SE519712C2 - Förfarande och anordning för frammatning av optiska fibrer - Google Patents

Description

25 30 519 712 2 anpassade för storskalig produktion av fiberlängder för sammankoppling till mikroelektroniska komponenter. Ett annat problem är att kända metoder inte resulterar i hög och jämn kvalitet på de producerade fiberlängderna varför många längder måste underkännas och kasseras.

Ett ändamål med föreliggande uppfinning är därför att åstadkomma ett förfarande och en anordning som möjliggör storskalig industriell produktion av bearbetade fiberlängder som anpassats för olika användningar t.ex. sammankoppling med mikroelektroniska komponenter. Ett annat ändamål är att åstadkomma ett förfarande och en anordning som gör det möjligt att mekaniskt linda av fiber från en fast lagertrumma och ytterligare ett ändamål är att åstadkomma ett förfarande och en anordning som möjliggör en löpande kvalitetskontroll av de behandlade fiberlängdema.

Dessa ändamål uppnås sammanfattningsvis av ett förfarande och en anordning enligt vilka optiska fiberlängder lindas av mekaniskt från en fibertrumma i trummans axiella riktning i samband med att fiberlängdema bearbetas för olika användningar t.ex. sammankoppling till mikroelektroniska komponenter. Fibem lindas av genom att först lyfta denna i trummans radiella riktning och därefter styra fibem i trummans radiella riktning och mata ut den vid trummans mitt på dess ena sida. Förfarandet och anordningen innefattar övervakningssteg för mätning av ljus som påverkats av en behandlad första fiberlängd vid den andra ej avlindade fiberänden på trumman med hjälp av en ljusbehandlingsenhet och varvid det verkliga värdet på en optisk parameter av det påverkade ljuset jämförs med ett förbestämt värde.

En fördel med föreliggande uppfinning är att den medger en skonsam avlindning från en lagertrumma under löpande övervakning av den efterföljande utformningen av fiberspetsen eller fiberlängden. En annan fördel är att underkända längder kan upptäckas omgående och därför inte kommer att förorsaka en mer kostsam kassering i samband med den slutliga monteringen och kontrollen. En ytterligare 10 15 20 25 30 519 712 3 fördel är möjligheten att åstadkomma en helt automatisk produktion med medel för löpande justering av densamma utan avbrott. En vidare fördel är att alla typer av behandlingar, inklusive svetsfogning, som ger en förändring av ljusreflexion eller dämpning kan övervakas med en och samma utrustning. En annan tydlig fördel är att avlindningsorganet lätt kan anpassas till olika lagertrummor och fibertyper.

Ytterligare ändamål, fördelar och nya särdrag hos uppfinningen kommer att framgå av den följande detaljerade beskrivningen under beaktande av bifogade ritningar och patentkrav.

FIGURBESKRIVNING Uppfinningen skall nu beskrivas närmare under hänvisning till efterföljande ritningar, på vilka: Fig. 1 visar schematiskt i perspektivvy en anordning enligt uppfinningen, Fig. 2 visar schematiskt i perspektivvy ett avlindningsorgan och en lagertrumma för fiber, vilka ingår i anordningen enligt Fig. 1, Fig. 3 visar schematiskt i perspektivvy ett fiberhållarorgan ingående i anordningen enligt Fig. 1 eller 2, Fig. 4 visar en tvärsektion enligt linjen A-A i Fig. 3 Fig. 5 visar en tvärsektion enligt linjen B-B i Fig. 4 och Fig. 6 visar en förstorad detalj inom cirkeln C i Fig. 4.

DETALJERAD BESKRIVNING AV UPPFINNINGEN I Fig. 1 visas schematiskt en anordning ll för behandling av fiberlängder.

Anordningen innefattar ett förflyttningsorgan 12 för förflyttning av fiberlängder längs den streckade linjen 13 mellan olika arbetsstationer 14-18 anordnade på ett arbetsbord 19. Förflyttningsorganet är lämpligen en industrirobot med rörliga armar 20 och ett griporgan 21 för grepp kring fibern. Roboten 12 är även anordnad för att dra fibem 22 från en lagertrumma 23 placerad på ett separat bärbord 24 vid en sida av arbetsbordet 19. Trumman bärs upp i ett fast läge på bordet 24 med en trumhållare 25 som håller trummans axel 26 i linje med den inledande draglinjen för 10 15 20 25 30 519 712 4 Y , . « ~ . fiberlängden 13. Ett avlindningsorgan 27 är anordnat för att linda av fiber från lagertrumman 23 i trummans axiella riktning och föra den vidare till ett avkänningsorgan 28 vid mitten på ena sidan av trumman. En fiberrnedbringare 29 anordnad i linje med avkänningsorganet 28 bildar startpunkten för avlindningen av fiberlängder 13 som skall behandlas i efterföljande arbetsstationer 14-18.

Avlindningsorganet 27 visas mer i detalj i Fig. 2 och 3. Det innefattar en roterbar axel 30 som sträcker sig igenom centrumhålet 31 på trumman 23 och som på ena sidan uppbär en matararm 32 och på den andra sidan år förbunden med ett drivorgan 33 för rotering av trumman. Drivorganet, som lämpligen är en elmotor, bärs upp på en utskjutande del av trummhållaren 25. Matararmen 32 uppvisar två första delar 35 och 35' som skjuter ut i radiell led längs ena sidan på trumman till ett läge utanför trumman och två andra delar 36 and 36' som skjuter ut från nämnda första läge i axiell red in över trumman till ett andra läge ovanför fiberlindningarna 37. Styrorgan 38, t.ex. hjul eller rullar, är anordnade längs nämnda armdelar för att lyfta ñbem från trumman och leda den längs densamma i axiell led till utmatningshjul bildande en central utmatning 39 i linje med centrumaxeln 26.

Armdelarna 35, 36 och 35', 36' är symmetriska med varandra för att skapa en motvikt och en alternativ matarväg.

Den andra icke avlindade änden 40 på fibern 13 är förbunden med ett övervakningsorgan 41 som innefattar en ljusbehandlingsenhet 42 av något känt lämpligt slag med egenskapen att kunna sända ut ljus in i änden 40 och mäta ljuset efter reflexion och annan påverkan från den avlindade behandlade fiberlängden 13. Ändamålet med övervakningsorganet är att kontrollera behandlingen av fibem innan den utdragna fiberlängden 13 kapas av. Detta genomförs genom att utnyttja det välkända förhållandet att varje speciell fiberform ger upphov till sin speciella ljuskaraktäristik och att även mycket små avvikelser från en ideal ändformering ger upphov till en skillnad som kan avläsas med hjälp av ljusbehandlingsenheten 42.

Det överförda eller refekterade ljuset kan mätas på flera sätt t.ex. helt enkelt genom att mäta intensiteten och därefter kan skillnaden mellan det utsända ljuset och ljus 10 15 20 25 30 519 5 712 påverkat av den behandlade änden registreras av någon vald optisk parameter. Önskade värden på parametern tas fram genom praktiska prov och registreras i enheten 42. De verkliga värdena jämförs därefter med de önskade värdena och alla fiberlängder som inte når de önskade värdena lyfts bort med griporganet 21 och kapas av med ett icke visat kaporgan anordnat på arbetsbordet 19.

Fibennedbringaren 29 visas mer i detalj i Fig. 3-6. Den uppvisar en hållare 43 som är rörlig längs ett spår 44 fast vid arbetsbordet 19. Ett par klämbackar 45 är anordnade att gripa och hålla fibern i närheten av en första avlindad ände 46 och hållaren 43 är anordnad för att föra klämbacksorganet 45 mellan ett första läge 47 nära ett fiberbromsorgan 48 och ett andra läge 49 (visat i Fig. 3) på ett avstånd från det första läget. Bromsorganet innefattar ett huvud 50 beläget i linje med klämbacksorganet 45 och nämnda huvud innehåller ett genomgående hål 51 för fibern. Hålet har fyrkantig tvärsektion med ett hörn 52 ställt i förbindelse med en vakuumledning 53 via en smal slits 54 längs åtminstone en del av hålets 51 utsträckning. Slitsen är anordnad för att överföra undertryck till hörnet 52 och pressa fibern mot hålets innervägg när vakuumsystemet 53 kopplas på.

Avkänningsorganet 28 är även det anordnat på arbetsbordet 19 och uppvisar ett stativ 55 med tre hjul 56-58 monterade efter varandra på en vertikal del 59 av stativet. Det första och sista hjulet 56, 58 har fasta axlar medan mellanhjulet 57 är rörligt en viss sträcka i vertikalled, mellan ett lägre stoppläge och ett högre startläge.

Såsom framgår av Fig. 2, är fibern anordnad att löpa på de fasta hjulens 56, 58 översida och på det vertikalt rörliga hjulets 57 undersida. När fibern påförs en viss dragspänning så lyfts mellanhjulet uppåt och samtidigt aktiveras ej visade kontaktdon som sänder en signal till trummans drivorgan 33 att starta rotering av axeln 30.

Förfarandet att frammata fiber till en fiberbehandlingseriliet inleds med steget att dra ut en ny längd från fibertrumman 23. Startläget visas i Fig. 2 i vilket den första fiberänden 46 hålls fast med klämbacksorganet 45 i sitt första läge i närheten av 10 15 20 25 30 519 712 6 fiberbromsorganet 48. I nämnda läge aktiveras bromsen och undertrycket håller fibern i ett fast men inte helt låst läge medan klämbackarna griper kring fiberänden.

Hållaren 43 förs därefter längs spåret 44 till det andra läget en sträcka från fiberbromsorganet 48 såsom framgår av Fig. 3. Bromsorganet aktiveras under rörelsen och håller fibern sträckt mellan klämbacksorganet och bromsorganet.

Därefter startas roboten 12 och anbringar sitt griporgan 21 runt fibem mellan nämnda klämbacksorgan och bromsorgan. Fibem är mycket känslig för skador så det är därför viktigt att placera griporganet i exakt läge runt fibern. Detta underlättas av fiberbromsen som håller fibern sträckt så att den blir lätt att lokalisera med roboten. När griporganet har ett fast grepp kring fibern så kan backarna 45 släppa sitt grepp och roboten aktiveras för att dra ut en hel fiberlängd 13 i en rak rörelsebana längs arbetsbordet. Under rörelsen är fiberbromsen pålagd för att hålla fiberlängden sträckt. Bromsen är emellertid inte så hårt pålagd att den kan skada flberhölj et.

Så snart som fibern böij ar bli utdragen och spänd lyfts mellanhjulet 57 i avkänningsorganet 28 såsom beskrivits ovan och en signal sänds till avlindningsorganet 27 att starta sin rörelse. Närmare bestämt så börjar drivorganet 33 att rotera axeln 30 och matarannen 32 med sin utskjutande andra del 36 runt den fasta lagertrumman 23. Styrorgan 38 i form av hjul eller rullar lyfter fibern från trumman samtidigt som arrnen 32 förflyttas och fibern leds sedan mellan hjulen till den centrala utmatningen 39 anordnad i linje med den roterande axeln 26. När dragförloppet avslutas sjunker mellanhjulet 56 ånyo ned till sitt lägre läge och ger upphov till en stoppsignal till avlindningsorganet 27.

Efter det att fiberlängden har dragits ut helt för roboten den första fiberänden 46 mellan arbetsstationema 14-18 för att bearbeta denna inför senare sammankoppling med olika optoelektroniska komponenter. Först förs änden till en skalnings- och rengöringsstation 14, fortsätter sedan till en spetsformnings- eller kapstation 15 eller 16. Därefter kan ytterligare stationer finnas såsom en doppstation 17 och en lagerstation 18. Det är även möjligt att anordna andra stationer i systemet som 10 15 20 25 30 519 712 7 helhet bland annat en fibersvetsstation för förbindning av den första änden med an annan fiberände eller för att förbinda två parallella fiberlängder till en fyrvägsförbindning t. ex. genom att svetsa tvåkoniska spetsar. En annan station kunde vara en gitterformningsenhet för att åstadkomma en speciell karakteristik för ljusdämpningen i fiberlängden. Efter stationer innefattande spetsformning, kapning, svetsning och gitterformning är det som tidigare nämnts viktigt att kontrollera att fiberänden, förbindningen eller den omformade delen har erhållit den önskade forrnen och egenskaperna. Ljusbehandlingsenheten 42 mäter därför ljus som påverkats av den behandlade fiberänden på ovanstående sätt och tillåter endast att godkända längder får gå vidare till nästa station. Om exempelvis en ände blir underkänd kapas den av och roboten drar ut en bit till av fibern så att en full fiberlängd erhålls och behandlingen kan starta på nytt. Godkända fiberlängder kapas av vid medbringaren 29 och lämnas av till lagerstaionen 18. Innan denna kapning verkställs så grips den behandlade fibern på nytt med klämbackarna 45 efter det att hållaren 43 har förts till sitt första läge 47 vid bromsorganet 48. Roboten som fortfarande håller den första änden med sitt griporgan 21 sträcker därefter längden och ett ej visat kaporgan kapar fibern nära hållaren. Härigenom får de behandlade fiberlängderna exakt samma längd vilket är viktigt vid kommande installationer.

Behandlingen av fiberlängden är nu avslutad och en ny utmatnings- och behandlingscykel kan inledas på nytt.

Det skall framhållas att behandlingsenheten för fiberändar enligt det visade exemplet endast är ett exempel på sådana enheter som kan matas med fiberlängder enligt föreliggande uppfinning. Det finns många andra former av fiberbehandlingar som lämpligen kan förses med fiberlängder på samma sätt. Det bör även klargöras att två eller flera matningsanordningar kan installeras i en och samma enhet för behandling av fiberlängder och att de även kan vara sammankopplade t.ex. i ett organ för övervakning av svetsfogning. I det senare fallet kan en ljusbehandlingsenhet vara en ljuskälla för utsändning av ljus in i en av de förbundna fiberändarna och en annan behandlingsenhet kan vara ljusmottagare och övervakare.

Claims (11)

10 15 20 25 30 519 712 8 PATENTKRAV

1. Förfarande för att mekaniskt frammata optisk fiber till en fiberbehandlingsenhet innefattande avlindning av fiberlängder av denna fiber från en ñbertrumma och övervakning av åtminstone en optisk parameter av en behandlad fiberlängd kännetecknat av förfarandestegen: att fibern avlindas i fibertrummans (23) axiella riktning genom att först lyfta fibern i fibertrummans radiella riktning och därefter leda fibern axiellt längs trumman, - att fibem matas ut på trummans ena sida, - att den andra ej avlindade fiberänden (40) ansluts till en ljusbehandlingsenhet (42), - att ljus som påverkats av den behandlade fiberänden (13) mäts och - att det verkliga värdet på den optiska parametem av nämnda påverkade ljus jämförs med ett förbestämt värde.

2. Förfarandet enligt patentkravet 1, kännetecknat av att fibern matas ut vid centrum på trummans ena sida och att avlindningssteget inleds genom att fibem dras i den axiella riktningen från tmmman och att dragspänningen överförs till ett avkänningsorgan (28) för start av avlindningsmekaniken (27).

3. F örfarandet enligt patentkravet 1 eller 2, kännetecknat av att den första fiberänden hålls i ett bestämt läge innan varje fiberlängd dras ut och avlindas.

4. Förfarandet enligt något av patentkraven 1 till 3, kännetecknat av att delstegen att lyfta och leda fiberlängder utförs av en matningsann (32) som är fäst vid en roterbar axel (30) i trummans centrum (23).

5. Anordning för frammatning av en optisk fiber till en fiberbehandlingsenhet innefattande avlindningsorgan (27) för avlindning av längder av nämnda fiber från 10 15 20 25 30 519 712 7 en fibertrumma och övervakningsorgan för övervakning av åtminstone en optisk parameter av en behandlad fiberlängd kännetecknad av att avlindningsorganet (27) är anordnat för att linda av fibern i fibertrummans (23) axiella riktning och innefattar en matningsarrn (32) som är fäst vid en roterbar axel (30) i trummans centrum, I - matningsarmen innefattar en första del (35) som är fäst vid axeln och skjuter ut i radiell led vid trummans ena sida fram till ett läge utanför trumman och en andra del (36) som skjuter ut i axiell led från den första delen från nämnda läge utanför trumman till ett andra läge över lindningama (37) på trumman, - avlindningsorganet innefattar styrorgan (38, 39) för utmatning av fibem på ena sidan av trumman och - övervakningsorganet innefattar en ljusbehandlingsenhet (42) anordnad att vara förbunden med fibems andra icke avlindade ände (40)

6. Anordningen enligt patentkravet 5 kännetecknad av att styrorganen (38, 39) är anordnade för utmatning av fibern vid centrum (39) på trumman och att ett förflyttningsorgan (12) är anordnat för att dra fibem i axiell riktning från nämnda centrum på ena sida av trumman.

7. Anordningen enligt patentkravet 5 eller 6, kännetecknad att en trumhållare (25) är anordnad för att hålla fibertrumman i ett icke roterbart läge och att drivorgan (33) är anordnade för att rotera den roterbara axeln (30).

8. Anordningen enligt något av patentkraven 5, 6 eller 7, kännetecknad av att en fiberhållare (29) är anordnad för att hålla fibern i ett bestämt läge i ett moment innan respektive fiberlängd lindas av; att fiberhållaren innefattar ett genomgående hål (51) för fibem och att hålet är förbundet med en vakuumkälla (53) för att åstadkomma en friktionskraft mot fibern.

9. Anordningen enligt något av patentkraven 5 till 8, kännetecknad av att förflyttningsorganet (12) innefattar ett griporgan (21) för att gripa fibem i dess 10 15 20 519 712 /O bestämda läge vid fiberhållaren (29); att fiberhållaren är anordnad för att frigöra det bestämda läget när griporganet har gripit fibern; och att ett avkänningsorgan (28) är anordnat för att hli aktiverat av fiberspänning åstadkommen av förflyttningsorganet och starta avlindningsorganet (27).

10. Anordningen enligt något av patentkraven 5 till 9, kännetecknad av att matningsarmen (32) innefattar lågfriktionsorgan i form av hjul eller rullar (3 8) för styrning av fibem när den lindas av.

11. Anordningen enligt något av patentkraven 5 till 10, kännetecknad av att ljusbehandlingsenheten (42) är anordnad för att sända ljus in i den behandlade fiberlängden och/eller att ta emot ljus påverkat av fiberlängden och att jämföra det verkliga värdet på den optiska parametem med ett förbestämt värde.