FI83914C - Foerfarande och utrustning foer tillverkning av ett flerfibrigt optiskt ledarelement. - Google Patents

Description

1 83914

Menetelmä ja laitteisto monikuituisen optisen johdinele-mentin valmistamiseksi Tämän keksinnön kohteena on menetelmä monikuituisen 5 sekundäärivaipatun optisen johdinelementin valmistamiseksi/ jonka menetelmän mukaisesti - useista optisista kuiduista koostuvan kuitukimpun ympäri suulakepuristetaan väljästi sekundäärivaippa, - sekundäärivaippaan johdetaan rasvatäyte, joka 10 sallii kuitujen keskinäisen aksiaalisen liikkeen sekundää- rivaipassa, - kuiduille aikaansaadaan haluttu ylimääräinen pituus sekundäärivaippaan nähden, ja - näin saatu sekundäärivaipattu johdinelementti 15 kelataan vastaanottokelalle.

Optisen kuidun sisältävän johdinelementin valmistuksessa on tärkeätä, että kuidulle aikaansaadaan sekun-däärivaippausvaiheessa ylimääräinen pituus vaipan pituuteen verrattuna, jotta kuitu ei joutuisi haitallisten rasitusten 20 alaiseksi, kun j ohdinelementtiä joudutaan taivuttamaan elementtiä kelattaessa tai asennettaessa.

FI-patenttijulkaisussa 75 939 on esitetty eräs yksinkertainen tapa ylimääräisen pituuden aikaansaamiseksi käyttäen hyväksi sekundäärivaipan venyttämistä venytys-25 laitteiston avulla, jolloin optinen kuitu jää pitemmäksi, kun vaippa palautuu ennalleen venyttämisen jälkeen. Veny-tyslaite käsittää vetolaitteen, joka vetää kuitua väljästi ympäröivää vaippaa suulakepuristimesta, ja lukituspyöräs-tön, jonka kääntöpyörän ympäri vaippa kuituineen kulkee 30 hiukan suuremmalla etenemisnopeudella kuin vetolaitteen kohdalla. Lukituspyörästössä kuitu asettuu kiinni vaipan sisäpintaa vasten, jolloin vaippa venyy vetolaitteen ja lukituspyörän välillä kuidun liukuessa aksiaalisesti vaipan suhteen.

35 Kun valmistetaan optisia johdinelementtejä, joissa 2 83914 sekundäärivaippa sisältää useita kuituja käsittävän kuitukimpun, ja tällaiseen monikuituiseen johdinelementtiin aikaansaadaan ylimääräinen kuitupituus selitetyn tapaista venytyslaitteistoa käyttäen, aiheuttaa lukituspyörästön 5 kääntöpyörä kuitenkin kuitujen välille pituuseroja, koska kuidut kulkevat erilaisin kääntösätein kääntöpyörän ympäri. Suulakepuristimen läpi yhdensuuntaisesti johdetut kuidut liikkuvat nimittäin kääntöpyörän kehälle jatkuvasti samassa keskinäisessä järjestyksessä, ts. samat kuidut asettuvat 10 aina kääntöpyörän kehäpintaa vasten, kun taas muut kuidut asettuvat mainittujen kuitujen päälle ja siten suuremmalle kääntökehälle. Näin syntyvät pituuserot kuitujen välillä aiheuttavat tunnetusti erilaisia haittoja johdinelementtiin.

15 US-patenttijulkaisussa 4 458 476 on ehdotettu eräs tapa poistaa kuitujen välisten pituuserojen aiheuttama ongelma monikuituisissa johdinelementeissä. Julkaisun mukaisesti kuitukimpun kuituja SZ-kerrataan ennen väljän sekundäärivaipan suulakepuristamista kuitujen ympäri ja 20 vaipan täyttämistä rasvalla, jonka tehtävänä on estää kuitujen kertausta purkautumasta ennen kuitukimpun ympäröimistä vaipalla. Sekundäärivaipatussa johdinelementissä kuituihin jää määrätty kertaus (kierre), mikä varmistaa kuitujen ylimääräisen pituuden vaipan suhteen. Paitsi että 25 tällaisen menetelmän toteuttamiseksi tarvittava kertaus-laite tekee sekundäärivaippauslaitteiston monimutkaiseksi, pitkäksi ja hitaaksi, aiheuttaa kuituihin jäävä kierre valmiissa johdinelementissä tunnetusti eräitä huomattavia haittoja. SZ-kertaus aiheuttaa kuituihin vääntöä ja sitä 30 kautta staattista jännitystä. Keskitanko, jonka ympäri kuitujen kertaus tapahtuu, jarruttaa kuitujen liukumista aiheuttaen kitkan kasvua ja jännityksen lisääntymistä, jolloin eri kuitujen suhteelliset jännityserot kasvavat aiheuttaen kuitujen pituuserojen vaihteluja ja huonontaen 35 johdinelementin teknisiä ominaisuuksia.

I: 3 83914 US-patenttijulkaisussa 4 205 899 on ehdotettu aikaansaada kuitujen ylimääräinen pituus johtamalla kuitu-kimpun eri kuidut aaltoilevasti suulakepuristimeen, jolloin sekundäärivaippaan saadaan kuitupituus, joka aaltoilun 5 ansiosta on suurempi kuin vaipan pituus. Tämän menetelmän toteuttamiseksi tarvittavan kierreuritetun karan ja kuitujen ohjauslaitteen sekä kuituihin jäävän kierteen takia on tällä menetelmällä olennaisesti samat epäkohdat kuin edellä selitetyllä SZ-kertausmenetelmällä.

10 FI-patenttijulkaisussa 75 940 on ehdotettu välttää kuitukimpun joutuminen venytyslaitteiston kääntöpyörästöön jatkuvasti samassa keskinäisessä järjestyksessä vuorotelemalla kuitukimpun muodostamisvaiheessa toistuvasti erillisten kuitujen keskinäistä järjestystä kuitukimpussa, joka 15 johdetaan suulakepuristimeen kuitukimpun päällystämiseksi sekundäärivaipalla. Näin varmistetaan, että vaipatun kuitukimpun kuidut tulevat kääntöpyörästöön jatkuvasti vaih-televassa järjestyksessä, mikä tasaa kuitujen välisiä pituuseroja ja parantaa johdinelementin ominaisuuksia. Mene-20 telmän toteuttamiseksi tarvittava laite kuitujen järjestyksen sekoittamiseksi tekee vaippauslaitteistosta kuitenkin suhteellisen monimutkaisen ja kalliin.

Tämän keksinnön tarkoituksena on aikaansaada menetelmä monikuituisen optisen johdinelementin valmistamisek-25 si, joka välttää edellä mainitut epäkohdat ja mahdollistaa kuitukimpun kuitujen johtamisen yhdensuuntaisesti suulakepuristimeen ilman vaaraa, että venytyslaitteisto silti synnyttää sekundäärivaipattuun kuitukimppuun kuitujen välisiä pituuseroja. Tämä tarkoitus saavutetaan keksinnön mukai-30 sella menetelmällä, jolle on tunnusomaista se, että sekun-däärivaippaa kuitukimppuineen kierretään akselinsa ympäri suulakepuristusvaiheen jälkeen vähintään sen verran, että kuitujen liukuminen pituussuunnassa toistensa suhteen kierretyssä kuitukimpussa estyy ja että kuitukimpun kuitujen 35 venyminen ylimääräisen pituuden aikaansaamisvaiheessa pi- 4 83914 detään kuitujen kimmoisalla venymisalueella.

Keksintö perustuu siihen ajatukseen, että toimenpiteet kuitujen välisten pituuserojen välttämiseksi vaipa-tussa johdinelementissä suoritetaan vasta sekundäärivaipan 5 suulakepuristamisen jälkeen ja että kuitujen sallitaan tulla ylimääräisen pituuden aikaansaavaan venytyslaitteis-toon jatkuvasti samassa keskinäisessä järjestyksessä (samassa kiertoasennossa), mutta huolehditaan siitä, että kuitu tai kuidut, jotka jatkuvasti liikkuvat suurempaa 10 kääntökehää pitkin kuin muut kuidut venytyslaitteiston kääntöpyörän kehällä, joutuvat venymään kimmoisasti ja siten palautumaan samaan pituuteen kuin muut kuidut venytyslaitteiston jälkeen. Tämä mahdollistaa kuitukimpun kiertämisen yhdessä sekundäärivaipan kanssa siten, että kuidut 15 lukittuvat toisiinsa kuitukimpussa, eivätkä pääse liukumaan pituussuunnassaan toistensa suhteen. Kuitukimpun lukitseminen aiheuttaa venytyslaitteiston kääntöpyörällä uloimpana tai uloimpina olevien kuitujen venymisen. Kun huolehditaan siitä, että venymä pysyy kuidun kimmoisalla venymisalueel-20 la, palautuu venynyt kuitu alkuperäiseen pituuteen venytys-laitteiston jälkeen, niin että estetään kuitujen väliset pituuserot valmiissa vaipatussa johdinelementissä.

Keksinnön kohteena on myös laitteisto selitetyn tapaisen menetelmän toteuttamiseksi. Tällaiseen laitteis-25 toon kuuluu - suulakepuristin sekundäärivaipan puristamiseksi väljästi useista optisista kuiduista koostuvan kuitukimpun ympäri, - syöttövälineet rasvatäytteen johtamiseksi sekun-30 däärivaippaan, - venytyslaitteisto halutun ylimääräisen pituuden aikaansaamiseksi kuituihin sekundäärivaipan suhteen, ja - siirtovälineet kuitujen ohjaamiseksi ylimääräisen pituuden aikaansaavaan venytyslaitteistoon.

35 Laitteistolle on tunnusomaista se, että kuitujen 5 83914 siirtovälineet ovat suulakepuristimen jälkeen sijaitsevien kiertoelimien muodostamia, jotka on sovitettu kiertämään sekundäärivaippaa ja sen sisällä olevaa kuitukimppua vaipan akselin ympäri siten, että kuidut lukkiutuvat pituussuun-5 taisesti liukumattomasti toisiinsa kierretyssä kuitukimpus-sa.

Keksinnön mukainen laitteisto muodostuu rakenteeltaan hyvin yksinkertaiseksi, koska keksintöä toteutettaessa vetolaitteen ja kääntöpyörän käsittävän venytyslaitteis-10 ton yhteydessä tarvitsee jo olemassa oleva vetolaite vain tehdä sellaiseksi, että se kohdistaa sekundäärivaipatun kuitukimpun kuidut lukitsevan kiertovaikutuksen. Keksintö ei myöskään rajoita linjanopeutta, ja keksintö soveltuu käytettäväksi sekä vaaka- että pystylinjoilla.

15 Keksintöä toteutettaessa ns. lämpöbiasoinnissa (esim. US-patenttijulkaisu 4 772 435) tarvitaan sekundää-rivaipan suulakepuristimen ja lukitsevan kääntöpyörän välissä vain jokin yksinkertainen kiertolaite, joka kohdistaa vaippaan lukitsevan kiertovaikutuksen.

20 Keksintöä selitetään seuraavassa lähemmin viitaten oheisiin piirustuksiin, joissa kuvio 1 esittää kaavamaisesti päältä nähtynä, ja kuvio 2 esittää sivulta nähtynä keksinnön mukaisen valmistuslaitteiston ensimmäistä toteutusmuotoa sovellet-25 tuna kiertokaterpillarin käyttöön mekaanisen venytyslait-teiston yhteydessä, kuviot 2-7 esittävät laitteiston vaihtoehtoisia toteutusmuotoja samoin venytyslaitteiston yhteydessä, ja kuviot 8-10 esittävät laitteiston vaihtoehtoisia 30 toteutusmuotoja lämpöbiasoinnin yhteydessä.

Piirustuksista on havainnollisuuden vuoksi jätetty pois kaikki keksinnön ymmärtämiseksi tarpeettomat laitteet ja välineet, kuten kuitujen syöttökelat, sekundäärivaipan jäähdytyskourut ym.

35 Piirustusten kuvioissa 1 ja 2 on esitetty suulake- 6 83914 puristin 1 ja siihen liittyvä rasvantäyttölaite 2 sekä venytyslaitteisto 3 ja vastaanottokela 4. Venytyslaitteisto käsittää vetolaitteen 5 ja kääntöpyörän 6, joiden käyttö-koneistot on tunnetulla tavalla tahdistettu keskenään pie-5 neliä nopeuserolla.

Venytyslaitteiston vetolaite 5 on keksinnön mukaisesti muodostettu kiertokaterpillariksi 7, jonka toinen vetohihna sijaitsee hiukan vinosti toisen hihnan suhteen. Vetohihnat ovat aseteltavissa kulma-asennoltaan niin, että 10 ne aikaansaavat jyrkemmän tai loivemman kiertovaikutuksen.

Kuitukimppua vaipattaessa johdetaan yhdensuuntaisista kuiduista 8 koostuva kuitukimppu 9 suulakepuristimen läpi, joka muodostaa kuitukimpun ympäri väljän sekundääri-vaipan 10, joka on rasvan täyttämä. Vaipan kulkiessa veto-15 laitteen vetämänä sen läpi kiertää vetolaite vaippaa sen akselin ympäri, jolloin rasvatäyte pakottaa kuitukimpun seuraamaan vaipan kiertoliikettä. Vetolaitteen vetohihnojen kulma-asento on aseteltu sellaiseksi, että vaippa kuitu-kimppuineen kiertyy sen verran, että kuidut lukittuvat 20 toisiinsa, eivätkä pääse liukumaan toistensa suhteen. Kuitukimppu pääsee kuitenkin edelleen liukumaan yhtenä kokonaisuutena pituussuunnassa vaipan suhteen. Vaippa kulkee sen jälkeen kääntöpyörän 6 ympäri ja edelleen vastaanot-tokelalle. Kääntöpyörän kehällä kuitukimppu asettuu vaipan 25 sisäpintaa vasten, niin että kuitukimppu tulee lukituksi aksiaalisesti liikkumattomasti vaippaan. Kun vetolaite samalla hiukan jarruttaa vaipan etenemistä, vaippa venyy vetolaitteen ja kääntöpyörän välillä, samalla kun kuidut liukuvat aksiaalisesti rasvassa vaippaa jarruttavan veto-30 laitteen kohdalla. Vaipan venymän palauduttua kääntöpyörän jälkeen syntyy kelattavaan johdinelementtiin 11 tällä tavalla ylimääräinen kuitupituus vaippaan nähden.

Kiertokaterpillarin 5 avulla kuitukimppuun kehitetty kierre alkaa purkautua vetolaitteen jälkeen ja kuitukimppu 35 alkaa olla lähes kierteetön sen saavuttaessa kääntöpyörän, 7 83914 niin että kuidut joutuvat kääntöpyörän kehälle olennaisesti yhdensuuntaisina jatkuvasti samassa keskinäisessä järjestyksessä. Koska kuitukimpun kuidut on lukittu toisiinsa katerpillarin 5 avulla, ei kuitu, joka liikkuu ulommalla 5 kääntökehällä kuin muut kuidut kääntöpyörällä, pääse liukumaan toisten kuitujen suhteen, vaan venyy kääntöpyörällä. Kun olosuhteet järjestetään sellaisiksi, että venymä tapahtuu kuidun kimmoisalla venymisalueella, palautuu kuidun venymä kääntöpyörän jälkeen, kun kuitu vapautuu veto-10 vaikutuksesta. Näin varmistetaan, että kaikki kuidut ovat samanpituisia vaipan venytysvaiheen jälkeen, vaikka kuitujen liikeradat ovatkin eripituisia kääntöpyörän kehällä. Esimerkki 6-kuituisen optisen johdinelementin sekundääri vaipan 15 muodostavan muoviputken sisä- ja ulkohalkaisija olivat 2,4 mm vast. 3,5 mm ja primääripäällystettyjen kuitujen ulkohalkaisija oli 0,25 mm. Sekundäärivaipattu kuitukimppu johdettiin kääntöpyörän ympäri, jonka halkaisija oli 500 mm. Kun kuitukimpun kuidut lukittiin kiertokaterpillarilla, 20 syntyi kääntöpyörällä uloimpana sijaitsevaan kuituun 0,2 % suuruinen venymä. Kuitumateriaalin suurin sallittu kimmoisa venymä oli 0,7-1,0 %.

Kuvioiden 1 ja 2 mukaisessa toteutusmuodossa kier-tokaterpillarin 7 vaippaan aikaansaama kierre 12 etenee 25 suulakepuristinta kohti. Tällöin on edullista sovittaa katerpillarin kiertovaikutus sellaiseksi, ettei kierre ulotu vaipan sula-jähmeärajan A yli, jotta vaippaan ja kuituihin ei jäisi pysyvää kierrettä. Tällainen pysyvä kierre ei kuitenkaan ole haitallinen, koska vaippa ei ole 30 jännitystilassa. Pieni kierre antaa kuitukimpulle ryhtiä ja tämän takia voidaan vaippaan eräissä tapauksissa sallia pieni pysyvä kierre.

Kuviossa 3 esitetty laitteisto poikkeaa kuvioissa 1 ja 2 esitetystä vain siinä, että kiertokaterpillarin 35 eteen on suulakepuristimen puolelle asennettu vaipan kier- 8 83914 tymisen estävä kaksoishihnalaite 13. Tämän ansiosta voidaan tarkasti määrätä, miten pitkälle suulakepuristinta kohti kiertokaterpillarin aikaansaama kiertovaikutus ulottuu.

Kuviossa 4 esitetty laitteisto poikkeaa kuvioissa 5 1 ja 2 esitetystä laitteistosta vain siinä, että venytys- laitteiston vetolaitteena 5 on tavallinen kiertämätön katerpillari 14. Vaipan kiertäminen aikaansaadaan katerpillarin eteen asennetulla pyörivällä kiertopyörästöllä 15.

Kuviossa 5 esitetty laitteisto poikkeaa kuviossa 4 10 esitetystä laitteistosta vain siinä, että kiertopyörästö 15 on korvattu kiertopyöräparilla 16.

Kuvioissa 6-8 esitetyissä laitteistoissa aikaansaadaan kuitujen ylimääräinen pituus valmiissa johdinelemen-tissä venytyslaitteiston asemesta ns. lämpöbiasoinnin avul-15 la. Tämän mukaisesti vaippaan kohdistetaan kontrolloitu kutistusvaikutus 18 lukitusvetopyörän 19 ja jäähdytysal-taiden 20, 21 avulla.

Kuviossa 6 esitetyssä laitteistossa on lukitusvetopyörän 19 eteen asennettu pyörivä kiertopyörästö 15, joka 20 kiertää vaippaa ja sen mukana kuitukimppua ennen kuin kui-tukimppu asettuu lukitusvetopyörän kehälle.

Kuviossa 7 esitetyssä laitteistossa on lukitusvetopyörän 19 eteen asennettu kiertokaterpillari 17.

Kuviossa 8 esitetyssä laitteistossa on lukitusve-25 topyörän 19 eteen asennettu kiertopyöräpari 16.

Piirustukset ja niihin liittyvä selitys on vain tarkoitettu havainnollistamaan keksinnön ajatusta. Yksityiskohdiltaan voivat keksinnön mukainen menetelmä ja laitteisto vaihdella patenttivaatimusten puitteissa.

i

Claims (9)

9 83914

1. Menetelmä monikuituisen sekundäärivaipatun optisen johdinelementin valmistamiseksi, jonka menetelmän 5 mukaisesti - useista optisista kuiduista (8) koostuvan kuitu-kimpun (9) ympäri suulakepuristetaan (1) väljästi sekundää-rivaippa (10), - sekundäärivaippaan johdetaan rasvatäyte (2), joka 10 sallii kuitujen keskinäisen aksiaalisen liikkeen sekundää- rivaipassa, - kuiduille aikaansaadaan haluttu ylimääräinen pituus sekundäärivaippaan nähden, ja - näin saatu sekundäärivaipattu johdinelementti (11) 15 kelataan vastaanottokelalle (4), tunnettu siitä, että sekundäärivaippaa (10) kuitu-kimppuineen (9) kierretään (12) akselinsa ympäri suulake-puristusvaiheen (1) jälkeen vähintään sen verran, että kuitujen liukuminen pituussuunnassa toistensa suhteen kier-20 retyssä kuitukimpussa estyy ja että kuitukimpun kuitujen venyminen ylimääräisen pituuden aikaansaamisvaiheessa (3; 18) pidetään kuitujen kimmoisalla venymisalueella.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että sekundäärivaippaa (10) kuitukimp- 25 puineen (9) kierretään jatkuvasti samaan suuntaan.

3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että sekundäärivaippaa (10) kuitukimp-puineen (9) kierretään vaipan jähmettyneellä pituudella kierteen olennaisen palautumisen mahdollistamiseksi joh- 30 dinelementissä (11).

4. Laitteisto monikuituisen sekundäärivaipatun optisen johdinelementin valmistamiseksi, johon laitteistoon kuuluu - suulakepuristin (1) sekundäärivaipan (10) puris-35 tamiseksi väljästi useista optisista kuiduista (8) koos- 10 8391 4 tuvan kuitukimpun (9) ympäri, - syöttövälineet (2) rasvatäytteen johtamiseksi sekundäärivaippaan, - venytyslaitteisto (3; 18) halutun ylimääräisen 5 pituuden aikaansaamiseksi kuituihin sekundäärivaipan suhteen, ja - siirtovälineet (5; 15; 16) kuitujen ohjaamiseksi ylimääräisen pituuden aikaansaavaan venytyslaitteistoon (3; 18), tunnettu siitä, että kuitujen (8) siir- 10 tovälineet (5; 15; 16) ovat suulakepuristimen (1) jälkeen sijaitsevien kiertoelimien muodostamia, jotka on sovitettu kiertämään sekundäärivaippaa (10) ja sen sisällä olevaa kuitukimppua (9) vaipan akselin ympäri siten, että kuidut lukkiutuvat pituussuuntaisesti liukumattomasti toisiinsa 15 kierretyssä kuitukimpussa.

5. Patenttivaatimuksen 4 mukainen laitteisto, jossa ylimääräisen pituuden aikaansaava laitteisto (3) käsittää sekundäärivaippaa (10) aksiaalisesti kuljettavan siirtovälineen (5) ja senjälkeisen, vaipan ja kuitukimpun toisiinsa 20 aksiaalisesti liikkumattomasti kiinnittävän lukituselimen (6; 19), tunnettu siitä, että siirtovälineenä (5) on kiertokaterpillari (7), joka kiertää aksiaalisesti liikkuvaa sekundäärivaippaa (10) sen akselin ympäri.

6. Patenttivaatimuksen 5 mukainen laitteisto, 25 tunnettu siitä, että katerpillarin (7) edessä on kiertymisenestoelin (13), joka estää sekundäärivaippaa (10) kiertymästä akselinsa ympäri suulakepuristimen (1) puolella.

7. Patenttivaatimuksen 4 mukainen laitteisto, jossa 30 ylimääräisen pituuden aikaansaava laitteisto (3) käsittää sekundäärivaippaa (10) aksiaalisesti kuljettavan siirtovälineen (5) ja senjälkeisen, vaipan ja kuitukimpun toisiinsa aksiaalisesti liikkumattomasti kiinnittävän lukituselimen (6), tunnettu siitä, että siirtovälineenä (5) on 35 kiertämätön katerpillari (14) ja että sen edessä on kier- l 11 8391 4 toelimet (15), jotka kiertävät aksiaalisesti liikkuvaa vaippaa sen akselin ympäri.

8. Patenttivaatimuksen 4 mukainen laitteisto, jossa ylimääräisen pituuden aikaansaava laitteisto (18) käsittää 5 vaipan (10) ja kuitukimpun (9) toisiinsa aksiaalisesti liikkumattomasti kiinnittävän lukituselimen (19) ja jääh-dytysvälineet (20, 21) vaipan kutistamiseksi aksiaalisesti kuitukimpun suhteen, tunnettu lukituselimen (19) edessä sijaitsevista kiertoelimistä (5; 15; 16), jotka 10 kiertävät aksiaalisesti liikkuvaa vaippaa sen akselin ympäri .

9. Jonkin patenttivaatimuksen 4-8 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että siirtovälineet (5; 15; 16) on sovitettu kiertämään sekundäärivaippaa kuitukimppui-15 neen (9) jatkuvasti samaan suuntaan. 12 8391 4