DE3925945A1 - Vorrichtung zur beschichtung einer vorform fuer lichtwellenleiter - Google Patents

Description

Bei der Herstellung von Glasfasern, die als Lichtwel­ lenleiter dienen, geht man beispielsweise von einem Glasrohr aus und beschichtet die Innenwand des Glas­ rohres mit Mantel- und Kernglasschichten. Eine Innenbe­ schichtung des Glasrohres (Vorform) erfolgt mittels des sogenannten CVD-Verfahrens, bei dem ein Reaktionsgas durch das innen zu beschichtende Glasrohr geleitet und durch entsprechende Erwärmung zur Reaktion gebracht wird. Durch die Reaktion entsteht Glaspulver mit be­ stimmten Zusätzen, welches an der Rohrinnenwand abge­ schieden und verglast wird. Anstelle einer Innenbe­ schichtung kann auch eine Außenbeschichtung erfolgen. Außerdem kann auch anstelle eines Glasrohres ein Glas­ stab als Ausgangskörper für die Beschichtung verwendet werden. Bei der Innenbeschichtung eines Glasrohres mit Mantel- und Kernglasschichten wird das innenbeschichte­ te Glasrohr zu einem Glasstab kollabiert und der Glas­ stab zu einer Glasfaser ausgezogen, die als Lichtwel­ lenleiter dient.

Bei der Innenbeschichtung des Glasrohres wird nicht das gesamte Glasrohr erhitzt, sondern es wird ein Wärmeofen (elektrischer Widerstandsofen) an der äußeren Oberflä­ che des Glasrohres entlang geführt. Die Bewegung des Wärmeofens bei der Innenschichtung erfolgt relativ langsam, und zwar beispielsweise mit einer Geschwindig­ keit von 20 bis 150 mm/min. Da eine Vielzahl von Mantel- und Kernglasschichten aufgebracht werden muß, muß der Innenbeschichtungsprozeß laufend wiederholt werden und deshalb der Wärmeofen nach jeder Schichther­ stellung wieder in seine Ausgangsposition zurückge­ fahren werden. Da der Gesamtprozeß natürlich in mög­ lichst kurzer Zeit ablaufen soll, erfolgt der Rücklauf des Wärmeofens in seine Ausgangsposition nach jedem Beschichtungsvorgang mit relativ hoher Geschwindigkeit, die beispielsweise 3000 mm/min beträgt.

Die Vorschubbewegung des Ofens während der Beschichtung sowie die Eilgangbewegung des Ofens während des Rück­ laufs in die Ausgangsposition erfolgt bei einer Pre­ formanlage (Bezeichnung für die Beschichtungsanlage) über einen Gleichstrommotor mit vorgeschaltetem ein­ fachen Stirnrad-Untersetzungsgetriebe. Dabei muß der Motor der Preformanlage für die Vorschubbewegung in seinem unteren Drehzahlbereich und für den Eilgang in seinem oberen Drehzahlbereich arbeiten. Außerdem muß der Motor für die langsame Vorwärtsbewegung (Abwärtsbe­ wegung) und die schnelle Rückswärtsbewegung (Aufwärts­ bewegung) laufend umgepolt werden. Die Antriebe werden bei Preformanlagen so ausgelegt, daß beim Eilgang die maximale Motordrehzahl erreicht wird (z.B. 3000 Umdre­ hungen/min entsprechend 3000 mm/min), während der Motor beim kleinsten Vorschub für die Innenbeschichtung nur noch 30 Umdrehungen/min macht, die 30 mm/min entspre­ chen. Ein 24 V-Gleichstrommotor arbeitet unter diesen Bedingungen im mV-Bereich. Bei solchen Bedingungen kommt es durch äußere Einflüsse in der elektronischen Steuerung häufig zu ungleichmäßigen Vorschubbewegungen. Außerdem ist das Motor-Drehmoment im niedrigen Dreh­ zahlbereich sehr klein. Zudem muß der Motor durch das Umpolen jedesmal das Brems- und Anlaufmoment überwin­ den. Diese Faktoren wirken sich schädlich auf den An­ fang und das Ende der Preform aus.

Es entsteht ein sogenannter Teper, der den Anfang und das Ende der Preform unbrauchbar macht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrich­ tung zur Beschichtung einer Vorform für Lichtwellen­ leiter anzugeben, die gewährleistet, daß die Vorschub­ bewegung des Wärmeofens, die für die Beschichtung der Vorform erforderlich ist, möglichst gleichmäßig und störungsfrei verläuft, und die außerdem dafür sorgt, daß das Drehmoment an der für den Antrieb vorgesehenen Spindel für den gesamten Drehzahlbereich nahezu mög­ lichst gleich und außerdem relativ hoch ist. Außerdem sollen die Anlauf- und Bremsmomente möglichst kleinge­ halten werden, um den "Teper" am oberen und unteren Ende der Preform so kurz wie möglich zu halten. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Die Erfindung wird im folgenden an einem Ausführungs­ beispiel erläutert.

Die Fig. 1 zeigt den prinzipiellen Aufbau einer Be­ schichtungsvorrichtung zur Herstellung der Beschichtung einer Vorform für Lichtwellenleiter. Bei der Beschich­ tungsvorrichtung der Fig. 1 ist das innen zu beschich­ tende Glasrohr (Vorform) mit der Bezugsziffer 1 be­ zeichnet. Wie bereits erwähnt, wird während des Be­ schichtungsvorganges ein Wärmeofen 2 entlang der äuße­ ren Oberfläche des Glasrohres 1 geführt. Dieser Wärme­ ofen erzeugt die für die Reaktion erforderliche Reak­ tionstemperatur. Der Wärmeofen 2 ist an einem Schlitten 3 befestigt, der eine Mutter 4 aufweist, die durch Drehung einer Spindel 5 eine Lateralbewegung ausführt. Im Ausführungsbeispiel ist die für die Beschichtung er­ forderliche Vorschubbewegung eine Abwärtsbewegung und der Rücklauf des Wärmeofens nach jedem Beschichtungs­ vorgang eine Aufwärtsbewegung. Bei der Lateralbewegung nimmt die fest mit dem Schlitten 3 verbundene Mutter 4 sowohl den Schlitten 3 als auch den Wärmeofen 2 mit. Der Antrieb der Spindel erfolgt über ein Ritzel 6, Zahnriemen 7 und Zahnriemenrad 8 sowie erfindungsgemäß über ein Planetengetriebe 9, welches von einem Motor 10 angetrieben wird. Das Planetengetriebe 9 enthält zwei Drehzahlstufen. Die eine Drehzahlstufe ist für den Langsamlauf und die andere Drehzahlstufe ist für den Schnellauf vorgesehen.

Die Fig. 2 zeigt das nach der Erfindung vorgesehene Planetengetriebe im Schnitt, die Fig. 3 zeigt eine Draufsicht auf das Planetengetriebe 9 und die Fig. 3 zeigt eine Prinzipdarstellung des nach der Erfindung vorgesehenen Planetengetriebes 9.

Das nach der Erfindung vorgesehene Planetengetriebe 9 weist einen vom Motor 10 über die Kupplung 11 angetrie­ benes Sonnenrad 12, ein koaxial daneben gelagertes und mit der zu treibenden Achse verbundenes Ausgangssonnen­ rad 13 sowie mit den beiden Sonnenrädern (12, 13) zu­ gleich im Eingriff stehende Planetenräder 14 und 15 auf, die an einem Planetenträger 16 gelagert sind. Bei der Eilgangbewegung des Wärmeofens, die bei jeder Rück­ führung des Wärmeofens in die Ausgangsposition nach jedem Beschichtungsvorgang erforderlich ist, werden die Kupplungen 11 und 17 so geschaltet, daß der Planeten­ träger 16 mit den Planetenrädern 14 und 15 die Welle 18 direkt durchtreibt. Beim Vorschub des Wärmeofens, der während der Beschichtung erfolgt und bei dem der ring­ förmige Wärmeofen entlang der äußeren Oberfläche der zu beschichtenden Vorform geführt wird, werden die Kupp­ lungen 11 und 17 so geschaltet, daß das Eingangssonnen­ rad 12 festgehalten wird. Da der Planetenträger 20 über den Motor 10 und das Ritzel 19 angetrieben wird, laufen die Planetenräder 14 und 15 um das feststehende Ein­ gangssonnenrad 12 um und treiben somit das Ausgangsson­ nenrad 13, das mit der Welle 18 fest verbunden ist, mit einer hohen Untersetzung (Vorschub) in umgekehrter Drehrichtung (umgekehrt zur Drehrichtung der Eilbewe­ gung) an. Der Motor 10 läuft dabei mit seiner vorgege­ benen Drehzahl weiter und wird nicht umgepolt. Dadurch werden kleine Anfahr- und Bremsmomente gewährleistet.

Die Zähnezahlen der beiden Sonnenräder 12 und 13 und die Zähnezahlen der Planetenräder 14 und 15 sind so ge­ wählt, daß beim Vorschub des Wärmeofens eine hohe Über­ setzung erzielt wird und außerdem die Drehrichtung um­ gekehrt zur Drehrichtung bei der Eilbewegung ist.

Wie die Figuren zeigen, ist der eine Teil (11a) der Kupplung 11 mit dem Gehäuse des Planetengetriebes 9 fest verbunden. Das schaltbare Kupplungsschaltteil 11b ist mit dem hohlkörperförmig ausgebildeten Eingangs­ sonnenrad 12 fest verbunden. Im Sonnenrad 12 befindet sich eine Achse 18, die drehbar gelagert ist. Der eine Teil 17a der Kupplung 17 ist mit dem Planetenträger 20 fest verbunden, während das Ausgangssonnenrad 13 mit der Achse 18 fest verbunden ist und im Planetenträger 20 drehbar gelagert ist. Das schaltbare Kupplungsteil 17b der Kupplung 17 ist ebenfalls mit der Welle 18 fest verbunden.

Um umgekehrte Drehrichtungen für die Spindel zu errei­ chen, muß bei der Vorrichtung nach der Erfindung nicht der Gleichstrommotor umgepolt werden, sondern umge­ kehrte Drehrichtungen der Spindel, die für den Vorschub und den Rücklauf des Wärmeofens erforderlich sind, werden ausschließlich durch Wahl der Zahnzahl der Pla­ netenräder und der Sonnenräder erzielt.

Die richtige Zahnzahl für die einzelnen Zahnräder er­ reicht man beispielsweise mit Hilfe der Formeln

Dabei ist n₂ die Drehzahl der Achse 18 für den Eilgang (Eilbewegung), n₃ die Drehzahl für den Vorschub, n₁ die Motordrehzahl, a die Zahnzahl des Eingangssonnenrades 12, b die Zahnzahl des einen Planetenrades 14, c die Zahnzahl des anderen Planetenrades 15, d die Zahnzahl des Ausgangssonnen­ rades 13, e die Zahnzahl des Motorritzels 19 und f die Zahnzahl des Planetenträgers 20. Wie der Formel für n₃ zu entnehmen ist, kommt es bezüglich der Drehrichtung auf das Produkt an. Ist größer als 1, so erhält man die eine Drehrichtung. Ist dagegen kleiner als 1, so erhält man die entgegengesetzte Drehrichtung. Ist das Produkt kleiner als 1, so kommt eine niedrige Untersetzung zustande, während umgekehrt eine hohe Untersetzung erzielt wird, wenn größer als 1 ist.

Im Ausführungsbeispiel ist beispielsweise n₁ = 3000, e = 20, f = 59, a = 21, c = 23, b = 23 und d = 20. Bei diesem Ausführungsbeispiel ergibt sich ein n₂ = + 1016,94 und ein n₃ = - 50,84.

Claims (3)

1. Vorrichtung zum Beschichten einer Vorform für Licht­ wellenleiter mit einem Wärmeofen, der entlang der äuße­ ren Oberfläche der Vorform mittels eines Motors, eines Spindelantriebes und eines Getriebes mit unterschied­ lichen Drehzahlen bewegt wird, dadurch gekennzeichnet, daß als Getriebe ein Planetengetriebe mit einer Kupp­ lung am Getriebeeingang und mit einer Kupplung am Ge­ triebeausgang vorgesehen ist, daß beim langsameren Spindelantrieb die Kupplung am Getriebeeingang ange­ zogen und die Kupplung am Getriebeausgang gelüftet wird, wodurch sich Planetenräder durch Drehung des Pla­ netenträgers am durch die Kupplung festgehaltenen Ein­ gangssonnenrad abwälzen und dadurch das Ausgangssonnen­ rad und die mit dem Ausgangssonnenrad verbundene An­ triebswelle für die Spindel mit einer vorgegebenen Übersetzung antreiben, und daß beim schnelleren Spin­ delantrieb die Kupplung am Getriebeeingang gelüftet und die Kupplung am Getriebeausgang angezogen wird, wodurch der Planetenträger, die Planetenräder sowie die Sonnen­ räder gemeinsam in Rotation versetzt werden, so daß die mit der Spindel verbundene Antriebswelle ohne Überset­ zung angetrieben wird.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der langsamere Spindelantrieb für den Vorschub des Wärmeofens und der schnellere Spindelantrieb für den Rücklauf des Wärmeofens vorgesehen ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Zahnzahl der Planetenräder und der Sonnenräder derart gewählt ist, daß eine niedrige Dreh­ zahl durch eine hohe Untersetzung erzielt wird und daß für niedrigere Drehzahl die Drehrichtung gegenüber der Drehrichtung bei höherer Drehzahl umgekehrt ist.