DE2818574A1 - Verfahren und vorrichtung zum herstellen von kabel-elementen mit optischen fasern - Google Patents

Description

Dipl-Ing Dipl -Chern Dipl.-lng

E. Prinz - Dr. G. Hauser - G. Leiser

Ernsbergerstrasse 19

8 München 60

27. April 1978

LIGNES TiLEGRAPHIQUES

ET TELEPHONIQUES

89, rue de la Paisanderie

75016 PARIS / Prankreioh

Unser Zelohen; L 1057

Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen von Eabel-Elementen

mit optischen Pasern

Die Erfindung betrifft die Herstellung von Eabel-Elementen mit optischen Pasern, die für die Signalübertragung bestimmt sind.

In der PR-OS 2 358 666 sind Kabel-Elemente besohrieben, die eine mechanisch widerstandsfähige zentrale Seele enthalten, auf die durch Strangpressung eine genutete Struktur aufgebracht ist, die von einer Umhüllung mit einer oder mehreren Sohiohten umgeben ist, und in der französisohen Patentanmeldung 77 04 699 sind verschiedene Strukturformen von Kabel-Elementen beschrieben, die gleichfalls nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt werden können.

Nach der Erfindung ist ein Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von Kabel-Elementen mit optischen Pasern, die durch eine mechanisch feste Seele gebildet sind, die von

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einem dielektrischen Profilteil umgeben ist, das an seinem Umfang schraubenförmige Nuten aufweist, in denen in der Längsrichtung verlaufende optische Pasern untergebracht sind, gekennzeichnet durch die folgenden Verfahrensschritte:

1. langsames Drehen und Ziehen der Seele;

2. Strangpressen eines plastischen Materials um die Seele gemäß einem Nutenprofil, bei dem wenigstens ein Rand jeder Nut eine Lippe aufweist;

3. Abkühlen der stranggepreßten Anordnung;

4. Erwärmen der stranggepreßten Anordnung;

5. Einbringen einer optischen Faser in eine Nut durch eine bewegliche Faserführung hindurch;

6. Erwärmen der Lippe an dem bzw. jedem Rand der Nut;

7. Umbiegen der Lippe bzw. der Lippen am Rand der von der Faser eingenommenen Nut zum Zweck des Verschließens;

8. Wiederholung der Verfahrensschritte 4, 5, 6 und 7 bei den aufeinanderfolgenden Nuten;

9. Aufwickeln auf eine Aufnähmespule.

Eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens enthält am Ausgangspunkt eine rotierende Abgabespule für die zentrale Seele des Kabel-Elements, eine feststehende Strangpresse, welche die Seele in ein Isolier-

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material einhüllt, das ein genutetes Profil aufweist, dessen Nutenränder lippen tragen, eine Temperatureinstellvorrichtung zur Abkühlung des stranggepreßten Materials durch Eintauchen und dann Warmlufttrocknen der Umhüllung, eine feststehende Anordnung von Vorrichtungen zum Einbringen der optischen Pasern, jeweils enthaltend:

- ein Gerät zum Erwärmen der Seele;

- eine Abgabespule mit geregeltem Antrieb, welche eine optische Paser liefert;

- eine Führung zum Einführen der optischen Paser in eine Nut;

- eine Vorrichtung zur Positionierung der Struktur;

- eine Vorrichtung zur Erwärmung der lippen der Nut;

- eine Vorrichtung zum Umbiegen der Lippe;

eine rotierende Bandagiervorrichtung und eine rotierende Aufwickelspule.

Das Verfahren nach der Erfindung ergibt die folgenden Vorteile:

- es ermöglicht das Einbringen der optischen Pasern, ohne daß darauf eine Zugkraft ausgeübt wird;

- es begrenzt die Verschiebungen der optischen Pasern, sobald sie ihre jeweilige Nut erreicht haben, ohne Verschiebungen kleinen Ausmaßes zu hindern;

- es gewährleistet einen mechanischen Schutz der Pasern im Verlauf des Einbringens durch das Schließen der Nuten durch Umbiegen der Lippen;

- das Bandagieren des fertiggestellten Zabel-Elements bildet eine zusätzliche Sicherheitsmaßnahme, die das Wiederöffnen der Lippen der Nuten verhindert und den Schutz der Pasern verbessert;

- es werden ausschließlich die bei der Kabelherstellung ge-

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- Y-

läufigen Operationen angewendet.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnung. In der Zeichnung zeigen:

Figur 1 die Folge der Verfahrensschritte bei dem erfindungsgemäßen Verfahren,

Figur 2 eine Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung,

Figur 3.1 und 3.2 zwei Querschnittsansichten einer dielektrischen Umhüllung, die bei dem erfindungsgemäßeη Verfahren durch Strangpressen auf die starre zentrale Seele aufgebracht wird,

Figur 4 einen Längsschnitt durch einen Abschnitt eines Kabel-Elements während des Einlegens einer optischen Faser,

Figur 5 eine Querschnittsansicht entlang der Linie A-A von Figur 4 und

Figur 6 eine Querschnittsansicht entlang der Linie C-C von Figur 4.

Figur 1 zeigt die Folge der Verfahrensschritte des erfindungsgemäßen Verfahrens; Figur 2 zeigt eine Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Der Verfahrensschritt 1 ist das Abspulen der als mechanischer Träger für das spätere Kabel-Element dienenden zentralen Seele von der Abgabespule 10 in Figur 2. Die Seele besteht beispielsweise aus XC 80-Stahl.

Der Verfahrensschritt 2 ist das Formen der die Seele umgebenden dielektrischen Umhüllung mit Hilfe der Strangpresse 12. Die Figuren 3.1 und 3.2 zeigen zwei Querschnittsansichten von Kabel-Elementen nach der Strang-

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pressung gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren. Die beiden Schnittansichten zeigen die zentrale Seele 21, die duron einen einzigen in der Längsrichtung verlaufenden Strang aus Stahl gebildet ist, die elektrische Umhüllung aus thermoplastischem Material, beispielsweise aus Polyäthylen, die Positionierungsrinne 23 mit rechteckigem Querschnitt und die Nuten 24, von denen Jede zur Aufnahme einer optischen Faser bestimmt ist. Die Rinne 23 und die Nuten 24 verlaufen parallel entlang Schraubenlinien oder mit abwechselnd entgegengesetzter Steigerung. Der Querschnitt der Nuten 24 ist dreieckig mit abgerundetem Scheitel, und die radial verlaufenden Seitenwände liegen voneinander in einem Abstand, der zwischen dem einfachen und dem zehnfachen des Durchmessers einer optischen Paser beträgt. Bei der Ausführungsform von Pigur 3.1 sind die beiden Ränder der Nuten 24 mit gleichen Lippen 25 versehen. Dagegen weist bei der Ausführungsform von Pigur 3.2 nur ein Rand jeder Nut 24 eine Lippe 25 auf, während der andere Rand eine Ausnehmung 26 hat, die zur Aufnahme des Endes der Lippe 25 nach dem Umbiegen bestimmt ist. In der Darstellung sind die Rinne 23 und die Nuten 24 gleichmäßig rings um den Umfang verteilt, und sie bilden miteinander jeweils einen Winkel von AGrad. Diese Maßnahme ist jedoch in keiner Weise zwingend.

Der Verfahrensschritt 3 ist das Abkühlen des Dielektrikums nach dem Strangpressen, das im allgemeinen in einem Wasserbehälter erfolgt, der bei 13 in Pigur 2 gezeigt ist; anschließend erfolgt ein Trocknen mit Luft, die warm sein kann, was nicht dargestellt ist.

Die von dem Rahmen 4 in Pigur 1 umgebenen Verfahrensschritte werden mit Hilfe von Vorrichtungen zum Einbringen der optischen Pasern durchgeführt, die bei 16 in Pigur 2 dargestellt sind. Die Anzahl der Einbringvorrichtungen 16 ist gleich der

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Anzahl der optischen Pasern, die das Kabel-Element enthält. Die Vorrichtungen 16 sind in einer Linie hintereinander in der Herstellungseinrichtung entlang der Bewegungsbahn des Kabel-Elements angeordnet und liegen voneinander jeweils im Abstand (n + Δ/560) P, wobei P die Steigung der Schraubenlinien der Nuten ist, Δ der Winkelabstand zwischen zwei aufeinanderfolgenden Nuten und η eine von Null verschiedene ganze Zahl.

Der Verfahrensschritt 4.1 ist das Erwärmen der stranggepreßten Umhüllung durch die Heizvorrichtung 15 von Figur 2. Die Anordnung wird auf eine solche Temperatur gebracht, daß die Ausdehnung der Nuten das Einbringen der optischen Pasern erleichtert. Beim Abkühlen zieht sich die Umhüllung zusammen, und da sich die Länge der Paser wenig ändert, wird die auf die Paser ausgeübte Restspannung verringert; sie kann sich sogar in eine negative Spannung umwandeln.

Der Verfahrensschritt 4.2 ist das Einbringen einer optischen Paser in eine Nut 24. Jede Einbringvorrichtung hat eine Abgabespule 17, die von einem Motor angetrieben wird, der dem Vorschub des Kabel-Elements nachgeregelt ist, so daß die Abgabespule die optische Paser mit einer Lineargeschwindigkeit liefert, die von der Vorschubgeschwindigkeit abhängt. Die optische Paser geht durch eine Führung 18 und fällt durch ihr Eigengewicht auf den Boden der Nut 24, die durch eine mit der Rinne 23 zusammenwirkende Positioniervorrichtung 19 vor der Führung 18 gehalten wird. Der Verfabrensschritt 4.2 ist in Figur 4 dargestellt, Diese Figur zeigt einen Abschnitt des Kabel-Elements während des Zusammenfügens. Eine Scheibe 19, die in bezug

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auf das Gestell der Verkabelungsmaschine feststehend ist und eine zylindrische Mittelbohrung aufweist, die den Durchmesser des den Lippen 25 umschriebenen Kreises hat, trägt das Zentrierglied. Ein aus einem Stück mit der Scheibe 19 bestehender Finger 33 ragt in die Rinne 23 und hält dadurch die leere Nut 24 in der Zeichenebene. Die Bohrung der Scheibe 19 ist in der vertikalen Ebene durch einen geradlinigen Ausschnitt 31 verlängert der über dem Boden der Mut 24 einen freien Raum von abnehmender Höhe schafft. Die optische Paser 34, die von der in iigur 4 nicht dargestellten Spule 17 kommt, geht durch die Führung 18 und legt sich durch ihr Eigengewicht in die Nut 24, wobei sie durch den Ausschnitt 31 verläuft. Ein Heizelement 20 erwärmt die Lippen 25 vor dem Umbiegen. Zwei nicht dargestellte Anschlußstutzen ermöglichen die Anwendung von Druckluft parallel und senkrecht zur Achse der optischen Easer, damit jede Kraftausübung (Zugkraft oder Reibung) auf die Faser vermieden wird.

Figur 5 zeigt im Schnitt entlang der Linie A-A in Figur die optische Faser 34 in ihrer Lage im Ausschnitt 31. Ein Schnitt in einer dabinterliegenden Ebene, beispielsweise entlang der Linie B-B von Figur 4, würde die bereits in die Nut 24 eingeführte optische Faser zeigen. Die Darstellung von Figur 5 entspricht dem Einbringen einer optischen Faser in die erste Nut 24, die rechts von der Positionierungsrinne liegt. Eine entsprechende Schnittansicht durch eine Scheibe 19 der Einbringvorrichtung η würde den Finger 33 in der Stellung zeigen, die um den Winkel ηΔ gegen die Vertikale versetzt wäre, und sie würde n-1 bereits in ihre Nut eingebrachte Fasern und die n-te Faser im Verlauf ihres Einbringens zeigen.

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Der Verfahrensschritt 4.3 ist das Umbiegen der Lippen über die Nut 24. Dieser Verfahrensschritt wird im Ausschnitt 32 der Heizscheibe 20 ausgeführt. Figur 4 zeigt, daß die über dem Boden der Nut 24 freigelassene Höhe so klein wird, daß sie den Durchgang der Lippen 25 nicht mehr zuläßt, wodurch die Lippen zusammengedrückt werden. Ferner nähern sich die Wände des Ausschnitts 32 aneinander an, bis der Ausschnitt vollständig verschwunden ist. Die Lippen werden daher niedergebogen und schließen die optische Faser ein, ohne sie jedoch festzulegen. Dieser Vorgang wird durch die vom Erwärmen verursachte Erweichung erleichtert. Eine Phase nahe dem Ende des Einschlußvorgangs ist in Figur 6 gezeigt, die einen Schnitt in der Querebene entlang der Linie C-C von Figur 4 darstellt. Bei einem Kabel-Element, dessen Nuten 24 gemäß Figur 3.2 nur eine einzige Lippe aufweisen, erfolgt der Verfahrensschritt 4.3 mit einer Scheibe 20, deren Ausschnitt ein etwas anderes Profil als im vorhergehenden Fall hat. Die Lippe 25 wird in ähnlicher Weise umgebogen und kommt auf den abgeschrägten Teil 26 zu liegen, der dazu bestimmt ist, die Bewegung der Lippe zu begrenzen.

Gemäß einer anderen Art der Ausführung des Verfahrensschritts 4.2 kann das Einbringen der optischen Fasern in ihren Nuten durch eine schraubenförmige Eapillarführung erfolgen, die in die Nut eingelegt ist und durch die die optische Faser hindurchgeht, wobei die Kapillarführung bis über die Heizscheibe 20 hinaus verlängert ist. Auf diese Weise werden die Lippen 25 über die die Faserführung enthaltende Nut umgebogen, und nicht über eine Nut, die nur die Faser enthält. Auf diese Weise

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wird die Paser durch die Faserführung während der Dauer des Einbringens bis zum Schließen der Nut geschützt. Venn eine Faserführung dieser Art verwendet wird, ist die Positionierungsrinne 23 überflüssig.

Der Verfahrensschritt 5 ist ein Bandagieren, das dazu bestimmt ist, die lippen 25 gegeneinander gedrückt zu halten.

Der Verfahrensschritt 6 ist das Aufwickeln des fertigen Kabel-Elements auf die Aufwickelspule.

Bei einer praktischen Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens konnten Kabel-Elemente der in der Zeichnung dargestellten Art mit einer Vorschubgeschwindigkeit zwischen 1 und 4 m/min hergestellt werden. Die Drehung der Seele ist so berechnet, daß eine Steigung um etwa 200 mm für die von den Fasern eingenommene Schraubenlinie erhalten wird. Beim Kleinstwert der obigen Vorschubgeschwindigkeit beträgt die Drehung 5 U/min. Die Abgabespulen für die optischen Fasern haben zwei Größen, nämlich Spulen mit 165 mm Durchmesser und Spulen mit 380 mm Durchmesser. Die verschiedenen Stationen zur Durchführung des Verfahrens arbeiten mit im Handel erhältlichen Bestandteilen von Kabelherstellungsmaschinen. Die Vorrichtungen zum Einbringen der Fasern sind unter Bezugnahme auf Figur 4 beschrieben worden. Der Bundring zum Einbringen der Fasern oder die hohle schraubenförmige kapillare Faserführung sind Teile mit geringer mechanischer Trägheit, die eventuellen Unregelmäßigkeiten der Steigung der durch Strangpressung erhaltenen schraubenförmigen Nuten folgen können.

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Claims (7)

Dipl.-Ing. Dipl.-Chem. Dipl.-Ing. E. Prinz - Dr. G. Hauser - G. Leiser Ernsbergerstrasse 19 8 München 60 27. April 1978 LIGNES TELEGRAPHIQUES ET TELEPHONIQUES 89, rue de la Faisanderie 75016 PARIS / Frankreich Unser Zeionen: L 1057 Patentansprüche Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von Kabel-Elementen mit optischen Easern, die durch eine mechanisch feste Seele gebildet sind, die von einem dielektrischen Profilteil umgeben ist, das an seinem Umfang schraubenförmige Nuten aufweist, in denen in der Längsrichtung verlaufende optische Fasern untergebracht sind, gekennzeichnet durch die folgenden Verfahrensschritte :

1. langsames Drehen und Ziehen der Seele;

2. Strangpressen eines plastischen Materials um die Seele gemäß einem Mutenprofil, bei dem wenigstens ein Rand jeder Nut eine Lippe aufweist;

3. Abkühlen der stranggepreßten Anordnung;

4. Erwärmen der stranggepreßten Anordnung;

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5. Einbringen einer optischen Faser in eine Nut durch eine bewegliche Faserführung hindurch;

6. Erwärmen der Lippe an dem bzw. jedem Rand der Nut;

7. Umbiegen der Lippe bzw. der Lippen am Rand der von der Paser eingenommenen Nut zum Zweck des Verschließens;

8. Wiederholung der Verfahrensschritte 4, 5, 6 und 7 bei den aufeinanderfolgenden Nuten;

9. Aufwickeln auf eine Auf nähme spule.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine einzige Lippe nach dem Einlegen einer optischen Paser erwärmt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Ränder der die optische Paser aufnehmenden Nut nach dem Einlegen der Paser gleichzeitig erwärmt werden.

4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine drehbare Abgabespule für die zentrale Seele des Kabel-Elements, eine feststehende Strangpresse zum Umhüllen der Seele mit einem Isoliermaterial, das ein Nutenprofil aufweist, bei dem wenigstens ein Rand jeder Nut mit einer Lippe versehen ist, eine Kühleinrichtung zum Abkühlen des stranggepreßten Isoliermaterials, eine Gruppe von Einbringvorrichtungen für optische Pasern, von denen jede eine Heizvorrichtung, eine Abgabespule

B Π M H /. fi / 0 8 6 2

für eine optische Faser, eine Führung zum Einbringen einer optischen Paser in eine Nut, eine Positioniervorrichtung für die Struktur, eine Vorrichtung zum Erwärmen der Lippe bzw. der Lippen der Nut und eine Vorrichtung zum Umbiegen der Lippe bzw. der Lippen der Nut aufweist, eine rotierende Bandagiervorrichtung und eine Aufnahmevorrichtung für das fertige Kabel-Element.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Einbringvorrichtungen für die optischen Fasern in gleichen Abständen liegen.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung zum Erwärmen und zum Umbiegen der Lippen eine Heizscheibe enthält, die über einen Teil ihrer Höhe einen Ausschnitt aufweist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Faserführung ein Kapillarrohr ist, das in der Nut angeordnet ist und bis über die Vorrichtung zum Umbiegen der Lippe bzw. der Lippen hinausragt.

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