird eine Seele 2 in Richtung des Pfeiles A an Rollen 12 mit dielektrischen optischen Wellenleitern vorbeigezogen, an einer Abzieheinheit 13 durch die Mitte von einer Einlegeeinheit 7 und einer Binde- oder Wickeleinheit 38 (wobei die Einheiten 7 und 38 schematisch dargestellt sind) und durch die Mitte eines Luftstrahlgeräts 48. Die Zugeinheit 13 entspricht der in Fig. 5 gezeigten und sie zieht Fasern von den Rollen 12 mit einer Geschwindigkeit ab, die mit der Vorschubgeschwindigkeit der Seele 2 übereinstimmt oder ihr entspricht, dann werden die dielektrischen optischen Wellenleiter 11 eingesetzt und die Seele wird an einen Ort B in Vorschubrichtung hinter dem Luftstrahlgerät gezogen. Die Fasern werden mit einer gewissen Lose zur Verhinderung von Zugspannungen der Einlegeeinheit 7 zugeführt, in der die Fasern jeweiligen Nuten 3 zugeführt und in sie eingelegt werden. In Vorschubrichtung nach der Einlegeeinheit wird der Kabelaufbau zweifach in einer Bindeeinheit oder Wickeleinheit 38 mit einem synthetischen Band umwickelt, um die Fasern festzuhalten.

Da der auf die fertiggestellte Kabeleinheit an der Stelle B aufgebrachte Zugkraft benutzt wird, um die Seele 2 und die dielektrischen optischen Wellenleiter 11 einzeln und insgesamt durch die verschiedenen Einheiten zu ziehen, wird unvermeidbar eine Spannung in die dielektrischen optischen

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Wellenleiter eingeführt. Auch Rückkräfte in der Größenordnung von einigen mN .sind unerwünscht, da sie ausreichen, um Dämpfungsanstiege in Kabel-Einzelleitern von geringem Durchmesser (weniger als 125/t-m) und niedriger numerischer Appertur GCO,18) zu erzielen. Um diese Spannungskräfte beim Austritt des Kabels aus der Bandeinheit oder Wickeleinheit 38 herabzusetzen, wird das Kabel durch das Luftstrahlgerät 48 hindurchgeleitet .

In dem Gerät 48 sind zwei konzentrische Röhren 49 und 50 angeordnet, wobei der Innenradius der inneren Röhre 50 so gewählt ist, daß sie die Seele dicht umgibt, jedoch mit den eingesetzten dielektrischen optischen Wellenleitern frei längs der Mittelachse durchlaufen kann. Der Zwischenraum zwischen den Röhren ist am Einlaufende durch eine Ringdichtung 51 abgedichtet, wobei diese als Mundstück ausgebildet ist, damit die Seele gut eintreten kann. Am Abzugende erstreckt sich die Außenröhre 49 etwas über die Innenröhre 50 hinaus. In der Wand der Außenröhre ist eine Einlaßöffnung 52 vorgesehen, die von einem Rohflansch 53 umgeben ist und mit einer (nicht gezeigten) Druckluftquelle verbunden wird. Abstandshalter 54 erstrecken sich zwischen den einander zugewendeten Flächen der ^Köhren 49 und 50 und stellen sicher, daß diese konzentrisch bleiben.

Im Betrieb wird Druckluft durch die Öffnung 52 in eine vergrößerte Mischkammer 56 zwischen den Röhren 49 und 50 eingeleitet. Die Ringdichtung 51 läßt die Druckluft nur aus dem der Ringdichtung 51 gegenüberliegenden Ende des Geräts 48 austreten. So ist in einem Teil C des Luftdurchlasses die Luft am Austritt nach außen gehindert, während sie durch die Oberfläche der Seele 2 auch nicht weiter nach innen vor-

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dringen kann. Demzufolge erfahren die an der Oberfläche befindlichen dielektrischen optischen Wellenleiter, die Durchmesser in der Größenordnung von 10 bis 150 m besitzen und entsprechend leicht sind, eine Reibkraft, die sie in der Kabelvorschubrichtung A mitziehen. Zusätzlich ergibt sich durch die Oberflächenluftbevvegung ein Bernoulli¹-scher Unterdruck, der die dielektrischen optischen Wellenleiter 11 außer Berührung mit dem Nutgrund der Nuten in der genuteten Seele 2 hebt. Damit werden die dielektrischen optischen 'Wellenleiter durch die durch die Luft übertragene Reibkraft und durch das Anheben dazu gebracht, sich wieder so anzuordnen, daß die Spannung erleichtert, vermieden oder wenn gewünscht sogar eine Druckspannung eingeführt wird. In welchem Maße eine Zugspannung reduziert oder eine Lose eingeführt wird, hängt von dem Zwischenraum zwischen der Seelenoberfläche und dem Außenrohr hß sowie von der Länge ab, über der die Seele unter Einfluß des Luftstrahls kommt.

Bei einem Herstellverfahren mit Benutzung des Luftstrahlgerätes ergaben sich folgende geeignete Abmessungen:

1. Außendurchmesser der Mittelseele 6,6 mm, wobei die Mittelseele acht Oberflächennuten mit locker eingelegten Fasern aufwies,

2. Durchmesser der Innenröhre 8,5 mm innen und 9»5 mm außen,

3. Durchmesser der Außenröhre 11,0 mm innen und 12,8 mm außen,

l\. Vorstehlinge der Außenröhre 60 mm.

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ORIGINAL INSPECTED

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Die erreichte Verringerung der Zugspannung wird auch noch durch den angewendeten Luftdruck und Eigenschaften der Fasern und der Seele bestimmt.

Obwohl eine Herabsetzung der Zugspannung am besten erreicht wird, wenn der Luftstrahl kurz nach dem Einlegen der Fasern in die Nuten 3 der Zentralseele aufgebracht wird, kann der Luftstrom auch in anderen Zusammenbaustufen aufgebracht werden.

Beispielsweise kann ein Luftstrom auf die einzelnen Fasern 11 in dem Bereich zwischen den Rollen 12 und der Auflegestelle in das Kabel aufgebracht werden. Selbstverständlich muß dazu die Größe des LuftStrahlgeräts ^8 reduziert werden. Y/enn bisher nur von einer relativ wenig aufwendigen Luftdüse die Rede war, können selbstverständlich andere geeignete Flüssigkeiten oder Gase verwendet werden, wenn sie eine ausreichende Reibung erzeugen, um die dielektrischen optischen Wellenleiter in Vorschubrichtung zu zwingen und sonst keine Nachteile bringen.

Damit ergibt sich ein Herstellverfahren für ein optisches Kabel durch Einsetzen dielektrischer optischer Wellenleiter in eine Seele mit periodisch ihre Wickelrichtnng ändernden wendeiförmigen Nuten. Der dielektrische optische Wellenleiter wird von feststehenden Rollen durch die Bewegung der Seele an den Rollen vorbei abgewickelt. Eine drehbare Führungseinheit mit flexiblen Rohren, durch die der dielektrische optische Wellenleiter geleitet wird, ist vorgesehen, wobei die Rohrenden in die Nuten so eingesetzt werden, daß der jeweilige dielektrische optische Wellenleiter und die Nuten in Umfangsrichtung zusammenfallend gehalten werden. Eine Anzahl von

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Geräten wird eingesetzt, um die Längszugspannung in den in die Nuten eingesetzten dielektrischen optischen Wellenleitern herabzusetzen.

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Claims

Patentansprüche :

1. Vorrichtung zum Einlegen dielektrischer optischer Wellenleiter in eine Kabelseele zur Herstellung eines optischen Kabels, wobei die Kabelseele eine eine Vielzahl von Nuten bestimmende Oberfläche besitzt und die Vorrichtung eine Vielzahl von um einen Vorschubweg für die Seele angebrachten Speichern für dielektrische optische Wellenleiter, eine radial außerhalb des Vorschubweges angeordnete Führungseinrichtung zur Führung oder Leitung einzelner dielektrischer optischer Wellenleiter von jeweiligen Speichern zu jeweiligen Nuten aufweist, dadurch gekennzei chnet, daß die Nuten (3) jeweils Wendelform besitzen, wobei die Wendeln ihre Drehrichtung an Stellen (Zf) längs der Seele ändern, daß die Speicher (12) fest angeordnet sind, daß die Führungseinrichtung (22, 2.3) hin- und herdrehbar ist und daß eine Einführeinrichtung (26) zum Einbringen dielektrischer optischer Wellenleiter in jeweilige Nuten vorgesehen ist.

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ORIGINAL INSPECTED

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Speicher Rollen (12) sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einführeinrichtung eine kreisförmige Anordnung von flexiblen Röhren (26) umfaßt, daß jede Röhre an einem Ende an der Führungseinrichtung (22, 23) angebracht ist und ihr anderes Ende {2.7) im wesentlichen parallel zu einer jeweiligen Nut (3) in diese gedrängt ist.

Jf. Vorrichtung nach Anspruch 3₅ dadurch gekennzeichnet, daß das erste Ende jeder Röhre (26) als Einführungsmundstück ausgebildet ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das andere Ende (2.J) jeder Röhre (26) mit einer abgeschrägten Endfläche versehen ist, wobei die Schrägfläche radial von dem Zuführungsweg nach außen gewendet ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5» dadurch gekennzeichnet, daß die Führungseinrichtung eine Vielzahl in Längsrichtung einen Abstand voneinander aufweisender gegeneinander drehbarer Führungseinheiten (2.2, 23) und ein eine unterschiedliche Drehung der Führungseinheiten erzeugendes Antriebssystem (D) aufweist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Antriebssystem ein Zahnradsystem mit solchen Zahnradverhältnissen umfaßt, daß die Gesamtwinkelbewegung der dielektrischen optischen

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Wellenleiter (11) beim Durchlauf durch die Führungseinrichtung gleichmäßig zwischen den Führungseinheiten (22, 23) aufgeteilt ist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzei chne t, daß eine Einrichtung vorgesehen ist, um das Einbringen einer Zugspannung in die dielektrischen optischen Wellenleiter (11) beim Einsetzen in die Nuten (3) zu verhindern.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Verhinderung von Zugspannung einen zwischen den Speichern (12) und der Führungseinrichtung (22., 23) angeordneten Zugmechanismus umfaßt, daß der Zugmechanismus so antreibbar ist, daß er dielektrische optische Wellenleiter (11) von den Speichern abzieht und diese Wellenleiter in durchhängendem Zustand der Führungseinrichtung übergibt.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Zugmechanismus zwei allgemein horizontal liegende elastische Walzen (30) umfaßt, die zum Erfassen der dielektrischen optischen Wellenleiter (11) zwischen sich gegeneinandergedrückt sind.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Speicher in der Nähe einer den Vorschubweg enthaltenden vertikalen Ebene angeordnete Rollen (12) mit im wesentlichen horizontal liegenden Achsen sind.

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12. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die die Zugspannung verhindernde Einrichtung ein die ührungseinrichtung (2.2., 23) in einem feststehenden Traugaufbau (34) haltendes Schublager (33) aufweist.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichne t, daß die Zugspannung verhindernde Einrichtung einen Fluidstrahl in Richtung des Vorschubweges in einen der Oberfläche der Seele (2) benachbarten Bereich richtendes Gerät (48) ist, daß das Gerät zwei allgemein konzentrische Rohre (49, 50) umfaßt, daß der Innendurchmesser des inneren Rohres (50) einen leichten Durchtritt der Seele (2) durch ihr Inneres gestattet, daß das Außenrohr eine Fluideinlaßoffnung (52) in seiner Wand aufweist, daß der allgemein ringförmige Raum zwischen den Rohren an einem Ende des Geräts abgedichtet ist und daß das Außenrohr sich in Längsrichtung über das Innenrohr am anderen Ende des Gerätes hinaus erstreckt.

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der allgemein ringförmige Zwischenraum im Bereich der Fluideinlaßoffnung (32) eine Erweiterung (56) aufweist.

15. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungseinrichtung (22, 23) eine drehbare Stütze mit einer Mittelöffnung aufweist, durch die die Seele vorgeschoben wird, daß die Stütze eine erste Anordnung von Bohrungen (29) aufweist, die radial außerhalb der Mittelöffnung liegen, um·.jeweilige dielektrische, optische Wellenleiter (11) lose aufzunehmen, daß

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die Einrühreinrichtung eine Vielzahl von innerhalb jeweiliger. Bohrungen (28) einer zweiten kreisförmigen Anordnung sich durch die Stütze erstreckenden Bohrungen angeordneten Stäben(37) umfaßt, daß die Bohrungen (ZQ) der zweiten Anordnung zu dem Vorschubweg hin geneigt sind und in Radialrichtung einen Abstand von der ersten Anordnung aufweisen, daß die in Vorschubrichtung liegenden Enden der Stäbe (37) in jeweilige Nuten (3) eingesetzt und mit Durchbrüchen (ifO) zur losen Aufnahme jeweiliger dielektrischer optischer. Wellenleiter (11) versehen sind.

16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß eine den jeweiligen zweiten Bohrungen (28) zugeordnete Befestigungseinrichtung (35_} 36) vorgesehen ist, um die Stäbe (37) in vorbestimmten Lagen innerhalb der Bohrungen (28) zu halten.

17· Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Befestigungseinrichtung eine in dem Träger eingesetzte Stellschraube (36) und eine sich längs eines zugeordneten Stabes (37) erstreckende Nut (35) umfaßt, wobei die Schraube in die Nut eingreift, um den Stab in der jeweiligen Bohrung festzuklemmen.

18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß ein Bandwickelmechanismus (38) zum wendeiförmigen Wickeln eines Bandes (Zj3) um die Seele (2) mit eingesetzten dielektrischen optischen Wellenleitern (11) an der Austrittsstelle der Seele aus der Führungseinrichtung (ZZ, 23) vorgesehen ist»

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19« Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch g e k e η η zei chnet, daß der Bandwickelmechanismus (38) eine hohle drehbare Rolle (39) mit aufgewickeltem Band (if3) und ein um die Rolle zum Abziehen des Bandes von der Rolle und zum Aufbringen des abgezogenen Bandes als wendeiförmige Wicklung auf die Seele (2) bei ihrem Vorschub durch die Hohlrolle (39) drehbares Abziehgerät if2, kS) umfaßt.

20. Vorrichtung nach Anspruch 19» dadurch gekennzeichnet, daß die Rolle (39) gegen ein Reiblager (ifZj.) drehbar angebracht ist.

21. Vorrichtung nach Anspruch 19 oder 20, dadurch gekenn zeichnet, daß ein Antrieb (D.) für das Abziehgerät (41, Z+2, /f6) von der Führungseinrichtung (22, 23) abgeleitet ist.

22. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 19 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß das . Abziehgerät eine Nabe (46)· und einen radial außerhalb der Nabe angeordneten Ausleger (*f1) umfaßt, daß an dem Ausleger einstückig damit ausgebildete Augen (Zf2) vorgesehen sind, durch die das Band (Zf3) von der Rolle (39) durch Drehung des Wickelgeräts (38) abgezogen wird.

23. Vorrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß das Band (i+3) auf der Rolle doppelt aufgewickelt ist und daß zwei radial einander gegenüberliegende Ausleger (if1) an dem Abvjickelgerät vorgesehen sind.

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2Zf. Vorrichtung nach Anspruch 22 oder 23, dadurch gekennzeichnet, daß ein Element (47) konzentrisch um den Vorschubweg angebracht ist und zwischen der ührungseinrichtung und der Bandwickeleinrichtung liegt, daß das Element eine konische Außenfläche zur Führung des abgezogenen Bandes (43) von den Augen (42) zu einer unmittelbar in Vorschubrichtung hinter der Führungseinrichtung (22, 23) gelegenen Stelle aufweist.

25. Verfahren zum Einlegen dielektrischer optischer Wellenleiter in eine Seele zur Erzeugung eines optischen Kabels, wobei die Seele eine eine Vielzahl von Nuten bestimmende Oberfläche besitzt und die Seele längs eines Vorschubweges vorgeschoben wird, dielektrische optische Wellenleiter von um den Vorschubweg verteilten Speichern abgezogen werden, abgezogene dielektrische optische Wellenleiter von den jeweiligen Speichern in jeweilige Nuten durch radial außerhalb des Vorschubweges angeordnete Führungseinrichtungen geführt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Nuten jeweils wendelförmig angebracht werden, wobei die Wendeln ihre Drehrichtung längs der Seele ändern, daß die Führungseinrichtung zuerst in eine Richtung und daraufhin der der entgegengesetzten Richtung so gedreht wird, daß die einzelnen dielektrischen optischen Wellenleiter in TJmfangsrichtung jeweils eine Seelennut verfolgend dort eingelegt werden, wo die dielektrischen optischen Wellenleiter, aus den Führungseinrichtungen entlassen werden.

26. Verfahren nach Anspruch 25_S dadurch gekennzeichnet, daß dielektrische optische Wellenleiter von den Speichern abgezogen und den -^ührungseinrichtungen in durchhängendem Zustand übergeben werden um dadurch die Ein-

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führung einer Zugspannung in die Wellenleiter bei ihrem Einlegen in die Nuten zu verhindern.

27. Verfahren nach Anspruch 2fj oder 26, dadurch gekennzeichnet, daß ein Fluidstrahl längs der Oberfläche der Seele in Zuführrichtung in einen Bereich in Zuführrichtung hinter der Führungseinrichtung gerichtet wird, in dem • die dielektrischen optischen Wellenleiter in jeweiligen Nuten liegen, um dadurch die Einführung einer Zugspannung in die in den Nuten angeordnete Wellenleiter zu verhindern.

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