DE68929240T2

DE68929240T2 - Verfahren und Vorrichtung zum Durchführen fadenartiger Elemente durch rohrförmige Produkte

Info

Publication number: DE68929240T2
Application number: DE68929240T
Authority: DE
Inventors: Nobuo Araki; Tadami Ashidate; Osamu Hattori; Kazufumi Tabata; Kiyomi Yokoi
Original assignee: Nippon Steel Welding and Engineering Co Ltd
Current assignee: Nippon Steel Welding and Engineering Co Ltd
Priority date: 1988-03-25
Filing date: 1989-03-23
Publication date: 2001-01-04
Anticipated expiration: 2009-03-24
Also published as: DE68929240D1; EP0334359B1; CA1305095C; EP0334359A2; US5058259A; EP0334359A3

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Durchführen oder -fädeln fadenartiger Elemente durch rohrförmige Produkte und insbesondere ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Durchführen oder -fädeln fadenartiger Elemente durch rohrförmige Produkte durch Vibration.
Das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung werden zum Herstellen von Lichtleitfaserkabeln, Elektrokabeln, Verbundleitungen und ähnlichen Produkten verwendet, die Lichtleitfasern, Metalldrähte und andere fadenartige Elemente aufweisen, die durch Schutzrohre oder Ummantelungen geführt oder gefädelt werden.
Fadenartige Elemente werden häufig durch lange rohrförmige Produkte geführt. Lichtleitfaserkabel, die in jüngster Zeit zunehmend verwendet werden, werden z. B. häufig metallummantelt, um die unzureichende Festigkeit der Lichtleitfasern auszugleichen. In diesen Fällen werden Kerndrähte oder Schnüre von Lichtleitfasern durch Rohre mit einem Durchmesser von nicht mehr als wenigen Millimetern und einer Länge von mehreren hundert Metern geführt. Manchmal werden Führungs- oder Tragdrähte aus Stahl oder aus einem anderen Metall hindurchgeführt, bevor ein Kerndraht oder eine Schnur hindurchgeführt wird.
Typische herkömmliche Verfahren zum Herstellen solcher Produkte, die durch Metall- und andere Rohre geführte fadenartige Elemente aufweisen, sind in der EP-A-0091717 be schrieben. In diesen Verfahren werden Trägerelemente oder Rohre (nachstehend allgemein als Rohre bezeichnet), durch die fadenartige Elemente geführt werden, in Vibration versetzt. Ein fadenartiges Element wird mit Hilfe einer durch eine "vibrierende Förder- oder Transporteinrichtung" darauf ausgeübte Transportkraft vorwärtsbewegt. Wenn ein Rohr beispielsweise länger ist als zehn Meter, wird das Rohr zur einfacheren Handhabung aufgewickelt, und ein fadenartiges Element wird durch das aufgewickelte Rohr geführt.
Ein durch solche herkömmlichen Verfahren durch ein langes Rohr geführtes fadenartiges Element bleibt häufig auf halbem Wege stecken. Das einmal steckengebliebene fadenartige Element bleibt auch dann unbeweglich oder blockiert, wenn das Rohr weiterhin vibriert. Wenn eine solche Blockierung auftritt, muß die gesamte Länge des eingeführten fadenartigen Elements oder ein wesentlicher Teil davon aus dem Rohr herausgezogen werden, bevor der Einführvorgang wiederholt werden kann. Daher waren herkömmliche Verfahren zum Durchführen fadenartiger Elemente durch lange Rohre ineffizient und zeitaufwendig. Nachstehend werden die durch die Erfinder festgestellten Ursachen für das Blockieren oder Steckenbleiben eines fadenartigen Elements auf halbem Wege in einem Rohr dargestellt.
In den herkömmlichen Verfahren vibriert das Einlaßende eines Rohrs zusammen mit einer Rohrwicklung. Das vibrierende Einlaßende, das mit einem fadenartigen Element in Kontakt kommt, übt darauf eine in Richtung des Rohrdurchmessers wirkende Kraft aus. Daher bewegt sich ein Abschnitt des fadenartigen Elements stromaufwärts und in der Nähe des Rohreinlaßendes nachhaltig in diese Richtung. Dadurch bewegt eine Zentrifugalkraft den Abschnitt des fadenartigen Elements in der Nähe des Einlaßendes ruckartig aus dem Rohr heraus, wodurch eine weitere Vorwärtsbewegung des fadenartigen Teils in das Rohr verhindert wird. Außerdem wird durch die schnelle diametrale oder radiale Bewegung des Einlaßendes veranlaßt, daß der gleiche Abschnitt vor dem Einlaßende bleibt, wodurch das fadenartige Element im Rohr herausgezogen wird. Außerdem wird das fadenartige Element in der Nähe des Rohreinlaßendes durch die Vibrationsbewegung wiederholt gebogen und beschädigt. Insbesondere sind Mikrorisse typische Beschädigungen von Lichtleitfasern. Durch den vibrationsinduzierten Kontakt mit dem Rohreinlaßende kann die Oberfläche des fadenartigen Elements abgerieben werden.
Normalerweise wird ein von einer Spule oder Haspel abgewickeltes fadenartiges Element in ein Rohr geführt, durch das das Element transportiert werden soll. Wenn die Abwickelgeschwindigkeit (oder die Zufuhrgeschwindigkeit) für das von der Spule abgewickelte fadenartige Element aus irgendeinem Grunde langsamer ist als die Geschwindigkeit der durch Vibration erzeugten Vorwärtsbewegung, wird das fadenartige Element zurückgezogen, so daß es sich nicht mehr weiter vorwärts in das Rohr bewegt.
Ein fadenartiges Element bewegt sich wellenförmig vorwärts durch das Rohr. Die Vorwärtsbewegung des vorderen Endes des fadenartigen Elements eilt der Vorwärtsbewegung des nachfolgenden Abschnitts nach oder stoppt, wenn das vordere Ende an Unregelmäßigkeiten auf der Innenfläche des Rohrs oder an Fremdmaterie im Rohr anstößt, oder wenn es eine entgegengesetzte oder Rückwärtskraft von der Nähe der oberen Fläche der Innenwand erfährt. Gedrückt durch den folgenden Abschnitt führt das vordere Ende des fadenartigen Elements in diesem Fall plötzlich heftige Wellenbewegungen aus. Dadurch treffen Spitzen solcher Wellenbewegungen im vorderen Ende des fadenartigen Elements hart auf der Innenwand des Rohrs auf, wodurch ein ausreichender Widerstand erzeugt wird, durch den die Bewegung des fadenartigen Elements durch das Rohr plötzlich gestoppt wird.
Das Steckenbleiben eines fadenartigen Elements auf halbem Weg in einem Rohr tritt aufgrund eines einzelnen oder einer Kombination aus den drei vorstehend beschriebenen Ursachen auf.
Gemäß der EP-A-0253636 wird ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Steuern der Vortriebskraft bereitgestellt, die auf ein optisches Übertragungsleitungselement ausgeübt wird, das durch Fluidströmung entlang eines Rohrs vorwärtsbewegt wird.
Gemäß der EP-A-0108590 wird eine Lichtleitfaserübertragungsleitung und ein Verfahren bereitgestellt, gemäß dem Lichtleitfasern in Rohrleitungen angeordnet werden, indem eine Fluidströmung eines gasförmigen Mediums zum Vorwärtsbewegen der Fasern ausgenutzt wird.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum effizienten Durchführen eines fadenartigen Elements durch ein Rohr bereitzustellen, ohne daß das fadenartige Element beschädigt wird. Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der Patentansprüche gelöst.
In einem erfindungsgemäßen Verfahren zum Durchführen eines fadenartigen Elements durch ein Rohr wird das fadenartige Element so zugeführt, daß durch das Rohreinlaßende stromaufwärts und in der Nähe des Einlaßendes keine radiale Bewegung auf einen Abschnitt des fadenartigen Elements ausgeübt wird.
Stattdessen wird das fadenartige Element von einer Wicklung des fadenförmigen Elements abgezogen und durch eine Transportkraft, die durch Vibration erzeugt wird, die auf das fadenartige Element im Rohr wirkt, entlang der Wicklungsachse geführt. Außerdem wird die Zufuhrgeschwindigkeit des fadenartigen Elements an einer Position stromaufwärts des Rohreinlaßendes so eingestellt, daß durch die Zufuhrgeschwindigkeit des fadenartigen Elements dessen Durchgangs- oder Transportgeschwindigkeit bestimmt wird.
Eine Rohrwicklung wird durch Aufwickeln des Rohrmaterials um einen zylinderförmigen Kern, z. B. um eine Haspel oder Spule, hergestellt. Ein Rohr kann auch als kernlose Wicklung ausgebildet werden. Um den Durchgang oder Transport des fadenartigen Elements zu erleichtern und zu verhindern, daß eine übermäßige Biegebeabspruchung auf das fadenartige Element ausgeübt wird, sollte eine Rohrwicklung vorzugsweise einen Durchmesser von nicht weniger als 150 mm aufweisen.
Ein fadenartiges Element wird von einer Spule zugeführt, auf der der Faden aufgewickelt ist, oder von einer stillstehenden Haspel oder von einem Behälter, in dem eine Wicklung des fadenartigen Elements angeordnet ist. Die Spule kann in Drehbewegung versetzt werden, um eine zwangsweise Zufuhr eines fadenartigen Elements von der Spule mit einer der durch Vibration erzeugten Transportgeschwindigkeit entsprechenden Geschwindigkeit zu ermöglichen. Die Zufurgeschwindigkeit des fadenartigen Elements, durch die die durch Vibration erzeugte Transportgeschwindigkeit des fadenartigen Elements bestimmt wird, ist geringer als seine Transportgeschwindigkeit. Durch eine zwischen der Spule oder einer ähnlichen Vorrichtung und dem Rohreinlaßende angeordnete Zufuhreinrichtung wird die Zufuhrgeschwindigkeit eines fadenartigen Elements so gesteuert, daß seine Transport- oder Durchgangsgeschwindigkeit durch die Zufuhrgeschwindigkeit bestimmt wird. Wenn eine angetriebene Spule verwendet wird, wird die Zufuhrgeschwindigkeit des fadenartigen Elements durch Steuern der Drehgeschwindigkeit der Spule eingestellt. Die Zufuhrgeschwindigkeit kann auch durch Reibung zwischen einem fadenartigen Element und einer stromaufwärts des Einlaßendes eines Rohrs angeordneten Führung gesteuert werden, durch die das fadenartige Element gehalten bzw. gestützt wird. Beispielsweise wird die Zufuhrgeschwindigkeit durch Erhöhen der Reibung zwischen dem fadenartigen Element und der Führung vermindert. Wenn die Drehgeschwindigkeit einer Spule gesteuert und die Reibung einer Führung ausgenutzt wird, kann die Zufuhrgeschwindigkeit eines fadenartigen Elements nicht schneller gemacht werden als die durch Vibration erzeugte Transportgeschwindigkeit. Ein fadenartiges Element kann durch eine Zufuhreinrichtung entweder nur während einer frühen Phase des Transports oder kontinuierlich während der gesamten Zeitdauer des Transports in das Einlaßende eines Rohrs eingeführt werden. Im letztgenannten Fall drückt die Zufuhreinrichtung ein fadenartiges Element durch das Rohreinlaßende in das Rohr, so daß das fadenartige Element durch das Rohr transportiert wird. Es wird veranlaßt, daß die Zufuhrgeschwindigkeit des fadenartigen Elements kleiner ist als die durch Vibration erzeugte Transportgeschwindigkeit.
Eine Rohrwicklung, die entweder kernlos oder um einen zylinderförmigen Kern gewickelt ist, kann durch bekannte Vorrichtungen, z. B. einen Vibrationsmotor oder einen elektromagnetischen Schwingungserzeuger in Vibration versetzt werden, indem ein Bauteil oder Element in Vibration versetzt wird, das die Wicklung hält oder stützt. Der Vibrationswinkel (d. h. der Steigungswinkel der Spirale), die Vibrations- oder Schwingungsfrequenz und die Gesamtamplitude der Vobration bezüglich der vertikalen Komponente betragen vorzugsweise zwischen 5 und 30 Grad, zwischen 10 und 30 Hz bzw. zwischen 0,2 und 2,0 mm. Es kann auch ein Ultraschalloszillator verwendet werden.
Um zu gewährleisten, daß das Einlaßende eines Rohrs einen Abschnitt eines fadenartigen Elements stromaufwärts und in der Nähe des Einlaßendes nicht radial bewegt, ist das Rohreinlaßende am Boden oder an einer geeigneten Struktur oder Vorrichtung in seiner Nähe unbeweglich befestigt. Außerdem kann das Rohreinlaßende so gehalten werden, daß eine Längsbewegung des Rohrs möglich ist, während eine diametrale oder radiale Bewegung des Rohrs verhindert wird.
Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Durchführen oder Transportieren eines fadenartigen Elements durch ein Rohr weist auf: ein zylinderförmiges Element, um das ein Rohr, durch das ein fadenartiges Element transportiert werden soll, gewickelt ist, um eine Rohrwicklung zu bilden, eine Vorrichtung zum Halten des Rohreinlaßendes, so daß das Rohreinlaßende einen Abschnitt des fadenartigen Elements vor dem Rohreinlaßende und in dessen Nähe nicht bewegt, eine Vorrichtung, durch die das zylinderförmige Element so in Vibration versetzt wird, daß ein vorgegebener Punkt des Rohrs sich entlang eines spiralförmigen Weges hin- und hergehend bewegt, eine Vorrichtung zum Zuführen des fadenartigen Elements in die in Vibration versetzte Rohrwicklung von einem Ende des Rohrs, und eine Vorrichtung zum Steuern der Zufuhrgeschwindigkeit des fadenartigen Elements.
Die Zufuhreinrichtung für das fadenartige Element kann eine beliebige Struktur haben, gemäß der die Zufuhrgeschwindigkeit des fadenartigen Elements an einer Position vor dem Rohreinlaßende so gesteuert wird, daß durch die Zufuhrgeschwindigkeit des fadenartigen Elements dessen Transport- oder Durchgangsgeschwindigkeit bestimmt wird. Außerdem können die Vorrichtung zum Halten des Einlaßendes und jede der Vorrichtungen zum Halten eines fadenartigen Elements, die vorstehend beschrieben wurden, zu einer einzigen integrierten Einheit kombiniert werden.
Wenn eine Rohrwicklung durch das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung so in Vibration versetzt wird, daß ein vorgegebener Punkt des Rohrs sich entlang eines spiralförmigen Weges hin- und hergehend be wegt, wird durch die Rohrinnenwand eine diagonal vorwärts und senkrecht gerichtete Kraft auf das fadenartige Element in der Rohrwicklung ausgeübt. Daher wird durch diese Kraft veranlaßt, daß das fadenartige Element im Rohr sich entlang der Rohrinnenwand ruckweise oder gleitend diagonal vorwärts und senkrecht bewegt. Dabei wird durch die Rohrinnenwand intermittierend eine in Umfangsrichtung der Wicklung wirkende Transportkraft auf das fadenartige Element im Rohr ausgeübt, durch die das fadenartige Element durch das Rohr vorwärtsbewegt wird.
Weil das Rohreinlaßende fest gehalten wird, wirkt in der Nähe des Einlaßendes keine Zentrifugalkraft auf das fadenartige Element. Deshalb springt das fadenartige Element nicht aus dem Rohr heraus. Weil das fadenartige Element in der Nähe der Einlaßöffnung keine plötzliche Bewegung erfährt, bleibt das fadenartige Element weder vor dem Einlaßende, noch wird es beschädigt.
Wenn ein dem Rohr zuzuführendes fadenartiges Element entlang der Wicklungsachse von einer aus dem fadenartigen Element hergestellten Wicklung abgezogen wird, muß die Spule und die um sie gewickelte Rohrwicklung nicht gedreht werden. Zum Abziehen des fadenartigen Elements von der Wicklung ist nur eine geringe Kraft erforderlich. Daher ist die durch Vibration erzeugte Transportkraft zum Zuführen des fadenartigen Elements zum Rohreinlaßende ausreichend. Die Kraft zum Abziehen des fadenartigen Elements von der Wicklung ist, wie vorstehend erwähnt, nicht nur gering, sondern auch im wesentlichen konstant. Durch eine solche Kraft wird eine stabile Zufuhr des fadenartigen Elements zur Rohreinlaßöffnung gewährleistet, wodurch die Gefahr vermindert wird, daß das transportierte fadenartige Element auf halbem Wege steckenbleibt.
Wenn die Zufuhrgeschwindigkeit eines fadenartigen Elements, durch die die Transport- oder Durchgangsgeschwindigkeit des fadenartigen Elements bestimmt ist, größer ist als die durch Vibration erzeugte Transportgeschwindigkeit des fadenartigen Elements, wird das fadenartige Element durch das Rohreinlaßende in das Rohr gezwungen. Durch Vibration wird nicht nur eine Transportkraft erzeugt, sondern es wird auch das Einführen des fadenartigen Elements durch Reduzieren der Reibung zwischen dem fadenartigen Element und der Rohrinnenfläche erleichtert. Die zum zwangsweisen Einführen erforderliche Kraft muß groß genug sein, um den Reibungswiderstand zu überwinden, den die Rohrinnenfläche dem sich durch das Rohr bewegenden fadenartigen Element entgegensetzt, und gleichzeitig so klein, daß das fadenartige Element nicht bricht. Durch einen geeigneten Druckkraftwert wird ermöglicht, daß das fadenartige Element mit einer Geschwindigkeit vorwärtsbewegt werden kann, die höher ist als die Geschwindigkeit, die durch die ausschließlich durch Vibration erzeugte Transportkraft erhalten wird. Die durch eine solche Kraft erhaltene Druckwirkung ist außerdem effektiv, um den durch die Rohrinnenfläche ausgeübten Reibungswiderstand zu überwinden. Andererseits nimmt der Reibungswiderstand mit einer zunehmenden Länge eines durch ein Rohr geführten fadenartigen Elements zu. Daher verschwindet die Effizienz der zwangsweisen Zufuhr des fadenartigen Elements, wenn ein bestimmter Punkt überwunden ist. Deshalb müssen eine geeignete Druckkraft und eine geeignete Geschwindigkeit hinsichtlich dieser Punkte sorgfältig ausgewählt werden. Im allgemeinen ist die Gefahr des Steckenbleibens auf halbem Wege bei einem zwangsweise eingeführten fadenartigen Element geringer. Aufgrund der vorstehend erwähnten Beschränkung hinsichtlich der verwendbaren Länge ist diese Verfahren jedoch nur für Rohre geeignet, die nicht länger sind als meh rere hundert Meter. Erfindungsgemäß ist die Zufuhrgeschwindigkeit eines fadenartigen Elements geringer als die Transportgeschwindigkeit des fadenartigen Elements, so daß das fadenartige Element im Rohr zurückgezogen wird. Durch dieses Zurückziehen wird die Welligkeit oder Wellenbewegung des fadenartigen Elements im Rohr reduziert. Durch die reduzierte Welligkeit oder Wellenbewegung wird die Reibung zwischen der Rohrinnenfläche und dem vorderen Ende des fadenartigen Elements am Scheitelwert der Wellenbewegung reduziert oder eliminiert. Dadurch wird die Gefahr des Steckenbleibens auf hablem Wege vollständig eliminiert.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung wird gewährleistet, daß ein fadenartiges Element effizient und ohne Degenerierung und Beschädigung auch dann durch ein Rohr geführt oder transportiert werden kann, wenn der Rohrdurchmesser klein ist (wenn das Rohr z. B. einen Außendurchmesser von 2 mm oder weniger hat) und die Rohrlänge groß ist (wenn das Rohr z. B. eine Gesamtlänge von 1 km oder mehr hat).
Fig. 1 zeigt eine Seitenansicht einer ersten bevorzugten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Lichtleitfasertransportvorrichtung;
Fig. 2 zeigt eine Draufsicht eines Vibrationstischs der Vorrichtung von Fig. 1;
Fig. 3 zeigt eine vertikale Querschnittansicht zum Darstellen der Befestigung des Rohreinlaßendes;
Fig. 4 und 5 zeigen, wie eine Lichtleitfaser am Rohreinlaßende vorwärtstransportiert wird. Fig. 4 zeigt eine bei der vorliegenden Erfindung vorliegende Situation, während Fig. 5 eine bei einem herkömmlichen Verfahren vorliegende Situation zeigt;
Fig. 6 zeigt eine Seitenansicht einer zweiten Ausführungsform einer Lichtleitfasertransportvorrichtung;
Fig. 7 zeigt eine Seitenansicht einer dritten Ausführungsform einer Lichtleitfasertransportvorrichtung;
Fig. 8 zeigt eine perspektivische Ansicht zum Darstellen eines Verfahrens zum Herstellen einer Lichtleitfaserwicklung;
Fig. 9(a) und 9(b) zeigen, wie eine Lichtleitfaser an einem Rohreinlaßende vorwärtstransportiert wird;
Fig. 10 zeigt eine Seitenansicht einer vierten Ausführungsform einer Lichtleitfasertransportvorrichtung;
Fig. 11 zeigt eine Seitenansicht einer fünften bevorzugten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Lichtleitfasertransportvorrichtung;
Fig. 12 zeigt eine Draufsicht eines Vibrationstischs der in Fig. 11 dargestellten Vorrichtung;
Fig. 13 zeigt eine Detailansicht einer Rollenzufuhreinrichtung und eines Rohrhalters der in Fig. 11 dargestellten Vorrichtung;
Fig. 14 zeigt, wie eine Lichtleitfaser an einem Rohreinlaßende auf der in Fig. 11 dargestellten Vorrichtung vorwärtstransportiert wird;
Fig. 15 zeigt den Zustand einer Lichtleitfaser im Rohr mit verschiedenen Überlängen;
Fig. 16 zeigt eine Seitenansicht einer sechsten Ausführungsform einer Lichtleitfasertransportvorrichtung;
Fig. 17 zeigt eine Seitenansicht einer siebenten Ausführungsform einer Lichtleitfasertransportvorrichtung;
Fig. 18 zeigt eine perspektivische Ansicht einer an einer Haspel der in Fig. 17 dargestellten Vorrichtung befestigten Lichtleitfaserführung;
Fig. 19 zeigt, wie eine Lichtleitfaser an einem Rohreinlaßende durch die in Fig. 17 dargestellten Vorrichtung vorwärtstransportiert wird;
Fig. 20 zeigt eine Seitenansicht einer achten Ausführungsform einer Lichtleitfasertransportvorrichtung;
Fig. 21 zeigt eine Seitenansicht einer neunten Ausführungsform einer Lichtleitfasertransportvorrichtung; und
Fig. 22 zeigt eine Seitenansicht einer zehnten bevorzugten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Lichtleitfasertransportvorrichtung;
Alle nachstehend beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung beziehen sich auf den Transport einer Lichtleitfaser durch ein Stahlrohr.

Bevorzugte Ausführungsform I

Zunächst wird eine bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Ausführen eines Transportverfahrens beschrieben. Fig. 1 zeigt eine Gesamtansicht einer erfindungsgemäßen Transportvorrichtung, und Fig. 2 zeigt eine Draufsicht bei dieser Vorrichtung verwendeten Vibrationstischs.
Eine Basis 11 ist am Boden 10 stabil befestigt, so daß sie nicht vibriert. Schraubenfedern 18 zum Halten eines Vibrationstischs sind an vier Ecken der Oberseite der Basis 11 angeordnet.
Ein flacher, quadratischer Vibrationstisch 14 ist auf der Basis 11 angeordnet, wobei die Schraubenfedern 18 zwischen der Basis und dem Vibrationstisch angeordnet sind. Ein Halterahmen 15 erstreckt sich von der Unterseite des Vibrationstischs 14 nach unten.
Der Halterahmen 15 unter dem Vibrationstisch 14 trägt ein Paar Vibrationsmotoren 21, 22. Der Vibrationsmotor 22 ist bezüglich der Mittelachse C des Tischs 14 diametral gegenüber dem Motor 21 angeordnet. Die Drehwellen der Vibrationsmotoren 21, 22 sind jeweils parallel zu einer vertikalen Ebene angeordnet, die die Mittelachse C enthält, und bezüg lich der Oberfläche des Vibrationstischs unter einem Winkel von 75º entgegengesetzt geneigt. An beiden Enden der Drehwellen der Vibrationsmotoren 21, 22 sind Unwuchten 24 befestigt. Durch die durch die Drehbewegung der Unwuchten 24 erhaltene Zentrifugalkraft wird eine Vibrationskraft auf den Vibrationstisch 14 ausgeübt, die schräg zu seiner Oberfläche wirkt. Die gepaarten Vibrationsmotoren 21, 22 werden so angetrieben, daß die durch sie erzeugten Vibrationen die gleiche Frequenz und die gleiche Amplitude aufweisen, die durch sie erzeugten Vibrationskräfte jedoch um 180º voneinander versetzt sind. Wenn die durch die gepaarten Motoren 21, 22 erzeugten Vibrationen kombiniert werden, vibriert der Vibrationstisch 14 so, daß er sich entlang eines spiralförmigen Weges bewegt, dessen Mittelachse mit der Mittelachse C des Vibrationstischs 14 übereinstimmt. Die Vibration des Vibrationstischs 14 wird aufgrund der zwischen Vibrationstisch und Basis angeordneten Haltefedern 18 jedoch nicht auf die Basis 11 übertragen.
Anstelle der Vibrationsmotoren 21, 22 können Vibrationseinrichtungen verwendet werden, in denen Kröpfungen, Nocken bzw. Exzenter oder Elektromagnete verwendet werden. Außerdem können die Vibrationsmotoren 21, 22 auf andere Weise als in den Figuren dargestellt am Vibrationstisch 14 befestigt werden.
Ein zylinderförmiges Element (Haspel 27) ist am Vibrationstisch 14 so befestigt, daß seine Achse mit der Mittelachse C des Vibrationstischs 14 übereinstimmt. Ein Rohr 1, durch das eine Lichtleitfaser 7 transportiert oder geführt werden soll, ist um die Haspel 27 gewickelt. Die Lichtleitfaser 7 wird vom oberen Ende der Rohrwicklung 6 in das Rohr 1 eingeführt. Um zu gewährleisten, daß in der Lichtleitfaser keine übermäßige Biegebeanspruchung auftritt, sollte die Rohrwicklung 6 vorzugsweise einen Durchmesser von nicht we niger als 150 mm aufweisen. Die in dieser Ausführungsform verwendete Lichtleitfaser ist eine mit Harz vorbeschichtete Lichtleitfaser. Das Rohr 1 ist ein Stahlrohr. Der Außenumfang des unteren Flanschs 29 der Haspel 27 ist durch Befestigungs- oder Spannvorrichtungen 31 am Vibrationstisch 14 befestigt, so daß die Vibration der Vibrationsmotoren 21, 22 zuverlässig aufgenommen wird. Die Haspel 27 weist eine um ihren Umfang geschnittene (nicht dargestellte) Nut auf, wobei aufeinanderfolgende Stege und Vertiefungen zu ihrer Achse zeigen. Die Nut ist so ausgebildet, daß das Rohr 1 damit in engen Kontakt kommt.
Eine Abwickelspule 34, die eine Lichtleitfaserzufuhreinrichtung 33 aufweist, ist neben der Haspel 27 angeordnet. Die Abwickelspule 34 wird auf einem Stützgestell 35 drehbar gehalten. Die Abwickelspule 34 führt die um sie gewickelte Lichtleitfaser 7 dem trichterförmigen Einlaßende 3 des Rohrs zu.
In der Nähe der Abwickelspule 34 ist ein Antriebsmotor 38 angeordnet. Die Abwickelspule 34 und der Antriebsmotor 38 sind über einen Riemen 40 miteinander verbunden. Die durch den Antriebsmotor 38 in Drehbewegung versetzte Abwickelspule 34 führt die Lichtleitfaser 7 dem um die Haspel 27 gewickelten Rohr 1 zu.
Eine zylinderförmige Führung 43 ist in der Nähe der Position angeordnet, wo eine Lichtleitfaser von der Abwickelspule 34 abgewickelt wird. Die Führung 43 hält die von der Abwickelspule 34 abgewickelte Lichtleitfaser.
Ein Lichtleitfaserzufuhrzustandsensor 47 ist stromabwärts von der Führung 43 angeordnet. Der Lichtleitfaserzufuhrzustandsensor 47 weist einen Halteständer 48 und einen daran befestigten Lichtleitfaserniveausensor 49 auf. Der Lichtleitfaserniveausensor 49 weist einen Bildsensor und eine gegenüberliegend angeordnete Lichtquelle auf. Der im Transportweg der Lichtleitfaser 7 angeordnete Lichtleitfaserniveausensor 49 erfaßt ihren Durchhängezustand. Als Bildsensor wird ein CCD-Zeilensensor verwendet.
Mit dem Lichtleitfaserzufuhrzustandsensor 47 ist eine Drehgeschwindigkeitssteuerung 52 verbunden, die die Spannung einer Spannungsversorgung 39 des Antriebsmotors 38 auf der Basis von Signalen vom Lichtleitfaserzufuhrzustandsensor 47 steuert. Die Drehgeschwindigkeit des Antriebsmotors, d. h. die Abwickelgeschwindigkeit der Lichtleitfaser 7, wird gemäß dem Niveau gesteuert, auf dem die Lichtleitfaser 7 mit den Lichtstrahlen von der Lichtquelle des Lichtleitfaserniveausensors 49 wechselwirkt.
Die Geschwindigkeit, mit der die Lichtleitfaser 7 durch das Rohr 1 transportiert wird, ist nicht immer konstant, sondern kann variieren, wenn ein Resonanzzustand auftritt, oder in Abhängigkeit vom Oberflächenzustand der Innenwand des Rohrs 1 und der Lichtleitfaser 7. Durch eine Änderung der Lauf- oder Transportgeschwindigkeit der Lichtleitfaser 7 im Rohr 1 wird die Zufuhrzustand der Lichtleitfaser 7 außerhalb des Rohrs beeinflußt. Wenn die Zufuhrgeschwindigkeit der Transportgeschwindigkeit nicht folgen kann, kann die Lichtleitfaser 7 entweder übermäßig durchhängen oder überspannt oder überstreckt werden und brechen, so daß die Lichtleitfaser 7 nicht glatt oder gleichmäßig zugeführt wird. Die Zufuhrgeschwindigkeit der Lichtleitfaser 7 kann jedoch permanent innerhalb eines Soll-Bereichs gehalten werden, indem die Drehbewegung der Abwickelspule 34 in Abhängigkeit vom Lauf- oder Transportzustand der Lichtleitfaser 7 im Rohr 1 verändert oder gestoppt wird. Dann wird die Lichtleitfaser 7 im optimalen Zustand gehalten (wobei die Lichtleitfaser leicht durchhängt, wie in Fig. 1 dargestellt), ohne daß sie übermäßig durchhängt oder überspannt bzw. überstreckt wird. Dadurch wird die Lichtleitfaser 7 glatt durch das Rohr 1 transportiert, ohne daß darauf eine Belastung ausgeübt wird, und ohne daß ihrer Transportbewegung ein Widerstand entgegengesetzt wird. Eine Lichtleitfaser mit einem Durchmesser von 0,4 mm kann nicht in ein Stahlrohr mit einem Innendurchmesser von 0,5 mm eingeführt werden, wenn darauf eine Kraft von 20 g oder mehr in der der Zufuhrrichtung entgegengesetzten Richtung wirkt.
Eine zylinderförmige Führung 54 und eine elektromagnetische Zufuhreinrichtung 55 sind an der Austrittseite des Lichtleitfaserzufuhrzustandsensors 47 angeordnet. Die elektromagnetische Zufuhreinrichtung 55 transportiert eine Lichtleitfaser 7 von der Führung 54 zum trichterförmigen Rohrende 3.
Der Einlaß und der Auslaß der Führungen 43 und 54 sollte vorzugsweise eine glatte, gekrümmte Oberfläche aufweisen. Die Führungen 43 und 54 müssen aus Materialien, wie beispielsweise Glas und Kunststoff, hergestellt sein, deren Reibungskoeffizienten klein genug sind, um einen glatten Transport der optischen Faser 7 zu gewährleisten. Es kann eine Einrichtung zum Zuführen eines festen Schmiermittels, z. B. Kohlenstoffpulver, Talk, Molybdändisulfid usw., zur Oberfläche der sich durch die Führungen 43, 54 bewegenden Lichtleitfaser 7 vorgesehen sein.
An der Austrittseite der elektromagnetischen Zufuhreinrichtung 55 ist ein Metallrohrhalter 57 angeordnet. Die Innenseite des Metallrohrhalters 57 ist trichterförmig ausgebildet, wie in Fig. 3 dargestellt.
Nachstehend wird ein Verfahren zum Transportieren einer Lichtleitfaser 7 unter Verwendung der vorstehend beschriebenen Vorrichtung durch ein Rohr 1 beschrieben.
Im voraus wird eine Wicklung 6 durch Wickeln eines Rohrs 1 um eine Haspel 27 hergestellt. Das um die Haspel 27 gewickelte Rohr 1 muß nicht einlagig, sondern kann mehrlagig gewickelt sein. Bei einer mehrlagigen Wicklung ist die erste Wicklungslage in eine in der Oberfläche der Haspel 27 ausgebildeten Nut dicht eingepaßt. Die zweite und weitere Lagen sind in zwischen den Windungen des Rohrs 1 der vorangehenden Lage gebildeten Vertiefungen eingepaßt. Dann wird die Haspel 27, die das gewickelte Rohr 1 trägt, so auf dem Vibrationstisch 14 befestigt, daß die Wicklungsachse mit der Mittelachse C des Vibrationstischs 14 übereinstimmt.
Eine Teil des Rohrs, der den Einführabschnitt 2 bildet, wird von der Wicklung abgewickelt und in eine geeignete Länge geschnitten. Diese geschnittene Länge des Rohrs wird in einer horizontalen Ebene gebogen. Dann wird das Einlaßende 4 des Rohrs, das durch eine Führungsöffnung 58 im Metallrohrhalter 57 geführt wird, trichterförmig ausgebildet und durch ein Metallbefestigungselement 59 am Metallrohrhalter befestigt. Das entfernteste Ende 5 des Einführabschnitts 2 wird durch ein Metallbefestigungselement 61 am Flansch 29 der Haspel 27 befestigt.
Eine Lichtleitfaser 7, die aus einer vorbeschichteten Faser besteht, wird um die Abwickelspule 34 gewickelt. Das von der Abwickelspule 34 abgezogene vordere Ende 8 der Lichtleitfaser 7 wird durch den Metallrohrhalter 57 in das Einlaßende 4 des Rohrs eingeführt, nachdem es durch die Führung 43, den Lichtleitfaserzufuhrzustandsensor 47, die Führung 54 und die Zufuhreinrichtung 55 geführt wurde.
Die Antriebsmotoren 21, 22, die Zufuhreinrichtung 55 und der Antriebsmotor 38 der Abwickelspule 34 werden nacheinander eingeschaltet.
Durch die am Vibrationstisch 14 an den vorstehend beschriebenen Positionen befestigten Antriebsmotoren 21, 22 erfährt der Vibrationstisch 14 ein Drehmoment um seine Mittelachse C und eine entlang dieser wirkende Kraft. Dadurch bewegt sich ein vorgegebener Punkt auf dem Vibrationstisch entlang einer Spirale H, wie in Fig. 1 dargestellt. Die so erzeugte Vibration V wird vom Vibrationstisch 14 über die Befestigungs- oder Spannvorrichtungen 31, die Haspel 27 und die Rohrwicklung 6 auf den Rohreinführabschnitt 2 übertragen.
Nachstehend wird unter Bezug auf Fig. 3 und 4 (in Fig. 4 ist der gekrümmte Rohreinführabschnitt 2 zur Vereinfachung als gerader Rohrabschnitt dargestellt) beschrieben, wie die Lichtleitfaser 7 in das Rohr 1 eintritt, wenn der Transportvorgang beginnt. Der Einführabschnitt 2 weist einen Übergangspunkt T auf, an dem die Vibrationsrichtung mit der Richtung zum Mittelpunkt der Krümmung des Einlaßabschnitts 2 übereinstimmt. Im (in Fig. 3 schraffierten) Abschnitt zwischen dem trichterförmigen Ende 3 und dem Übergangspunkt T wird durch die von der Rohrinnenwand auf die Lichtleitfaser 7 übertragene Vibration keine Transportkraft erzeugt. In diesem Abschnitt wird das vordere Ende der Lichtleitfaser 7 durch die durch die Zufuhreinrichtung 55 erzeugte Druckkraft vorwärtsbewegt. Außerdem wird in diesem Abschnitt durch die Vibration verhindert, daß die Lichtleitfaser 7 entlang der Innenwand des Rohrs gleitet, wird die Reibung zwischen der Lichtleitfaser 7 und der Rohrinnenwand reduziert, und wird die Vorwärtsbewegung des vorderen Endes der durch die Zufuhreinrichtung 55 gedrückten Lichtleitfaser 7 erleichtert.
Im Bereich zwischen dem Übergangspunkt T und dem entferntesten Ende 5 des Einführabschnitts 2 nimmt die Transportkomponente der Vibrationskraft nach und nach zu. Die vor diesem Abschnitt oder zwischen dem trichterförmigen Ende 3 und dem Übergangspunkt T angeordnete Lichtleitfaser 7 befindet sich innerhalb des Rohrs und unter dem Einfluß der Antriebskraft der Zufuhreinrichtung 55. Daher wirkt in diesem Bereich (aufgrund der Wirkung der Zentrifugalkraft und der Trägheit des nachfolgenden Lichtleitfasermaterials) auf das vordere Ende der Lichtleitfaser 7 keine Kraft, die die Vorwärtsbewegung behindert. Daher bewegt sich das vordere Ende der Lichtleitfaser 7 vorwärts, wenn durch das in Vibration versetzte Rohr eine Transportkraft auf die Lichtleitfaser 7 ausgeübt wird (oder wenn der Winkel zwischen der Richtung der Vibration und der Transportrichtung ein spitzer Winkel ist). Durch die durch Vibration erzeugte Transportkraft wird die Lichtleitfaser 7 vorwärtsbewegt, nachdem ihr vorderes Ende den Übergangspunkt T passiert hat. Wenn das vordere Ende das entfernteste Ende 5 des Einlaßabschnitts 2 erreicht, liegt das entfernteste Ende 5 am obersten Ende der Wicklung 6, so daß die Lichtleitfaser 7 im wesentlichen tangential zur Wicklung 6 in das Rohr 1 geführt wird. Wenn die Lichtleitfaser 7 auf diese Weise geeignet in das Rohr 1 eingeführt wurde, wird die Drehbewegung der Zufuhreinrichtung 55 unterbrochen. Dann dient die Zufuhreinrichtung 55 als Halteführung.
Mit der in der EP-A-91717 beschriebenen Technologie wird das vordere Ende einer Lichtleitfaser über eine vorgegebene Strecke L eingeführt, bevor der Transportvorgang beginnt, wie in Fig. 5 dargestellt. Daher muß auf die Lichtleitfaser 7 am trichterförmigen Ende 3 eine durch Vibration erzeugte Transportkraft ausgeübt werden, um zu erreichen, daß die Transportkraft groß genug wird, um eine durch die Wirkung der Zentrifugalkraft und eine durch die Trägheit des hinter dem Einlaßende 3 angeordneten Lichtleitfasermaterials 7 verursachte Kraft zu überwinden. Die durch Vibration erzeugte Transportkraft wird der kombinierten Kraft gleich, um die Vorwärtsbewegung der Lichtleitfaser an der Position P zu verhindern. Die Strecke L ist größer als der Abstand zwischen dem Punkt P und dem trichterförmigen Ende 3 des Rohrs. Die Lichtleitfaser bewegt sich nicht vorwärts, während ihr vorderes Ende stromabwärts von der Position P bleibt. Die Lichtleitfaser beginnt sich erst dann vorwärtszubewegen, wenn das vordere Ende die Position P passiert hat.
Wie gemäß Fig. 4 und 5 ersichtlich ist, wird durch das herkömmliche Verfahren eine wesentliche Länge der Lichtleitfaser vor Beginn des Transportvorgangs in das Rohr eingeführt. Durch die bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist ein solcher anfänglicher Einführvorgang dagegen nicht erforderlich.
Angetrieben durch eine Komponente der durch die Innenwand des Rohrs 1 ausgeübten Kraft, die in Umfangsrichtung der Wicklung wirkt, bewegt sich die Lichtleitfaser 7 in der Rohrwicklung 6 weiter in das Rohr hinein. Weil die Wicklungsachse mit der Mittelachse C des Vibrationstischs 14 übereinstimmt, bewegt sich die Lichtleitfaser 7 im Rohr kreisförmig um die Mittelachse C (in der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform im Uhrzeigersinn).
Nachstehend wird erneut auf Fig. 1 Bezug genommen.
Wenn die spiralförmige Vibration über den Vibrationstisch 14 auf die Rohrwicklung 6 übertragen wird, bewegt sich die vom trichterförmigen Rohrende 3 über der Wicklung 6 zugeführte Lichtleitfaser 7 kontinuierlich durch das Rohr 1 vorwärts. D. h., durch die Vibration der Wicklung 6 wird die von der Abwickelspule 34 abgewickelte Lichtleitfaser 7 vorwärtsbewegt durch die Führung 43, den Lichtleitfaserzufuhrzustandsensor 47, die Führung 54, die Zufuhreinrichtung 55, das trichterförmige Rohrende 3, den Einlaßabschnitt 2, die Wicklung des Rohrs 1 und das Rohrauslaßende. Dadurch wird die Lichtleitfaser 7 in einer vorgegebenen Zeit über die gesamte Länge der Rohrwicklung 6 bewegt. Weil das Rohreinlaßende 4 befestigt ist, wird die Lichtleitfaser 7 durch das trichterförmige Ende 3 nicht beschädigt.
Durch eine Änderung der Transportgeschwindigkeit der Lichtleitfaser 7 wird ihr Zufuhrzustand an der Position be einflußt, wo der Lichtleitfaserniveausensor 49 angeordnet ist, und die resultierende Änderung des Zufuhrzustands wird unverzüglich durch den Lichtleitfaserniveausensor 49 erfaßt. Wenn der Lichtleitfaserniveausensor 49 erfaßt, daß die Lichtleitfaser 7 überspannt bzw. überstreckt ist, wird dem Antriebsmotor 38 ein entsprechendes Signal zugeführt, um die Drehgeschwindigkeit der Abwickelspule 34 und dadurch die Zufuhrgeschwindigkeit der Lichtleitfaser 7 zu erhöhen. Wenn erfaßt wird, daß die Lichtleitfaser 7 übermäßig durchhängt, wird der Antriebsmotor 38 so gesteuert, daß die Zufuhrgeschwindigkeit der Lichtleitfaser 7 vermindert wird. Auf diese Weise wird jeder abnormale Zustand der Vorwärtsbewegung der Lichtleitfaser unverzüglich erfaßt, korrigiert und der Normalzustand wiedereingerichtet.

Ausführungsform II (nicht Teil der Erfindung)

Fig. 6 zeigt eine andere Ausführungsform. In allen folgenden Ausführungsformen sind die Vorrichtungen und Bauteile, die den in den Fig. 1 bis 3 dargestellten Vorrichtungen und Bauteilen ähnlich sind, durch gleiche Bezugszeichen bezeichnet und werden nicht ausführlich beschrieben.
In dieser zweiten Ausführungsform sinkt die von der Wicklung 9 abgewickelte Lichtleitfaser 7 durch ihr Eigengewicht in den Rohreinführabschnitt 2 herab.
Ein Rahmen 64 ist diagonal über dem Vibrationstisch 14 am Boden 10 befestigt. Eine Haspel 66, um die eine Lichtleitfaser 7 gewickelt ist, ist auf dem Rahmen 64 angeordnet.
Eine Lichtleitfaserführung 68 ist in der Nähe des Rahmens 64 angeordnet. Die Lichtleitfaserführung 68 weist ein durch eine Klammer 69 gehaltenes Führungsrohr 70 auf. Das Führungsrohr 70 besteht aus einem vertikalen Abschnitt 71 und einem diagonal nach unten gekrümmten Abschnitt 72. Das stromaufwärtsseitige Ende des gekrümmten Abschnitts 72 des Führungsrohrs 70 öffnet sich diagonal nach unten. Die Oberfläche des Rahmens 64, auf dem die Haspel angeordnet ist, ist geneigt, so daß die Achse der Lichtleitfaserwicklung der Öffnung des gekrümmten Abschnitts 72 des Führungsrohrs 70 zugewandt ist.
Ein Metallrohrhalter 74 ist in der Nähe der Lichtleitfaserführung 68 auf ihrer Austrittseite angeordnet. Der Metallrohrhalter 74 weist eine Durchgangsöffnung 75 auf. Weil das Ende 3 des durch die Durchgangsöffnung 75 geführten Rohrs trichterförmig ausgebildet ist, wird das Rohreinlaßende 4 in der Durchgangsöffnung 75 stabil oder fest gehalten. Dadurch bewegt sich das durch den Metallrohrhalter 74 gehaltene Rohreinlaßende 4 weder diametral oder radial noch in Längsrichtung.
Das Rohr 1 wird um die Haspel 27 gewickelt, wodurch eine Rohrwicklung 6 gebildet wird, deren letzte Lage durch ein Klebeband 30 befestigt wird. Der Einführabschnitt 2 mit einer vorgegebenen Länge wird von der Wicklung abgewickelt, nach oben gebogen und erweitert. Das Einlaßende 4 wird am Metallrohrhalter 74 befestigt. Eine Wicklung 9 der Lichtleitfaser 7 wird in dem durch den Hersteller gewickelten Zustand verwendet. Das von der Haspel 66 abgewickelte vordere Ende der Lichtleitfaser 7 wird durch das Führungsrohr 70 in das Einlaßende 4 eingeführt. Dann werden die Antriebsmotoren 21, 22 eingeschaltet. Auf die zur Wicklung 9 geformte Lichtleitfaser 7 wird keine später beschriebene Gegentorsionskraft ausgeübt.
Die Lichtleitfaser 7 sinkt durch die Schwerkraft durch den vertikalen Abschnitt 71 des Führungsrohrs 70 und den Einführabschnitt 2 des Rohrs 1 herab. Daher wird durch diese Ausführungsform die Last, die aufgenommen werden muß, wenn die Lichtleitfaser 7 von der Wicklung 9 abgewickelt wird, und die anfangs zu transportierende Länge der Lichtleitfaser 7 reduziert.

Ausführungsform III (nicht Teil der Erfindung)

Fig. 7 zeigt eine dritte Ausführungsform. In dieser Ausführungsform wird das Einlaßende eines Rohrs so gehalten, daß lediglich keine diametrale oder radiale Bewegung möglich ist. Eine Längsbewegung ist zulässig. Außerdem ist eine Zufuhreinrichtung vorgesehen, um eine Lichtleitfaser in das Rohr zu drücken, wodurch die Lichtleitfaser mit einer Geschwindigkeit durch das Rohr transportiert werden kann, die größer ist als die durch Vibration erhaltene Transportgeschwindigkeit. Diese Ausführungsform ist jedoch aufgrund der vorstehend erwähnten Beschränkung der durchführbaren oder transportierbaren Länge der Lichtleitfaser nicht für längere Rohre mit einer Länge von mehr als einigen hundert Meter geeignet.
Wie in der Figur dargestellt, ist neben der Haspel 27 ein Lichtleitfaserbehälter 77 angeordnet. Der Lichtleitfaserbehälter 77 besteht aus einem oben offenen zylinderförmigen Behälterelement 78. Der Behälter 77, der eine Lichtleitfaser 7 enthält, wird im Behälterelement 78 angeordnet, das auf einem (nicht dargestellten) Drehtisch drehbar angeordnet ist, wie später beschrieben wird.
Eine Lichtleitfaserführung 81 ist in der Nähe des Lichtleitfaserbehälters 77 angeordnet. Die Lichtleitfaserführung 81 weist ein auf einem Ständer 82 gehaltenes Führungsrohr 83 auf. Das nach unten gekrümmte Einlaßende des Führungsrohrs 83 öffnet sich zum Lichtleitfaserbehälter 77 hin im wesentlichen auf seiner Mittelachse.
Eine Bandtransportvorrichtung 86 ist an der Austrittseite der Lichtleitfaserführung 81 angeordnet. Die Bandtransportvorrichtung 86 weist ein Paar Umlaufbänder 88 auf, die übereinander auf einem Tisch 87 angeordnet sind. Angetrieben durch motorbetriebene Riemenscheiben 89, transportieren die Bänder 88 die dazwischen gehaltene Lichtleitfaser 7 von der Lichtleitfaserführung 81 zum Rohreinlaßende 4.
Ein zylinderförmiger Metallrohrhalter 92 ist an der Austrittseite der Bandtransportvorrichtung 86 angeordnet. Das Rohreinlaßende 4 wird durch den Metallrohrhalter 92 geführt, dessen Innendurchmesser etwas größer ist als der Außendurchmesser des Rohrs 1. Obwohl das Rohreinlaßende 4 sich in Längsrichtung bewegen kann, kann es sich nicht radial, d. h. nach oben und unten bzw. seitwärts, bewegen.
Nachstehend wird ein Verfahren zum Transportieren einer Lichtleitfaser 7 durch ein Rohr 1 unter Verwendung der vorstehend beschriebenen Vorrichtung beschrieben.
Während eine Rohrwicklung 6 gebildet wird, wird im Lichtleitfaserbehälter 77 eine Wicklung 9 der Lichtleitfaser 7 durch Aufeinanderlegen von Lagen gebildet. Eine Haspel 27, die die Wicklung des Rohrs 1 trägt, wird durch einen durchgehenden Bolzen 32 an einem Vibrationstisch 14 befestigt. Die Lichtleitfaser 7 wird ausgehend von der obersten Schleife der Wicklung 9 über dem Lichtleitfaserbehälter 77 abgewickelt. In diesem Fall wird jede Schleife der Lichtleitfaser 7 um maximal 360 Grad verdreht. Um den ursprünglichen Zustand wiederanzunehmen, verdrillt sich die verdrehte Lichtleitfaser innerhalb des Rohrs 1, wodurch der Transportbewegung ein Widerstand entgegengesetzt wird. Daher sollte die Lichtleitfaser 7 vorzugsweise entgegengesetzt oder gegenläufig verdrillt im Behälter 77 angeordnet werden, so daß die Verdrehung, die die Lichtleitfaser 7 beim Abwickeln erfährt kompensiert wird. Die derart im Behälter gehaltene Lichtleitfaser verwindet sich im Gegensatz zu einer Licht leitfaser nicht, die um eine Spule oder eine ähnliche Einrichtung gewickelt ist.
Fig. 8 zeigt ein Verfahren, durch das der Lichtleitfaser 7 eine Gegenverdrillung aufgeprägt wird. Die Lichtleitfaser 7 wird durch ein Führungsrohr 95, eine Raupenzufuhreinrichtung 95 und ein rotierendes Führungsrohr 97 in das Behälterelement 78 des Lichtleitfaserbehälters 77 geführt. Das rotierende Führungsrohr 97 ist bezüglich des Behälterelements 78 um δ exzentrisch und wird durch einen (nicht dargestellten) Motor über ein Getriebe 98 angetrieben. Das Behälterelement 78 und das rotierende Führungsrohr 97 werden um ihre Mittelachsen X bzw. Y in die gleiche Richtung gedreht. Die vom rotierenden Führungsrohr 97 zugeführte Lichtleitfaser 7 wird in Umfangsrichtung vom Boden des Behälterelements 78 lagenförmig angeordnet, um eine Wicklung zu bilden, die zunehmend um eine Breite 2δ exzentrisch wird. Wenn die Drehgeschwindigkeit des Behälterelements 78 VP und diejenige des rotierenden Führungsrohrs 97 VG beträgt, beträgt der Winkel einer Gegenverdrillung θ = 360º(1-VP/VG). Wenn veranlaßt wird, daß die Drehgeschwindigkeit VP des Behälterelements 78 in ausreichendem Maße geringer ist als die Drehgeschwindigkeit VG des rotierenden Führungsrohrs 97, wird der Winkel θ der Gegenverdrillung im wesentlichen 360º. Daher bildet die Lichtleitfaser 7, wenn sie von der Wicklung 9 abgewickelt wird, keine Knicke.
Dann wird eine vom Behälter 77 entnommene vorgegebene Länge der Lichtleitfaser 7 durch die Lichtleitfaserführung 81, die Bandzufuhreinrichtung 86 und das trichterförmige Ende 3 des Rohrs geführt, bis das vordere Ende 8 der Lichtleitfaser 7 in das Rohr 1 eintritt.
Wenn die Vorbereitungen für einen Transport abgeschlossen sind, werden die Vibrationsmotoren 21, 22 und die Bandzufuhreinrichtung 86 eingeschaltet.
Nachstehend wird unter Bezug auf die Fig. 9(a) und 9(b) der Transport der Lichtleitfaser 7 in das Rohr 1 beschrieben. Weil der Metallrohrhalter 32 das Einlaßende 4 fest hält, bewegt sich der Einführabschnitt 2 nicht auf und ab und seitwärts, sondern vibriert nur in Längsrichtung. Daher wirkt auf die Lichtleitfaser 7 im Einführabschnitt 2 des Rohrs 1 keine durch Vibration erzeugte Antriebskraft f. Die Vorschubbewegung der Lichtleitfaser 7 wird in diesem Bereich ausschließlich durch die durch die Bandzufuhreinrichtung 86 erzeugte Druckkraft F erzeugt.
In der jenseits des entferntesten Endes 5 des Einführabschnitts 2 angeordneten Wicklung 6 des Rohrs 1 vibriert das Rohr 1 spiralförmig, wobei seine Innenwand die Lichtleitfaser 7 diagonal nach oben und vorwärts drückt. Daher springt oder gleitet die Lichtleitfaser 7 entlang der Innenwand des Rohrs diagonal vorwärts. Daher wird durch eine Umfangskomponente der durch die Innenwand des Rohrs 1 ausgeübten Kraft und eine durch die Bandzufuhreinrichtung 86 ausgeübte Kraft in Kombination veranlaßt, daß die Lichtleitfaser 7 sich im Rohr vorwärtsbewegt. D. h., durch die beiden durch Vibration und durch die Zufuhreinrichtung ausgeübten Kräfte wird die Lichtleitfaser 7 durch das Rohr vorwärtsbewegt.
Die durch die Bandzufuhreinrichtung 86 in das trichterförmige Rohrende 3 eingeführte Lichtleitfaser erfährt die folgenden Widerstände:
(a) einen Reibungswiderstand, den die Rohrwand der Vorwärtsbewegung entgegensetzt;
(b) einen Widerstand, den die Rohrwicklung der Vorwärtsbewegung entgegensetzt;
(c) einen Widerstand, den eine geknickte Lichtleitfaser der Vorwärtsbewegung entgegensetzt;
(d) eine Rückwärtskraft von der Nähe der Oberseite der Rohrinnenwand.
Durch die Widerstände (b) und (c) wird der Reibungswiderstand (a) erhöht.
Weil der Widerstand (b) in einem gewickelten Rohr 1 größer ist als in einem geraden Rohr, Ast die Übertragung der Druckkraft vom trichterförmigen Ende 3 über die gesamte Länge der Lichtleitfaser nicht einfach. Durch die spiralförmige Vibrationsbewegung der Wicklung 6 wird eine gleiche (gleichmäßige) Vibration an allen Punkten des Rohrs 1 erzeugt. Die Vibrationsbewegung ist eine einfache harmonische Bewegung, die in Längsrichtung des Rohrs schräg verläuft und eine horizontale Komponente tangential zur Rohrwicklung 6 aufweist und eine Antriebskraft f auf die Lichtleitfaser 7 ausübt. Die Antriebskraft f wirkt tangential zur Rohrwicklung 6 an allen Punkten davon. Daher wirkt die Antriebskraft f permanent auf die Lichtleitfaser 7 im Rohr 1 in dessen Längs- oder Transport- bzw. Bewegungsrichtung. Durch die entlang der Rohrkrümmung wirkende Antriebskraft f wird die durch Vibration erzeugte Reibung reduziert und wird verhindert, daß die Lichtleitfaser 7 gegen die Rohrwand gedrückt wird. D. h., die Antriebskraft f wirkt so, daß die Lichtleitfaser 7 auf dem korrekten Weg gehalten wird. Die durch die Kraft F vom trichterförmigen Ende 3 in das gekrümmte Rohr gedrückte Lichtleitfaser 7 bewegt sich unter dem Einfluß der Antriebskraft f so vorwärts, als ob sie durch ein gerades Rohr bewegt würde. Durch die Vibration des Rohrs 1 wird die Reibung zwischen der Lichtleitfaser und der Rohrwand vermindert. Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird daher der durch Reibung mit der Rohrwand erzeugte Widerstand (a) durch Vibration und der durch das gekrümmte Rohr 1 erzeugte Wider stand (b) durch eine Kombination aus Vibration und der Antriebskraft f überwunden. Indem verhindert wird, daß die Lichtleitfaser 7 im Rohr durchhängt, wird durch die Antriebskraft f eine einfachere Übertragung der Druckkraft F über die gesamte Länge der Lichtleitfaser gewährleistet. Der durch Knicken der Lichtleitfaser erzeugte Widerstand (c) kann durch Zuführen einer vorverdrillten Lichtleitfaser 7 von einer Wicklung 9 überwunden werden, die in einem Lichtleitfaserbehälter 77 angeordnet ist. Die in diesem Zustand gehaltene Lichtleitfaser 7 tendiert nicht zur Knickbildung. Der durch die Rohrwand ausgeübte Reibungswiderstand (a) kann durch Aufbringen eines Schmiermittels auf die Oberfläche der Lichtleitfaser reduziert werden. Der durch die Rohrkrümmung erzeugte Widerstand (b) kann durch Erhöhen des Wicklungsdurchmessers reduziert werden.
Das Einlaßende 4 des Rohrs 1, ist, weil es in dessen Längsrichtung beweglich ist, der durch das vibrierende Rohr 1 ausgeübten wiederholten Biegekraft in geringerem Maße ausgesetzt als ansonsten und bleibt daher unbeschädigt.

Ausführungsform IV (nicht Teil der Erfindung)

Fig. 10 zeigt eine noch andere Ausführungsform. Bei dieser Ausführungsform wird das Rohreinlaßende fest gehalten. Durch eine durch Vibration erzeugte Transportkraft wird eine Lichtleitfaser von einer Lichtleitfaserwicklung abgezogen.
Ein Lichtleitfaserbehälter 77 und eine Lichtleitfaserführung 81 sind neben einem zylinderförmigen Element (Haspel 27) angeordnet.
Ein Rohrhalter 101 ist in der Nähe der Lichtleitfaserführung 81 an dessen Austrittseite angeordnet. Der Rohrhalter 101 weist ein durch einen Ständer 102 gehaltenes Gehäuse 103 auf, und im Gehäuse 102 sind Führungsrollen 104 drehbar angeordnet. Die Führungsrollen 104 sind paarweise so angeordnet, daß dazwischen ein Rohr 1 gehalten wird. Die Führungsrollenpaare sind abwechselnd in vertikalen und horizontalen Positionen angeordnet. Daher kann sich das durch den Rohrhalter 101 gehaltene Rohreinlaßende 4 in Längsrichtung, jedoch nicht radial bewegen.
Durch Wickeln eines Rohrs 1 um die Haspel 27 wird im voraus eine Rohrwicklung 6 hergestellt. Ein Ring bzw. eine Schleife des Rohrs 1, durch den sein Einführabschnitt 2 gebildet wird, wird dann von der Wicklung 6 abgewickelt und zu einer geeigneten Länge geschnitten. Der Einführabschnitt 2 des Rohrs 1 wird dann von der Wicklung 6 zum Rohrhalter 101 gezogen. Nachdem das Einlaßende 4 durch den Rohrhalter 101 geführt wurde, wird das vorderste Rohrende 3 trichterförmig ausgebildet. Das enfernteste Ende 5 des Einführabschnitts 2 wird durch ein Metallbefestigungselement 61 unbeweglich am Flansch 29 der Haspel 27 befestigt. Eine Lichtleitfaser 7 wird im Lichtleitfaserbehälter 77 angeordnet.
Eine von der Wicklung 9 im Behälter 77 abgewickelte vorgegebene Länge der Lichtleitfaser 7 wird durch eine Lichtleitfaserführung 81 und ihr trichterförmiges Ende 3 in das Rohr 1 eingeführt. Weil nur das vordere Ende 8 der Lichtleitfaser 7 in das Rohr 1 eingeführt wird, ist die auf die Lichtleitfaser 7 durch das vibrierende Rohr 1 ausgeübte Transportkraft auf den Einführabschnitt 2 des Rohrs begrenzt. Daher ist die Transportkraft zu gering, um den hinter dem Einführabschnitt 2 angeordneten Teil der Lichtleitfaser 7 von der Wicklung 9 abzuwickeln und zum trichterförmigen Ende 3 zu transportieren. Die Länge der vorbereitend eingeführten Lichtleitfaser beträgt zwischen einigen Metern und zehn oder mehr Metern und variiert mit der Größe und dem Oberflächenzustand des Rohrs 1 und der Lichtleitfaser 7 und mit dem Zustand der Wicklung 9 der Lichtleitfaser 7. Eine Zugkraft in der Größenordnung von mehreren zehn Gramm wirkt als Ergebnis des vorbereitenden Einführvorgangs auf die Lichtleitfaser 7. Der vorbereitende Einführvorgang wird entweder manuell oder durch Zuführen durch Druckrollen ausgeführt.
Wenn die Vorbereitungen für den Transport abgeschlossen sind, werden die Antriebsmotoren 21, 22 eingeschaltet. Die von der Wicklung 9 im Lichtleitfaserbehälter 77 abgewickelte und durch die spiralförmigen Vibrationsbewegungen vorwärtstransportierte Lichtleitfaser 7 bewegt sich durch das trichterförmige Rohrende 3 in das Rohr 1.

Bevorzugte Ausführungsform V

Fig. 11 und 12 zeigen eine andere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Ein Führungsrohr 107 ist an der Abdeckung 79 eines Lichtleitfaserbehälters 77 befestigt. Das Führungsrohr 107 erstreckt sich von der Oberseite des Behälters 77 zu einer Rollenzufuhreinrichtung 57.
Eine Rollenzufuhreinrichtung 110 ist an der Austrittseite des Führungsrohrs 107 angeordnet. Wie in Fig. 13 dargestellt, weist die Rollenzufuhreinrichtung 110 eine in einem Gehäuse 111 drehbar angeordnete Antriebsrolle 112 auf. Die Antriebsrolle wird durch einen Getriebemotor 114 gedreht, dessen Geschwindigkeit durch eine Geschwindigkeitssteuerung 115 gesteuert wird. Ein Arm 117 ist durch einen Stift oder Bolzen 118 mit dem Gehäuse 111 verbunden. Der Arm 117 hält an seinem Ende eine drehbar angeordnete Niederhalterolle 120. Der Arm 117 wird manuell um den Bolzen 118 gedreht, um die Niederhalterolle 120 mit der Antriebsrolle 112 in Kontakt zu bringen bzw. den Kontakt zu unterbrechen. Die Antriebsrolle 112 und die Niederhalterolle 120 sind jeweils mit einer Gummiauflage 113, 121 ummantelt. Die Antriebsrolle 112 und die Niederhalterolle 120 halten die vom Führungsrohr 107 zugeführte Lichtleitfaser 7 unter dem Gewicht der Niederhalterolle 120. Durch die Drehbewegung der Antriebsrolle 112 wird die Lichtleitfaser 7 in das Rohreinlaßende 4 transportiert.
Ein Rohrhalter 124 ist an der Austrittseite der Rollenzufuhreinrichtung 110 angeordnet, und dazwischen ist ein Lichtleitfaserzufuhrzustandsensor 47 angeordnet. Wie in Fig. 13 dargestellt, weist der Rohrhalter 124 einen Außenzylinder 124, einen Zwischenzylinder 125 und einen Innenzylinder 127 auf. Durch einen Ständer 129 ist der Außenzylinder 125 am Boden 10 befestigt. Mehrere rotierende Kugeln 130 sind auf dem Zwischenzylinder angeordnet. Die auf beiden Seiten des Zwischenzylinders 126 hervorstehenden Kugeln 130 stehen mit der Innenfläche des Außenzylinders 125 und mit der Außenfläche des Innenzylinders 127 in Kontakt. Dadurch kann sich der Innenzylinder 127 drehen und axial bewegen, kann sich jedoch nicht radial bewegen. Ein oberer Ring 131 ist in der Nähe jedes Endes des Innenzylinders 127 angeordnet, um zu verhindern, daß der Innenzylinder sich vom Außenzylinder 125 löst.
Das Rohreinlaßende 4 wird in den Innenzylinder 127 des Rohrhalters 124 eingesetzt und durch eine Stellschraube 132 befestigt. Die Rollenzufuhreinrichtung 110 zieht die aufgewickelte Lichtleitfaser 7 von ihrem oberen Ende ab. Die Lichtleitfaser 7 wird dann durch das Führungsrohr 107, die Rollenzufuhreinrichtung 110, den Lichtleitfaserzufuhrzustandsensor 47 und den Rohrhalter 124 in das Rohr 1 geführt.
Nachstehend wird unter Bezug auf Fig. 14 die Vorwärtsbewegung der Lichtleitfaser in das Rohr 1 unmittelbar nach Beginn des Einführvorgangs beschrieben. In der Nähe des trichterförmigen Endes 3 kann sich das Rohr 1 nur axial und nicht radial bewegen. Daher wird durch die Innenwand des vibrierenden Rohrs in diesem Bereich keine Transportkraft auf die Lichtleitfaser 7 ausgeübt. Die Rollenzufuhreinrichtung 110 bewegt jedoch das vordere Ende 8 der Lichtleitfaser 7 vorwärts. Durch die Vibration des Rohrs wird auch die Reibung zwischen dem vorderen Ende 8 der Lichtleitfaser 7 und der Rohrinnenwand reduziert, wodurch die Wirkung der Rollenzufuhreinrichtung 110 zum Vorwärtsbewegen des vorderen Endes 8 der Lichtleitfaser verbessert wird.
In einem dem Bereich, in dem die radiale Vibration unterdrückt ist, folgenden positiven Vibrationsbereich nimmt die Radialkomponente der Vibration nach und nach zu. Auf das vordere Ende der Lichtleitfaser 7 wirkt in diesem Bereich keine Kraft, die die Vorwärtsbewegung (aufgrund der Zentrifugalwirkung und der Trägheit des nachfolgenden Lichtleitfasermaterials) hemmt, weil die Lichtleitfaser 7 im stromaufwärtsseitigen Bereich, in dem die radiale Vibration unterdrückt ist, sich innerhalb des Rohrs befindet und außerdem dem Einfluß der durch die Rollenzufuhreinrichtung 110 ausgeübten Antriebskraft ausgesetzt ist. Daher wird durch die durch Vibration erzeugte Transportkraft veranlaßt, daß die Lichtleitfaser 7 sich vorwärtsbewegt, wenn dessen vorderes Ende in den positiven Vibrationsbereich eintritt. Wenn das vordere Ende der Lichtleitfaser 7 das entfernteste Ende 5 des Rohreinführabschnitts 2 erreicht, befindet sich das entfernteste Ende am obersten Ende der Rohrwicklung 6. Daher wird die Lichtleitfaser 7 im wesentlichen tangential zur Wicklung 6 in das Rohr 1 eingeführt. Wenn die Lichtleitfaser 7 auf diese Weise geeignet in die reguläre Transportposition gebracht wurde, wird die Antriebsrolle 112 der Rollenzufuhreinrichtung 110 gestoppt, wobei die Niederhalterolle 120 nach oben von der Lichtleitfaser zurückgezogen ist. Daraufhin dient die Antriebsrolle 112 als Führung zum Halten der Lichtleitfaser.
Im vorstehenden Beispiel wurde die Antriebsrolle 112 der Rollenzufuhreinrichtung 110 gestoppt und funktionsmäßig auf eine Halteführung umgeschaltet, nachdem die Lichtleitfaser 7 in die Transportposition gebracht wurde. Erfindungsgemäß kann stattdessen zugelassen werden, daß die Antriebsrolle 112 auch in diesem Zustand weiterhin einen Antrieb bereitstellt. In diesem Fall wird die Zufuhrgeschwindigkeit der Lichtleitfaser so eingestellt, daß die Geschwindigkeit, mit der die Lichtleitfaser 7 zum trichterförmigen Rohrende 3 geführt wird, kleiner ist als die Geschwindigkeit der durch die Wirkung der Vibration transportierten Lichtleitfaser. D. h., die Rollenzufuhreinrichtung 110 übt eine Bremskraft auf die in das Rohr 1 transportierte Lichtleitfaser 7 aus. Dadurch kann die Überlänge der Lichtleitfaser im Rohr 1 eingestellt werden. Die Überlänge nimmt zu, wenn die Zufuhrgeschwindigkeit der Lichtleitfaser sich der Geschwindigkeit der durch die spiralförmige Vibration vorwärts transportierten Lichtleitfaser 7 nähert, und umgekehrt. Durch das gleiche Verfahren kann auch die Welligkeit der durch das Rohr transportierten Lichtleitfaser reduziert werden. Je geringer die Welligkeit ist, desto geringer sind die Möglichkeiten, daß die Lichtleitfaser mit der oberen Fläche der Rohrinnenwand in Kontakt kommt. Dadurch wird die Lichtleitfaser glatter oder gleichmäßiger transportiert.
Die in das Rohr 1 geführte Lichtleitfaser muß eine geeignete Überlänge haben. Fig. 15(a) zeigt eine Lichtleitfaser 7 mit einer unzureichenden Überlänge. Bei einer solchen Lichtleitfaser besteht die Gefahr, daß sie bricht, da sie nicht in der Lage einer Dehnung zu folgen, die bei einer Temperaturänderung auftreten könnte. Fig. 15(b) zeigt eine Lichtleitfaser mit einer geeigneten Überlänge. Fig. 15(c) zeigt eine Lichtleitfaser mit einer übermäßigen Überlänge. Eine solche Lichtleitfaser biegt sich in höherem Maße, er fährt einen größeren Druck von der Rohrwand und bewegt sich daher weniger glatt oder gleichmäßig vorwärts. Eine geeignete Überlänge kann durch Einstellen der Zufuhrgeschwindigkeit der Lichtleitfaser erhalten werden, wie vorstehend beschrieben.
Die in ein Rohr 1 geführte Lichtleitfaser 7 kann zwischen der Rollenzufuhreinrichtung 110 und dem Rohrhalter 124 durchhängen. Wenn ein Durchhängezustand erfaßt wird, überträgt der Lichtleitfaserzufuhrzustandsensor 47 ein Signal, um die Antriebsrolle 112 der Rollenzufuhreinrichtung 110 zu verzögern und den Durchhängezustand zu beseitigen. Die Antriebsrolle 112 stoppt, wenn der Durchhängezustand der Lichtleitfaser 7 einen vorgegebenen Grenzwert überschreitet.

Ausführungsform VI (nicht Teil der Erfindung)

Fig. 16 zeigt eine noch andere Ausführungsform.
Diese Ausführungsform ist eine modifizierte Version der in Fig. 6 dargestellten Ausführungsform II. Diese Ausführungsform unterscheidet sich von der in Fig. 6 dargestellten Ausführungsform II dadurch, daß das Rohreinlaßende in Längsrichtung beweglich ist, und daß die Lichtleitfaser 7 von einer Abwickelspule 34 direkt zu einem Führungsrohr 135 geführt wird. Ein Teil der Abwickelspule 34 auf einer Lichtleitfaserzufuhreinrichtung 33 steht vom Boden 10 nach vorne hervor, wobei das gerade Führungsrohr 135 direkt darunter vertikal angeordnet ist. In dieser Ausführungsform wird die Drehgeschwindigkeit der Abwickelspule 34 so eingestellt, daß die Zufuhrgeschwindigkeit der Lichtleitfaser 7 zum Rohreinlaßende 3 kleiner ist als die Geschwindigkeit, mit der die Lichtleitfaser durch die Wirkung der Vibration vorwärts transportiert wird. Ein Lichtleitfaserzufuhrzustandsensor des vorstehend beschriebenen Typs kann installiert sein, um den Durchhängezustand der Lichtleitfaser 7 zu erfassen. Dann kann die Drehbewegung der Abwickelspule 34 gemäß dem erfaßten Durchhängezustand entweder verzögert oder gestoppt werden.

Ausführungsform VII (nicht Teil der Erfindung)

Fig. 17 zeigt eine siebente Ausführungsform.
Eine Lichtleitfaserzufuhreinrichtung 33 und ein Lichtleitfaserzufuhrzustandsensor 47 sind diagonal über einer Haspel 27 angeordnet. Ein gekrümmtes Rohr 138 ist an der Austrittseite des Lichtleitfaserzufuhrzustandsensors 47 angeordnet. Das gekrümmte Rohr 138 führt die Lichtleitfaser 7 vom Lichtleitfaserzufuhrzustandsensor 47 zu einer Lichtleitfaserführung 140. Das Einlaß- und das Auslaßende des gekrümmten Rohrs 138 sollten vorzugsweise eine glatt bearbeitete gekrümmte Oberfläche aufweisen. Um zu gewährleisten, daß die Absenkbewegung der Lichtleitfaser durch die Schwerkraft nicht gehemmt wird, muß das gekrümmte Rohr 138 aus einem Material mit geringem Reibungskoeffizienten hergestellt sein, wie beispielsweise aus Glas oder Kunststoff.
Eine Lichtleitfaseraufnahmeführung 140 ist unmittelbar unter dem gekrümmten Rohr 138 angeordnet. Der Hauptabschnitt 141 der Aufnahmeführung 140 ist, wie in Fig. 18 dargestellt, trompetenförmig ausgebildet und weist einen sich nach oben öffnenden Schlitz 142 auf. Die Aufnahmeöffnung 140 ist am oberen Flansch 29 der Haspel 27 durch ein Metallhalteelement 144 aufgehängt.
Im gekrümmten Rohr 138 oder in der Lichtleitfaseraufnahmeführung 140 kann eine Einrichtung zum Aufbringen eines festen Schmiermittels, z. B. Kohlenstoffpulver, Talk und Molybdändisulfid, auf die Oberfläche der hindurchlaufenden Lichtleitfaser 7 vorgesehen sein.
In dieser Vorrichtung wird das Rohreinlaßende 4 durch ein Metallbefestigungselement 146 am oberen Flansch 29 der Haspel 27 befestigt. Dann wird das einen kleineren Durchmesser aufweisende Ende des Hauptabschnitts 141 der Aufnahmeführung mit dem Rohrende 3 verbunden. Nachstehend wird unter Bezug auf Fig. 18 und 19 die Vorwärtsbewegung der Lichtleitfaser 7 am Einlaß des Rohrs 1 beschrieben. Die von der Lichtleitfaserzufuhreinrichtung 33 zum gekrümmten Rohr 138 geführte Lichtleitfaser 7 sinkt unter ihrem Eigengewicht durch den Schlitz 142 in die Lichtleitfaseraufnahmeführung 140. Die Lichtleitfaseraufnahmeführung 140 vibriert zusammen mit der Rohrwicklung 6. Daher tritt die Lichtleitfaser 7 in der Aufnahmeführung 140 unter dem Einfluß der durch die Vibration V der Innenwand der Führung erzeugte Transportkraft vom Rohreinführabschnitt 2 in das Rohr ein. Der Schlitz 142 in der Aufnahmeführung 140 hat eine solche Breite, daß ihre Ränder 143 auch dann nicht mit der von oben zugeführten Lichleitfaser 7 in Kontakt kommen, wenn die Führung 140 zusammen mit der Haspel 27 vibriert. Daher springt die Lichtleitfaser 7 nicht aus dem Einlaßende 3 des vibrierenden Rohrs heraus.

Ausführungsform VIII (nicht Teil der Erfindung)

Fig. 20 zeigt eine achte Ausführungsform, die eine modifizierte Version der vierten Ausführungsform ist. Ein Hauptunterschied bezüglich der vierten Ausführungsform besteht darin, daß das Rohreinlaßende nicht befestigt ist.
Eine Ablenkrolle 149 ist unmittelbar über einem Lichtleitfaserbehälter 77 neben einer Haspel angeordnet. Eine Führungsrolle 150 ist in der Nähe des Rohreinlaßendes angeordnet. Durch die durch Vibration erzeugte Transportkraft wird die Lichtleitfaser 7 entlang der Achse einer im Behälter 77 angeordneten Lichtleitfaserwicklung 9 herausgezogen. Gestützt und geführt durch die Ablenkrolle 149 und die Füh rungsrolle 150 bewegt sich die herausgezogene Lichtleitfaser 7 zum Rohreinlaßende 3.
Mit der gerade beschriebenen Vorrichtung kann die Transportoperation auf die gleiche Weise ausgeführt werden wie bei den vorangehenden Ausführungsformen, außer daß ein anfänglicher Einführungsschritt unerläßlich ist. Die Ablenkrolle 149 und die Führungsrolle 150, die lediglich dazu dienen, die Lichtleitfaser 7 zu halten bzw. zu stützen und zu führen, können entweder drehbar oder unbeweglich sein.

Ausführungsform IX (nicht Teil der Erfindung)

Fig. 21 zeigt eine neunte Ausführungsform, die eine modifizierte Version der fünften Ausführungsform ist. Ein Hauptunterschied bezüglich der fünften Ausführungsform besteht darin, daß das Rohreinlaßende nicht befestigt ist.
Eine Rollenzufuhreinrichtung 110 ist in der Nähe eines an der Abdeckung 79 des Lichtleitfaserbehälters 77 befestigten Führungsrohrs 107 an dessen Auslaßseite angeordnet. Das Austrittende der Rollenzufuhreinrichtung 110 ist in der Nähe des Rohreinlaßendes angeordnet. Obwohl nicht dargestellt, weist die Rollenzufuhreinrichtung 110 einen Getriebemotor 114 und eine Geschwindigkeitssteuerung 115 des in Fig. 13 dargestellten Typs auf.
Mit der gerade beschriebenen Vorrichtung kann die Transportoperation auf die gleiche Weise ausgeführt werden wie bei den vorangehenden Ausführungsformen. Es ist kein anfänglicher Einführungsschritt erforderlich. Durch diese Vorrichtung kann die Lichtleitfaser 7 nach Erfordernis in das Rohr 1 gedrückt werden. Außerdem kann eine Bremskraft auf die durch die Vibrationskraft vorwärts transportierte Lichtleitfaser 7 ausgeübt werden. Im letztgenannten Fall wird die abgebremste Lichtleitfaser 7 im Rohr 1 nach hinten gezogen.
Durch die verminderte Welligkeit kann die Lichleitfaser 7 stabil eingeführt werden, wie vorstehend beschrieben.
Die Ausführungsformen VIII und IX können eine einfache Struktur aufweisen.

Bevorzugte Ausführungsform X

Fig. 22 zeigt die letzte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die eine modifizierte Version der fünften Ausführungsform ist. Ein Hauptunterschied bezüglich der fünften Ausführungsform besteht darin, daß eine zweite Rollenzufuhreinrichtung an der Austrittseite eines Lichtleitfaserbehälters angeordnet ist, um eine Lichtleitfaser davon herauszuziehen.
Wie in der Zeichnung dargestellt, sind eine zweite Rollenzufuhreinrichtung 153, ein zweiter Lichtleitfaserzufuhrzustandsensor 155 und eine Führung 157 zwischen einem Lichtleitfaserbehälter 77 und einer ersten Rollenzufuhreinrichtung 110 angeordnet. Die zweite Rollenzufuhreinrichtung 153 und der zweite Lichtleitfaserzufuhrzustandsensor 155 haben die gleiche Struktur wie die erste Rollenzufuhreinrichtung 110 und der erste Lichtleitfaserzufuhrzustandsensor 47. Die Führung 157 hat die gleiche Struktur wie die in Fig. 1 dargestellte Führung 54. Die Länge der Führung 157 ist gemäß dem Abstand zwischen einem zylinderförmigen Element (Haspel 27) und dem Lichtleitfaserbehälter 77 bestimmt. Die Länge der Führung 157 wird entsprechend dem Abstand des Lichtleitfaserbehälters 77 von der Haspel 27 (beispielsweise 10 m) gegeeignet gewählt.
Die zweite Rollenzufuhreinrichtung 153 führt die aus dem Lichtleitfaserbehälter 77 herausgezogene Lichtleitfaser 7 zur ersten Rollenzufuhreinrichtung 110. Die Lichtleitfaser 7 wird der ersten Rollenzufuhreinrichtung 110 so zugeführt, daß sie zwischen der zweiten Rollenzufuhreinrichtung 153 und der Führung 157 durchhängt. Dadurch wirkt auf die Lichtleitfaser 7, während sie zur ersten Rollenzufuhreinrichtung 110 transportiert wird, keine Spannung. Durch die zweite Rollenzufuhreinrichtung 153 wird die Lichtleitfaser 7 vom Lichtleitfaserbehälter 77 herausgezogen. In dieser Ausführungsform hält der Rohrhalter 124 das Rohreinlaßende.

Beispiel

Um die erfindungsgemäße Wirkung zu bestätigen, wurde eine Lichtleitfaser unter Verwendung der in Fig. 11 dargestellten Vorrichtung unter folgenden Bedingungen durch ein Stahlrohr transportiert:

(1) Testproben

Stahlrohrwicklungen:

Sieben verschiedene Wicklungen (mit 10 bis 20 Lagen), die jeweils regelmäßig um eine Stahlhaspel mit einem Trommeldurchmesser von 1200 mm gewickelt wurden, aus sieben verschiedenen Stahlrohren mit einer Länge von 10 km, mit einem Außendurchmesser von 0,8 mm bis 2,0 mm und mit einem Innendurchmesser von 0,5 mm bis 1,6 mm. Lichtleitfasern:
Quarzglaslichtleitfasern (125 um Durchmesser), silikonharzbeschichtet und mit einem Durchmesser von 0,4 mm.

(2) Vibrationsbedingung

Jede Wicklung des getesteten Stahlrohrs, die 10 bis 20 Lagen aufweist, wurde im wesentlichen gleichmäßig an allen Punkten in Vibration versetzt.
Vibrationswinkel bezüglich der horizontalen Ebene der Wicklung: 15 Grad
Schwingungsfrequenz: 20 Hz
Vertikale Komponente der Gesamtamplitude: 1,25 mm- 1,55 mm

(3) Rollenzufuhreinrichtung

Nachdem die Lichtleitfaser in einen Transportbereitschaftszustand gebracht wurde, wurde die Antriebsrolle der Rollenzufuhreinrichtung gestoppt, so daß sie als Lichtleitfaserführung dient, wobei die Niederhalterolle zurückgezogen war.
Unter den vorstehenden Bedingungen wurden die Lichtleitfasern glatt oder gleichmäßig und ruckfrei durch die Stahlrohre transportiert. Es wurde bestätigt, daß die Lichtleitfasern innerhalb einer vorgegebenen Zeitdauer mit einer Geschwindigkeit von 2 m/min bis 4 m/min über die gesamte Länge der Stahlrohre transportiert wurden. Es ergaben sich auch dann keine Schwierigkeiten, wenn eine Lichtleitfaser durch ein Rohr mit einem Durchmesser von 2 mm oder weniger und mit einer Länge von etwa 10 km transportiert wurde. Die durch die Stahlrohre transportierten Lichtleitfasern erfuhren keine Degenerierung.
Um die Überlänge und das Maß der Welligkeit einzustellen, wurde die Rollenzufuhreinrichtung immer in Bewegung gehalten. Die Geschwindigkeit der Antriebsrolle wurde eingestellt, um die Zufuhrgeschwindigkeit der Lichtleitfaser im Bereich von 40% bis 95% der durch Vibration erzeugten Transportgeschwindigkeit zu steuern. Durch alle diese Maßnahmen wird eine geeignete Überlänge erhalten und die Welligkeit unterdrückt, wodurch ein glatter oder gleichmäßiger Transport der Lichtleitfaser durch das Stahlrohr gewährleistet wird.
Obwohl die fadenartigen Elemente in den hierin beschriebenen Ausführungsformen Lichtleitfasern waren, ist die vorliegende Erfindung auch anwendbar auf den Transport andersartiger fadenartiger Elemente, z. B. von Drähten aus Metall, wie beispielsweise Kupfer und Stahl, und aus nichtmetallischen Materialien, wie beispielsweise Kunststoff. Die Anzahl von durch ein Rohr transportierten fadenartigen Ele menten ist nicht auf eins beschränkt. Es können mehrere fadenartige Elemente durch ein Rohr transportiert werden, wenn dies hinsichtlich des Rohrinnendurchmessers und des Durchmessers der fadenartigen Elemente möglich ist. Das Rohrmaterial muß nicht Stahl sein, sondern kann ein andersartiges Material sein, wie beispielsweise Aluminium oder Kunstharz. Nach dem Transport des fadenartigen Elements durch das Metallrohr kann gegebenenfalls ein nachfolgender Prozess stattfinden, z. B. eine Oberflächenpolierbehandlung. Obwohl dies nicht immer erforderlich ist, sollte die Mittelachse der Rohrwicklung vorzugsweise mit der Mittelachse einer Spirale übereinstimmen und sich vertikal erstrecken. Außerdem können innerhalb des Umfangs der vorliegenden Erfindung andere Kombinationen aus Spulen, Zufuhreinrichtungen, Einlaßendenhaltern und andere Vorrichtungen als die vorstehend beschriebenen verwendet werden.

Claims

1. Verfahren zum Transportieren eines fadenartigen Elements (7) durch ein als Wicklung (6) eines Rohrs (1) angeordnetes rohrförmiges Produkt, wobei die Wicklung (6) des Rohrs (1) so in Vibration versetzt wird, daß ein vorgegebener Punkt des Rohrs (1) sich entlang eines spiralförmigen Weges hin- und hergehend bewegt, während das fadenartige Element (7) durch das Einlaßende (3) des Rohrs (1) geführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß ein Punkt (4) des Rohrs (1) in der Nähe seines Einlaßendes (3) so befestigt ist, daß das Einlaßende (3) des Rohrs (1) unbeweglich gehalten wird oder sich in Längsrichtung bewegen kann, sich jedoch nicht radial bewegen kann, so daß ein Einführabschnitt (2) des Rohrs (1), in einem Bereich, der sich bis zu einem Übergangspunkt (T) erstreckt, an dem die Vibration vom Rohr (1) auf das fadenartige Element (7) übertragen wird, keine Transportkraft auf das fadenartige Element (7) erzeugt, und dadurch, daß die Zufuhrgeschwindigkeit des fadenartigen Elements (7) stromaufwärts vom Einlaßende (3) des Rohrs (1) so gesteuert wird, daß die Geschwindigkeit, mit der das fadenartige Element (7) zum Einlaßende (3) des Rohrs (1) geführt wird, über die gesamte Zeitdauer, nachdem das vordere Ende des fadenartigen Elements (7) den Übergangspunkt (T) passiert, kleiner ist als die Geschwindigkeit der durch Vibration erzeugten Transportbewegung.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das fadenartige Element (7) dem Einlaßende (3) des Rohrs zugeführt wird, dessen Einführabschnitt (2) von einer Rohrwicklung (6) getrennt und nach oben gekrümmt ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das fadenartige Element (7) dem Einlaßende (3) des Rohrs mindestens in der Anfangsphase des Transports durch eine in der Nähe des Einlaßendes (3) des Rohrs angeordnete Zufuhreinrichtung (55, 110) zugeführt wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das fadenartige Element (7) mit einer Laufgeschwindigkeit einer in der Nähe des Einlaßendes (3) des Rohrs (1) angeordneten Zufuhreinrichtung (55, 86, 110) zugeführt wird, um das fadenartige Element (7) in dieses hineinzudrücken.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zufuhrgeschwindigkeit des fadenartigen Elements (7) zwischen 40% und 95% der durch Vibration erzeugten Transportgeschwindigkeit beträgt.

6. Vorrichtung zum Transportieren eines fadenartigen Elements (7) durch ein rohrförmiges Produkt mit:

einer Einrichtung (27) zum Halten einer Wicklung (6) eines Rohrs (1), in das ein fadenartiges Element (7) eingeführt werden soll;

einer Einrichtung (33, 77) zum Führen des fadenartigen Elements (7) zum Einlaßende (3) des Rohrs (1); und

einer Einrichtung (21, 22), durch die die Einrichtung (27) zum Halten der Wicklung (6) des Rohrs so in Vibration versetzt wird, so daß ein beliebiger vorgegebener Punkt des Rohrs (1) sich entlang eines spiralförmigen Weges hin- und hergehend bewegt;

wobei durch eine durch die Innenwand des Rohrs (1) in Richtung des Wicklungsumfangs auf das fadenartige Element (7) im Rohr (1) ausgeübte intermittierende Transportkraft veranlaßt wird, daß das fadenartige Element (7) sich durch das Rohr (1) vorwärtsbewegt;

gekennzeichnet durch

eine Einrichtung (57, 124) zum Halten eines Punktes (4) des Rohrs (1) in der Nähe des Rohreinlaßendes (3), um das Einlaßende (3) des Rohrs (1) unbeweglich zu halten oder eine Bewegung des Einlaßendes (3) in Längsrichtung, jedoch nicht radial, zu ermöglichen, wobei in einem Einführabschnitt (2) des Rohrs (1), in einem Bereich, der sich bis zu einem Übergangspunkt (T) erstreckt, an dem die Vibration vom Rohr (1) auf das fadenartige Element (7) übertragen wird, keine Transportkraft auf das fadenartige Element (7) erzeugt wird;

und durch eine Einrichtung (34, 38, 40, 55, 110) zum Steuern der Zufuhrgeschwindigkeit des fadenartigen Elements (7) durch Einstellen der auf das fadenartige Element (7) in dessen Längsrichtung stromaufwärts vom Einlaßende (3) des Rohrs (1) wirkenden Kraft, so daß die Geschwindigkeit, mit der das fadenartige Element (7) dem Einlaßende (3) des Rohrs (1) zugeführt wird, während der gesamten Zeitdauer, nachdem das vordere Ende des fadenartigen Elements (7) den Übergangspunkt (T) passiert hat, niedriger gehalten wird als die Geschwindigkeit der durch Vibration erzeugten Transportbewegung.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Halten der Rohrwicklung (6) ein zylinderförmiges Element (27) aufweist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Zuführen des fadenartigen Elements (7) eine drehbar gehaltene Spule (34) aufweist, die das darum gewickelte fadenartige Element (7) hält.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung (38) zum Antreiben der Spule (34) vorgesehen ist.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Zuführen des fadenartigen Elements (7) einen oben offenen Behälter (77) zum Halten einer Wicklung des fadenartigen Elements (7) aufweist.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Zufuhrgeschwindigkeitssteuerungseinrichtung eine Einrichtung zum zwangsweisen Zuführen des fadenartigen Elements (7) zum Einlaßende (3) des Rohrs (1) aufweist.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Zufuhrgeschwindigkeitssteuerungseinrichtung eine Einrichtung zum Ausüben einer Bremskraft auf das in die Einlaßöffnung (3) des Rohrs (1) eingeführte fadenartige Element (7) aufweist.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Zufuhrgeschwindigkeitssteuerungseinrichtung eine elektromagnetische Zufuhreinrichtung (55) aufweist.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Zufuhrgeschwindigkeitssteuerungseinrichtung eine Rollenzufuhreinrichtung (110) aufweist.

15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 14, gekennzeichnet durch eine zwischen der Zufuhrgeschwindigkeitssteuerungseinrichtung (34, 38, 55, 110) und dem Einlaßende (3) des Rohrs (1) angeordneten Einrichtung (47) zum Erfassen einer Differenz zwischen der Transportgeschwindigkeit und der Zufuhrgeschwindigkeit des fadenartigen Elements (7), und mit einer Einrichtung (52, 115) zum Steuern der Zufuhrgeschwindigkeitssteuerungseinrichtung (34, 38, 55, 110) auf der Basis eines Signals von der Geschwindigkeitsdifferenzerfassungseinrichtung (47).

16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Geschwindigkeitsdifferenzerfassungseinrichtung (47) einen Bildsensor (49) zum Erfassen der vertikalen Bewegung oder des Durchhängezustands des fadenartigen Elements (7) aufweist.

17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 16, wobei die Vibrationseinrichtung aufweist:

eine Basis (11);

einen auf der Basis (11) angeordneten Vibrationstisch (14), wobei zwischen Basis und Vibrationstisch eine Feder (18) angeordnet ist; und

am Vibrationstisch montierte Vibrationsmotoren (21, 22) mit bezüglich der Drehachse exzentrisch angeordneten Gewichten (24);

wobei die Vibrationsmotoren (21, 22) den Vibrationstisch so in Vibration versetzen, daß ein vorgegebener Punkt des Vibrationstischs sich entlang einer Spirale mit einer vertikalen Mittelachse hin- und hergehend bewegt;

und wobei die Halteeinrichtung aufweist:

eine Haspel (27) zum Halten einer um die Haspel gewickelten Wicklung des Rohrs (1), die so am Vibrationstisch (14) befestigt ist, daß die Achse der Haspel mit der Mittelachse der Spirale übereinstimmt.

18. Vorrichtung nach Anspruch 17 mit:

einer neben der Haspel (27) angeordneten Spule (34) zum Halten des um sie gewickelten fadenartigen Elements (7), wobei die Spule (34) das fadenartige Element (7) über die Rohreinlaßöffnung (3) in das um die Haspel (27) gewickelte Rohr (1) führt;

einer Antriebseinrichtung (38) zum Drehen der Spule (34) derart, daß das um sie gewickelte fadenartige Element (7) durch das Rohreinlaßende (3) in das Rohr (1) eingeführt wird;

einem Sensor (49) zum Erfassen einer Differenz zwischen der Transportgeschwindigkeit und der Zufuhrgeschwindigkeit des fadenartigen Elements (7);

einer Einrichtung (52) zum Steuern der Spulenantriebseinrichtung (38) auf der Basis der durch den Sensor (49) erfaßten Geschwindigkeitsdifferenz;

einer Einrichtung (57, 124) zum Halten des Punktes (4) des Rohrs in der Nähe seiner Einlaßöffnung im Einführabschnitt (2) des von der Haspel (27) abgewickelten Rohrs (1), so daß ein Abschnitt des fadenartigen Elements (7) stromaufwärts von und in der Nähe des Einlaßendes (3) des Rohrs (1) durch das Einlaßende (3) des Rohrs (1) nicht radial bewegt wird.

19. Vorrichtung nach Anspruch 17 oder 18 mit:

einer neben der Haspel (27) angeordneten Einrichtung (77) zum Zuführen des fadenartigen Elements (7) zum Rohreinlaßende (3) mit einem oben offenen Behälter (77), in dem eine Wicklung (9) des fadenartigen Elements (7) angeordnet ist, wobei das fadenartige Element entlang der Wicklungsachse nach oben herausgezogen wird;

einer zwischen der Haspel (27) und der Zufuhreinrichtung (77) für das fadenartige Element angeordneten Rollenzufuhreinrichtung (110) mit einer angetriebenen Rolle (112);

einem an der Austrittseite der Rollenzufuhreinrichtung (110) angeordneten Sensor (49) zum Erfassen einer Differenz zwischen der Transportgeschwindigkeit des fadenartigen Elements (7) und der Zufuhrgeschwindigkeit der Rollenzufuhreinrichtung (110);

einer Einrichtung (115) zum Steuern der Drehgeschwindigkeit der angetriebenen Rolle (112) der Rollenzufuhreinrichtung (110) auf der Basis der durch den Sensor (49) erfaßten Geschwindigkeitsdifferenz; und

einer Einrichtung (57, 124) zum Halten des Punktes (4) in der Nähe des Rohreinlaßendes im Einführabschnitt (2) des von der Haspel (27) abgewickelten Rohrs (1), so daß ein Abschnitt des fadenartigen Elements (7) strom aufwärts vom und in der Nähe des Einlaßendes (3) des Rohrs (1) durch das Einlaßende (3) des Rohrs (1) nicht radial bewegt wird.