-
-
Verfahren und Einrichtung zur Herstellung eines opti-
-
schen Kabels.
-
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines
optischen Kabels, bei dem mindestens zwei Leichtleitfasern im Inneren eines Mantels
angeordnet sind.
-
Die Herstellung von optischen Kabeln erfolgte bisher in zwei Schritten,
wobei der erste Schritt im wesentlichen das Ziehen der Lichtleitfasern aus einer
Vorform und die anschließende Umhüllung mit einer Schutzschicht umfaßt. Die so gewonnenen
Lichtleitfasern werden auf entsprechenden Trommeln oder sonstigen Transporteinrichtungen
aufgewickelt und dann meist an einem anderen Ort und zeitlich später in Verseileinrichtungen
zu den gewünschten Kabeln verseilt. Dieses Verfahren hat eine Reihe von Nachteilen,
wobei insbesondere ins Gewicht fällt, daß zwischen dem Ziehvorgang und dem eigentlichen
Verseilvorgang eine Auf- und Abwicklung durchgeführt werden muß, was einen zusätzlichen
Zeitaufwand bedeutet und auch eine größere Gefahr einer Beschädigung oder sonstigen
Beeinträchtigung der Faser in sich schließt.
-
Gemäß der Erfindung, welche sich auf ein Verfahren der eingangs genannten
Art bezieht, wird dieser Nachteil dadurch vermieden, daß die in an sich bekannter
Weise aus einer Vorform gezogenen und anschließend beschichteten Lichtleitfasern
unmittelbar danach in eine Verseileinrichtung eingeführt, lose umhüllt und anschließend
entsprechend
aufgetrommelt oder eingelegt (eingeschossen) werden.
-
Da sich bei der Erfindung somit unmittelbar an den Ziehvorgang der
Verseilvorgang anschließt, ist es nicht mehr notwendig, eine Auf- und Abwicklung
der Lichtleitfasern durchzuführen, so daß alle damit zusammenhängenden Probleme
entfallen. Außerdem läßt sich eine Erhöhung der effektiven Faserziehgeschwindigkeit
bei gleichzeitiger Verbesserung der Fertigungssicherheit erreichen. Bekannte Faserziehanlagen
arbeiten mit etwa 1m/sec, wobei erhebliche GeschwindigkeitsvergröBex;ungen kaum
realisierbar sind, weil Störungsprobleme sowie allgemeine dynamische Probleme vermutlich
etwa quadratisch mit der Ziehgeschwindigkeit zunehmen. Bei nur 1Om/min (O,166m/s)
Geschwindigkeit der vorgeschlagenen Anlage (bei 10 Fasern 100m/min) steigt die effektive
Faserziehgeschwindigkeit (bezogen auf eine Faser) bereits auf 1,66m/sec bei gleichzeitiger
erheblicher Steigerung der Fertigungssicherheit für die Einzelfaser (weil nur 0,166m/s).
Somit wird die Fertigungssicherheit eines aus mehreren Lichtwellenleitern hergestellten
Bündels größer als bei einer Serienschaltung von zwei getrennten Arbeitsprozessen
(Ziehen und Verseilung), von denen der zweite (Verseilung) nur dann schneller als
1Om/min liefe, wenn SZ-verseilt würde.
-
Die Erfindung betrifft weiterhin die Einrichtung zur Durchführung
des Verfahrens, welche dadurch gekennzeichnet ist, daß räumlich unmittelbar nach
einer Ziehvorrichtung für die Erzeugung von Glasfasern aus einer Vorform eine Verseileinrichtung
angeordnet ist, in welche die Lichtleitfasern aus der Ziehvorrichtung direkt einlaufen.
-
Sonstige Weiterbildungen der Erfindung sind in Unteransprüchen wiedergegeben.
-
Die Erfindung wird nachfolgend an Hand von Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigen Fig. 1 ein erstes Ausfüruungsbeispiel der Erfindung für den Einsatz bei
Gleichschlagverfahren und Fig. 2 eine Abwandlung der Einrichtung nach Fig. 1 für
die SZ-Verseilung.
-
Bei dem Beispiel nach Fig. 1 ist angenommen, daß zwei Fasern zu einem
Bündel verseilt werden können. Es liegt aber auf der Hand, daß je nach den jeweiligen
Gegebenheiten auch eine größere Anzahl z.B. vier oder acht Fasern entsprechend der
Erfindung verarbeitbar sind.
-
Die einzelnen, als Stäbe ausgebildeten Vorvormen sind räumlich symmetrisch
unter jeweils einem möglichst spitzen Winkel (vorzugsweise nicht über 20 bis D°)
gegen die Längsachse der Gesamtanordnung und symmetrisch zu dieser angeordnet. Im
vorliegenden Beispiel sind nur zwei Stäbe dargestellt und mit ST1 und ST2 bezeichnet.
Durch Erwärmen und entsprechendes Abziehen wird in bekannter Weise in der nachfolgenden
Zieheinrichtung ZEl und ZE2 aus dem stabförmigen Zwischenprodukt eine Lichtleitfaser
LF1, LF2 erzeugt, die anschließend eine Meßeinrichtung DM1, DM2 durchläuft, wo die
Lichtleitfasern LF1 und LF2 auf ihre Durchmesserwerte hin überprüft werden. Diese
Messung wird zur Regelung der Vorschubgeschwindigkeit der Stäbe ST1 und ST2 benutzt.
-
Unmittelbar danach schließt sich eine Beschichtungsküvette BK1 und
BK2 für jede der Lichtleitfasern LF1 und LF2 an, wo in bekannter Weise die empfindlichen
Fasern durch einen entsprechenden ueberzug z.B. aus eingefärbtem Silikongummi oder
PU-Acrylat geschützt werden. Durch nachfolgende Vernetzungseinrichtungen BS1, BS2
wird z.B. mit W-Licht die Härtung der aufgebrachten Schicht durchgeführt, so daß
am Ausgang dieses ersten Verarbeitungsschrittes die schutzbeschichteten Lichtleitfasern
für die weitere Verarbeitung zur Verfügung stehen.
-
Der gesamte verschmutzungsempfindliche Teil, ausgehend von den Stäben
ST1 und ST2 bis hin zu den Bestrahlungseinrichtungen 3S1 und BS2 ist in einem staubsicher
abgeschlossenen Gehäuse GH angeordnet, so daß diese Anlage entsprechend gekapselt
ist. Es ist zweckmäßig, das Innere dieser Anlage GH mit einem Schutzgas oder hochreiner
und getrockneter Luft zu beschicken.
-
Es bleibt noch zu erwähnen, daß es zweckmäßig ist, die gesamte in
der Figur 1 dargestellte Anlage senkrecht von oben nach unten arbeiten zu lassen,
d.h. am oberen Ende befinden sich die die Vorform darstellenden Stäbe ST1 und ST2
und der gesamte Vorgang läuft von oben nach unten ab.
-
Die sich an den Ziehvorgang unmittelbar d.h. ohne ein dazwischenliegendes
Auftrommeln oder Abschlagen anschließende Verseilstufe weist zunächst eine Einrichtung
ZM zur Ziehkraftmessung aus, welche auch die Ziehkegeltemperatur steuert, um so
konstante und nicht zu große Ziehkräfte zu erzielen. Dies ist für Durchmesser-und
Oberflächenqualität, also die Festigkeit der Faser wichtig. Der Verseilpunkt der
Verseileinheit ist mit VP bezeichnet und es ist angenommen, daß die Verseilung mittels
zweier gegensinnig rotierender Scheiben SE und SE' erfolgt, die zusammen mit dem
Abzug AZ und AZ' und dem Aufwickler um die Längsachse der Verseilanordnung herum
rotieren, was durch den Pfeil PF angedeutet ist.
-
Der Scheibendurchmesser wird so gewählt, daß selbst bei einer Bündelschlaglänge
von z.B. 200mm noch keine unzulässige Deformation des Bündels zu fürchten ist (300-500mm).
Die Schlaglänge kann, falls dies erforderlich ist, in Stufen durch auswechselbare
Zahnräder verändert werden, welche die Antriebseinrichtungen für die Scheiben SE
und SE' bilden und damit deren durch
den Pfeil PF angedeutete Rotation
festlegen. Die mechanische Kopplung von Abzug und Rotation wird zum Anfahren zweckmäßig
aufhebbar ausgebildet, indem der der Verseilung dienende Getriebeteil durch eine
Kupplung abgetrennt wird.
-
Die für den Antrieb benutzten Getriebe sollen möglichst spielfrei
arbeiten, wobei der Abzug die Produktionsgeschwindigkeit bestimmt. Die Abzugsgeschwindigkeit
des Verseiltwisters SE und SE' liegt zum Anfahren etwas unter der Geschwindigkeit
des Abzuges AZ und AZ'.
-
Ein Freilauf überläßt die Bestimmung der Abzugsgeschwindigkeit im
normalen Betrieb dem Abzug AZ, AZ'.
-
Nach der Vsfseileinrichtung folgt eine bekannte Schnekkenpresse/zur
losen Umhüllung des verseilten Bündels mit einer Einrichtung, bei der die am Ausgang
der Verseileinrichtung erhaltenen Faserbündel in ihren Zwikkeln mit einer geeigneten
Füllmasse gefüllt werden.
-
Hierzu kann zweckmäßig eine Führung in einem längeren Rohr vorgesehen
werden, in das die Füllmasse unter entsprechendem Überdruck eingebracht wird. Im
einfachsten Fall wird eine Küvette mit Füllmasse durchlaufen, aus der ein genügend
dicker Massestrang mitgenommen wird.
-
Eine weitere Möglichkeit liegt in der Verwendung einer Injektionsnadel,
mit der Masse in den Reckkegel eingespritzt wird. Nach Abschluß des Reckvorganges
und entsprechender Abkühlung der Bündelhülle ist ein angepreßter Reibscheibenabzug
in Form der beiden Scheiben AZ und AZ' vorgesehen. Hier ist auch eine Bandraupe
möglich.
-
Eine wirksame Luftkühlung sorgt dafür, daß die Bündelhülle vorher
ausreichend abgekühlt und verfestigt wird.
-
Sie wird von der Füllmasse unterstützt, die kalt zugeführt wird.
-
Die Abzugsscheiben bewegen die Verseileinheit mit der gewünschten
Längsgeschwindigkeit, wobei zwischen der Verseileinheit in Form der Scheiben SE
und SE' und der Scheiben AZ und AZ' eine entsprechende Kopplung besteht, und der
Abzug AZ, AZ' um etwa 5% schneller läft als die Verseileinrichtung SE, SE'. Der
Antrieb der Scheiben AZ und AZ' besitzt einen Freilauf, so daß nach dem Anfahrprozeß
der Abzug AZ die Abzugsgeschwindigkeit von Bündel und Faser bestimmt. Die resultierende
Kraft, welche auf das Faserbündel ausgeübt wird, sollte möglichst klein sein. Auch
für den Abzug ist zum Anfahren eine Trennung von Translation und Rotation über eine
Kupplung nötig.
-
Das Aufwickeln der so erhaltenen Faserbündel bzw. optischen Kabel
erfolgt über einen rotierenden Abschlagkonus KO, dessen Innenseite den Flug des
in den Behälter einlaufenden Bündels begrenzt. Der Konus KO rotiert mit Verseildrehzahl,
der Behälter BE etwas schneller.
-
Im Inneren dieses Behälters BE ist ein weiterer Konus LK vorgesehen,
der zusammen mit dem Behälter BE durch einen Motor MO angetrieben wird. In der Spitze
des Konus KO ist eine digitale Positionskontrolle vorgesehen, die den Motor MO für
den Behälter BE und den Leitkonus LK kontrolliert. Ein freilaufender Impulsgeber,
der vom Bündel gesteuert wird, sorgt für konstante Position des Bündels in Bezug
auf die Verseilgeschwindigkeit, indem der Behälter BE im nötigen Maß schneller läuft.
Wenn die Einrichtung z.B. mit ca 100 U/min rotiert, wird das Bündel an den Rand
des Behälters BE gedrückt. Dieser Behälter BE kann hydraulisch auf- und abbewegt
werden, um eine Verlegung vom lagenweisen Wickeln von außen nach innen zu erreichen.
-
Zur Erzielung einer höheren Temperatur ist die gesamte Abschlagrichtung
in einem abgeschlossenen Raum RA untergebracht.
-
Es ist auch möglich, den Abschlagkonus EO durch einen Legarm zu ersetzen,
der von innen nach außen wickelt und dabei den als Teller dienenden Behälter BE
nach Art eines Uberkopfwicklersnschleppt" Hier müßte der Behälter BE angetrieben
und im Legarm eine Begrenzung der Wickelkraft auf 1 bis 2N vorgesehen werden. Hierzu
könnte beispielsweise eine Kraftmeßdose mit entsprechender Wirkung auf den Tellerantriebsmotor
vorgesehen werden.
-
Durch die dargestellte Einrichtung wird somit ohne Zwischenspeicherung
auf Trommeln od.dgl. direkt aus den Vorformen in einem Zug ein fertig verteiltes
Lichtwellenleiterbündel erhalten.
-
Statt im Gleichschlag kann auch mit periodisch wechselnder Schlagrichtung
(SZ) verseilt werden. Dann ergeben sich gegenüber der vorher geschilderten Einrichtung
einige Vereinfachungen und Änderungen: 1. Die verseilenden oder twistenden Scheiben
SE, SE' werden periodisch umgesteuert oder 1a sie dienen nur noch - ohne Querrotation
- als Hilfsabzug zum Anfahren, wie geschildert, und die SZ-Verseilung wird von einem
direkt anschließenden Rohrspeicher vorgenommen, dessen Verseilpunkt direkt vor oder
im Kopf der Schneckenpresse SP sitzt.
-
2. Der Abzug AZ arbeitet ohne Querrotation.
-
3. Die Aufwickelei wird durch einen Teller ersetzt, der so rotiert,
daß das auflaufende Bündel sich auf einen bestimmten Durchmesser legt. Durch kontinuierliche
Änderung der Drehzahl kann der auf dem Teller vorgesehene Wickelraum lagenweise
bewickelt werden.
-
Fig. 2 zeigt schematisch hierzu ein Ausführungsbeispiel, das in Fig.
1 unter der Linie A'-A angesetzt zu denken ist. Mit SEH, SEH' ist ein Hilfsabzug
bezeichnet, auf den ein der SZ-Verseilung dienender Rohrspeicher SZR folgt. Das
so erhaltene SZ-verseilte Bündel gelangt in einen Schneckenpressenkopf SPF, der
eine entsprechende Fülleinrichtung aufweist. Über den Abzug AZ, AZ' wird das verseilte
und gefüllte Bündel in einen mit entsprechend unterschiedlicher Geschwindigkeit
rotierenden Ablaufteller AT eingegeben.
-
2 Figuren 13 Patentansprüche