DE69921357T2

DE69921357T2 - Spule für lichtwellenleiter bei der das innere ende des aufgewickelten leiters zugänglich ist

Info

Publication number: DE69921357T2
Application number: DE69921357T
Authority: DE
Inventors: P. Kirk BUMGARNER; C. Daniel FUCCELLA; T. Michael MURPHY; W. Kenneth ROBERTS; A. David TUCKER
Original assignee: Corning Inc
Current assignee: Corning Inc
Priority date: 1998-12-30
Filing date: 1999-12-14
Publication date: 2006-02-02
Anticipated expiration: 2019-12-15
Also published as: DE69921357D1; CA2358551A1; CN1332693A; JP2002534339A; ATE280126T1; JP4806062B2; ZA200104013B; KR20010099985A; BR9916672A; EP1140684B1; AU2183000A; JP2010018443A; CN1166547C; TW472159B; ID29982A; WO2000040495A1; EP1140684A1; KR100658612B1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Spule zur Hochgeschwindigkeitswicklung eines Lichtwellenleiters auf dieselbe mit einem leichten Zugang zum inneren Ende der aufgewickelten Faser und ein Verfahren zur Hochgeschwindigkeitswicklung eines Lichtwellenleiters auf diese Spule.
Beschreibung des Stands der Technik
Am Ende des Herstellungsverfahrens wird ein Lichtwellenleiter üblicherweise zur internen Bearbeitung, zum Transport zu einem Kunden und zur anschließenden Bearbeitung bei der Einrichtung des Kunden auf eine Transportspule gewickelt. Um zuzulassen, dass die Gesamtlänge der Faser auf verschiedene Attribute, wie z.B. Dämpfung, geprüft wird, ist es notwendig, einen Zugang zu beiden Enden der aufgewickelten Faser zu schaffen. Es ist auch erwünscht, Zugang zu beiden Enden der Faser zu haben, so dass Faserproben von beiden Enden für andere optische und geometrische Messungen entfernt werden können.
Es besteht keine Schwierigkeit beim Erlangen eines Zugangs zum äußeren Ende der Faser. Bei Bedarf kann die Faser von diesem Ende einfach von der Spule abgewickelt werden. Andererseits muss eine bestimmte Anordnung hergestellt werden, um Zugang zum inneren Ende der Faser zu schaffen, welches auch als „untenliegende Wicklung" bekannt ist, da dieses Ende unter dem Faserbündel liegt, welches aus Hunderten von Schichten der auf die Transportspule gewickelten Faser bestehen kann. Die „Leitungsmesseinrichtung" ist an der untenliegenden Wicklung angebracht, welche leicht zugänglich ist.
Ein derzeit bekanntes Verfahren zum Schaffen eines Zugangs zur untenliegenden Wicklung ist ein ineffizientes und zeitaufwendiges manuelles Verfahren, welches unten in Bezug auf die 1A–C beschrieben wird. Daher besteht ein Bedarf an einem System und Verfahren zum einfachen und leichten Schaffen eines Zugangs zur untenliegenden Wicklung des Lichtwellenleiters.
US-A-4,387,863 offenbart eine Spule zum Empfangen von Wicklungen aus einem verlängerten Material, wie z.B. ein steckbares Lichtwellenleiterkabel, welches eine Primärtrommel und eine Leitungsmesseinrichtungstrommel enthält, welche durch einen Außenflansch voneinander getrennt sind. Der Außenflansch weist einen Schlitz auf, welcher zu seinem Umfang verläuft, und der Schlitz schafft einen Weg für die Faser zwischen der Leitungsmesseinrichtungstrommel und der Primärtrommel. Außerdem weist der Schlitz eine zur Leitungsmesseinrichtungstrommel weisende Einlassöffnung und eine zur Primärtrommel weisende Auslassöffnung auf, welche mit einem Winkel von weniger als 90°, insbesondere von ca. 45° versehen sind. Nachteiliger Weise ist der Schlitz nicht zur Hochgeschwindigkeitswicklung eines Lichtwellenleiters geeignet, da aufgrund der Tatsache, dass es keinen Winkel entlang der Seite der wirksamen Oberfläche des Schlitzes gibt, ein Bruch der Faser entstehen würde.
EP-A-0 662 623 beschreibt eine Wickelspule eines Lichtwellenleiters mit einer Primärtrommel und einer Leitungsmesseinrichtungstrommel, welche durch einen Außenflansch voneinander getrennt sind, wobei der Außenflansch einen oder zwei Ausgangsschlitze für den Lichtwellenleiter zum Verlassen der Leitungsmesseinrichtungstrommel aufweist. Außerdem enthält der Außenflansch eine Vielzahl von sich kreuzenden Rippen, welche genau gebogen sind.
JP-A-407218789 offenbart eine Lichtwellenleiterspule, welche einen Trommelabschnitt mit zwei Flanschabschnitten enthält, wobei einer der Flanschabschnitte eine Durchgangsöffnung und eine damit verbundene Auslaufrille aufweist. Der Eingang der Durchgangsöffnung befindet sich auf der Mittelachse des Trommelabschnitts und der Ausgang ist auf der Mittelachse in eine Radialrichtung des Trommelabschnitts positioniert, um die Biegung am Anfangsendabschnitt des Lichtwellenleiters so gut wie möglich zu entfernen. Die Innenseite der Öffnung, welche den Eingang und den Ausgang verbindet, wurde linear in der Richtung hergestellt, welche einen Winkel von 70–90° zur Mittelachse als einen Führungsweg für den Lichtwellenleiter aufweist.
US-A-629,115 beschreibt eine Kabeltrommel mit einer Rohrwelle und Flanschen, wobei eine Scheibe zwischen den Flaschen vorgesehen ist, um die Trommel in Abschnitte von entsprechenden oder unterschiedlichen Längen zu unterteilen. Die Scheibe enthält eine mit einem Winkel versehene Rille zum Leiten eines Teils des Kabels auf einer Seite und ihrem Umfangs. Diese Kabeltrommel ist zur Wicklung eines Stahlkabels und nicht eines Lichtwellenleiters auf dieselbe vorgesehen. Insbesondere kann ein Lichtwellenleiter aufgrund der unvermeidbaren Biegungsbeanspruchung, welche in der Rille aufgrund der Konfiguration der bearbeiteten Rille und der Winkel entsteht, nicht mit einer hohen Geschwindigkeit darauf gewickelt werden.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Um eine Spule zur Hochgeschwindigkeitswicklung eines Lichtwellenleiters auf dieselbe mit einem leichten Zugang zum inneren Ende der aufgewickelten Faser und das Verfahren zur Hochgeschwindigkeitswicklung eines Lichtwellenleiters auf eine Spule mit einem leichten Zugang zum inneren Ende der aufgewickelten Faser zu schaffen, ist eine Spule nach Anspruch 1 und ein Verfahren nach Anspruch 19 geschaffen.
Außerdem sind vorteilhafte Ausführungsformen der Spule in den Unteransprüchen 2 bis 18 gekennzeichnet. Andere bevorzugte Ausführungsformen des Verfahrens werden in den Unteransprüchen 20 bis 22 erwähnt.
Zusätzliche Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden durch Bezug auf die folgende detaillierte Beschreibung und die begleitenden Zeichnungen hervorgehen.
KURZE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Die 1A und 1B zeigen eine Ansicht von unten bzw. eine Seitenansicht einer Transportspule nach dem Stand der Technik.
1C zeigt eine Nahansicht der Öffnung der Leitungsmesseinrichtung in der in den 1A und 1B gezeigten Transportspule.
Die 2A und 2B zeigen eine Ansicht von unten bzw. eine Seitenansicht einer ersten Ausführungsform einer Transportspule nach der Erfindung.
2C zeigt eine Nahansicht eines Außenflanschschlitzes in der in den 2A und 2B gezeigten Transportspule.
Die 3A–E zeigen eine Seitenansicht einer Transportspule nach der Erfindung an verschiedenen Stellen während dem Wicklungsverfahren.
4 zeigt eine Nahansicht eines Außenflanschschlitzes an der Stelle, an welcher die Faser ihr Queren von der Leitungsmesseinrichtungstrommel zur Primärtrommel vervollständigt hat.
Die 5A–C zeigen eine Ansicht einer Transportspule nach der Erfindung von unten, welche verschiedene Betriebsparameter der Spule veranschaulicht.
5D ist eine Mischansicht von der Seite und von unten, welche unter anderem den Parameter des „Schlitzöffnungswinkels" veranschaulicht.
6 ist eine Seitenansicht einer Ausführungsform einer Transportspule mit einem flachen Flansch nach der Erfindung.
Die 7A und 7B zeigen eine Seitenansicht bzw. eine Ansicht eines Außenflanschschlitzes für eine „konstante Geschwindigkeit" nach der Erfindung von unten.
Die 8A und 8B zeigen eine Seitenansicht bzw. eine Ansicht eines Außenflanschschlitzes für eine „gesteuerte Beschleunigung" nach der Erfindung von unten.
Die 9A–C zeigen eine Seitenansicht, eine Perspektivansicht von unten bzw. eine Ansicht eines Außenflanschschlitzes für einen „verzögerten Zugang" nach der Erfindung von unten.
Die 10A und 10B zeigen eine Seitenansicht bzw. eine Ansicht einer Transportspule nach der Erfindung von unten, bei welcher das Ende der Leitungsmesseinrichtung des Lichtwellenleiters durch einen Zahn einer Zugvorrichtung erfasst wurde.
11 zeigt eine Ansicht eines Außenflansches mit einer alternativen Rippenkonfiguration von unten.
Die 12A und 12B zeigten eine Seitenansicht bzw. eine Ansicht einer Transportspule nach der Erfindung von unten, welche ein anti-traversierendes Profil enthält.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
In einem Verfahren zum Herstellen eines Lichtwellenleiters wird während der Phase des „Ziehens" des Verfahrens eine Faser aus einer Vorform bei einem Ziehturm gezogen und dann auf eine Spule von großem Umfang gewickelt, welche so viel wie 400 Kilometer eines Lichtwellenleiters enthält. In der Phase des „Screenings" des Verfahrens wird die Spule von großem Umfang „off-line" genommen, d.h. vom Faserausgang des Ziehturms getrennt, und dann auf einer Maschine für das Off-Line-Screening (OLS) platziert. Dort wird der Lichtwellenleiterleiter auf seine Festigkeit geprüft, auf eine Transportspule gewickelt und dann zur weiteren Bearbeitung und zum weiteren Transport zugeschnitten. Üblicherweise wird der Lichtwellenleiter in der Phase des Ziehens durch das Drehen der Spule mit einer hohen Geschwindigkeit auf die Spule von großem Umfang gewickelt, während die Faser durch einen schwimmenden Magnetkopf auf der Spule zugeführt wird, welcher sich längsseits der Spule, entlang ihrer Länge hin und her bewegt. In der Screeningphase kann andererseits eine alternative Wicklungstechnik verwendet werden, bei welcher der Lichtwellenleiter durch das Drehen der Spule mit einer hohen Geschwindigkeit und das Hin- und Herbewegen der Spulen entlang ihrer Längsachse aufgewickelt wird, während die Faser auf ihr zugeführt wird. Es wird jedoch angesichts der folgenden Erörterung klar sein, dass die vorliegende Erfindung mit beiden Wicklungsansatzarten praktiziert werden kann.
Die 1A und 1B zeigen eine Ansicht von oben bzw. eine Seitenansicht einer Transportspule 10 eines Lichtwellenleiters nach dem Stand der Technik. Wie in 1B gezeigt enthält die Spule 10 eine zylinderförmige Primärtrommel 12, um welche der Lichtwellenleiter gewickelt ist, und einen ersten und zweiten Flansch 14 und 15, welche äußere Beschränkungen für die Faser definieren, welche auf die Primärtrommel gewickelt wird. Außerdem enthält die Transportspule 10 einen zylinderförmigen Abschnitt der Leitungsmesseinrichtungstrommel 16 (größer als im Maßstab gezeichnet), welcher eine Aussparung enthält und einstückig im ersten Flansch 14 gebildet ist. Der Abschnitt 16 der Leitungsmesseinrichtungstrommel enthält einen Flanschabschnitt 18 der Leitungsmesseinrichtung. Schließlich ist eine Leitungsmesseinrichtungsöffnung 20 im ersten Flansch 14 vorgesehen, welche einen Seitenweg für das Zuführen des Lichtwellenleiters zwischen der Leitungsmesseinrichtungstrommel 16 und der Primärtrommel 12 schafft. 1C zeigt eine Nahansicht der Leitungsmesseinrichtungsöffnung im ersten Flansch 14.
Ein in den 1A–C gezeigter Zugang zur untenliegenden Wicklung auf der Transportspule wird wie folgt erzeugt. Zuerst wird eine Spule von großem Umfang, welche mit einer Faser umwickelt ist, auf die Ablaufseite einer OLS-Maschine geladen, und eine leere Transportspule der in den 1A–C gezeigten Art wird auf die Empfangsseite der OLS-Maschine geladen. Dann wird das Ende der Faser von der Spule von großem Umfang abgewickelt und dann durch die Riemenscheiben auf der Maschine zur Transportspule gefädelt. Danach wird das Ende der Faser aus der Innenseite des ersten Flansches 14 der Transportspule durch die Leitungsmesseinrichtungsöffnung 20 gefädelt. Eine Länge von ca. fünf bis zehn Meter der Faser, ausreichend für zwanzig Umdrehungen um die Trommel der Leitungsmesseinrichtung, wird durch die Leitungsmesseinrichtungsöffnung 20 gezogen und dann manuell (mit der Hand) auf die Leitungsmesseinrichtungstrommel 16 gewickelt. Wenn die Leitungsmesseinrichtungstrommel 16 gedreht wurde, ist das Ende aufgewickelt und die OLS-Maschine wird gestartet und der Lichtwellenleiter wird automatisch auf die Primärtrommel 12 zwischen dem ersten und dem zweiten Flansch 14 und 15 der Transportspule 10 aufgewickelt bis eine vorbestimmte Länge der Faser aufgewickelt wurde und das Ende wird wieder aufgewickelt.
Die Länge von fünf bis zehn Meter der Faser, welche auf die Leitungsmesseinrichtungstrommel gewickelt ist, schafft eine ausreichende Fasermenge für Messungen, beispielsweise für (1) Messungen des optischen Zugangs für den Rückstreumessplatz (OTDR), (2) Proben zum Überprüfen anderer optischer und geometrischer Eigenschaften, und (3) die Faser, welche durch den Kunden für zusätzliche optische Messungen verwendet werden soll.
Das oben beschriebene Verfahren muss eine Anzahl von Nachteilen hinnehmen. Erstens ist das Verfahren, insbesondere das Fädeln und das manuelle Wickeln auf die Leitungsmesseinrichtungstrommel zweitaufwendig und mühselig. Darüber hinaus erfordert die Leitungsmesseinrichtung ein Erreichen in einen nahen Bereich, welcher mit einer Aussparung versehen ist. Da die Leitungsmesseinrichtung manuell eingefädelt und gewickelt wird, muss außerdem die Wickelmaschine angehalten und gestartet werden, während jede Spule gewickelt wird. Folglich eignet sich die Spule nach dem Stand der Technik offensichtlich nicht zur vollständig automatisierten Wicklung derselben.
Bei einem typischen System des Stands der Technik besteht zudem das Problem beim Steuern der Spannung des Lichtwellenleiters bei der Leitungsmesseinrichtungstrommel. Da die Leitungsmesseinrichtungstrommel manuell gewickelt wird, wird die Spannung der Leitungsmesseinrichtung rein durch Gefühl gesteuert. Eine ungeeignete Spannung kann dazu führen, dass die Faser neu aufgewickelt werden muss. Außerdem besteht ein Problem beim Steuern der Spannung der Faser, welche durch die Öffnung der Leitungsmesseinrichtung geht.
Die vorliegende Erfindung schafft ein vorteilhaftes Wicklungssystem, welches diese Nachteile im Stand der Technik durch das Zulassen, dass der Lichtwellenleiter in einer automatischen Reihenfolge auf sowohl den Abschnitt der Leitungsmesseinrichtungstrommel als auch den Abschnitt der Primärtrommel einer speziell konstruierten Transportspule gewickelt wird, überwindet. Die 2A und 2B zeigen eine Seitenansicht bzw. eine Ansicht einer ersten Ausführungsform einer Transportspule 22 nach der Erfindung von unten. Wie in 2A gezeigt, enthält die Spule 22 einen Primärtrommelabschnitt 24, um welchen der Lichtwellenleiter gewickelt ist. Die äußeren Beschränkungen der auf den Primärtrommelabschnitt 24 gewickelten Faser sind durch Außen- und Innenflansche 26 und 27 definiert. In der vorliegenden Ausführungsform sind diese Flansche gerippt, um Helligkeit mit Festigkeit zu kombinieren. Die unten erörterte 11 zeigt eine alternative Ausführungsform eines Rippenmusters, welches vorteilhafter Weise beim Praktizieren der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann.
Die in den 2A und 2B gezeigte Spule 22 enthält zudem einen Leitungsmesseinrichtungstrommelabschnitt 28, um welchen der Leitungsmesseinrichtungsabschnitt des Lichtwellenleiters gewickelt ist. Im Gegensatz zum Leitungsmesseinrichtungstrommelabschnitt 16 bei der Transportspule 10 des Stands der Technik, welche oben erörtert wurde, ist die vorliegende Leitungsmesseinrichtungstrommel nicht mit Aussparungen versehen, aber steht vielmehr axial vom Außenflansch 26 vor. Außerdem ist die Breite der vorliegenden Leitungsmesseinrichtungstrommel 28 etwas größer als die seines Gegenstücks des Stands der Technik. Die Leitungsmesseinrichtungstrommel 28 ist von der Primärtrommel 24 durch den Außenflansch 26 getrennt. Die äußeren Beschränkungen des Abschnitt 28 der Leitungsmesseinrichtungstrommel sind durch den Außenflansch 26 und den Flansch 30 der Leitungsmesseinrichtung definiert. Wie aus den 2A und 2B hervorgeht, liegen der Abschnitt 28 der Leitungsmesseinrichtungstrommel und der Flansch 30 der Leitungsmesseinrichtung entlang der gleichen Längsachse, d.h. sie sind mit der Primärtrommel 24 und dem Innen- und Außenflansch 27 und 26 koaxial.
Die in den 2A und 2B gezeigte Transportspule enthält im Außenflansch 26 einen Schlitz 32. Der Schlitz ist mit einem Winkel von weniger als 90 Grad und bevorzugter mit einem Winkel von weniger als 45 Grad versehen. Am bevorzugtesten ist der Schlitz in Bezug auf die Innenfläche 90 mit einem Winkel von ca. 20 Grad versehen. Der Schlitz 32 schafft einen Seitenweg für den Lichtwellenleiter zwischen der Leitungsmesseinrichtungstrommel 28 und der Primärtrommel 24. Der Schlitz 32 ersetzt die bei der oben erörterten Spule des Stands der Technik vorzufindende Öffnung der Leitungsmesseinrichtung. Er verläuft vorzugsweise von den Oberflächen der Primärtrommel 24 und der Leitungsmesseinrichtungstrommel 28 zum Außenumfang des Außenflansches 26. Die Spule besteht aus Kunststoff und wird durch Spritzgießen hergestellt, wobei der Schlitz 32 während dem Gießverfahren einstückig in den Außenflansch 26 gegossen wird.
Wie unten detaillierter beschrieben wird, ist die äußere Form bzw. Gestaltung des Schlitzes so konstruiert, dass die Faser, nachdem sie auf die Leitungsmesseinrichtungstrommel 28 gewickelt wurde und den Schlitz 32 berührt, beschleunigt wird und durch den Schlitz und auf die Primärtrommel 24 ohne jegliche Unterbrechung des Wicklungsverfahrens traversiert wird. Der Schlitz ist so konstruiert, dass der Außenflansch 26 für den Lichtwellenleiter transparent wird, da die Faser das Queren von der Leitungsmesseinrichtungs trommel zur Primärtrommel macht. Mit anderen Worten wirkt der Schlitz 32 als Nocken, um die Faser von einer Seite des Außenflansches 26 zur anderen zu beschleunigen und dadurch einen vollen Zugang zu einem diskreten Abschnitt der unterliegenden Wicklung zu schaffen, welche auf die Leitungsmesseinrichtungstrommel 28 gewickelt wurde. Dies beseitigt die Notwendigkeit des manuellen Fädelns und des Wicklungsverfahrens der Leitungsmesseinrichtung, welches im Stand der Technik verwendet wird.
2C zeigt eine vergrößerte Ansicht des Schlitzes 32 im Außenflansch 26. Wie oben beschrieben wurde, beschleunigt der Schlitz 32 die Faser von der Einlassseite 34 des Schlitzes, d.h. aus der Richtung der Leitungsmesseinrichtungstrommel 28, zur Auslassseite 36 des Schlitzes, d.h. in Richtung der Primärtrommel 24. Der Schlitz 32 ist durch zwei gegenüberliegende Oberflächen definiert, eine Einführungsfläche 38 und eine wirksame Oberfläche 40. Wie in der veranschaulichten Ausführungsform gezeigt wird, sind die Einführungsfläche 38 und die wirksame Oberfläche 40 vorzugsweise nicht zueinander parallel. Folglich ist die Einlassseite 34 des Schlitzes 32 größer als die Auslassseite 36. Diese Verengung reduziert die selbsttragende Faser auf der Innenfläche des Flansches auf ein Minimum. Vorzugsweise ist ein Winkel θ₁ von ca. 15 Grad auf der Einführungsfläche 38 vorgesehen, welcher von der Innenfläche 90 gemessen wird. Ein größerer Winkel θ₂ von ca. 20 Grad ist auf der wirksamen Oberfläche 40 vorgesehen, welcher wieder von der Innenfläche 90 gemessen wird.
Wie ihr Name andeutet, führt die Einführungsfläche 38 den Lichtleiter mit Wicklungsgeschwindigkeit auf gesteuerte Weise in den Schlitz 32, welche Spannungsspitzen auf ein Minimum reduziert. Wie in 2A gezeigt, kann die Einführungsfläche 38 einen verjüngten Abschnitt 42 enthalten, welcher die Einführungsfunktion ermöglicht. Genauso, wie ihr Name andeutet, beschleunigt die wirksame Oberfläche 40 die Faser seitlich durch den Schlitz. Wie unten detaillierter beschrieben wurde, verursacht die Drehung der Transportspulen, dass der Lichtwellenleiter gegen die wirksame Oberfläche 40 gedrückt wird, und leitet dadurch die Beschleunigung ein.
Die Betätigung der vorliegenden Spule 22 kann besser in Bezug auf die 3A–F erläutert werden, welche die Transportspule 22 bei unterschiedlichen Stufen während dem Wicklungsverfahren zeigen. Zur Veranschaulichung wurde die Leitungsmesseinrichtungstrommel 28 in diesen Figuren mit einer größeren Breite als der normalen Breite gezeichnet.
Das Wicklungsverfahren wird durch das Befestigen einer leeren Spule auf einer drehbaren Spindeleinheit und das Befestigen des Endes des Lichtwellenleiters 44 an der Leitungsmesseinrichtungstrommel 28 in der Nähe des Leitungsmesseinrichtungsflansches 30 eingeleitet. In einem OLS-Verfahren kann dies durch das manuelle Wickeln des Endes der Faser 44 auf die Leitungsmesseinrichtungstrommel 28 vollbracht werden. Wenn das Ende der Faser 44 an der Leitungsmesseinrichtungstrommel 28 angebracht ist, wird die Spule 22 gedreht und die Faser 44 beginnt sich auf die Leitungsmesseinrichtungstrommel 28 zu wickeln.
3A zeigt eine Seitenansicht der Spule 22 in der Mitte der Wicklung des Leitungsmesseinrichtungssegments des Lichtwellenleiters 44 auf die Leitungsmesseinrichtungstrommel 28. Die Leitungsmesseinrichtungstrommel 28 befindet sich am Boden der Spule 22, wie gezeigt wird. Die Ausdrücke Seite und Boden sind nur veranschaulichend, wenn hierin verwendet, und es sollte erkannt werden, dass die Spulen in jeder möglichen Ausrichtung gewickelt werden können und wobei die mittige Achse vorzugsweise horizontal ist. Der Lichtwellenleiter 44 wird der Spule mittels einer Einheit 46 eines schwimmenden Magnetkopfes zugeführt. Während sich die Faser auf die Leitungsmesseinrichtungstrommel 28 wickelt, bewegt sich der schwimmende Magnetkopf 46 mit einer Geschwindigkeit nach oben, welche in Bezug auf den Durchmesser der Spule 22, der Breite der Faser 44 und der Geschwindigkeit, mit welcher die Spule 22 gedreht wird, berechnet wird, damit die kombinierte Drehung der Spule 22 und Bewegung des schwimmenden Magnetkopfes 46 verursachen, dass der Lichtwellenleiter 44 in einer gleichmäßigen Spirale auf die Leitungsmesseinrichtungstrommel 28 und die Primärtrommel 24 gewickelt wird, in welcher jede Reihe der Spirale unmittelbar an die vorherige Reihe stößt. Der Abstand zwischen aufeinanderfolgenden Reihen in der Spirale ist als „Wickelschritt" bekannt, welcher durch das Verändern der Geschwindigkeit eingestellt werden kann, mit welcher sich der schwimmende Magnetkopf 46 relativ zur sich drehenden Spule 22 nach oben oder unten (oder hin und her, abhängig von der Wicklungsausrichtung) bewegt. Während diesem Abschnitt des Wicklungsverfahrens bleibt der Winkel der Faser 44 relativ zum schwimmenden Magnetkopf 46 im Wesentlichen flach, entspricht in etwa 180 Grad, da die Geschwindigkeit des schwimmenden Magnetkopfes 46 in etwa der Transversalgeschwindigkeit der Faser, d.h. der Geschwindigkeit gleicht, mit welcher sich die Spirale des Lichtwellenleiters 44 die Länge der Leitungsmesseinrichtungstrommel 28 nach oben bewegt.
Der Lichtwellenleiter 44 wird weiter auf die Leitungsmesseinrichtungstrommel 28 gewickelt, bis sich der schwimmende Magnetkopf 46, wie in 3B gezeigt, zu der Stelle vorwärts bewegt hat, an welcher der Lichtwellenleiter 44 den Außenflansch 44 berührt.
Der schwimmende Magnetkopf 46 bewegt sich weiter nach oben, aber die Transversalgeschwindigkeit der Faser stagniert, da der spiralenförmige Verlauf der auf die Leitungsmesseinrichtungstrommel 28 gewickelten Faser vorübergehend durch den Außenflansch 26 blockiert wird. Wie in 3C gezeigt, hat sich der schwimmende Magnetkopf 46 weiter vorwärtsbewegt, aber die auf die Leitungsmesseinrichtungstrommel 28 gewickelte Faser bleibt nun wegen dem Vorhandensein des Außenflansches 26 hinter dem schwimmenden Magnetkopf 46 zurück.
Da sich der schwimmende Magnetkopf 46 über die Fläche des Außenflansches 26 hinaus dreht, wird die Faser 44 gegen den verjüngten Einführungsabschnitt 42 der Einführungsfläche 38 des Schlitzes gedrückt. Der Einführungsabschnitt 42 muss lang genug und ausreichend verjüngt sein, so dass die Faser 42 nicht über den Schlitz 32 „gleitet". Die wirksame Oberfläche 40 des Schlitzes 32, d.h. die der Einführungsfläche 38 gegenüberliegende Oberfläche des Schlitzes ist so konfiguriert, dass die Faser 44 durch den Schlitz 32 zur anderen Seite des Außenflansches 26 mit einem angemessen geringen Anstoßpegel an die Spannung und Beschichtung der Faser beschleunigt wird. Alternative Gestaltungen des Schlitzes werden weiter unten erörtert.
In 3D wurde der Lichtwellenleiter 44 durch den Schlitz 32 und auf die Primärtrommel 24 beschleunigt. Da die Beschleunigung der Faser 44 durch den Schlitz 32 übertragen wird, welcher im Wesentlichen als ein Nocken wirkt, führt nun die auf die Spule 22 gewickelte Faser 44 den schwimmenden Magnetkopf 46, welcher sich mit einer konstanten Geschwindigkeitsrate weiter nach oben bewegt hat. Da der schwimmende Magnetkopf 46 nun hinter der Faser 44 zurück bleibt, welche auf die Primärtrommel 24 gewickelt ist, beginnt die Faser 44 sich nun an der Schlitzauslassseite des Außenflansches 26 aufzubauen.
Wie in 3E gezeigt, fährt die aufgebaute Faser 44 fort bis der schwimmende Magnetkopf 46 die Faser 44 „einholt". An dieser Stelle wird ein normales Wicklungsverfahren eingeleitet, bei welchem sich der schwimmende Magnetkopf 46 zwischen dem Außenflansch 26 und dem Innenflansch 27 hin- und herbewegt. Wegen dem Winkel und der Gestaltung des Schlitzes 32 kann der Lichtwellenleiter 44 nicht in den Schlitz 32 zurückgezogen werden, wenn die normale Wicklung begonnen hat.
4 zeigt eine Nahansicht des Schlitzes 32 an der Übergangsstelle, d.h. der Stelle, an welcher die Faser 44 durch den Schlitz 32 durch den Außenflansch 26 beschleunigt wurde.
Es wird verständlich sein, dass der Schlitz im Wesentlichen genauso funktioniert, wenn die Faserquelle stationär ist und die sich drehende Spule 22 entlang ihrer Längsachse nach oben und unten bewegt wird.
Zusammenfassend wird, wenn der Lichtwellenleiter 44 an der Leitungsmesseinrichtungstrommel 28 angebracht wurde, das Leitungsmesseinrichtungssegment der Faser 44 automatisch auf die Leitungsmesseinrichtungstrommel 28 gewickelt bis der Lichtwellenleiter 44 den Außenflansch 26 berührt, an welcher Stelle die Faser 44 durch den Schlitz 32 und dann auf die Primärtrommel 24 der Spule 22 beschleunigt wird. Folglich wird die Notwendigkeit zwanzig Umdrehungen der Faser auf die Leitungsmesseinrichtungstrommel manuell aufzuwickeln, wie es üblicherweise im Stand der Technik erforderlich war, vollständig beseitigt, und dadurch die Effizienz des Herstellungsverfahrens wesentlich erhöht. Zudem weist das vorliegende System eine Anzahl von anderen Vorteilen auf, welche weiter unten erörtert werden.
Die vorliegende Transportspule 22 weist eine Anzahl von Betätigungsparametern auf, welche in den 5A–E veranschaulicht werden. 5A zeigt eine Ansicht einer Transportspule 22 nach der vorliegenden Erfindung von unten, wobei der Leitungsmesseinrichtungsflansch zur Veranschaulichung entfernt wurde. Die Leitungsmesseinrichtungstrommel 28 ist vorzugsweise mit einer Schicht aus einem elastischen Polymerschaum oder anderem federnd dämpfenden Material 48 bedeckt, um ein Beschädigen der Faser 44 zu verhindern. In 5A wurde die Faser 44 einfach durch den unmittelbar angrenzenden, verjüngten Einführungsabschnitt 42 zur „Schlitzeingangsstelle" 50 gezogen. Wie der Name impliziert, ist die Schlitzeingangsstelle 50 die Stelle, an welcher die Faser 44 eigentlich in den Schlitz gelangt und ihre Beschleunigung beginnt. Wie in 5A gezeigt, befindet sich die Schlitzeingangsstelle 50 sehr nahe am Umfang des Außenflansches 26, aber stößt nicht daran an.
In 5B hat die Drehung der Spule 22 fortgesetzt und der Lichtwellenleiter 44 wurde nun durch den Schlitz zu einer „Schlitzausgangsstelle" 52, d.h. der Stelle an welcher die Faser 44 den Schlitz 32 verlässt, beschleunigt. Der Bereich des Außenflansches 26, welcher unmittelbar an die Schlitzausgangsstelle 52 stößt, enthält einen „aus dem Schlitz hinausführenden Bereich" 54. Wie in 5B gezeigt, befindet sich die Schlitzausgangsstelle 52 an einer Stelle, welche sich tiefer im Umfang des Außenflansches 26 befindet als die Schlitzeingangsstelle 50. Wenn die Faser 44 den Schlitz 32 und die Schlitzausgangsstelle 52 verlassen hat, wird sie anschließend auf die Primärtrommel der Spule gewickelt.
5C zeigt das Verhältnis zwischen der Schlitzeingangsstelle und der Schlitzausgangsstelle. Wie in 5C gezeigt, wird ein spitzer Winkel 55 durch einen erstens Radius 56, welcher die Schlitzeingangsstelle 50 enthält, und einen zweiten Radius 58 gebildet, welcher die Schlitzausgangsstelle 52 enthält. Dieser Winkel 55 ist als „Schlitzöffnungswinke1" bekannt. Zudem ist der gemessene Unterschied zwischen der Tiefe 60, 62 der Schlitzeingangsstelle 50 und der Schlitzausgangsstelle 52 als „Tiefe des Beschleunigungsbereiches" 64 bekannt.
5D ist eine Mischansicht von der Seite und von unten, welche das Verhältnis zwischen dem Schlitz 32 und dem Schlitzöffnungswinkel veranschaulicht. Außerdem veranschaulicht 5D drei zusätzliche Parameter, den Durchmesser 66 Leitungsmesseinrichtungstrommel, den Durchmesser 68 des Außenflansches und die Stärke 70 des Außenflansches. Auch ist der „Schlitzeingriffswinkel" 72 (θ₂) veranschaulicht, welcher der durch die wirksame Oberfläche des Schlitzes und den Außenflansch gebildete Winkel ist. Wie in 5D gezeigt, beträgt der Schlitzeingriffswinkel weniger als 45 Grad.
Ein wichtiges Betätigungsparameter ist die Lichtwellenleitergeschwindigkeit, welche wiederum die Drehgeschwindigkeit der Spule diktiert. Ein weiteres Betätigungsparameter ist die Vorschubgeschwindigkeit des schwimmenden Magnetkopfes, welche eine Funktion des Faserwickelschritts ist. Für den Flansch enthalten die Betätigungsparameter den oben erörterten Schlitzöffnungswinkel und die Flanschstärke.
Die Drehgeschwindigkeit, der Schlitzöffnungswinkel und die Flanschstärke bestimmen das Timing des Vorschubereignisses und alle kinematischen und dynamischen Faserreaktionen, wie z.B. die Vorschubzeit, Geschwindigkeit, Beschleunigung und Änderungen in der Faserspannung. Die Geschwindigkeit des schwimmenden Magnetkopfes beim Traversieren des Flansches und die Faserstärke diktieren die Wahrscheinlichkeit eines Faseraufpralls auf die Schlitzeinlasskante und steuern auch die Anzahl an Faserwindungen, welche sich aufbauen während der schwimmende Magnetkopf einen Träger des Flansches passiert und hinter der Faserablagerung zurückbleibt, welche an der Innenseite des Flansches entsteht.
Der Schlitz 32 ist entwickelt, um für eine den Außenflansch 26 traversierende Faser 44 unidirektional zu sein. Wenn die Faser 44 während der normalen Wicklung die Auslassseite 36 des Schlitzes 32 berührt, wird weder ein Faserschaden entstehen, noch die Faser 44 in den Schlitz 32 gezogen werden.
Verschiedene alternative Ausführungsformen wurden für den Schlitz 32 und den Außenflansch 26 entwickelt. Zwei grundlegende Schlitzkonfigurationen sind zur Verwendung mit einem flachen, d.h. nicht verjüngten Außenflansch entwickelt worden, wie beispielsweise der in 6 gezeigt. Wie in 6 gezeigt, weist der Außenflansch 26 eine rechtwinklige Ecke 74 auf und seine Außenfläche 76 ist flach.
Die erste Ausführungsform ist ein sogenannter Schlitz für eine „konstante Geschwindigkeit", welcher der Schlitz in seiner einfachsten Form ist. Dieser Schlitz ist in den 7A und 7B veranschaulicht, welche eine Seitenansicht bzw. eine Teilperspektivansicht einer mehrteiligen Spulenkonstruktion zeigen, welche einen Außenflansch 26a enthält, welcher einen Schlitz 32a für eine konstante Geschwindigkeit enthält. Die mehrteilige Konstruktion wurde zum Prüfen verschiedener Schlitzkonfigurationen verwendet. Obwohl er als ein Segment des Flansches gezeigt wurde, würde der Schlitz folglich bei der Ausführung in der Praxis vorzugsweise in einer integralen, kreisförmigen Flanschkomponente gebildet sein, welcher der in der 2A gezeigten ähnelt. Die wirksame Oberfläche 40a dieses Schlitzes 32a ist einfach eine ebene Oberfläche, welche durch den Außenflansch 26a der Spule schneidet. Die Radien an den Kanten des Schnittes wirken als Oberflächen, welche die Faser durch den Schlitz führen. Wenn die Faser den Schlitz 32a in Eingriff nimmt, wird sie schnell auf ihre Höchstgeschwindigkeit beschleunigt und läuft dann mit dieser Geschwindigkeit bis die Faser ihr Queren durch den Außenflansch 26a vollendet hat. Bei dieser Schlitzkonfiguration kann die Faser hohe Beschleunigungen erfahren während sie in den Schlitzbereich gelangt. Diese hohen Beschleunigungen können Spannungsspitzen in Faser erzeugen, welche die Spannungssteuerung in der Faser wesentlich beeinträchtigen können während sie aufgewickelt wird. Es wurde jedoch durch Experimente beschlossen, dass die Spannungsspitzen und der Verlust der Spannungssteuerung mit dieser Ausführungsform akzeptabel sind und daher diese Konfiguration eine brauchbare Möglichkeit zum Erzeugen eines Zugangs zur Leitungsmesseinrichtung ist.
Die 8A und 8B zeigen eine Seitenansicht bzw. eine Teilperspektivansicht einer mehrteiligen Spulenkonstruktion von unten, welche einen Außenflansch 26b enthält, welcher einen Schlitz 32b für eine „gesteuerte Beschleunigung" enthält, in welchem die wirksame Oberfläche 40b zwei in einer „S"-Konfiguration angeordnete Parabelbogen aufweist. Der erste Bogen stellt anfangs einen sanfteren Winkel als der in den 7A und 7B gezeigte Schlitz für eine konstante Geschwindigkeit zur Faser dar und verringert dadurch die Faserbeschleunigung an der Schlitzeingangsstelle. Die Parabelbogen in der wirksamen Oberfläche 40b wirken zum Erhöhen der Dauer der Faserbeschleunigung im Vergleich mit der des Schlitzes für eine konstante Geschwindigkeit. Zwar ist ihre Dauer länger, aber die Stärke der Beschleunigung ist jedoch geringer. Der zweite Parabelbogen, welcher in einer Richtung entgegen der des ersten Bogens gebogen ist, setzt die Geschwindigkeit der Faser herab bevor sie den Schlitz 32b verlässt. Das Herabsetzten der Ausgangsgeschwindigkeit trägt zum Erhalten der Spannungssteuerung der Faser bei.
Wie oben in Bezug auf die 3D und 3E beschrieben wurde, kann ein die vorliegende Erfindung enthaltendes System zum Aufbau der Faser 44 auf der Primärtrommelseite 24 des Außenflansches 26 führen. Der Aufbau wird durch die Wirkung des Schlitzes 32 hervorgerufen, welcher die Faser 44 durch den Flansch 26 mit einer Geschwindigkeit beschleunigt, welche höher als die Aufwärtsbewegung des schwimmenden Magnetkopfes 46 ist. Da der auf die Spule 22 gewickelte Lichtwellenleiter 44 die Primärtrommelseite 24 des Außenflansches 26 erreicht bevor der schwimmende Magnetkopf 46 „aufholt", sind mehrere Wicklungen der Faser 44 auf die Primärtrommel 24 am Außenflansch 26 gewickelt bevor eine normale Wicklung fortsetzten kann.
Der Aufbau der Faser auf der Primärtrommel 24 am Außenflansch 26 kann zu einer Mikrobiegung der Faser 44 führen, da zusätzliche Schichten der Faser 44 auf die Primärtrommel 24 oben auf den Aufbau gewickelt werden. Dies kann das Bilden von Schlingen verursachen, da sich die Faser aufschichtet. Die Mikrobiegung der Faser kann Dämpfungsverluste hervorrufen, welche durch die OTDR-Prüfung erfasst werden. Nachfolgende Faserschichten, welche dann oben auf diese ersten Wicklungen gewickelt werden, verschlimmern gewöhnlich das Problem aufgrund eines erhöhten Drucks auf der Faser, welche aufgeschichtet wird. Das Vorkommen solcher Verluste, welche einen vorbestimmten Pegel überschreiten, wird erfordern, dass die Faser neu gewickelt wird bevor sie zum Kunden transportiert werden kann. Ein zusätzliches Problem dieses Aufbaus ist, dass der Faserstapel zudem die Wicklungsqualität der übrigen Durchläufe der Faser beeinträchtigten kann. Der Aufbau kann verstärkt werden, da nachfolgende Faserschichten aufgebracht werden.
Ein Ansatz zum Lösen dieses Problems ist die Faser mit einem Schritt zu wickeln, welcher sich der Flanschstärke nähert, welche üblicherweise 0,95 cm beträgt (3/8''). Jedoch wird die Fähigkeit mit dem notwendigen Schritt zu wickeln zunehmend schwieriger, da die Maschine die Wicklungsgeschwindigkeit erhöht. Folglich wurden alternative Gestaltungen für den Außenflansch 26 und den Schlitz 32 entwickelt, um die Folge des Aufbaus anzugehen.
Eine Ausführungsform der Spule 22 zum Angehen der Folge des Aufbaus enthält eine Verjüngung auf dem Außenflansch 26. Diese Verjüngung 78 ist in der oben erörterten 2B veranschaulicht. Die Verwendung eines Außenflansches 26 mit einer verjüngten Außenfläche verringert dieses Aufbauproblem. Diese Verjüngung 78 wirkt zum Verzögern des Fasereingangs in den Schlitz 32. Der Faseraufbau wird dann zur Leitungsmesseinrichtungsseite 28 des Spulenflansches 26 vorgespannt. Mit dem auf der Außenseite der Spule, d.h. auf der Leitungsmesseinrichtungstrommel 28 auftretenden Aufbau können die Abschwächungsfolgen verringert werden, da die Faser keinem Druck eines oben auf denselben gewickelten Ballens ausgesetzt wird. Folglich wird die Verwendung eines verjüngten Flansches der eines flachen, nicht verjüngten Flansches zum Erzeugen der Leitungsmesseinrichtung mit minimalen Verlusten und zur Einfachheit der Einrichtungskonstruktion bevorzugt.
Zusätzlich zum Verwenden einer verjüngten Flanschkonstruktion ist auch ein Vorspannen des Aufbaus zur Leitungsmesseinrichtungstrommel durch das Verwenden einer veränderten Schlitzkonstruktion möglich. Die 9A–C zeigen eine Seitenansicht, eine Perspektivansicht von unten bzw. Ansichten eines Außenflansches 26c von unten, welcher solch eine Konstruktion enthält. Wie in den 9A–C gezeigt, wurde ein Abschnitt der wirksamen Oberfläche 40c des Schlitzes abgeschnitten, um eine Ablenkfläche 80 zu bilden. Dieser abgeschnittene Abschnitt dient dazu, die Schlitzeingriffsstelle 82 näher zur Primärtrommel zu bewegen, und lässt den schwimmenden Magnetkopf 46 mehrere Umdrehungen über die Stelle vorrücken, an welcher der Lichtwellenleiter 44 normalerweise in den Schlitz 32c gelangen würde. Außerdem dient die durch den abgeschnittenen Abschnitt erzeugte Ablenkfläche 80 zum Ablenken des Lichtwellenleiters 44, welcher sich der wirksamen Oberfläche nähert bis die Eingriffsstelle 82 erreicht wurde. Wenn erwünscht, kann der verzögerte Eingangsschlitz mit einer verjüngten Flanschkonstruktion kombiniert sein.
Andere Anordnungen können verwendet werden, um den Faseraufbau an der Primärtrommelseite des Außenflansches anzugehen. Es ist beispielsweise möglich Maschinensteuerungen zum Zulassen von Beschleunigungen des schwimmenden Magnetkopfes und von Geschwindigkeiten an der Außenbordquerungsstelle zu verwenden, welche zum Erzeugen eines maximalen Aufbaus von weniger als zwei Fasern mit Geschwindigkeiten von mehr als 25m/s ausreichen. Einrichtungen zum zusätzlichen Verringern dieses Aufbaus sind durch zusätzliche Verbesserungen der Maschinensteuerungen möglich. Außerdem kann eine „Hilfs-" Einrichtung mit einer geringen Masse und hohen Beschleunigung in Verbindung mit der Traversen zum kurzen Beschleunigen der Endriemenscheibe und Faser über die Breite des Flansches verwendet werden. Alternativ könnte die Faser kurz durch einen durch einen Magneten angetriebenen Stellantrieb festgehalten werden, bis sich die Endriemenscheibe über dem Flansch befindet, und dann losgelassen werden.
In einem komplexeren System kann eine seitliche Bewegung der Faser gemäß der Radialstellung der sich drehenden Spule zeitlich eingestellt werden, damit die Faser in den Schlitz ohne Berühren des Flansches oder der Schlitzoberflächen gelangt. Diese Technik ist zwar offensichtlich bei langsameren Geschwindigkeiten durchführbar, aber wird bei höheren Geschwindigkeiten zunehmend schwieriger. Die Anforderungen des Systems sind durch die Größe (d.h. Breite und Winkel) des Schlitzes und die Leitungsgeschwindigkeit der Einrichtung diktiert.
Die auf den Rechtsnachfolger der vorliegenden Anmeldung übertragene EP-A-0873962 beschreibt eine automatische Zugwicklungseinrichtung, welche vorteilhafter Weise mit der vorliegenden Erfindung kombiniert werden kann. Die beschriebene Zugwicklungseinrichtung enthält eine Ziehmaschine, bei welcher die Faser nachdem ein Bruch im Lichtleiter entstanden ist, weiter durch eine Zugmaschine gezogen und unter Verwendung eines Sauggebläses gesammelt wird. Nach einer Reihe von Bewegungssteuerungsfolgen führt das Sauggebläse, welches die Spannung auf der Faser erhält, die Faser in einen Zahn einer Zugvorrichtung ein, welcher sich in der Nähe des Spulenflansches befindet.
Es ist möglich eine Spule nach der vorliegenden Erfindung in Verbindung mit der automatischen Zugwicklungseinrichtung zum Erzeugen eines automatischen Systems zu verwenden. Nachdem alle Transportspulen gewickelt wurden kann die Maschine die Faser automatisch brechen, das Faserende wie oben beschrieben wurde erfassen und es wieder am Zahn der Zugvorrichtung befestigen. Die 10A–B zeigen eine Seitenansicht bzw. eine Ansicht einer Transportspule von unten, welche ein vorstehendes Faserende 84 aufweist, welches durch einen Zahn der Zugvorrichtung gefangen wurde.
Wenn am Faserende 84 gezogen wurde, wird der Lichtwellenleiter auf die Leitungsmesseinrichtungstrommel 28 gewickelt, durch den Schlitz beschleunigt und dann wie oben beschrieben wurde auf die Primärtrommel 24 gewickelt. Nachdem die Transportspule vollständig gewickelt wurde, wird anschließend die Faser abgeschnitten. Das lose Ende wird dann unter Verwendung des Sauggebläses aufgefangen, während eine neue Spule in die Wicklungsstellung bewegt wird.
Das vorliegende System schafft zusätzlich zu den oben beschriebenen Vorteilen eine Anzahl von Vorteilen. Die Gestaltung des Fasereingangs auf der Primärtrommel aus der Leitungsmesseinrichtungstrommel verringert die Verluste, welche mit den den üblichen Spulen und Wicklungsverfahren des Stands der Technik innewohnenden Mikrobiegungseffekten assoziiert werden. In einem herkömmlichen System des Stands der Technik führen beim manuellen Wickeln der Leitungsmesseinrichtung die kleine Öffnung der Leitungsmesseinrichtung und der Mangel an Spannungssteuerung oft zu einer übermäßigen Mikrobiegung. Diese Mikrobiegung verursacht in erster Linie wiederum Kopplungsdämpfungen, eine Art des Dämpfungsverlustes, welche durch eine OTDR-Prüfung zu erfassen sind. Derzeit ist die Lösung für diese Unfähigkeit den OTDR aufgrund der Mikrobiegung „auf den Höchstwert zu bringen" die gesamte Leitungsmesseinrichtung abzuwickeln und die Biegebelastungen zu entlasten. Die mit Schlitzen versehene Spule nach der vorliegenden Erfindung lindert dieses Problem durch das Verwenden eines allmählichen Übergangs der Faser von einer Seite des Außenflansches zur anderen mit einem wesentlich verringerten Risiko der Mikrobiegung und durch die Anlegung einer gesteuerten Spannung auf die Faser, wenn die Leitungsmesseinrichtung gewickelt wird.
Außerdem ermöglicht die vorliegende Erfindung die Automatisierung der Entfernung der Leitungsmesseinrichtung. Durch das Programmieren der Wicklungsmaschinensteuerungen können mehrere Faserschichten auf der Leitungsmesseinrichtungstrommel aufgebracht werden bevor die Faser durch den Schlitz im Außenflansch der Spule geht. Der Netzeffekt ist, dass die erste Schicht überwickelt und festgehalten wird. Dieses Wicklungsmuster kann vorteilhaft mit einer Anordnung eines Zugvorrichtungszahns kombiniert werden, bei welchem ein Ende des Lichtwellenleiters 84 von der Trommel des Leitungsmesseinrichtungsbreireiches zu einem Zahn der Zugvorrichtung verläuft. Diese Kombination ermöglicht die Automatisierung der Entfernung der Leitungsmesseinrichtung auf zwei Weisen. Erstens steht das Ende der Leitungsmesseinrichtung der Faser von der Trommel zum leichten Auffinden unter Verwendung einer automatisierten Einrichtung vor. Zweitens halten die obenliegenden Wicklungen auf der Leitungsmesseinrichtungstrommel die Faser fest und ermöglichen durch das Ziehen an einem freiliegenden Ende zum Lösen der Faser vom Zahn der Zugvorrichtung eine einfache Entfernung der Faser. Die obenliegenden Wicklungen verhindern ein Auseinanderwickeln der Faser während am Ende gezogen wird.
Ein anderer Vorteil des vorliegenden Systems entsteht während dem örtlichen Einbau der Faser. Normalerweise ist es ein übliches Verfahren für Faserkabelmaschinen die Faser an der Stelle abzuschneiden, an welcher sie die Öffnung der Leitungsmesseinrichtung verlässt. Dies dient zum Verhindern von Hochspannungsbrüchen, d.h. wo die Faser durch die Öffnung der Leitungsmesseinrichtung geht, bei der Vollendung der Bearbeitung der Faser. Viele Kabelleitungen werden nicht automatisch angehalten bevor die Spule verbraucht ist. Die mit Schlitzen versehene Flanschspule mit ihrer äußeren, einstückig gebildeten Leitungsmesseinrichtungstrommel beseitigt die Notwendigkeit die Faser zu abzuschneiden, da die Faser aus dem Schlitz und von der Leitungsmesseinrichtungstrommel abgewickelt werden kann. Diese Technik weist zwei Vorteile auf. Erstens wird zum Vorbereiten einer Spule zur Bearbeitung weniger Zeit benötigt, und zweitens wird aufgrund der Schnitte weniger Schaden an der Spule verursacht.
Ein weiteres vorteilhaftes Merkmal des gegenwärtig offenbarten Schlitzes ist, dass er im Gegensatz zu anderen Schlitzen des Stands der Technik, wie z.B. den im amerikanischen Patent Nr. 4, 696, 438 beschriebenen Schlitzen, die freie Lage der Seite des gewickelten Faserballens zu Elementen auf ein Minimum verringert. Das winkelförmige Durchdringen des Schlitzes in den Flansch der Spule trägt zum Schutz des Faserbündels bei.
Außerdem kann die vorliegende Schlitztechnik auch in einem herkömmlicheren Betriebsart für eine „Spule von großem Umfang" verwendet werden. Beispielsweise offenbart die oben erörtere EP-A-0873962 eine automatische Zugwicklungseinrichtung, bei welcher eine Zugtechnik verwendet wird, um ein Ende des Lichtwellenleiters zum Wickeln auf eine Spule von großem Umfang zu ziehen. Wie darin offenbart, führt die Zugtechnik zu einem „Ziehende", welches auf der Innenfläche des Spulenflansches liegt. Aus verschiedenen Gründen kann es für das Ziehende vorteilhaft sein auf der Außenfläche des Spulenflansches zu liegen. Die gegenwärtig offenbarte Spule und das gegenwärtig offenbarte Wicklungssystem können verwendet werden, um dies durch das Einfangen des Ziehendes auf der Außenfläche des Spulenflansches auszuführen und unter Verwendung eines Schlitzes im Flansch, wie oben beschrieben wurde, die Faser zum Wickeln von der Außenseite des Flansches zur Innenseite des Flansches zu bewegen.
11 zeigt eine Ansicht eines Außenflansches 26d von unten, welcher ein Rippenmuster enthält, welches vorteilhaft beim Praktizieren der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann. Ein mit dem in 8b gezeigten Schlitz identischer Schlitz 32 kann auch enthalten sein, um zuzulassen, dass der Lichtwellenleiter während der Wicklung leicht vom Abschnitt der Leitungsmesseinrichtung zum Primärabschnitt gehen kann. Wie in 11 gezeigt, vereint der Außenflansch 26d zwar vorzugsweise drei Arten von Rippen: Radialrippen 86, eine Umfangsrille 88 und bogenförmige Rippen 90a, 90b, aber jede Art kann einzeln verwendet werden. Die Radialrippen 86 sind vorzugsweise gleichmäßig beabstandete, gerade Rippen, welche in Radialrichtung von der Umfangsrippe 88 zum Umfang des Flansches 26d verlaufen und welche eine Verjüngung enthalten, da sie zum Umfang fortschreiten. Die Umfangsrippe 88 ist eine kreisförmige Rippe, welche sowohl eine wirksame Oberfläche für das oben beschriebene Erzeugungsverfahren der Leitungsmesseinrichtung als auch eine strukturelle Verbindung zwischen den Radialrippen 86 und den bogenförmigen Rippen 90a, 90b schafft. Es sollte erläutert werden, dass die Umfangsrippe 88 etwas oberhalb den bogenförmigen Rippen 90a, 90b und den Radialrippen 86 verläuft, um eine wirksame Oberfläche zu schaffen.
Insbesondere enden die Radialrippen 86 an einer an die Umfangsrippen 88 angrenzenden Stelle.
Die in 11 gezeigten bogenförmigen Rippen 90a, 90b kombinieren die Flanschsteifigkeit mit einem hohen Verhältnis der Festigkeit zum Gewicht und ermöglichen auch eine Herstellung unter Verwendung eines Einspritzgießverfahrens. Eine Vielzahl von im Uhrzeigersinn gebogenen Rippen 90a kreuzen eine Vielzahl von gegen den Uhrzeigersinn gebogenen Rippen 90b, um eine verflochtene Verstärkungsstruktur zu bilden. Vorzugsweise kreuzen sich die gebogenen Rippen 90a, 90b an mehreren Stellen. Am bevorzugtesten kreuzen sich die gebogenen Rippen 90a, 90b an der Leitungsmesseinrichtungstrommel 28 und auch an der Umfangsrippe 88. Die radial verlaufenden Rippen 86 verlaufen vorzugsweise von den Schnittstellen 89 nach außen.
Die erhöhte Festigkeit ergibt sich aus der Weise, in welcher die gebogenen Rippen 90a, 90b zusammenwirken und sich kreuzen, um zumindest eine erste und, wie in 11a gezeigt, zweite Reihe an rautenförmigen Trägerelementen zu bilden, welche um den Flanschumfang verlaufen. Die gebogene Form der Rippen 90a, 90b ermöglicht zusammen mit den mit Winkeln versehenen Schnittstellen, welche gebildet wurden, um die rautenförmige Trägerstruktur herzustellen, das Gießen über ein Einspritzgießverfahren. Natürlich wird bevorzugt, dass ähnliche oder identische festigende Strukturen, wie z.B. bogenförmige, sich kreuzende Rippen, Umfangsrippen und/oder Radialrippen, ebenso auf dem Innenflansch enthalten sind. Zwar wurde eine Ausführung der sich kreuzenden, gebogenen Rippen in 11 veranschaulicht, aber es können zudem auch viele andere Formen von Biegungen ausgeführt werden.
Die 12A und 12B veranschaulichen ein anderes wichtiges Merkmal des Schlitzes 32. Dieses Merkmal ist wichtig, wenn die Faser aus irgendeinem Grund in eine der ursprünglichen Wicklungsrichtung (durch den Pfeil A gekennzeichnet) entgegengesetzte Richtung (durch den Pfeil B gekennzeichnet) wieder auf die Spule gewickelt wird. Beispielsweise könnte durch einige Endverbraucher erwünscht werden die Faser weiteren Behandlungen zu unterziehen oder Beschichtungen auf derselben aufzutragen und sie dann wieder auf eine Spule zu wickeln. Wie in 12A gezeigt, welche eine von der Mitte der Spule zur Innenfläche 90 (2C) des Außenflansches 26 gerichtete Ansicht ist, enthält die hintere Kante 92 des Schlitzes 32 an ihrem äußersten Radialumfang ein anti-traversierendes Profil 94. Das Profil 94 enthält vorzugsweise eine doppelt gerundete Oberfläche, d.h. einen Radius entlang zwei orthogonalen Richtungen. Ein Radius, eine Verjüngung, Kombinationen derselben oder andere, nicht gerade Profile können jedoch ähnliche Ergebnisse schaffen. Dieses Profil 94 verhindert, dass sich die Faser, während sie umgekehrt gewickelt wird, versehentlich zurück durch den Schlitz 32 traversiert.
Das Profil 94 kann beispielsweise ein Radialelement 94a enthalten, wie in 12A veranschaulicht, wobei die hintere Kante 92 von einem Weg einer geraden Linie entlang der Radialrichtung nahe dem radialen Endabschnitt des Außenflansches 26 abweicht. Darüber hinaus, wie am besten in 12B gezeigt, kann die hintere Kante 92 auch ein axiales, nicht gerades Element 94b entlang ihrer Länge enthalten, d.h., das Profil verläuft in einer Axialrichtung von der Innenfläche 90 in den Außenflansch 26. Dieses Element 94b kann auch einen Doppelradius, ganzen Radius, eine Verjüngung, Kombinationen derselben oder ähnliche Formen enthalten, welche zudem die Möglichkeit auf ein Minimum verringern, dass die Faser bei einer umgekehrten Wicklung zurück durch den Schlitz 32 traversiert.
Eine geeignete Menge oder Größe des Radius, der Verjüngung oder eines anderen Profils wird gemäß der Wicklungsgeschwindigkeit und den Wicklungszuständen bestimmt werden. Aufgrund des Wicklungswinkels beseitigt ein geeignetes Profil 94 nahezu die Wahrscheinlichkeit des Zurücktraversierens durch den Schlitz 32.
Mittels eines Beispiels und nicht zur Einschränkung wurde bei einer Spule mit einem Flansch mit einem Radius von 12 cm und einer Spule mit einem Radius von 7,5 cm bestimmt, dass ein Radius von zwischen ca. 1,0 mm und 5,0 mm auf dem axialen Element 94b und ein Radius von ca. 3,5 mm auf dem radialen Element 94a, welches in einen geraden Abschnitt von 3,0 mm nahe des Umfangs übergeht, Zustände schaffen, welche auf erwünschte Weise eine Bewegung des Wicklungsspulenkopfes von ca. 3 mm über den Außenflansch 26 hinweg zulassen, ohne dass eine Anti-Traversierung durch den Schlitz 32 entsteht.
Zwar enthält die vorangehende Beschreibung Details, welche jemandem mit technischen Fähigkeiten ermöglichen die Erfindung zu praktizieren, aber es sollte erkannt werden, dass die Beschreibung in ihrem Wesen veranschaulichend ist, und dass viele Veränderungen und Änderungen derselben jemanden mit technischen Fähigkeiten offensichtlich sein werden, welche den Vorteil dieser Lehren aufweisen. Folglich soll die Erfindung hierin nur durch die hieran anhängenden Ansprüche definiert sein.

Claims

Durch Einspritzgießen hergestellte Kunststoffspule (22) zur Hochgeschwindigkeitswicklung eines Lichtwellenleiters (44) auf dieselbe mit einem leichten Zugang zum inneren Ende der aufgewickelten Faser mit: einer Primärtrommel (24) und einer Leitungsmesseinrichtungstrommel (28), welche durch einen Außenflansch (26) voneinander beabstandet sind, wobei der Außenflansch (26) einen gebildeten Schlitz (32) aufweist, welcher zu dem Umfang desselben verläuft, wobei der Schlitz (32) einen Weg für den Lichtwellenleiter (44) zwischen der Leitungsmesseinrichtungstrommel (28) und der Primärtrommel (24) schafft und eine Schlitzeinlassöffnung (34), welche zur Leitungsmesseinrichtungstrommel (28) weist, und eine Schlitzauslassöffnung (36) aufweist, welche zur Primärtrommel (24) weist, und wobei der Schlitz (32) weiter eine wirksame Oberfläche (40) und eine der wirksamen Oberfläche (40) gegenüberliegende Einführungsfläche (38) enthält, wobei die wirksame Oberfläche (40) mit einem Winkel (θ₂) von mindestens 90 Grad in Bezug auf die Innenfläche (90) des Außenflansches (26) versehen ist, wobei sich die Innenfläche (90) auf der Seite des Außenflansches (26) befindet, welcher an die Primärtrommel (24) angrenzt.
Spule nach Anspruch 1, wobei der Schlitz (32) mit einem Winkel versehen ist, um einen Weg für eine Faser (44) zwischen der Leitungsmesseinrichtungstrommel (28) und der Primärtrommel (24) zu bilden, wobei die auf die Leitungsmesseinrichtungstrommel (28) gewickelte Faser (44) die Schlitzeinlassöffnung (34) berührt, wobei die Faser (44) in den Schlitz (32) gezogen und dann durch den Schlitz (32) auf die Primärtrommel (24) geführt wird.
Spule nach Anspruch 1, wobei die Einführungsfläche (38) des Schlitzes (32) einen verjüngten Abschnitt (42) enthält, damit die Faser (44) nicht über den Schlitz (32) springt, während sie mit einer Fertigungsmaschinengeschwindigkeit auf die Spule (32) gewickelt wird.
Spule nach Anspruch 1, wobei die Schlitzauslassöffnung (36) schmaler als die Schlitzeinlassöffnung (34) ist.
Spule nach Anspruch 1, wobei die wirksame Oberfläche (40) mit einem Winkel (θ₂) von mindestens 45° in Bezug auf die Innenfläche (90) des Außenflansches (26) versehen ist.
Spule nach Anspruch 1, wobei die wirksame Oberfläche (40) mit einem Winkel (θ₂) von mindestens 20° in Bezug auf die Innenfläche (90) des Außenflansches (26) versehen ist.
Spule nach Anspruch 1, wobei der Schlitz (32) vom Umfang des Außenflansches (26) radial nach innen verläuft.
Spule nach Anspruch 1, wobei die wirksame Oberfläche (40a, 40b, 40c) eine ebene oder bogenförmige Oberfläche enthält.
Spule nach Anspruch 1, wobei zumindest der Außenflansch (26) oder der dem Außenflansch (26) gegenüberliegende Innenflansch (27) eine Vielzahl von gebogenen Rippen (90a, 90b) enthält, welche sich kreuzen.
Spule nach Anspruch 9, wobei die Vielzahl von gebogenen, sich kreuzenden Rippen (90a, 90b) mindestens eine Umfangsreihe an rautenförmigen, versteifenden Elementen bilden.
Spule nach Anspruch 9, wobei die Vielzahl von gebogenen, sich kreuzenden Rippen (90a, 90b) eine Vielzahl von radial beabstandeten Umfangsreihen an rautenförmigen, festigenden Elementen bilden.
Spule nach Anspruch 9, welche zudem eine Umfangsrippe (88) enthält.
Spule nach Anspruch 9, welche zudem eine Vielzahl von radial verlaufenden Rippen (86) enthält.
Spule nach Anspruch 9, wobei die Vielzahl von gebogenen, sich kreuzenden Rippen (90a, 90b) von einer an die Leitungsmesseinrichtungstrommel (28) angrenzenden Stelle zu einer Umfangsrippe (88) verlaufen.
Spule nach Anspruch 1, welche zudem eine Vielzahl von gebogenen, sich kreuzenden Rippen (90a, 90b), welche von einer an die Leitungsmesseinrichtungstrommel (28) angrenzenden Stelle zu einer Umfangsrippe (88) verlaufen, und eine Vielzahl von radial ausgerichteten Rippen (86) enthält, welche von der Umfangsrippe (88) zu einem äußersten Umfang des Außenflansches (26) der Spule (22) verlaufen.
Spule nach Anspruch 1, welche zudem ein anti-traversierendes Profil (94) enthält, welches auf einer hinteren Kante (92) des Schlitzes (32) gebildet ist.
Spule nach Anspruch 16, wobei das anti-traversierende Profil (94) ein axiales Element (94b) enthält.
Spule nach Anspruch 16, wobei das anti-traversierende Profil (94) ein radiales Element (94b) enthält.
Verfahren zur Hochgeschwindigkeitswicklung eines Lichtwellenleiters (44) auf eine Spule (22) mit einem leichten Zugang zum inneren Ende der aufgewickelten Faser, welches die folgenden Schritte enthält: (a) Schaffen einer Spule (22) mit einer Primär- und Leitungsmesseinrichtungstrommel (24, 28), welche durch einen Außenflansch (26) voneinander getrennt sind, wobei der Außenflansch (26) einen Schlitz (32) aufweist, welcher zu seinem Umfang verläuft und einen Weg für den Lichtwellenleiter (44) zwischen der Leitungsmesseinrichtungstrommel und der Primärtrommel (28, 24) schafft, wobei der Schlitz (32) eine Einlassöffnung (34), welche zur Leitungsmesseinrichtungstrommel (28) weist, und eine Auslassöffnung (36) aufweist, welche zur Primärtrommel (24) weist, wobei der Schlitz (32) zudem eine wirksame Oberfläche (40) und eine gegenüber der wirksamen Oberfläche (40) liegende Einführungsfläche (38) enthält, wobei die wirksame Oberfläche (40) mit einem Winkel (θ₂) von mindestens 90 Grad in Bezug auf die Seite des an die Primärtrommel (24) angrenzenden Außenflansches (26) abgewinkelt ist; (b) Wickeln der Faser (44) auf die Leitungsmesseinrichtungstrommel (28); (c) Queren der Faser (44) durch den Schlitz (32); und (d) Wickeln der Faser (44) auf die Primärtrommel (24).
Verfahren nach Anspruch 19, wobei der Schritt (a) Folgendes enthält: Schaffen eines Außenflansches (26) mit einem Schlitz (32), welcher so mit einem Winkel versehen ist, dass beim Wickeln des Lichtwellenleiters (44) auf die Leitungsmesseinrichtungstrommel (28) die Faser (44) die Schlitzeinlassöffnung (34) berührt, in den Schlitz (32) gezogen und dann durch den Schlitz (32) auf die Primärtrommel (24) geführt wird.
Verfahren nach Anspruch 19, wobei der Schritt (b) Folgendes enthält: drehbares Befestigen der Spule (22) auf einer Längsachse relativ zu einer Faserquelle, so dass beim Drehen der Spule (22) und beim Wickeln des Lichtwellenleiters (44) von der Faserquelle auf die Leitungsmesseinrichtungstrommel (28) die Faser (44) die Schlitzeinlassöffnung (34) berührt, nachdem ein Abschnitt der Leitungsmesseinrichtung der Faser auf die Leitungsmesseinrichtungstrommel (28) gewickelt wurde.
Verfahren nach Anspruch 19, wobei Schritt (b) das Leiten der Faser durch eine Einrichtung (46) eines schwimmenden Magnetkopfes zum Wickeln derselben auf die Leitungsmesseinrichtungstrommel (28) enthält; Schritt (c) das Beschleunigen der Faser durch die Gestaltung des Schlitzes auf der Primärtrommel (24) ohne das Unterbrechen des Wicklungsverfahrens enthält; und Schritt (d) das Aufbauen der Faser auf der Primärtrommel (24) enthält, bis der schwimmende Magnetkopf (46) die Faser einholt, um einen leichten Zugang zur untenliegenden Wicklung zu schaffen und zudem die Faser in einem normalen Wicklungsverfahren aufzuwickeln.