DE3208172C2 - - Google Patents

Description

Verfahren zur Herstellung eines Grundelements für Lichtwellenleiter-Kabel

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

"Lichtwellenleiter-Kabel" sollen Kabel sein, die eine Anzahl von aus Kunststoff oder Glas bestehenden Lichtwellenleitern - im folgenden kurz "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. 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.

LWL werden in der Nachrichtentechnik als Ersatz für die bisher üblichen metallischen Leiter verwendet. Gegenüber den metallischen 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.

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.

Aus der DE-OS 28 51 955 ist ein LWL-Kabel bekannt, das insbesondere als Seekabel verwendet werden soll. Die Druckschrift befaßt sich daher im wesentlichen mit dem Aufbau einer mechanisch stabilen Hülle, in die optische Glasfasern (LWL) eingebettet sind. Diese Hülle soll möglichst dick sein und einen hohen Druckwiderstand und Widerstand gegen das Arbeiten der See haben. Über die Herstellung des Kabels sind der Druckschrift ebenso keine Angaben zu entnehmen wie über die Gestaltung und die Verarbeitung der Glasfasern.

In der DE-Z "EDN", 1981, Seiten 95 bis 99 sind ein LWL-Kabel und ein Verfahren beschrieben, gemäß dem LWL in einem Kabel angeordnet werden. Die LWL können dabei selbst mit einer Polsterschicht versehen oder lose in einem Röhrchen angeordnet sein. In der Zeitschrift ist auch erwähnt, daß Kabelkonstruktionen bekannt sind, bei denen die LWL in ein Aluminiumrohr eingebettet oder von einer Aluminiumfolie oder einem Stahlband umgeben sind. Wie das LWL-Kabel hergestellt wird und wie dabei die LWL behandelt werden, ist auch dieser Zeitschrift nicht zu entnehmen.

Mit dem eingangs beschriebenen Verfahren läßt sich ein Nachrichtenkabel herstellen, wie es in der DE-OS 23 02 662 beschrieben ist. In diesem Nachrichtenkabel ist eine Anzahl von Lichtleitfasern (LWL) zu einem Grundbündel zusammengefaßt, in welchem die LWL mit endlicher Schlaglänge lose miteinander verdrallt sind. Sie sind von einer gemeinsamen Hülle umgeben. In dieser Druckschrift ist auch erwähnt, daß die Schutzschichten über den LWL durch eine individuelle Farbkennzeichnung äußerlich unterscheidbar gemacht sind. Wie diese Farbkennzeichnung aussieht und wie sie auf die Schutzschichten der LWL aufgebracht wird ist der Druckschrift ebenso wenig zu entnehmen wie ein Hinweis darauf, wie das Nachrichtenkabel insgesamt hergestellt werden soll.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das eingangs geschilderte Verfahren so weiterzubilden, daß ein Grundelement für ein LWL-Kabel in einem Arbeitsgang auf einfache Weise hergestellt werden kann, wobei alle Forderungen an Kabel mit mehreren LWL erfüllt und ein einwandfreier mechanischer Schutz der LWL gewährleistet sein sollen.

Diese Aufgabe wird mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.

Mit einem solchen Verfahren läßt sich ein Grundelement eines optischen Kabels auf sehr einfache Weise und in wirtschaftlicher Fertigung herstellen, das allein oder mit anderen Grundelementen zusammengefaßt die Seelen 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.

Die bisher für die Herstellung von Grundelementen für LWL- Kabel notwendigen einzelnen Arbeitsgänge, die in getrennten Vorrichtungen durchgeführt werden mußten, sind durch dieses Verfahren auf vorteilhafte Weise zusammengefaßt. Trotz der einfachen Arbeitsweise ist sichergestellt, daß die LWL in ihrer als Schutz dienenden Hülle so angebracht sind, daß sie vor mechanischen Beschädigungen weitgehend geschützt sind.

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, sonder mit Überlänge, insbesondere wendelförmig 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.

Das Verfahren nach der Erfindung wird nun anhand eines Ausführungsbeispiels und der Zeichnungen erläutert.

Es zeigt

Fig. 1 in schematischer Darstellung eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Fig. 2 die Position, in welcher die LWL in eine Hülle einlaufen.

Fig. 3 eine Draufsicht auf Teile der in Fig. 1 dargestellten Vorrichtung.

Fig. 4 ebenfalls in schematischer Darstellung eine Draufsicht auf die LWL nach dem Anbringen der Markierungen.

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.

Von einer Spule 1 wird ein LWL 2 abgezogen und über einen Federspeicher 3, der dazu dient, zu große mechanische Belastungen des LWL 2 aufzufangen, einer Färbungseinrichtung 4 zugeführt, in welcher der LWL 2 kontinuierlich eingefärbt wird. Anschließend kann der LWL einer Trockenstation 5 zugeführt werden, in welcher die Farbe getrocknet wird.

Das Einfärben geschieht für die zehn LWL 2 beispielsweise wie folgt:

Es 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.

In der zusätzlichen Bearbeitungsstation werden die LWL a′ bis e′ mit Markierungen versehen. 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.

Die mit Markierungen zu versehenden LWL a′ bis e′ können unter Auslassung der Trockenstation 5 auch direkt zur Signiereinrichtung 8 geführt werden.

Hinter dem Rollenpaar 7 werden alle zehn LWL 2 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. Es wird anschließend über eine Umlenkrolle 15 parallel zu den eingefärbten und markierten LWL 2 geführt, in einer nicht genauer dargestellten Formungsvorrichtung um die LWL 2 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.

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 unterschiedlich 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. Es 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 auch möglich, mehrere Grundelemente 19 zusammenzufassen, vorzugsweise miteinander zu verseilen, und mit einem gemeinsamen Schutzmantel zu versehen.

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. Er wird nach dem Erwärmen in einer Vorrichtung 23 aufgeschlitzt, 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.

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 mit Überlänge, insbesondere wendelförmig eingebettet sind. Zugbelastungen wirken sich daher auf die LWL 2 nicht aus.

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.

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. Zusätzlich könnte auch über die Hülle 11 mindestens ein zugfestes Element angebracht werden.

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 beispielsweise Polyäthylen oder Polyvinylchlorid, bestehen. Es ist jedoch auch möglich, über dem Grundelement 19 bzw. einem Verbund von Grundelementen 19 einen Metallmantel anzubringen, der auch quer zu seiner Längsrichtung gewellt sein kann. Über einem solchen Metallmantel kann dann ein zusätzlicher Kunststoffmantel angebracht werden.

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 2 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 eingezeichnet sind. Die Markierungen 26 können beispielsweise als Farbringe in schwarzer Farbe auf die entsprechenden LWL 2 aufgespritzt werden. Sie sind jeweils in axialem Abstand zueinander angebracht. Die Ausführung der Markierungen 26 ist selbstverständlich beliebig.

Im dargestellten und beschriebenen Ausführungsbeispiel sind zehn LWL 2 für ein Grundelement 19 verwendet. Selbstverständlich ist die Anzahl der LWL 2 eines Grundelements beliebig. Es können also auch weniger oder mehr als zehn LWL 2 in die Hülle 11 eingebracht werden.

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 70°C erwärmt.

Claims (3)

1. Verfahren zur Herstellung eines Grundelements für Lichtwellenleiter-Kabel, welches aus mehreren, farblich unterschiedlich gekennzeichneten und in einer gemeinsamen, rohrförmig geschlossenen Hülle untergebrachten Lichtwellenleitern besteht, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte:
- die Lichtwellenleiter (2) werden zunächst von Spulen (1) abgezogen und danach kontinuierlich mit unterschiedlichen Farben eingefärbt,
- nur ein Teil der Lichtwellenleiter (2) wird anschließend zusätzlich mit im axialen Abstand zueinander angeordneten Markierungen (26) versehen,
- darauf werden alle Lichtwellenleiter (2) in die in axialer Richtung offene, erwärmte und geringfügig gedehnte Hülle (1) eingebracht,
- danach wird die Hülle (11) mittels einer in axialer Richtung verlaufenden Längsnaht fest verschlossen und
- die Hülle (11) wird abschließend abgekühlt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtwellenleiter (2) paarweise mit der gleichen Farbe eingefärbt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in die Hülle (11) zusätzlich mindestens ein zugfestes Element eingebracht wird.