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Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung eines Grund-
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elements für Lichtwellenleiter-Kabel Die Erfindung bezieht sich auf
ein Verfahren zur Herstellung eines Grundelements für Lichtwellenleiter-Kabel, welches
aus mehreren, unterschiedlich gekennzeichneten und in einer gemeinsamen rohrförmigen
Hülle untergebrachten Lichtwellenleitern besteht, sowie auf eine Vorrichtung .zur
Durchführung des Verfahrens.
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"Lichtwellenleiter-Kabel" sollen Kabel sein, die eine beliebige Anzahl
von aus Kunststoff oder Glas bestehenden Lichtwellenleitern - im folgenden der Einfachheit
halber "LWL" genannt - aufweisen. Die LWL sind in der Seele eines solchen Kabels
untergebracht, die von einem äußeren Schutzmantel .umgeben ist. In'der Seele und/oder
im Schutzmantel können bei derartigen Kabeln außerdem zugfeste Elemente angebracht
sein.
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Der Schutzmantel kann aus einem geeigneten Kunststoff bestehen
und
er kann in seinem Aufbau als Schichtenmantel eine Metallschicht aufweisen. Es ist
auch möglich, den Schutzmantel aLs Metallrohr auszuführen, das vorzugsweise quer
zu seiner Längsrichtung gewellt ist.
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LWL werden in der Nachrichtentechnik als Ersatz für die bisher üblichen
metallischen Leiter verwendet. Gegenüber den metallaschen Leitern haben die LWL
eine Reihe von Vorteilen. Sie sind sehr breitbandig und dämpfungsarm, so daß über
einen LWL gegenüber einem Kupferleiter mehr Kanäle bei vergrößertem Verstärkerabstand
übertragen werden können. Sie sind gut biegbar und haben sehr kleine Durchmesser,
so daß der Kabelquerschnitt verringert werden kann. Ferner treten keine Beeinflussungen
durch äußere elektrische und magnetische Felder auf.
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Ebenso-wie bei herkömmlichen Kabeln mit metallischen Leitern werden
für LWL-Kabel möglichst einfache Herstellungsverfahren benötigt, die eine wirtschaftliche
Fertigung gestatten. Eine direkte Verwendung der bisher üblichen Vorrichtungen ist
dabei nicht möglich, da ein LWL sich mechanisch wesentlich anders verhält als ein
metallischer Leiter. So darf ein LWL weder bei der Herstellung noch im fertigen
Kabel einer großen Zugbeanspruchung ausgesetzt werden.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzugeben,
mit dem ein Grundelement für ein LWL-Kabel und daraus auch das Kabel selbst auf
einfache Weise hergestellt werden können, wobei alle Forderungen an Kabel mit mehreren
LWL erfüllt und ein einwandfreier mechanischer Schutz der LWL gewährleistet sein
sollen.
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Diese Aufgabe wird mit einem Verfahren'der eingangs geschilderten-Art
gemäß der Erfindung dadurch gelöst, - daß die von Spulen abgezogenen Lichtwellenleiter
zunächst mit unterschiedlichen Farben eingefärbt werden, wobei ein Teil" derselben
mit im axialen Abstand zueinander ange.-ordneten Markierungen versehen wird,
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daß anschließend alle Lichtwellenleiter in eine in axialer Richtung offene, erwärmte
Hülle eingebracht werden, - daß daraufhin die Hülle mittels einer in axialer Richtung
verlaufenden Längsnaht fest verschlossen wird, - daß die Hülle danach abgekühlt
wird, - und daß das Grundelement entweder auf eine Spule aufgewickelt oder einer
weiteren Bearbeitungsstation zugeführt wird.
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Mit einem solchen Verfahren läßt sich ein Grundelement eines optischen
Kabels auf sehr einfache Weise und in wirschaftlicher Fertigung herstellen, das
allein oder mit anderen Grundelementen zusammengefaßt die Seele eines LWL-Kabels
bilden kann. Über dem einen Grundelement bzw. über einer Einheit aus mehreren Grundelementen
kann ein äußerer Schutzmantel aufgebracht werden. Sämtliche für den Aufbau eines
Grundelements erforderlichen Fertigungsschritte können mit diesem Verfahren in einem
einzigen Arbeitsgang durchgeführt werden, wobei die einzelnen LWL von Spulen abgezogen
und das fertige Grundelement abschließend auf eine Spule aufgewickelt werden können.
Es ist jedoch auch möglich, das fertige Grundelement in dem gleichen Arbeitsgang
einer weiteren Bearbeitungsstation zuzuführen.
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Die bisher für die Herstellung von Grundelementen für LWL-Kabel notwendigen
einzelnen Arbeitsgänge, die in getrennten Vorrichtungen durchgeführt werden mußten,
sind durch das Verfahren nach der Erfindung auf vorteilhafte Weise .zusammengefaßt.
Trotz der einfachen Arbeitsweise ist sichergestellt, daß die LWL in ihrer als Schutz
dienenden Hülle so angeordnet sind, daß sie vor mechanischen Beschädigungen weitgehendst
geschützt sind.
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Durch die Erwärmung der Hülle vor dem Einbringen der LWL und das anschließende
Abkühlen der Hülle wird erreicht, daß die LWL in der Hülle nicht geradlinig, sondern
helixförmig angeordnet sind. Eine Zugbeanspruchung des Grundelements wirkt sich
daher nicht direkt auf die LWL aus, da diese unter Einwirkung einer Zugkraft zunächst
nur geradlinig ausgerichtet
werden. Die Hülle selbst gibt außerdem
auch einen ausreichenden mechanischen Schutz quer zur Längsrichtung der LWL, der
noch dadurch verbessert werden kann, daß in die Hülle Polstermaterialien mit eingebracht
werden.
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Um zu erreichen, daß ein mit diesem Verfahren hergestelltes Grundelement
für ein LWL-Kabel längswasserdicht ist, können weiterhin die Hohlräume innerhalb
der Hülle zumindest abschnittsweise'mit einem Füllmaterial ausgefüllt werden, so
daß irgendwo eingedrungene Feuchtigkeit sich zumindest nicht in Längsrichtung innerhalb
der Hülle ausbreiten kann.
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Das Verfahren nach der Erfindung wird als Ausführ'ungsbeispiel anhand
der Zeichnungen erläutert.
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Es zeigen: Fig. 1 in schematischer Darstellung eine Vorrichtung zur
Durchführung des Verfahrens.
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Fig. 2 die Position, in welcher die LWL in eine Hülle einlaufen.
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Fig. 3 eine Draufsicht auf Teile der in Fig. 1 dargestellten Vorrichtung.
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Fig. 4 ebenfalls in schematischer Darstellung eine Draufsicht auf
die LWL nach dem Anbringen der Markierungen.
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In ein Grundelement eines LWL-Kabels sollen beispielsweise zehn LWL
eingebracht werden. Die LWL werden dazu einzeln von Spulen abgezogen und Bearbeitungsstationen
zugeführt. In Fig; 1 ist eine entsprechende Vorrichtung dargestellt, wobei aus der
Darstellung nur ein LWL zu ersehen ist, während die anderen LWL in der gleichen
Zeichenebene direkt dahinter liegen.
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Von einer Spule 1 wird ein LWL 2 abgezogen und über einen Federspeicher
3, der dazu dient, zu große mechanische Belastungen des LWL aufzufangen, einer Färbungseinrichtung
4 zugeführt, in welcher der LWL 2 kontinuierlich oder diskontinuierlich eingefärbt
wird. Anschließend kann der LWL einer Trockenstation 5 zugeführt werden in welcher
die Farbe getrocknet wird.
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Das Einfärben geschieht für die zehn LWL 2 bei-spielsweise wie folgt:
E-s werden jeweils zwei LWL 2 zu einem Paar zusammengefaßt und kontinuierlich in
der gleichen Farbe eingefärbt. Als Farben werden vorzugsweise die Farben rot, grün,
gelb, blau'und weiß verwendet. Aus der Trockenstation 5 treten bei dem gewählten
Ausführungsbeispiel also fünf Paare von LWL aus, die unterschiedlich eingefärbt
sind. Mittels einer Umlenkrolle 6 wird aus jedem Paar ein LWL einem Rollenpaar 7
direkt zugeführt, während die fünf anderen LWL durch eine weitere Bearbeitungsstation
laufen. Die direkt zum Rollenpaar 7 geführten LWL sind mit a bis e'bezeichnet, während
die -anderen LWL mit a' bis e' gekennzeichnet sind.
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In der zusätzlichen Bearbeitungsstation können die LWL a' bis e' mit
Markierungen versehen werden. Es kann dabei eine Signiereinrichtung 8 eingesetzt
werden, in welcher farbige Markierungen, vorzugsweise ringförmige Markierungen,
in axialen Abständen auf die fünf LWL aufgespritzt werden. Die LWL können dann eine
weitere Trockenvorrichtung 9 durchlaufen. Sie werden danach über eine Umlenkrolle
10 zu dem Rollenpaar 7 geführt, in welchem sie wieder mit den anderen LWL a bis
e, die keine zusätzlichen Markierungen erhalten haben, vereinigt werden'.
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Die mit Markierungen zu versehenden LWL a' bis e' können unter Auslassung
der Trockenstation 5 auch direkt zur Si-gniereinrichtung 8 geführt werden.
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Die zusätzliche Bearbeitungsstation mit Signiereinrichtung 8 und Trockenvorrichtung
9 kann fortgelassen werden, wen die LWL a' bis e' in der Färbungseinrichtung 4 diskontinuierlich
eingefärbt werden. Die Markierungen entstehen dann durch Unterbrechung oder Abdeckung
des Farbstrahls, so daß sich v'orzugsweise ringförmige Stellen ergeben, an denen
keine Farbe auf den LWL a' bis'e' vorhanden ist. Alle LWL 2 können in diesem Fall
hinter der Trockenstation direkt zum Rollenpaar 7 geführt werden.
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Danach werden alle zehn LWL in eine gemeinsame Hülle 11 (Fig. 2) eingefahren.
Die Hülle 11 kann beispielsweise aus einem Band'12 geformt werden, das von einer
Spule 13 abgezogen und in einer Vorrichtung 14 erwärmt wird. Das in dieser Ausführungsform
ebene Band 12 kann aus Kunststoff oder auch aus Metall bestehen. Hier kann auch
eine mit einem Haftvermittler beschichtete Aluminiumfolie eingesetzt werden. Durch
die Erwärmung und den gleichzeitig vorhandenen axialen Zug wird das Band 12 geringfügig
gedehnt. Das Band 12 wird anschließend über eine Umlenkrolle 15 parallel zu den
eingefärbten und markierten LWL 2 geführt, in einer nicht genauer dargestellten
Formungsvorrichtung um die LWL zum Rohr herumgeformt und anschließend in der Vorrichtung
16 mittels einer Längsnaht verschlossen. Die Längsnaht kann sowohl stumpf als auch
überlappend ausgeführt werden. Hierzu wird das Band 12 vorzugsweise mittels einer
Schweißeinrichtung 17 verschweißt.
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Nach der Erzeugung der Längsnaht und damit der rohrförmig geschlossenen
Hülle 11, wird dieselbe in einer Kühlvorrichtung 18 gekühlt. Aus derselben tritt
das fertige Grundelement 19 eines LWL- Kabels mit zehn gekennzeichneten LWL 2 und
einer dieselben umgebenden Hülle 11 aus. Das Grundelement 19 kann über weitere Umlenkrollen
20 und 21 zu einer Spule 22 geführt'werden, wo es aufgewickelt wird. Das Grundelement
19 kann aber auch einer weiteren Bearbeitungsstation zugeführt werden, in welcher
es als einziges Element eines LWL-Kabels mit einem Schutzmantel versehen werden
kann. Es ist jedoch auch möglich, mehrere Grundelemente 19 zusammenzufassen, vorzugsweise
miteinander zu verseilen, und mit einem gemeinsamen Schutzmantel zu versehen.
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In einer bevorzugten Ausführungsform können die zehn gekennzeichneten
LWL 2 in einen Kunststoffschlauch eingefahren werden, so wie eS in der DE-AS 26
51 725 beschrieben ist. Ein solcher Kunststoffschlauch könnte von der Spule 13 abgezogen
werden und die schon beschriebenen Vorrichtungen durchlaufen.
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Er wird nach dem Erwärmen in einer Vorrichtung 23 aufge-
schlitzt,
1 in aufgeschlitztem Zustand über die Umlenkrolle .15 geführt und danach mit den
LWL 2 beschickt. Der SChlitz wird danach in der'Vorrichtung 16 verschweißt. Aus
der Kühlvorrichtung 18 tritt dann ebenfalls ein fertiges Grundelement 19 aus.
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In der Kühlvorrichtung 18 wird die Hülle 11 wieder abgekühlt, so daß
sie auf ihre ursprüngliche Länge zurückgeht. Sie wird dadurch axial kürzer, während
die LWL 2 ihre axiale Länge beibehalten. Hierdurch wird. erreicht, daß die LWL 2
in der Hülle 11 nicht mehr geradlinig, sondern krumm, vorzugsweise helixförmig,
eingebettet sind. Zugbelastungen wirken sich daher auf die LWL nicht aus.
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Das Grundelement 19 kann während der Fertigung im gleichen Arbeitsgang
auch längswasserdicht gemacht werden. Hierzu ist es möglich, aus einer Vorrichtung
24 kontinuierlich oder diskontinuierlich ein Füllmaterial zusammen mit den LWL 2
in die Hülle 11 einzubringen, durch welches die verbleibenden Hohlräume innerhalb
der Hülle 11 zumindest abschnittsweise ausgefüllt werden. Wenn das Füllmaterial
nur diskontinuierlich eingebracht werden soll, dann kann seine Zufuhr mittels eines
Ventils 25 unterbrochen werden.
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Zusammen mit den LWL 2 kann außerdem mindestens ein zugfestes Element
in die Hülle 11 eingefahren werden. Hierzu wird vorzugsweise ein Kevlar-Faden verwendet.
Außerdem ist es möglich, für die Hülle 11 ein Band 12 zu verwenden, das in seiner
Wandung zugfeste Elemente aufweist. Außerdem könnte auch über der Hülle 11 mindestens
ein zugfestes Element angebracht werden.
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Zur Fertigstellung eines LWL - Kabels wird das Grundelement 19 allein
oder zusammen mit anderen Grundelementen in einen Schutzmantel eingebracht. Auch
bei diesem Arbeitsgang können zusätzlich zugfeste Elemente mit angebracht werden.
Der Schutzmantel selber kann lediglich aus Kunststoff, wie bei.-spielsweise Polyäthylen
oder Polyvinylchlorid, bestehen. Es ist jedoch auch möglich, über dem Grundelement
bzw. einem
Verbund von Grundelementen einen Metallmantel anzubringen,
der auch quer zu seiner Längsrichtung gewellt sein kann. Über einem solchen Metallmantel
kann dann ein zusätzlicher Kunststoffmantel angebracht werden.
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In Fig. 4 ist eine Ansicht der LWL 2 vor ihrem Einbringen in die Hülle
11 gezeigt. Es ist daraus zu ersehen, daß jeweils zwei LWL kontinuierlich in gleicher
Farbe eingefärbt sind, wozu beispielsweise die Farben rot, grün, gelb, blau und
weiß verwendet sind. Jeweils einer der LWL ist zusätzlich mit Markierungen 26 versehen,
die in Fig. 4 übertrieben stark einge-.
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zeichnet sind. Diese Markierungen können beispielsweise als Farbringe
in schwarzer Farbe auf die entsprechenden LWL aufgespritzt werden. Sie sind jeweils
in axialem Abstand zueinander angebracht. Die Ausführung dieser Markierungen ist
selbstverständlich beliebig.
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Im dargestellten und beschriebenen Ausführungsbeispiel sind zehn LWL
2 für ein Grundelement 19 verwendet. Selbstverständlich-ist die Anzahl der LWL für
Verfahren und Vorrichtung nach der Erfindung unerheblich. Es können also auch weniger
oder mehr als zehn LWL in die Hülle 11 eingebracht werden.
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In der Vorrichtung 14 können das Band 12 oder der KunststoffschLauch
beispielsweise mittels Heißluft oder Mikrowellen erwärmt werden. -Es kann aber prinzipiell
auch jede andere geeignete Wärmequelle eingesetzt werden. Das Band 12 oder der Kunststoffschlauch
werden beispielsweise auf eine Temperatur von 60 bis 700 C erwärmt.
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Als Füllmaterial kann jedes in der Kabelfertigung übliche Material
verwendet werden. Solche Materialien sind beispiels-4'' weise Wachse, Petrolate,
Mischungen aus Poiymeren und auch Pulver, die unter Feuchtigkeitseinwirkung quellen.