DE3879780T2

DE3879780T2 - Vorrichtung zum Polieren einer Faser.

Info

Publication number: DE3879780T2
Application number: DE88109125T
Authority: DE
Inventors: Matsuo Takatsu
Original assignee: Tokki Corp
Current assignee: Canon Tokki Corp
Priority date: 1987-07-07
Filing date: 1988-06-08
Publication date: 1993-10-21
Anticipated expiration: 2008-06-09
Also published as: DE3879780D1; JPH084999B2; EP0298264B1; EP0298264A3; US4850148A; JPS6411756A; EP0298264A2

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Polieren einer Faser gemaß dem Oberbegriff des Anspruches 1 Mit der Vorrichtung nach der Erfindung werden Ablagerungen wie z. B. Silikon oder dergleichen, die an einer Faser, wie z. B. der nackten Faser oder dem Kern einer optischen Faser anhaften, entfernt, wenn der Kern der optischen Faser poliert wird.
Die optischen Fasern werden auf den verschiedensten industriellen Gebieten verwendet und sind hier bemerkenswert weit verbreitet.
Jede der optischen Fasern besteht hauptsächlich aus: Ihrem Kern, dessen Durchmesser in der Größenordnung von 0,1 mm ist und einem Umhüllungsteil, mit dem der Kern der optischen Faser umhüllt ist. Im Falle der Verbindung von optischen Fasern werden infolgedessen die zu verbindenden optischen Fasern von ihrem Schutzüberzug oder ihren Umhüllungsteilen von ihren Enden über eine vorbestimmte Länge bereit, um ihre Verbindungsenden vorzubereiten und danach werden die so vorbereiteten Enden poliert, um Ablagerungen wie Silikon od. dgl. zu entfernen.
Beim Polieren des Kernes einer optischen Faser wird bisher, da es, wie es in Fig. 1 gezeigt ist, schwierig ist, die optische Faser 1 zu halten und da die Faser 1 sehr spröde ist, was es schwierig macht, die Faser um 360º um ihre Achse zu drehen, der Kern 3 der Faser 1 absatzweise um 180º um seine Achse gedreht, während er zwischen zwei Tüchern 2 angeordnet ist, die mit einem geeigneten Poliermedium oder einem Reinigungsmittel, wie z. B. Alkohol, getränkt sind. Unter diesen Umständen werden die Tücher 2 axial relativ zu dem Kern 3 der optischen Faser 1 bewegt, um den Kern zu reinigen und zu polieren.
Eine derartige herkömmliche Polierarbeit des Kernes 3 einer optischen Faser 1 wird von Hand oder mechanisch durchgeführt. Da es jedoch schwierig ist die optische Faser 1 zu halten, nimmt die herkömmliche Polierarbeit des Kernes 3 der Faser 1 viel Zeit und Arbeit in Anspruch und verschlechtert das Arbeitsvermögen und die Produktivität bei der Massenproduktion. Ferner ist die herkömmliche Polierbearbeitung nachteilig, weil es sehr schwierig ist, die Basis des Kernes 3 der optischen Faser zu polieren.
Eine Vorrichtung zum Polieren einer Faser, der im Oberbegriff des Anspruches 1 angegebenen Art ist aus der SU-A-641 505 bekannt. Die zu polierende Faser ist ein Draht, der zwischen zwei in Abstand voneinander angeordneten Rollenpaaren geführt ist. Ein fadenähnliches Poliermedium wird von einer Abwickelspule abgewickelt und ein erstes Mal entlang einer schraubenförmigen Bahn um den Draht gewickelt. Ein mit Polierflüssigkeit gefüllter Tank hat eine Eintritts- und eine Austrittsführungsrolle und eine dritte Führungsrolle in der Nähe seines Bodens. Das fadenähnliche Poliermedium wird über diese Rollen geführt und dann ein zweites Mal in einer schraubenförmigen Bahn um den Draht gewunden. Am Ende dieser Bahn ist eine Antriebseinheit angeordnet, die zwei Rollen aufweist, die von dem fadenähnlichen Poliermittel umschlungen sind. Eine dieser Rollen ist angetrieben. Hinter dieser Antriebseinheit ist eine Aufwickelspule zur Aufnahme des von der zweiten Rolle der Antriebseinheit kommenden, fadenähnlichen Poliermittels angeordnet. Diese bekannte Vorrichtung kann nur zum Polieren eines fortlaufenden Drahtes verwendet werden, weil das fadenähnliche Poliermittel mehrfach in einer schraubenförmigen Bahn um den Draht gewunden werden muß, um den gewünschten Poliereffekt zu erreichen. Weiterhin muß der Draht durch zwei Rollenpaare geführt werden, um ihn gerade und gespannt zu halten. Infolge der Tatsache, daß das fadenähnliche Poliermedium mehrfach um die zu polierende Faser geschlungen ist, könnte diese Faser in sich verdreht und insbesondere könnte eine optische Faser abgedreht werden. Die frei vorstehenden Enden von optischen Fasern könnten mit diesem bekannten Apparat nicht poliert werden, weil sie abgedreht und abgebrochen werden würden.
Die beanspruchte Erfindung soll diese Nachteile beseitigen. Sie löst das Problem wie eine Vorrichtung zum Polieren einer Faser, wie z. B. einer optischen Faser, in einfacher Weise, mit einem besseren Poliereffekt und in kurzer Zeit, ohne die Gefahr einer Verdrehung oder eines Abdrehens der Faser, zu konstruieren ist.
Bei einer Vorrichtung nach der Erfindung werden die fadenähnlichen Poliermedien, welche von einer Vielzahl von Abwickelspulen geliefert werden, durch das Innere einer hohlen Drehwelle transportiert, während sie drehend durch die hohle Drehwelle angetrieben werden, in der Weise, um auf Aufwickelspulen aufgewickelt zu werden, wodurch die äußere Begrenzungsfläche der Faser durch das fadenähnliche Poliermedium, welches axial und drehend relativ zur Faser bewegt wird, poliert wird. In der Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist es möglich, die äußere Begrenzungsfläche der Faser in kurzer Zeit zu polieren, indem einfach die Faser in die hohle Drehwelle der Vorrichtung durch die Medium-Eintrittsöffnung oder die Medium-Austrittsöffnung der hohlen Drehwelle eingesteckt wird, wobei es zu dieser Zeit nicht erforderlich ist, die Faser selbst in irgendeinem Ausmaß während des Poliervorganges zu drehen.
Fig. 1 ist eine Ansicht, die eine herkömmliche Methode zum Polieren der Faser zeigt
Fig. 2 ist eine teilweise geschnittene Vorderansicht eines Ausführungsbeispieles der Vorrichtung nach vorliegender Erfindung;
Fig. 3 ist ein Längsschnitt der oberen Hälfte der Drehwellen- Baugruppe der in Fig. 2 dargestellten Vorrichtung der vorliegenden Erfindung;
Fig. 4 ist ein Querschnitt der Abwickelspulen-Baugruppe der Vorrichtung nach vorliegender Erfindung, entlang der Linie A-A der Fig. 2; und
Fig. 5 ist ein Querschnitt der zu polierenden Faser in der in Fig. 2 gezeigten Vorrichtung gemäß vorliegender Erfindung, zur Darstellung der Beziehung zwischen der Faser und den fadenähnlichen Poliermedien während des in der Vorrichtung gemäß vorliegender Erfindung durchgeführten Poliervorganges.

Beschreibung der bevorzugten Ausfuhrungsformen

Eine Vorrichtung der vorliegenden Erfindung zum Polieren einer Faser, wie dem Kern einer optischen Faser, ist in den Figuren 2 und 3 dargestellt, in welchen das Bezugszeichen 12 eine hohle Drehwelle bezeichnet, die versehen ist mit: Einer Medium-Eintrittsöffnung 15a an ihrem einen Ende, durch welche das fadenähnliche Poliermedium 11 in das Innere der hohlen Drehwelle 12 eintritt, und eine Medium-Austrittsöffnung 15b an ihrem anderen Ende, durch welche das fadenähnliche Poliermedium 11 aus dem Inneren der hohlen Drehwelle 12 austritt.
Die hohle Drehwelle ist gelagert durch Lagerteile 22 und angetrieben durch eine geeignete Antriebseinheit "a".
Wie es in Fig. 1 gezeigt ist, besteht die Antriebseinheit "a" aus: Einem Motor 17, der eine Ausgangswelle 18 aufweist, auf welcher eine Ausgangs-Riemenscheibe 19 fest montiert ist. Ein endloser Riemen 21 läuft um die Ausgangs-Riemenscheibe 19 und eine Eingangs-Riemenscheibe 20, die fest auf der hohlen Drehwelle 12 montiert ist, um Drehmoment von der Ausgangswelle 18 auf die hohle Drehwelle 12 über den endlosen Riemen 21 zu übertragen.
Eine Abwickelspulen-Baugruppe 13 ist koaxial und fest auf der hohlen Drehwelle 12 in der Nähe von deren Medium-Eintrittsöffnung 12a montiert. Die Abwickelspulen-Baugruppe 13 ist versehen mit: Einem Paar von Flanschen 13a, 13b, die mittels eines axialen Trommelabschnittes 30 axial und einander gegenüberliegend angeordnet sind, und einer Mehrzahl von Abwickelspulen 34 auf jeder von denen eine ausreichende Menge des fadenähnlichen Poliermediums aufgespult ist, wobei die Abwickelspulen 34 so drehbar zwischen den Flanschen 13a, 13b montiert sind, daß sie im wesentlichen parallel zu dem axialen Trommelabschnitt 30 sind und in Umfangsrichtung der hohlen Drehwelle 12 in Abstand vorneinander angeordnet sind.
Eine Aufwickelspule 14 ist koaxial und drehbar auf der hohlen Drehwelle 12 in der Nähe von deren Medium-Austrittsöffnung 15b gelagert. Die Aufwickelspule ist mit einem axialen Trommelabschnitt 31 versehen, von dem ein Ende einen Flansch 14a bildet, der mit einem anderen Flansch 33 bei der Aufwicklung des fadenähnlichen Poliermediums zusammenwirkt, um das fadenähnliche Poliermedium daran zu hindern, aus dem axialen Trommelabschnitt 31 der Aufwickelspule 14 herauszufallen. Dieser andere Flansch 33 ist auf der hohlen Drehwelle 12 fest montiert, wie es aus Fig. 3 ersichtlich ist.
Die Aufwickelspule 14 ist mit der Antriebseinheit "a" über einen Rotations-Regelungsmechanismus "b" verbunden, der mit einer Kupplung 29 zum kuppeln oder entkuppeln der Ausgangswelle 18 des Modus 17 und einer Ausgangswelle 28 einer Ausgangs-Riemenscheibe 26 versehen ist. Ein endloser Riemen 27 läuft um die Ausgangs-Riemenscheibe 26 und einer Eingangs- Riemenscheibe 25, die drehbar auf der hohlen Drehwelle 12 gelagert ist. andererseits ist die Eingangs-Riemenscheibe 25, wie es in Fig. 3 gezeigt ist, mit der Aufwickelspule 14 über eine Vielzahl von axialen Stiften 40 verbunden, die in einer Umfangsrichtung der Aufwickelspule 14 in Abstand voneinander angeordnet sind. Infolgedessen hat die Vorrichtung nach der vorliegenden Erfindung folgende Konstruktion: Drehmoment wird von der Ausgangswelle 28 über den endlosen Riemen 27 auf die Aufwickelspule 14 übertragen und beide der Übersetzungsverhältnisse der Ausgangs-Riemenscheibe 26 und der Eingangs- Riemenscheibe 25 und der Ausgangs-Riemenscheibe 19 und der Eingangs-Riemenscheibe 20 sind im Durchmesser so bestimmt, daß in Kupplungs- (oder normaler Betriebs-) Stellung der Kupplung 29 die Drehgeschwindigkeit der Aufwickelspule 14 großer ist als die der hohlen Drehwelle 12.
Bei der Vorrichtung nach der vorliegenden Erfindung ist es übrigens auch möglich, die Drehgeschwindigkeit der Aufwickelspule 14 kleiner zu machen wie die der hohlen Drehwelle 12, wodurch das fadenähnliche Poliermedium 11 auf der Aufwickelspule 14 in entgegengesetzter Richtung zu der des oben beschriebenen Falles aufgewickelt wird.
Wie es in Fig. 3 gezeigt ist, ist ein Flansch 27 fest an der hohlen Drehwelle 12 in der Nähe der Eingangs-Riemenscheibe 25 montiert. Ein Druckring 41 ist auf der hohlen Drehwelle 12 in einer Stellung zwischen dem Flansch 27 und der Eingangs- Riemenscheibe 25 verschiebbar gelagert, während er mit dem Flansch 25 über eine Vielzahl von axialen Stiften, die in Umfangsrichtung des Flansches 27 angeordnet sind, verschiebbar verbunden ist. Auf jedem der axialen Stifte 42 ist eine Druckfeder 23 angeordnet. Unter dem Einfluß der Federkraft der Druckfedern 23 wird der Druckring 41 federbelastet gegen die Eingangs-Riemenscheibe 24 angedrückt. Wie es in Fig. 3 dargestellt ist, ist eine Reibscheibe 25 zwischen den Stirnflächen des Druckringes 41 und der Eingangs-Riemenscheibe 25 angeordnet, welche Stirnflächen einander gegenüber angeordnet sind.
Eine Verschiebebewegung der Eingangs-Riemenscheibe 25 wird durch einen Stoppring 23 begrenzt, wie es in Fig. 3 dargestellt ist. Wenn der Motor 17 in Gang gebracht wird und die Kupplung 29 in der Kupplungs- (oder normalen Betriebs-)Stellung ist, wird die Eingangs-Riemenscheibe 25 mit einer Drehgeschwindigkeit großer oder kleiner als die der hohlen Drehwelle 12 entgegen dem durch die Reibscheibe 24 verursachten Reibungswiderstand drehend angetrieben. Wenn andererseits die Kupplung 29 in ihrer entkuppelten Stellung ist, wird die Eingangs-Riemenscheibe 25 unter dem Einfluß des Reibungswiderstandes der Reibscheibe 24 daran gehindert, sich frei zu drehen, so daß die Eingangs-Riemenscheibe 25 mit der gleichen Drehgeschwindigkeit rotiert, wie die hohle Drehwelle 12.
Wenn Detergenzien der Faser 10 zugeführt werden, dann werden die Detergenzien zur Medium-Eintrittsöffnung 12a der hohlen Drehwelle 12 von außerhalb ausgestoßen. Es ist auch möglich, ein Poliermittel-Reservoir 26 im Innern der hohlen Drehwelle vorzusehen, in welchem Reservoir 38 ein geeignetes flüssiges Poliermittel, wie Alkohol, Läpp-Mittel und dergleichen enthalten sind, um es moglich zu machen, immer Poliermittel zu dem fadenähnlichen Poliermedium 11 und so zur Faser 10 zuzuführen.
Wenn das Poliermittel flüssig ist, ist es vorteilhaft, daß solches flüssiges Poliermittel in einem geeigneten aufsaugenden Stoff, wie z. B. einem Tuch aufgesaugt ist.
Das fadenähnliche Poliermedium ist vorzugsweise aus Baumwollgarn hergestellt, welches sowohl bezuglich Flussigkeits-Absorptionsfähigkeit als auch bezüglich Zugfestigkeit hervorragend ist.
Es wird nun nachfolgend im Detail beschrieben, wie die Vorrichtung gemäß vorliegender Erfindung, die obigen Aufbau aufweist, arbeitet.
Zuerst werden die fadenähnlichen Poliermedien 11, welche auf den Abwickelspulen 34 der Abwickelspulen-Baugruppe 13 aufgewickelt sind, in das Innere der hohlen Drehwelle 12 durch deren Medium-Eintrittsöffnung 15a eingeführt und durch das Innere der hohlen Drehwelle 12 und ihre Medium-Austrittsöffnung 15b hindurch geleitet, so daß sie aus der hohlen Drehwelle 12 wieder austreten. Die so austretenden fadenähnlichen Poliermedien 11 werden durch Führungsrollen 35, die drehbar an dem Flansch 33 gelagert sind, fest auf die Aufwickelspule 14 aufgewickelt.
Dann wird der Motor 17 in Betrieb gesetzt und die Kupplung 29 eingekuppelt, so daß die Abwickelspulen-Baugruppe 13 zusammen mit der hohlen Drehwelle 12 gedreht wird. Zu dieser Zeit wird auch die Aufwickelspule 14 auf der Achse der hohlen Drehwelle 12 mit einer Drehgeschwindigkeit größer oder kleiner als die der hohlen Drehwelle 12 gedreht, damit auf der Aufwickelspule 14 die fadenähnlichen Poliermedien 11, die in Richtung der Pfeile transportiert werden, wie es in Fig. 3 gezeigt ist, aufgewickelt werden. Unter diesen Bedingungen wird die zu polierende Faser in das Innere der hohlen Drehwelle 12 durch die Medium-Eintrittsöffnung 15a oder die Medium-Austrittsöffnung 15b der hohlen Drehwelle 12 eingeführt. Als Ergebnis werden die fadenähnlichen Poliermedien 11 axial und drehend relativ zu der Faser 10 bewegt, so daß die äußere Begrenzungsfläche der Faser 10 mit den fadenähnlichen Poliermedien 11 ausreichend poliert wird.
Danach wird die Kupplung 29 ausgekuppelt, so daß unter dem Einfluß des Reibungswiderstandes der Reibscheibe 24 die Aufwickelspule 14 mit derselben Drehgeschwindigkeit wie die hohle Drehwelle 12 gedreht wird. Konsequenterweise werden in diesem Zustand die fadenähnlichen Poliermedien 11 nicht in Richtung der in Fig. 3 gezeigten Pfeile transportiert. Unter diesen Bedingungen werden die fadenähnlichen Poliermedien 11 nur drehend relativ zu der Faser 10 bewegt, um diese zu polieren.
Im allgemeinen ist es in der Anfangsphase des Poliervorganges, da eine verhältnismäßig große Menge von Ablagerungen an der Faser 10 anhaften, für die fadenähnlichen Poliermedien erforderlich, ihre Drehbewegungen mit ihren axialen Bewegungen zu kombinieren, um eine genügende Polierbearbeitung der Faser 10 zu erreichen. In der nächsten Phase des Poliervorganges, der auf die oben beschriebene Anfangsphase folgt, ist es jedoch vorzuziehen, die Polierbearbeitung nur durch die Verwendung der Drehbewegung der fadenähnlichen Poliermedien 11 durchzuführen. Es wird übrigens völlig der Entscheidung der Bedienungsperson überlassen, ob sie die Drehbewegungen der fadenähnlichen Poliermedien 11 mit ihren Axialbewegungen in der nächsten Phase der Polierbearbeitung, die auf die Anfangsphase folgt, kombiniert.
Wie es aus Fig. 2 ersichtlich ist, ist es auch moglich, die Faser 10 mit den fadenähnlichen Poliermedien 11 in der Medium- Austrittsöffnung 15b der hohlen Drehwelle 12 zu polieren.

Claims

1. Vorrichtung zum Polieren einer Faser (10), umfassend:

eine Abwickelspulen-Baugruppe (13) zur Lieferung eines fadenähnlichen Poliermittels (11) zu der Faser (10), wobei die Abwickelspulen-Baugruppe (13) mit einer ausreichenden Menge dieses fadenähnlichen Poliermediums ausgerüstet ist;

Mittel (12), um das fadenähnliche Poliermedium (11) in Kontakt mit einem äußeren Umfangsabschnitt der Faser (10) zu bringen;

eine Antriebseinheit (a), um das fadenähnliche Poliermedium (11) in einer Richtung parallel zur Achsrichtung der Faser (10) zu spannen und um das fadenähnliche Poliermedium (11) relativ zum äußeren Umfangsabschnitt der Faser (10) zu bewegen;

und eine Aufwickelspule (14) zur Aufnahme des von der Abwickelspulen-Baugruppe (13) gelieferten fadenähnlichen Poliermediums (11), gekennzeichnet durch

eine in einer Polierstellung der Faser (10) angeordnete hohle Drehwelle (12), wobei diese hohle Drehwelle durch eine Antriebseinheit (a) drehangetrieben wird und versehen ist mit:

einer Medium-Eintrittsöffnung (15a) an ihrem einen Ende, durch welche das fadenähnliche Poliermedium (11) in die hohle Drehwelle (12) eintritt, und eine Medium-Austrittsöffnung (15b) an ihrem anderen Ende, durch welche das fadenähnliche Poliermedium (11) aus der hohlen Drehwelle (12) austritt, wobei die zu polierende Faser (10) durch die Medium-Eintrittsöffnung (15a) oder die Medium-austrittsöffnung (15b) in die hohle Drehwelle (12) eingeführt wird;

der Abwickelspulen-Baugruppe (13), die koaxial an der hohlen Drehwelle (12) fest montiert ist und eine Mehrzahl von Abwickelspulen (34) aufweist, auf jeder von diesen eine ausreichende Menge des fadenähnlichen Poliermediums (11) aufgespult ist, um eine Mehrzahl von fadenähnlichen Poliermedien (11) der zu polierenden Faser zuzuführen;

und der Aufwickelspule (14), die durch die Antriebseinheit (a) oder eine andere Antriebseinheit drehangetrieben wird und die Mehrzahl der fadenähnlichen Poliermedien gleichzeitig auf der Aufwickelspule (14) aufgespult werden;

wodurch die Faser (10) durch das Poliermedium poliert (11) wird.

2. Vorrichtung zum Polieren einer Faser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mehrzahl von Abwickelspulen (34) so zwischen einem Paar von Flanschen (13a, 13h) der Abwickelspulen-Baugruppe (13) angeordnet sind, daß sie in Umfangsrichtung der Abwickelspulen-Baugruppe in Abstand voneinander angeordnet sind.

3. Vorrichtung zum Polieren einer Faser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufwickelspule drehbar auf der hohlen Drehwelle (12) montiert ist.

4. Vorrichtung zum Polieren einer Faser nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Aufwickelspule (14) und ihrer Antriebseinheit (a) ein Rotations- Regelungsmechanismus (b) vorgesehen ist.

5. Vorrichtung zum Polieren einer Faser nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotations-Regelungsmechanismus (b) drehbar an der hohlen Drehwelle (12) angeordnet ist und daß der Rotations-Regelungsmechanismus besteht aus: einem Eingangsrad (25), einem mit dem Eingangsrad (25) verbundenen Ausgangsrad (28), welches mit einer Ausgangswelle (28) verbunden ist, und einer Kupplungseinrichtung (29) zum Kuppeln oder Entkuppeln der Ausgangswelle (28) des Ausgangsrades (26) und einer Ausgangswelle (18) der Antriebseinheit (a).

8. Vorrichtung zum Polieren einer Faser nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Druckring (41) axial beweglich auf der hohlen Drehwelle (12) angeordnet ist, daß eine Federanordnung (23) zum Andrücken einer Seite des Druckringes (41) gegen das Eingangsrad (25) zwischen der anderen Seite des Druckringes (41) und einem mit der hohlen Drehwelle (12) verbundenen Flansch (37) vorgesehen ist, und daß eine Reibscheibe (24) zwischen dem Druckring (41) und dem Eingangsrad (25) vorgesehen ist.