FI85310B - Foerfarande och anordning foer tillverkning av ett flerfibrigt optiskt ledarelement. - Google Patents

Description

1 85310

Menetelmä ja laitteisto monikuituisen optisen johdinelemen-tin valmistamiseksi Tämän keksinnön kohteena on menetelmä monikuituisen 5 sekundäärivaipatun optisen johdinelementin valmistamiseksi, jonka menetelmän mukaisesti - useista optisista kuiduista koostuvan kuitukimpun ympäri suulakepuristetaan väljästi toisiovaippa, - kuiduille aikaansaadaan haluttu ylimääräinen pi-10 tuus toisiovaippaan nähden, ja - näin saatu toisiovaipattu johdinelementti kelataan vastaanottokelalle.

Optisia kuituja sisältävän johdinelementin valmistuksessa on tärkeätä, että kuiduille aikaansaadaan toisio-15 vaippauksessa ylimääräinen pituus vaipan pituuteen verrattuna, jotta kuidut eivät joutuisi haitallisten rasitusten alaisiksi, kun johdinelementtiä joudutaan taivuttamaan elementtiä kelattaessa tai asennettaessa.

FI-patenttijulkaisussa 75 939 (NOKIA) on esitetty 20 eräs yksinkertainen tapa ylimääräisen pituuden aikaansaamiseksi käyttäen hyväksi toisiovaipan venyttämistä venytys-laitteiston avulla, jolloin optiset kuidut jäävät pitemmik-si, kun vaippa palautuu ennalleen venyttämisen jälkeen. Venytyslaite käsittää vetolaitteen, joka vetää kuituja 25 väljästi ympäröivää vaippaa suulakepuristimesta, ja lukin-tapyörän, jonka ympäri vaippa kuituineen kulkee hiukan suuremmalla etenemisnopeudella kuin vetolaitteen kohdalla. Lukintapyörällä kuidut asettuvat kiinni vaipan sisäpintaa vasten, jolloin vaippa venyy vetolaitteen ja lukintapyörän 30 välillä kuitujen liukuessa aksiaalisesti vaipan suhteen.

Kun valmistetaan monikuituisia optisia johdinele-menttejä, aiheuttaa lukintapyörä kuitenkin kuitujen välille pituuseroja, koska kuidut kulkevat erilaisin kääntösätein pyörän ympäri. Suulakepuristimen läpi yhdensuuntaisesti 35 johdetut kuidut liikkuvat nimittäin lukintapyörän kehälle 2 85310 jatkuvasti samassa keskinäisessä järjestyksessä, ts. samat kuidut asettuvat aina pyörän kehäpintaa vasten, kun taas muut kuidut asettuvat mainittujen kuitujen päälle ja siten suuremmalle kääntökehälle. Näin syntyvät pituuserot kuitu-5 jen välillä aiheuttavat tunnetusti erilaisia haittoja joh-dinelementtiin.

US-patenttijulkaisussa 4 458 476 (SIEMENS) on ehdotettu eräs tapa poistaa kuitujen välisten pituuserojen aiheuttama ongelma monikuituisissa johdinelementeissä. 10 Julkaisun mukaisesti kuitukimpun kuituja SZ-kerrataan ennen väljän toisiovaipan suulakepuristamista kuitujen ympäri ja vaipan täyttämistä rasvalla. Toisiovaipatussa johdinele-mentissä kuituihin jää määrätty kertaus (kierre), mikä varmistaa kuitujen ylimääräisen pituuden vaipan suhteen. 15 Paitsi että tällaisen menetelmän toteuttamiseksi tarvittava kertauslaite tekee toisiovaippauslaitteiston monimutkaiseksi, pitkäksi ja hitaaksi, aiheuttaa kuituihin jäävä kierre valmiissa johdinelementissä tunnetusti eräitä huomattavia haittoja. SZ-kertaus aiheuttaa kuituihin vääntöä ja sitä 20 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 25 johdinelementin teknisiä ominaisuuksia.

FI-patenttijulkaisussa 75 940 (NOKIA) on ehdotettu välttää kuitukimpun joutuminen venytyslaitteiston lukin-tapyörälle jatkuvasti samassa keskinäisessä järjestyksessä vuorottelemalla kuitukimpun muodostamisvaiheessa toistuvas-30 ti erillisten kuitujen keskinäistä järjestystä kuitukimpus-sa, joka johdetaan suulakepuristimeen kuitukimpun päällystämiseksi toisiovaipalla. Näin varmistetaan, että vaipatun kuitukimpun kuidut tulevat lukintapyörälle jatkuvasti vaih-televassa järjestyksessä, mikä tasaa kuitujen välisiä pi-35 tuuseroja ja parantaa johdinelementin ominaisuuksia. Mene-

II

3 85310 telmän toteuttamiseksi tarvittava laite kuitujen järjestyksen sekoittamiseksi tekee vaippauslaitteistosta kuitenkin suhteellisen monimutkaisen ja kalliin.

Tämän keksinnön tarkoituksena on aikaansaada mene-5 telmä monikuituisen optisen johdinelementin valmistamiseksi, joka välttää edellä mainitut epäkohdat ja mahdollistaa kuitukimpun kuitujen johtamisen yhdensuuntaisesti suulakepuristimeen ilman vaaraa, että venytyslaitteisto silti synnyttää toisiovaipattuun kuitukimppuun kuitujen välisiä 10 pituuseroja. Tämä tarkoitus saavutetaan keksinnön mukaisella menetelmällä, jolle on tunnusomaista se, - että kuitukimpun kuidut levitetään vierekkäin ennen toisiovaipan suulakepuristamista, - että levitetyt kuidut johdetaan vierekkäin tasaus-15 pyörän ympäri, ja - että kuidut poistetaan tasauspyörältä edelleen vierekkäin sijaiten ja johdetaan suulakepuristettaviksi.

Keksintö perustuu siihen ajatukseen, että jo ennen toisiovaipan suulakepuristamista suoritetaan eräitä toimen-20 piteitä kuitujen välisten pituuserojen välttämiseksi vai-patussa johdinelementissä tasauspyörän avulla, johon erilliset kuidut lukittuvat. Tämän ansiosta kuidut lähtevät lähtökeloilta keskimäärin samalla tensiolla ja kulkevat lyhyellä ajanjaksolla tarkasteltuna samalla tensiolla ta-25 sauspyörän yli, niin että kuitujen voidaan katsoa menevän myös samanpituisina suulakepuristettavaan sekundäärivaip-paan. Tasauspyörän ja venytyslaitteiston lukintapyörän välillä esiintyy kuitujen välillä tensioeroja johtuen siitä, että kuidut asettuvat päällekkäin lukintapyörän kehäl-30 le, jolloin ulommat kuidut venyvät enemmän kuin sisemmät kuidut. Tämä ei kuitenkaan aiheuta kuituihin pituuseroja, koska kuitujen tensioitten tasaantuessa kuitujen vapautuessa lukintapyörän jälkeen ovat kuitujen pituudet samat kuin kuitujen liikkuessa tasauspyörälle. Keksinnön mukaisesti 35 käytetty kuitujen lukitus ennen suulakepuristusvaihetta 4 85310 saa kuidut palaamaan olennaisesti samanpituisiksi hetkellisestä erisuuruisesta venymisestä huolimatta. Pituuserot saadaan näin rajatuiksi tasauspyörän ja lukintapyörän välille.

5 Keksinnön mukainen menetelmä mahdollistaa kuitujen yhdensuuntaisen syöttämisen sekundäärivaipan sisään, mikä on tärkeätä ns. maxiputken kuitujen yhdensuuntaisen spira-lisoitumisen toteutumisessa. On osoittautunut, että SZ-kerrattu kuitukimppu asettuu hyvin huonosti spiraalimaiseen 10 muotoon, eikä kunnolla muodosta toivottua ryhdistäytynyttä kuitukimppua. Keksinnön mukaisessa menetelmässä ollaan lisäksi riippumattomia kuitujen lähtötensioista. Kun siirrytään suurempiin tuotantonopeuksiin ja jäykempiin rasvoihin, tarvitaan nykyistä suurempia lähtötensioita kuitujen 15 ylimääräpituuden ja keskinäisen pituuseron täsmällisessä hallinnassa.

Keksinnön kohteena on myös laitteisto menetelmän toteuttamiseksi, jolle laitteistolle on tunnusomaista se, mikä on esitetty vaatimuksessa 3.

20 Laitteiston rakenne on hyvin yksinkertainen, eikä se vaadi ulkopuolista ohjausta tai käyttöä. Se ei aseta kuitujen lähtötensioille mitään rajoituksia verrattuna keskiöputki- ja toisioputkikertauskoneisiin.

Keksintöä selitetään lähemmin seuraavassa viitaten 25 oheiseen piirustukseen, jossa kuvio 1 esittää kaavamaisesti sivulta nähtynä optisen kaapelin kuitukimpun toisiovaipan valmistusta, ja kuvio 2 esittää suuremmassa koossa yksityiskohtaisemmin keksinnön mukaisen laitteiston erään toteutusmuodon 30 mukaista tasauslaitetta.

Piirustuksen kuvion 1 mukaan johdetaan joukko ensiö-vaipattuja kuituja 1 kuitukeloilta 2 kokoojan 3 läpi ta-sauslaitteeseen 4 ja edelleen suulakepuristimeen 5. Toisio-vaipattu kuitukimppu 6 kulkee tämän jälkeen jäähdytysrännin 35 7 kautta venytyslaitteistoon 8 ylimääräisen pituuden ai- 5 85310 kaansaamiseksi kuituihin toisiovaippaan nähden. Venytys-laitteistoon kuuluu jarrutuslaite 9 ja lukintapyörä 10. Valmis johdinelementti 11 kelataan lopuksi kelalle 12.

Tasauslaite 4 käsittää kehäpinnaltaan lieriömäisen 5 tasauspyörän 13 sekä sisäänmenokamman 14 ja ulostulokamman 15. Tasauspyörä on pyörivästi laakeroitu esittämättä jätettyyn tukeen. Kuitujen kokooja 3, kampojen raot, tasauspyörän lakipiste ja suulakepuristimen 5 puristinpään sisäänoh-jaus sijaitsevat olennaisesti samalla viivalla. Kuidut 10 kulkevat kierroksen verran tasauspyörän ympäri, ja kammat levittävät kuidut tasoon erilleen toisistaan, niin että kukin kuitu asettuu tasauspyörän kehäpintaa vasten.

Kuidut tulevat näin lukituiksi tasauspyörään, niin että ne eivät pääse liikkumaan kuitujen aksiaalisuunnassa 15 toistensa suhteen tasauspyörällä. Kuidut lähtevät jarrutetuilta keloilta 1 keskimäärin samalla tensiolla ja lukittuvat siten tasauspyörään olennaisesti samanpituisina ja jatkavat yhdensuuntaisina toisiovaipan sisään. Venytyslait-teistossa 8 kuidut taas lukkiutuvat aksiaalisesti liikku-20 mattomasti toisiinsa ja toisiovaippaan niiden kiertäessä lukintapyörän 10 ympäri. Koska kuitukimpun kuidut asettuvat päällekkäin ja vierekkäin lukintapyörän kehällä, tulee kuitujen välillä olemaan tensioeroja tasauspyörän ja lukintapyörän välisellä matkalla. Kuidut ovat kuitenkin lukkiu-25 tuneet tasauspyörään, mikä estää tensioeroja siirtymästä tasauspyörän tulopuolelle, vaan tensioerot tasaantuvat ja niistä aiheutuneet pituuserot häviävät kuitujen vapauduttua lukintapyörän jälkeen.

Kuviossa 1 on jarrutetuilta keloilta tulevien kui-30 tujen tensiot merkitty t1 ja ne ovat ennen tasauspyörää olennaisesti yhtä suuria. Tasauspyörän ja lukintapyörän välisten kuitujen tensiot on merkitty t2, t3, t4 ja t5 ja nämä tensiot voivat olla keskenään erisuuruisia. Lukinta-pyörältä lähtevien kuitujen tensiot on merkitty t6 ja ne 35 ovat olennaisesti yhtä suuria.

6 85310

Huomataan, että keksinnön mukaisella laitteistolla voidaan tasata toisiovaippauksessa syntyvät kuitujen ten-sioerot ja siten välttää pysyvien pituuserojen syntyminen toisiovaipattuun kuitukimppuun.

5 Piirustus ja siihen liittyvä selitys on tarkoitettu vain havainnollistamaan keksinnön ajatusta. Yksityiskohdiltaan voivat keksinnön mukainen menetelmä ja laitteisto vaihdella patenttivaatimusten puitteissa. Tässä yhteydessä käytetyllä sanalla "kuitukimppu" ei ainoastaan tarkoiteta 10 kahta tai useampaa samassa vaipassa irrallaan olevaa kuitua vaan myös kahdesta tai useammasta kuidusta kokoonpantua kuitunippua, jossa kuidut on sidottu toisiinsa esim. liimaamalla, sidontalangalla tai kuidut yhteen kokoavalla sukalla. Toisiovaipattu optinen johdinelementti voi olla 15 monielementtikaapelin osaelementti (miniputkirakenne) tai yksielementtisen kaapelin peruselementti (maxiputki). Mo-nikuituisessa johdinelementissä kuidut voivat olla joko kuitukimppuna tai kuitunippuna tai useampina kuitunippui-na.

li

Claims (7)

7 85310

1. Menetelmä monikuituisen sekundäärivaipatun optisen johdinelementin (11) valmistamiseksi, jonka menetel- 5 män mukaisesti - useista optisista kuiduista (1) koostuvan kuitu-kimpun ympäri suulakepuristetaan (5) väljästi toisiovaippa (6), - kuiduille aikaansaadaan haluttu ylimääräinen pi-10 tuus (8) toisiovaippaan nähden, ja - näin saatu toisiovaipattu johdinelementti kelataan vastaanottokelalle (12), tunnettu siitä, - että kuitukimpun kuidut (1) levitetään (14, 15) 15 vierekkäin ennen toisiovaipan (6) suulakepuristamista (5), - että levitetyt kuidut johdetaan vierekkäin tasaus-pyörän (13) ympäri, ja - että kuidut poistetaan tasauspyörältä edelleen vierekkäin sijaiten ja johdetaan suulakepuristettaviksi 20 (5).

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kuitukimpun kuidut (1) levitetään (14, 15) samaan tasoon.

3. Laitteisto monikuituisen toisiovaipan optisen 25 johdinelementin (11) valmistamiseksi, johon laitteistoon kuuluu - suulakepuristin (5) toisiovaipan (6) puristamiseksi väljästi useista optisista kuiduista (1) koostuvan kuitukimpun ympäri, 30. venytyslaitteisto (8) halutun ylimääräisen pituu den aikaansaamiseksi kuituihin toisiovaipan (6) suhteen, ja - välineet (12) toisiovaipatun johdinelementin (11) vastaanottamiseksi, 35 tunnettu siitä, 8 85310 - että laitteistossa on ennen suulakepuristinta (5) välineet (14, 15) kuitukimpun kuitujen (1) levittämiseksi sijaitsemaan vierekkäin ja - tasauspyörä (13), jonka ympäri kuidut ovat johdet-5 tavissa vierekkäin sijaiten.

4. Patenttivaatimuksen 3 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että levitysvälineet (14, 15) sijaitsevat kuitujen (1) liikeradalla ennen tasauspyörää (13) ja sen jälkeen ennen suulakepuristinta (5).

5. Patenttivaatimuksen 3 tai 4 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että levitysvälineet (14, 15) ovat kampamaisia ja levittävät kuidut (1) yhteiseen tasoon.

6. Jonkin patenttivaatimuksen 3-5 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että tasauspyörä (13) muodostaa 15 lieriömäisen kehäpinnan kuituja (1) varten.

7. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen laitteisto, jossa ylimääräisen pituuden aikaansaavaan laitteistoon (8) kuuluu siirtoväline (9) toisiovaipan (6) jarruttamiseksi ja toisiovaipan (6) ja kuitukimpun toisiinsa 20 aksiaalisesti liikkumattomasti kiinnittävä lukintapyörä (10), jonka ympäri vaippa ja kuidut ovat johdettavissa, tunnettu siitä, että tasauspyörä (13) on sovitettu vastaanottamaan kuidut (1 ) jarrutetuilta kuitukeloilta (2). li 9 85310