DE3789734T2 - Einrichtung für die Einführung einer Vielzahl optischer Fasern in die Nuten eines Profilkörpers und die Einstellmethode ihrer Überlängen in den Nuten. - Google Patents

Description

• Es ist bekannt, daß Lichtleitfasern in Führungselemente aus Kunststoff eingefügt werden müssen, die sie ummanteln und schützen, wobei dieser Fasern in den betreffenden Elementen mit einer gewissen Überlänge angeordnet werden, um zu vermeiden, daß sie Beanspruchungen ausgesetzt werden, bei denen sie Gefahr laufen zu brechen, wenn das Element bei seiner Handhabung, insbesondere bei seiner Verlegung, oder unter dem Einfluß der Temperatur einer Zugspannung aus gesetzt wird und sich infolgedessen ausdehnt.
• Um diese Schwierigkeit zu überwinden, wurde bereits vorgeschlagen, für die Ummantelung und Führung der Fasern sogenannte gerillte Profilkörper zu verwenden, daß heißt, einen zylindrischen Träger, der an seinem Umfang Nuten aufweist, wobei diese Nuten vorzugsweise einen spiralförmigen Verlauf besitzen und so dimensioniert sind, daß sie jeweils eine mit Überlänge angeordnete Lichtleitfaser enthalten können. Diese Überlänge, die 0 bis 3 erreichen kann, wird der Faser zum Zeitpunkt ihrer Einführung in die Nut verliehen, und zwar dadurch, daß der Profilkörper vorübergehend einer Zugkraft ausgesetzt wird, die ihn auf den gewünschten Wert verlängert. Wenn man den Profilkörper sich entspannen läßt, verkürzt er sich, was der Faser ihre Überlänge verleiht.
• Wenn jedoch ein Profilkörper von einer Spule abgerollt wird und dann zwischen zwei Winden bewegt wird, die ihn dem gewünschten mechanischen Zug aussetzen, kann es passieren, daß unter der Wirkung der Spannung, unter die man die Faser setzt, um sie in die Nut des Profilkörpers einzuführen, der stromabwärts gelegene Teil des optischen Leiters in der Nut zurückgezogen wird, was zu einem Verlust der gewünschten Überlänge führt. Es ist nämlich zu beachten, daß der Reibungskoeffizient beim Kontakt zwischen der Faser und dem Boden der Nuten äußerst gering ist.
• Das Verfahren und die Maschine, welche in der FR- A-2 543 309 beschrieben werden, versuchen auf dieses Problem eine Antwort zu finden, indem die Fasern vorübergehend in den Nuten des Profilkörpers befestigt werden, und zwar durch die periodische Einführung eines Produkts in die Nuten, das anschließend gefroren wird, um die Faser festzuhalten. Das hier beschriebene System weist zahlreiche Nachteile auf: Zunächst ist die Befestigung der Faser in der Nut punktuell, was in der Faser örtliche mechanische Spannungen schafft und in der Folge deren Übertragungseingenschaften auf Dauer beeinträchtigen kann. Zudem ist es notwendig, ein fremdes Produkt in die Nut einzuführen und es dann nachträglich wieder zu entfernen, was eine komplexe Gerätschaft erfordert. Andererseits kann die Wechselwirkung des Festhalteprodukts mit der Faser die Übertragungseigenschaften derselben verschlechtern. Und schließlich kann dieses System, da es Mittel zur Synchronisation benötigt, um das Festhalteprodukt richtig auf das Kabel aufzubringen, nur schwer an Kabel angepaßt werden, die dem SZ-Typ entsprechen.
• Das Ziel der vorliegenden Erfindung ist es also, Mittel vorzuschlagen, die es gestatten, jede Faser in ihrer Nut wenigstens vorübergehend festzuhalten, um zu verhindern, daß sie zum Zeitpunkt des Zusammenfügens nach hinten gezogen wird, und die nicht die Nachteile der Systeme des bisherigen Stands der Technik aufweisen.
• Zu diesem Zweck ist ein erster Gegenstand der vorliegenden Erfindung eine Einrichtung für die Einführung einer Vielzahl von Lichtleitfasern in längsgerichtete Nuten eines Profilkörpers, die gekennzeichnet ist durch zwei Winden mit parallelen Achsen, die einen Profilkörper derart führen können, daß er einen bestimmten geraden Abschnitt kontinuierlich und unter einer festgelegten elastischen Spannung durchläuft, Mittel zum Halten der Winden und der Ablaufspulen der Lichtleitfasern, die so angeordnet sind, daß sie eine relative Drehbewegung zwischen der Gruppe der Fasern und dem Profilkörperabschnitt um die Achse des letzteren bewirken, und an den Punkt (C) der Einführung der Fasern in die Nuten angrenzende Mittel, um die Fasern wenigstens vorübergehend und über ihre gesamte Länge an den Wänden der Nuten haften zu lassen.
• Ein weiteres Ziel der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung eines Lichtleiters, der einen mit Nuten versehenen Profilkörper und eine Vielzahl von Lichtleitfasern, die jeweils mit einer festgelegten Überlänge in einer Nut des Profilkörpers angeordnet sind, umfaßt, ein Verfahren, gemäß dem man einen Abschnitt des Profilkörpers kontinuierlich einer Zugkraft (T) aussetzt, so daß diesem eine elastische Dehnung erteilt wird, und man die Fasern an einem festen Punkt (C) dieses Abschnitts in die Nuten einführt, dadurch gekennzeichnet, daß man nahe dem Einführungspunkt (C) der Fasern ein elektrisches Feld aufbaut, das den Fasern und dem Profilkörper verschiedene Ionisationszustände verleiht und auf diese Weise eine elektrostatische Kraft erzeugt, die es ermöglicht, die Fasern wenigstens vorübergehend und über ihre gesamte Länge an den Wänden der Nuten haften zu lassen.
• Nachstehend wird anhand eines Beispiels beschrieben, wie die Erfindung praktisch umgesetzt werden kann.
Beigefügte Zeichnung:
• Fig. 1 ist eine perspektivische schematische und angeschnittene Ansicht eines optischen. Leiters;
• Fig. 2a und 2b sind schematische Ansichten, die zwei Varianten von Nuten in dem Profilkörper des Leiters von Fig. 1 zeigen;
• Fig. 3 ist eine schematische Ansicht der gesamten Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens; und
• Fig. 4 ist eine ebenfalls schematische Ansicht, dargestellt- in einem vergrößerten Massstab, welche die Anordnung eines Ionisator-Stabes in der Einrichtung von Fig. 3 zeigt.
• In Fig. 1 erkennt man einen Profilkörper 1, der ein langgestrecktes Element aus Kunststoff von kreisförmigem Querschnitt darstellt, dazu bestimmt, sechs Lichtleitfasern 2 aufzunehmen und sie zu führen, ohne daß irgendeine Zugkraft auf diese Fasern ausgeübt wird. Der Profilkörper 1 besitzt in seiner Mitte einen zylindrischen Durchgang, in dem ein Zentralfaden 3 verläuft. Der Profilkörper 1 weist in seiner peripheren Oberfläche sechs Nuten 4 mit einem trapezförmigen Querschnitt auf, dafür vorgesehen, jeweils eine der Fasern 2 aufzunehmen. Wie zu erkennen ist, ist der Querschnitt jeder Nut 4 deutlich größer als der Querschnitt einer Faser, so daß diese letztere in der Nut zwischen deren Wänden frei ist. In dem Schema von Fig. 1 sind die Nuten parallel zur Achse des Profilkörpers 1, vorzugsweise gibt man jedoch den Nuten 4 einen spiralförmigen Verlauf, wie es in Fig. 2a und 2b zu sehen ist. In dem Beispiel von Fig. 2a besitzen die Nuten 4 einen spiralförmigen Verlauf mit gleichbleibender Ganghöhe, und alle Nuten sind parallel.
• Bei der Variante von Fig. 2b ist dagegen der Verlauf der Nuten periodisch, wobei sich der Drehsinn der Schraubenlinien um den Profilkörper periodisch ändert (SZ-Verlauf).
• Fig. 3 ist eine schematische Darstellung einer Einrichtung für die Durchführung des Verfahrens. Diese Einrichtung umfaßt ein Hauptgestell 5, von dem zwei Stützen einen ersten Drehkäfig 6 tragen, während zwei andere Stützen einen zweiten Drehkäfig 7 tragen. Die zwei Drehkäfige werden von Wellenlagern 8 gehalten und drehen sich um eine gemeinsame Achse. Jeder Käfig trägt an dem Ende seiner Abtriebswelle 9 oder 10 eine Riemenscheibe 11, die es ermöglicht, den Käfig anhand eines Motors (nicht dargestellt) zur Drehung anzutreiben. Der erste Käfig 6 trägt eine Abgabevorrichtung 12 mit einer Spule 13 und einer Winde 14, die sich um eine Achse 15 senkrecht zur Hauptachse der Einrichtung dreht. Die Winde wird von einem Motor (nicht dargestellt) angetrieben, der an dem Käfig 6 befestigt ist. Was den Käfig 7 betrifft, so trägt er gleichfalls eine Zugwinde 16, deren Achse parallel zur Achse der Winde 14 ist und die ebenfalls von einem an dem Käfig befestigten Motor angetrieben wird. Er trägt andererseits eine Aufrollvorrichtung (17), auf der eine Aufwickelspule 18 montiert ist. Man sieht vor, daß die beiden Winden 14 und 16 mittels ihrer jeweiligen Motoren mit Geschwindigkeiten angetrieben werden können, die so geregelt sind, daß sich der Abschnitt 19 des Profilkörpers 1, der sich zwischen den beiden Winden erstreckt, unter einer bestimmten Zugkraft T vom Käfig 6 zum Käfig 7 bewegt. Diese Kraft ist derart eingestellt, daß der Profilkörper in seinem zwischen den zwei Winden gelegenen Abschnitt eine elastische Dehnung ΔL erfährt, während die tatsächliche Entfernung zwischen diesen gleich L ist. Andererseits können die zwei Käfige 6 und 7 um die Hauptachse der Einrichtung zur Drehung an getrieben werden, und zwar in einer Richtung und mit einer Geschwindigkeit, die der Anordnung der Spiralnuten 4 entsprechen. Wenn der Profilkörper 1 Nuten 4 mit einer gleichbleibenden Ganghöhe aufweist (Fig. 2a), dann ist die Geschwindigkeit der Käfige 6 und 7 konstant und mit derjenigen der Winden entsprechend der Ganghöhe der Nuten synchronisiert.
• Die in Fig. 3 dargestellte Maschine erzeugt Kabel von der in Fig. 2a gezeigten Art. In einer anderen Ausführungsform, die ebenfalls der Lösung von Fig. 2a entspricht, kann der Komplex der Zufuhrvorrichtung, der die Fasern führt und der nachstehend noch beschrieben wird, drehbar um die Hauptachse montiert sein, wobei dann die Aufrollvorrichtung 17 auf einer Achse mit stationärer Ausrichtung montiert ist.
• Man kann indessen auch vorsehen, daß die Zufuhrvorrichtung und die Aufrollvorrichtung auf Achsen mit stationärer Ausrichtung montiert sind. Die Maschine umfaßt dann einen dazwischenliegenden Käfig mit den zwei Winden 14 und 16, die periodisch einmal in die eine und einmal in die andere Richtung zur Drehung angetrieben werden. Diese Variante ist dafür geeignet, ein Kabel von der in Fig. 2b dargestellten Art zu erzeugen. Eine solche Vorrichtung zur Erzeugung einer SZ-Konfiguration kann ebenfalls mit der Verbesserung versehen werden, welche den Hauptgegenstand der vorliegenden Erfindung bildet.
• Es wird nun die Zufuhrvorrichtung beschrieben. Das Hauptgestell 5 umfaßt, angeordnet um den Käfig 6, eine Reihe von Spulenträgern 20, von denen einer in Fig. 3 dargestellt ist. Diese Spulenträger sind jeweils mit einer Spule 21 ausgestattet, die eine Lichtleitfaser 2 trägt. Ausgehend von den Spulen 21 werden die Fasern 2 in Richtung des Profilkörpers gezogen. Sie durchlaufen ein Führungsloch 22, das in einer Führungsblende 23 ausgespart ist, die auch der Profilkörper 1 durchläuft, während der Punkt (C) der Einführung der Fasern in die Nuten von einem Fadenleiter 24 bestimmt wird.
• Wie oben bereits angesprochen, ist es erforderlich, daß der Abschnitt jeder Faser 2 zwischen dem Fadenleiter 24 und der Spule 21 einen geraden Verlauf besitzt, so daß die Faser notwendigerweise einer Zugkraft ausgesetzt werden muß, die ihr eine minimale, aber von Null verschiedene Dehnung verleiht, eine Kraft, die nachstehend mit (F) bezeichnet wird. Damit jedoch diese Spannung existiert, ist es natürlich notwendig, daß die Faser in dem Teil des Profilkörpers, der über die Winde 16 und die Spule 18 läuft, eine Rückhaltekraft erfährt, die auf sie nur durch die Wand der Nut 4 übertragen werden kann, in die sie eingeführt wurde. Nun hat man aber festgestellt, daß der Reibungskoeffizient zwischen der Faser und dem Kunststoff des Profilkörpers 1 außerordentlich gering ist. Tatsächlich stellt in der Praxis die Erzeugung dieser Zugkraft (F) eine Schwierigkeit dar. Um diese Schwierigkeit zu überwinden, umfaßt die beschriebene Einrichtung eine Ionisator-Vorrichtung, allgemein mit 25 bezeichnet, die dem Abschnitt des Profilkörpers 1 gegenüberliegt, der sich unmittelbar stromabwärts von dem Fadenleiter 24 befindet. Diese Ionisator-Vorrichtung kann auf verschiedene Weise verwirklicht sein. Sie kann insbesondere einen elektrostatischen Generator 26 sowie einen Ladungsstab 27 umfassen, der aus einem in bezug auf die Erde isolierten länglichen zylindrischen Körper besteht, der mittels des Generators 26 unter einer bestimmten elektrostatischen Spannung gehalten wird. Fig. 4 zeigt die Wirkung des Ladungsstabs 27 genauer. Er erzeugt in seiner Umgebung und insbesondere in der von dem Profilkörper 1 durchlaufenen Zone ein starkes elektrisches Feld. Dieses letztere ruft Ionisationserscheinungen hervor, welche die Fasern und den Profilkörper in verschiedene Ladungszustände versetzen, die von den Unterschieden in den Eigenschaften der vorhandenen Materialien herrühren. Diese Situation führt dazu, daß jede Faser 2 in der Nut, in die sie eingeführt wurde, festhaftet. Die so geschaffene Haftung widersteht einer Kraft von einem bestimmten Ausmaß, was den gewünschten Widerstand erzeugt. So ist es möglich, die Fasern 2 zwischen den Abgabevorrichtungen 21 und dem Fadenleiter 24 unter der Kraft (F) zu spannen und auf diese Weise eine korrekte Einführung dieser Fasern in die Nuten zu gewährleisten. Da der Profilkörper 1 unter der Wirkung der Kraft (T) elastisch gedehnt wird, wenn er sich zwischen den Winden' 14 und 16 bewegt, und seine Dehnung verliert, sobald er die Winde 16 verläßt, um auf die Spule 18 gelenkt zu werden, erfährt er an dieser Stelle eine Verkürzung, was den Fasern 2 die gewünschte Überlänge verleiht. Die durch die Ionisationserscheinung in dem elektrischen Feld des Stabs 27 bewirkte elektrostatische Aufladung verschwindet nach Ablauf einer bestimmten Zeit und hinterläßt keinerlei Spuren in dem fertiggestellten Kabel.
• Man versteht, daß im Falle einer Spiralnutung mit gleichbleibender Ganghöhe die Ablauf spule 13 und Aufwickelspule 18 notwendigerweise an den Drehkäfigen 6 und 7 befestigt sein müssen und daß die Herstellung des optischen Leiters nur anhand von Abschnitten bestimmter Länge erfolgen kann. Im Falle eines Profilkörpers mit SZ-Nutung können dagegen die Spulen 13 und 18 auf dem Gestell 5 außerhalb der Käfige angebracht sein, was es ermöglicht, optische Leiterelemente von sehr großer Länge in einem Stück zu erzeugen. Bei diesen beiden Anwendungsformen hat das Vorhandensein eines elektrostatischen Generators und eines Ionisators in der Nähe des Einführungspunktes der Fasern in die Nuten eine wesentliche Verbesserung der Qualität der optischen Leiter ermöglicht und insbesondere die Herstellung eines Leiters, bei dem die Fasern tatsächlich eine vorbestimmte Überlänge besitzen. Diese Überlänge verhindert die negativen Erscheinungen, die man zuvor an den optischen Eigenschaften der Leiter mit Lichtleitfasern während der gesamten Lebensdauer eines Kabels beobachtet hat und verringert die Gefahr, daß die Fasern bei der Handhabung der Kabel brechen. Die beschriebene Anordnung erlaubt eine Steigerung der Abspulgeschwindigkeit des Profilkörpers und der Fasern und folglich der Rentabilität der Einrichtung.

Claims (10)

1. Einrichtung für die Einführung einer Vielzahl von Lichtleitfasern (2) in längsgerichtete Nuten (4) eines Profilkörpers (1), gekennzeichnet durch zwei Winden (14, 16) mit parallelen Achsen, die einen Profilkörper derart führen können, daß er einen bestimmten geraden Abschnitt (19) kontinuierlich und unter einer festgelegten elastischen Spannung durchläuft, Mittel (5, 6, 7) zum Halten der Winden und der Ablaufspulen (21) der Lichtleitfasern (2), die so angeordnet sind, daß sie eine relative Drehbewegung zwischen der Gruppe der Fasern (2) und dem Profilkörperabschnitt (19) um die Achse des letzteren bewirken, und an den Punkt (C) der Einführung der Fasern in die Nuten angrenzende Mittel, um die Fasern wenigstens vorübergehend und über ihre gesamte Länge an den Wänden der Nuten haften zu lassen.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Haltevorrichtung (6, 7), die sich um eine Achse drehen läßt und die zwei voneinander beabstandete Winden trägt, umfaßt sowie Mittel zum Antreiben dieser Winden zur Drehung um ihre jeweiligen Achsen mit Geschwindigkeiten, die in Phase und Größe so geregelt sind, daß der von den Winden bewegte Profilkörperabschnitt zwischen diesen letzteren einer bestimmten Zugkraft ausgesetzt ist, wobei sich die Mittel, die dazu dienen, die Lichtleitfasern in den Nuten der Profilkörper haften zu lassen, stromabwärts des Einführungspunktes (C) befinden.

3. Einrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine zwischen den Winden und nahe dem Profilkörper angeordnete Ionisator-Vorrichtung als Mittel, um die Fasern an den Wänden der Nuten haften zu lassen.

4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ionisationsvorrichtung in der Nähe des Profilkörpers einen Stab mit elektrostatischer Ladung, der an einen elektrostatischen Spannungsgenerator angeschlossen ist, umfaßt.

5. Verfahren zur Herstellung eines Lichtleiters, der einen mit Nuten versehenen Profilkörper und eine Vielzahl von Lichtleitfasern, die jeweils mit einer festgelegten Überlänge in einer Nut des Profilkörpers angeordnet sind, umfaßt, ein Verfahren, gemäß dem man einen Abschnitt des Profilkörpers kontinuierlich einer Zugkraft (T) aussetzt, so daß diesem eine elastische Dehnung erteilt wird, und man die Fasern an einem festen Punkt (C) dieses Abschnitts in die Nuten einführt, dadurch gekennzeichnet, daß man nahe dem Einführungspunkt (C) der Fasern ein elektrisches Feld aufbaut, das den Fasern und dem Profilkörper verschiedene Ionisationszustände verleiht und auf diese Weise eine elektrostatischen Kraft erzeugt, die es ermöglicht, die Fasern wenigstens vorübergehend und über ihre gesamte Länge an den Wänden der Nuten haften zu lassen.

6. Herstellungsverfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Fasern bei ihrer Einführung in die Nuten ihrerseits einer Zugkraft (F) ausgesetzt werden, wobei diese ihnen eine Dehnung erteilt, die geringer ist als diejenige, welche von der auf den Profilkörper ausgeübten Kraft (T) herrührt.

7. Verfahren nach Anspruch 5 oder Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß man den Profilkörper über zwei Winden laufen läßt, deren Drehungen in Geschwindigkeit und Phase synchronisiert sind, so daß der Profilkörper längs dieses Abschnitts zwischen den Winden mit' einer festgelegten Geschwindigkeit und unter der genannten Zugspannung (T) angetrieben wird.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 7, bei dem man einen Profilkörper verwendet, dessen Nuten einen spiralförmigen Verlauf haben, dadurch gekennzeichnet, daß man den Profilkörper in eine Drehbewegung um die gerade Achse des Abschnitts versetzt.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehbewegung kontinuierlich mit einer konstanten Geschwindigkeit erfolgt, wobei die Nuten des Profilkörpers in einer Schraubenlinie mit gleichbleibender Ganghöhe angeordnet sind.

10. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Richtung der Drehbewegung des Profilkörpers periodisch gewechselt wird, wobei die Nuten die Form einer Spirale mit wechselnder Richtung (SZ) besitzen.