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DE102024104879A1 - Fiber optic coil and method for producing a fiber optic coil - Google Patents

Fiber optic coil and method for producing a fiber optic coil

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Publication number
DE102024104879A1
DE102024104879A1 DE102024104879.4A DE102024104879A DE102024104879A1 DE 102024104879 A1 DE102024104879 A1 DE 102024104879A1 DE 102024104879 A DE102024104879 A DE 102024104879A DE 102024104879 A1 DE102024104879 A1 DE 102024104879A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
fiber
winding
flange
glass fiber
coil
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DE102024104879.4A
Other languages
German (de)
Inventor
Ute Löffelmann
Sebastian Pfefferle
Sven Stahl
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Northrop Grumman Litef GmbH
Original Assignee
Northrop Grumman Litef GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Northrop Grumman Litef GmbH filed Critical Northrop Grumman Litef GmbH
Priority to DE102024104879.4A priority Critical patent/DE102024104879A1/en
Priority to PCT/EP2024/081847 priority patent/WO2025176345A1/en
Publication of DE102024104879A1 publication Critical patent/DE102024104879A1/en
Pending legal-status Critical Current

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    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/44Mechanical structures for providing tensile strength and external protection for fibres, e.g. optical transmission cables
    • G02B6/4439Auxiliary devices
    • G02B6/4457Bobbins; Reels
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65HHANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL, e.g. SHEETS, WEBS, CABLES
    • B65H55/00Wound packages of filamentary material
    • B65H55/04Wound packages of filamentary material characterised by method of winding
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01CMEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C19/00Gyroscopes; Turn-sensitive devices using vibrating masses; Turn-sensitive devices without moving masses; Measuring angular rate using gyroscopic effects
    • G01C19/58Turn-sensitive devices without moving masses
    • G01C19/64Gyrometers using the Sagnac effect, i.e. rotation-induced shifts between counter-rotating electromagnetic beams
    • G01C19/72Gyrometers using the Sagnac effect, i.e. rotation-induced shifts between counter-rotating electromagnetic beams with counter-rotating light beams in a passive ring, e.g. fibre laser gyrometers
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    • G01C19/722Details, e.g. optical or electronical details of the mechanical construction

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Abstract

Ein Verfahren zur Herstellung einer Glasfaserspule (300) weist auf: Bereitstellen eines Spulenkörpers (100) mit einem zylinderförmigen Spulenkern (110) und einem ersten Flansch (130) an einem ersten Ende des Spulenkerns (110) und einem zweiten Flansch (135) an einem zweiten Ende des Spulenkerns (110); Wickeln einer ersten Faserlage (211) durch Ablegen von Faserabschnitten (201) von Glasfaser (200) in einem Abstand von P = 2d · cos 30°, mit d dem Durchmesser der Glasfaser (200); und Wickeln von weiteren Faserlagen (212, 213, 214) durch Ablegen von Faserabschnitten (201) in Vertiefungen zwischen Faserabschnitte (201) in der vorhergehenden Faserlage (211). Hierbei erfolgt das Wickeln der Faserlagen (211, 212, 213) durch abwechselndes Wickeln des ersten Endes der Glasfaser (200) im Uhrzeigersinn um den Spulenkern (110) und des zweiten Endes der Glasfaser gegen den Uhrzeigersinn um den Spulenkern (110) und das Ablegen der Glasfaser (200) an den Enden des Spulenkerns (110) erfolgt direkt anliegend an die Flansche (130, 135).A method for producing a glass fiber coil (300) comprises: providing a coil body (100) with a cylindrical coil core (110) and a first flange (130) at a first end of the coil core (110) and a second flange (135) at a second end of the coil core (110); winding a first fiber layer (211) by depositing fiber sections (201) of glass fiber (200) at a distance of P = 2d · cos 30°, where d is the diameter of the glass fiber (200); and winding further fiber layers (212, 213, 214) by depositing fiber sections (201) in recesses between fiber sections (201) in the previous fiber layer (211). In this case, the winding of the fiber layers (211, 212, 213) is carried out by alternately winding the first end of the glass fiber (200) clockwise around the spool core (110) and the second end of the glass fiber counterclockwise around the spool core (110), and the laying of the glass fiber (200) at the ends of the spool core (110) is carried out directly adjacent to the flanges (130, 135).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Glasfaserspule und Verfahren zur Herstellung des Spulenkörpers/der Glasfaserspule. Die Glasfaserspule ist insbesondere für den Einsatz in faseroptischen Gyroskopen geeignet.The present invention relates to a fiber optic coil and methods for manufacturing the coil body/fiber optic coil. The fiber optic coil is particularly suitable for use in fiber optic gyroscopes.

In faseroptischen Gyroskopen kommen Faserspulen zum Einsatz, in denen eine Glasfaser um einen Spulenkörper gewickelt ist. In die Glasfaser wird Licht eingekoppelt, dessen Phasenverschiebung bei Drehung der Faserspule gemessen werden kann. Basierend auf der gemessenen Phasenverschiebung kann auf die anliegende Drehrate rückgeschlossen werden.Fiber optic gyroscopes use fiber coils in which a glass fiber is wound around a coil body. Light is coupled into the fiber, and its phase shift can be measured as the fiber coil rotates. Based on the measured phase shift, the applied angular rate can be determined.

Die Faserspulen müssen hierzu zum einen mit möglichst wenig Zug, Druck und Torsion auf die Glasfaser hergestellt werden, da diese die Ausbreitung von Licht in der Glasfaser beeinträchtigen und zu einer Verfälschung der Messung führen können. Andererseits sollen die Faserspulen möglichst kompakt ausgestaltet werden.For this purpose, the fiber coils must be manufactured with as little tension, pressure, and torsion on the fiber as possible, as these can impair the propagation of light in the fiber and lead to measurement errors. On the other hand, the fiber coils should be designed as compactly as possible.

Dementsprechend werden Faserspulen wie in der 1 gezeigt derart gewickelt, dass die einzelnen Faserabschnitte 21 der Glasfaser 20 innerhalb der Faserwicklungen dichtest gepackt sind. Typischer Weise werden hierzu Faserlagen derart auf einen zylindrischen Spulenkern gewickelt, dass sich innerhalb der einzelnen Faserlage n1, n2, n3, n4, ... , d.h. der Schichten von Faserabschnitten 21 mit gleichem Abstand zum Spulenkern, die benachbarten Faserabschnitte 21 berühren. Die anschließende Faserlage wird dann in axialer Richtung x um den halben Faserdurchmesser d versetzt auf die vorherige Faserlage gewickelt.Accordingly, fiber coils are used as in the 1 As shown, they are wound such that the individual fiber sections 21 of the glass fiber 20 are densely packed within the fiber windings. Typically, fiber layers are wound onto a cylindrical coil core in such a way that, within the individual fiber layer n1, n2, n3, n4, ..., i.e., the layers of fiber sections 21 equidistant from the coil core, the adjacent fiber sections 21 touch each other. The subsequent fiber layer is then wound onto the previous fiber layer in the axial direction x, offset by half the fiber diameter d.

Diese Art der Wicklung weist den Nachteil auf, dass die Vertiefungen, die sich zwischen den Faserabschnitten einer Faserlage bilden, im Vergleich zum Faserdurchmesser d relativ klein sind, wie durch die Kurve A dargestellt. Dadurch ist es möglich, dass die Faser beim Aufwickeln aus der eigentlich vorgesehenen Position rutscht. Hierdurch wird der beabsichtigte Aufbau der Wicklung in seiner Ordnung/Struktur gestört und es kann zu Zug, Druck oder Torsion auf die Glasfaser 20 kommen.This type of winding has the disadvantage that the indentations that form between the fiber sections of a fiber layer are relatively small compared to the fiber diameter d, as shown by curve A. This makes it possible for the fiber to slip out of its intended position during winding. This disrupts the intended order/structure of the winding and can lead to tension, pressure, or torsion on the glass fiber 20.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, Glasfaserspulen anzugeben, deren Wicklung eine möglichst fehlerfreie und positionsgenaue Ablage von Faserabschnitten auf den vorherigen Faserlagen ermöglicht. Insbesondere ist es Aufgabe der Erfindung, Spulenkörper, die eine derartige Wicklung vereinfachen, und Wickelverfahren anzugeben, die eine derartige Wicklung ermöglichen.The object of the present invention is therefore to provide fiber optic spools whose winding enables the most error-free and precise placement of fiber sections on the previous fiber layers. In particular, the object of the invention is to provide spool bodies that simplify such winding and winding methods that enable such winding.

Diese Aufgaben werden durch den Gegenstand der unabhängigen Ansprüche gelöst.These problems are solved by the subject matter of the independent claims.

Ein demgemäßes Verfahren zur Herstellung einer Glasfaserspule weist auf: Bereitstellen eines Spulenkörpers mit einem zylinderförmigen Spulenkern und einem ersten Flansch an einem ersten Ende des Spulenkerns und einem zweiten Flansch an einem zweiten Ende des Spulenkerns; Wickeln einer ersten Faserlage durch Ablegen von Faserabschnitten der Glasfaser in einem Abstand von P = 2d · cos 30°, mit d dem Durchmesser der Glasfaser; Wickeln von weiteren Faserlagen durch Ablegen von Faserabschnitten in Vertiefungen zwischen Faserabschnitte in der vorhergehenden Faserlage; wobei das Wickeln der Faserlagen durch abwechselndes Wickeln des ersten Endes der Glasfaser im Uhrzeigersinn um den Spulenkern und des zweiten Endes der Glasfaser gegen den Uhrzeigersinn um den Spulenkern erfolgt und das Ablegen der Glasfaser an den Enden des Spulenkerns direkt anliegend an die Flansche erfolgt.A corresponding method for producing a fiber optic coil comprises: providing a coil body with a cylindrical coil core and a first flange at a first end of the coil core and a second flange at a second end of the coil core; winding a first fiber layer by depositing fiber sections of the fiber optic at a distance of P = 2d cos 30°, where d is the diameter of the fiber optic; winding further fiber layers by depositing fiber sections in recesses between fiber sections in the previous fiber layer; wherein the winding of the fiber layers is carried out by alternately winding the first end of the fiber optic clockwise around the coil core and the second end of the fiber optic counterclockwise around the coil core, and the depositing of the fiber optic at the ends of the coil core takes place directly adjacent to the flanges.

Es wird also zunächst eine erste Faserlage um den Spulenkern gewickelt, deren einzelne Faserabschnitte einen Abstand von P = 2d · cos 30° haben. Die Glasfaser kann hierbei im Prinzip in beliebiger Weise am Spulenkern befestigt werden, z.B. durch Kleben. Bevorzugter Weise weist der Spulenkern ein Gewinde oder dergleichen mit Vertiefungen auf, in die die Glasfaser der ersten Faserlage abgelegt werden kann. Alternativ kann der Spulenkern auch parallele Umlaufrillen oder -stege aufweisen, in die die Glasfaser abgelegt werden kann. Die zwischen den Faserabschnitten dieser ersten Faserlage entstehende Lücke ist gerade so groß, dass die Faserabschnitte der nächsten Faserlage in der entstandenen Vertiefung mit exakt ihrem halben Durchmesser abgelegt werden können und wieder eine Lücke der Breite P = 2d · cos 30° zwischen ihnen geformt wird. Auf diese Weise wird die Glasfaser dichtest gepackt um den Spulenkern gewickelt.First, a first fiber layer is wound around the spool core, the individual fiber sections having a spacing of P = 2d · cos 30°. In principle, the glass fiber can be attached to the spool core in any way, e.g. by gluing. Preferably, the spool core has a thread or similar with recesses into which the glass fiber of the first fiber layer can be placed. Alternatively, the spool core can also have parallel circumferential grooves or webs into which the glass fiber can be placed. The gap created between the fiber sections of this first fiber layer is just large enough that the fiber sections of the next fiber layer can be placed in the resulting recess at exactly half their diameter, again forming a gap of width P = 2d · cos 30° between them. In this way, the glass fiber is wound as tightly packed as possible around the spool core.

Die Glasfaser wird hierbei von ihren beiden Enden her um den Spulenkern gewickelt, d.h. die beiden Enden werden in an sich bekannter Weise abwechselnd und gegenläufig um den Spulenkern geführt, z.B. um eine Quadrupol-Wicklung zu erzeugen. Die Wicklung kann hierbei in der Mitte der Faser beginnen. Dann entspricht der Bezug auf die beiden Enden der Faser einem Bezug auf die beiden Faserhälften der Faser, d.h. die Faserhälften werden abwechselnd um den Spulenkern geführt. Die Wicklung erfolgt hierbei bis direkt an die Flansche, d.h. nach der Wicklung liegt die Glasfaser direkt an den Flanschen an, bzw. hat einen im Vergleich zum Faserdurchmesser d vernachlässigbaren Abstand zu den Flanschen. Auf diese Weise lässt sich eine aufgrund des axialen Abstands zwischen Faserabschnitten der gleichen Faserlage und den darin abgelegten Faserabschnitten der nächsten Faserlage fehlerfrei und positionsgenau gewickelte Glasfaserspule realisieren, die zudem dichtest gepackt und in axialer Richtung kompakt ist.The glass fiber is wound around the coil core from both ends, i.e., the two ends are guided alternately and in opposite directions around the coil core in a conventional manner, e.g., to create a quadrupole winding. The winding can begin in the middle of the fiber. In this case, the reference to the two ends of the fiber corresponds to a reference to the two fiber halves of the fiber, i.e., the fiber halves are guided alternately around the coil core. The winding takes place right up to the flanges, i.e., after winding, the glass fiber lies directly against the flanges or has a distance to the flanges that is negligible compared to the fiber diameter d. In this way, a deposited fiber sections of the next fiber layer to create a fiber optic coil that is wound flawlessly and precisely in position, which is also densely packed and compact in the axial direction.

Das Ablegen der Glasfaser kann dabei derart erfolgen, dass zumindest entlang eines Querschnitts durch die Faserwicklung Faserabschnitte verschiedener Lagen in radialer Richtung der Glasfaserspule ohne axialen Versatz aufeinanderliegen. Das heißt, ausgehend vom zylindrischen Spulenkern liegen die Faserabschnitte idealerweise senkrecht zur Mittellinie des Zylinders, d.h. in radialer Richtung, übereinander, ohne in axialer Richtung gegeneinander versetzt zu sein. Idealer Weise trifft dies für alle Querschnitte durch die Glasfaserspule zu, d.h. die Glasfaser kreuzt sich innerhalb der Wicklung möglichst wenig selbst.The fiber optic cable can be laid in such a way that, at least along a cross-section through the fiber winding, fiber sections of different layers lie on top of each other in the radial direction of the fiber optic coil without any axial offset. This means that, starting from the cylindrical coil core, the fiber sections ideally lie perpendicular to the centerline of the cylinder, i.e., in the radial direction, one above the other, without being offset from each other in the axial direction. Ideally, this applies to all cross-sections through the fiber optic coil, i.e., the fiber optic cable crosses itself as little as possible within the winding.

Dabei kann das Ablegen der Glasfaser derart erfolgt, dass die Faserabschnitte innerhalb des Querschnitts dichtest gepackt sind. Das Wickelbild der Wicklung entspricht dann dem um 90° gedrehten Wickelbild einer üblichen Wicklung dichtester Packung, in dem die Faserabschnitte einer Faserlage in axialer Richtung ohne radialen Versatz und direkt aneinander anschließend abgelegt werden.The glass fiber can be laid in such a way that the fiber sections are packed as tightly as possible within the cross-section. The winding pattern of the winding then corresponds to the winding pattern of a conventional, densely packed winding, rotated by 90°, in which the fiber sections of a fiber layer are laid in an axial direction without radial offset and directly adjacent to one another.

Das Ablegen der Glasfaser kann derart erfolgen, dass zumindest entlang eines Querschnitts durch die Faserwicklung das Wickeln des ersten bzw. zweiten Endes der Glasfaser beendet wird, wenn ein entsprechender Faserabschnitt an einem der Flansche anliegt, das sich daran anschließende Wickeln des anderen Endes der Glasfaser einen Platz für einen Faserabschnitt an dem jeweiligen Flansch frei lässt und nach dem Ablegen eines Faserabschnitts an dem anderen Flansch beendet wird und das sich hieran anschließende Wickeln mit dem Ablegen eines Faserabschnitts in dem freigelassenen Platz beginnt.The laying of the glass fiber can be carried out in such a way that, at least along a cross section through the fiber winding, the winding of the first or second end of the glass fiber is terminated when a corresponding fiber section rests against one of the flanges, the subsequent winding of the other end of the glass fiber leaves a space free for a fiber section on the respective flange and is terminated after the laying of a fiber section on the other flange, and the subsequent winding begins with the laying of a fiber section in the space left free.

Das Verfahren beginnt also damit, die Glasfaser zunächst von ihrem einen Ende her in eine erste Richtung bis zu einem der Flansche zu wickeln. Hierauf wird die Glasfaser von ihrem anderen Ende her in eine zweite, entgegengesetzte Richtung, d.h. gegenläufig, um den Spulenkern gewickelt. Hierbei wird aber nicht bis zu dem Flansch gewickelt, an dem der vorherige Wickelschritt geendet hat. Vielmehr wird die Wicklung entweder zum anderen Flansch geführt oder die axiale Richtung des Wickelprozesses wird umgekehrt, bevor die Glasfaser den freizuhaltenden Flansch erreicht, d.h. die Glasfaser steigt in die nächste Faserlage auf. Dies ist möglich, da die in axialer Richtung gebildeten Lücken zwischen Faserabschnitten innerhalb einer Faserlage ein gegen seitliches Abrutschen gesichertes Ablegen der Glasfaser in der nächsten Faserlage erlauben, obwohl die vorhergehende Faserlage noch nicht vollständig ist, d.h. noch nicht von Flansch zu Flansch reicht.The process begins by winding the glass fiber from one end in a first direction to one of the flanges. The glass fiber is then wound from the other end in a second, opposite direction, i.e., in the opposite direction, around the spool core. However, the winding does not continue to the flange where the previous winding step ended. Instead, the winding is either guided to the other flange, or the axial direction of the winding process is reversed before the glass fiber reaches the flange that must be kept clear, i.e., the glass fiber ascends into the next fiber layer. This is possible because the gaps formed in the axial direction between fiber sections within a fiber layer allow the glass fiber to be deposited in the next fiber layer without slipping sideways, even though the previous fiber layer is not yet complete, i.e., does not yet extend from flange to flange.

Auf diese Weise wird erreicht, dass bei Wiederaufnahme der Wicklung in die erste Richtung direkt am Flansch wickelnd in die nächste Faserlage gestiegen werden kann. Zudem ist die positionsgenaue Ablage der Faser durch die Vertiefung erleichtert, die durch das Freilassen der Position am Flansch im vorherigen Wickelschritt erzeugt wurde. Es ist hingegen nicht notwendig, die Faser seitlich der Wicklung zu führen, d.h. zwischen Wicklung und Flansch und quer zur Umfangsrichtung der Wicklung/des Spulenkerns. Auf diese Weise lässt sich eine fehlerfrei und positionsgenau im Quadrupol-Muster gewickelte Glasfaserspule realisieren, ohne dass es notwendig ist, Abstände zwischen der Wicklung und den Flanschen freizuhalten. Hierdurch wird zum einen die Wicklung kompakter, am Rand genauer und reproduzierbarer und zum anderen wird Zug, Druck, oder Torsion auf die Faser vermieden. Es entsteht also eine kompakte und für den Einsatz in hochpräzisen faseroptischen Gyroskopen verwendbare Glasfaserspule.This ensures that when winding is resumed in the first direction, the next fiber layer can be wound directly along the flange. Furthermore, the precise positioning of the fiber is facilitated by the recess created by leaving the position on the flange free in the previous winding step. However, it is not necessary to guide the fiber laterally along the winding, i.e., between the winding and the flange and perpendicular to the circumferential direction of the winding/coil core. This allows a flawless and precisely positioned fiber optic coil to be wound in a quadrupole pattern without the need to maintain gaps between the winding and the flanges. This makes the winding more compact, more accurate and reproducible at the edges, and also avoids tension, compression, or torsion on the fiber. The result is a compact fiber optic coil suitable for use in high-precision fiber optic gyroscopes.

Das Ablegen der Glasfaser kann dabei die zeitlich aufeinanderfolgenden Schritte umfassen: Ablegen eines zentralen Faserabschnitts an einer an den ersten Flansch angrenzenden Stelle des Spulenkerns; Wickeln eines ersten Endes der Glasfaser bis zum zweiten Flansch; Wickeln eines zweiten Endes der Glasfaser zunächst in Richtung des zweiten Flansches und hierauf Wickeln des zweiten Endes in Richtung des ersten Flansches, bevor der zweite Flansch erreicht wurde; Wickeln des ersten Endes der Glasfaser zunächst entlang des zweiten Flansches, hierauf Wickeln des ersten Endes in Richtung des ersten Flansches und hierauf Wickeln des ersten Endes in Richtung des zweiten Flansches, bevor der erste Flansch erreicht wurde; und abwechselndes Wickeln der Enden der Glasfaser derart, dass zunächst entlang des benachbarten Flansches, hierauf in Richtung des gegenüberliegenden Flansches und hierauf wieder zurück bis zum benachbarten Flansch gewickelt wird, bevor der gegenüberliegende Flansch erreicht wurde.The laying of the glass fiber can comprise the following chronologically successive steps: laying a central fiber section at a point on the coil core adjacent to the first flange; winding a first end of the glass fiber up to the second flange; winding a second end of the glass fiber initially in the direction of the second flange and then winding the second end in the direction of the first flange before reaching the second flange; winding the first end of the glass fiber initially along the second flange, then winding the first end in the direction of the first flange and then winding the first end in the direction of the second flange before reaching the first flange; and alternating winding of the ends of the glass fiber such that winding is carried out first along the adjacent flange, then in the direction of the opposite flange and then back again to the adjacent flange before reaching the opposite flange.

Die Wicklung startet also an dem einen Flansch (erster Flansch) und läuft zunächst bis zum zweiten Flansch, indem ein erstes Ende der Glasfaser, bzw. die eine Glasfaserhälfte, in einer ersten Umdrehungsrichtung um den Spulenkörper gewickelt wird. Das andere, zweite Ende der Glasfaser, bzw. die zweite Glasfaserhälfte, wird hierauf ebenfalls axial in Richtung des zweiten Flansches gewickelt, aber in der entgegengesetzten, zweiten Umdrehungsrichtung. Bevor der zweite Flansch erreicht wird, kehrt sich die axiale Richtung um und es wird zurück zum ersten Flansch gewickelt. Hierauf beginnt die Wicklung des ersten Endes in die erste Umdrehungsrichtung mit dem Aufstieg in die nächste Faserlage direkt am zweiten Flansch. Dann wird in axialer Richtung auf den ersten Flansch hin gewickelt, aber wiederum vor Erreichen die axiale Wickelrichtung umgekehrt, d.h. es wird zum zweiten Flansch zurückgewickelt.The winding starts at one flange (first flange) and initially runs to the second flange, where a first end of the glass fiber, or one half of the glass fiber, is wound around the coil body in a first rotational direction. The other, second end of the glass fiber, or the second half of the glass fiber, is then also wound axially towards the second flange, but in the opposite, second rotational direction. Before the second flange is reached, the axial direction is reversed and it is wound back to the first flange. The winding of the first end then begins in the first The direction of rotation begins with the ascent to the next fiber layer directly at the second flange. Then, the winding continues in the axial direction toward the first flange, but before reaching it, the axial winding direction is reversed, meaning it is wound back to the second flange.

Dieser Prozess wird analog bei jedem Wickelschritt wiederholt, bei dem nur eines der beiden Faserenden um den Spulenkern gewickelt wird. Das heißt, bis auf die erste, am Spulenkern verlaufende Wicklung, laufen alle Wicklungen von einem Flansch los, kehren um, bevor sie den anderen Flansch erreichen und enden am gleichen Flansch, an dem gestartet wurde. Glasfaserenden/Umdrehungsrichtungen lassen sich damit den Flanschen zuordnen. Das erste Faserende wird (bis auf die erste Wicklung) stets in einer Umdrehungsrichtung von dem einen Flansch aus gewickelt und der Wickelschritt an diesem Flansch beendet. Das zweite Faserende wird stets in der anderen Umdrehungsrichtung von dem anderen Flansch aus gewickelt und der Wickelschritt an diesem Flansch beendet.This process is repeated analogously for each winding step in which only one of the two fiber ends is wound around the spool core. This means that, with the exception of the first winding on the spool core, all windings start from one flange, turn around before reaching the other flange, and end at the same flange where they started. Fiber optic ends/winding directions can thus be assigned to the flanges. The first fiber end (except for the first winding) is always wound in one winding direction from one flange, and the winding step ends at this flange. The second fiber end is always wound in the other winding direction from the other flange, and the winding step ends at this flange.

Auf diese Weise lässt sich erreichen, dass der Aufstieg in eine neue Faserlage innerhalb der Wicklung erfolgen kann. Ein seitliches Übersteigen unter Führung der Faser quer zur Umfangsrichtung des Spulenkörpers wird damit unnötig. Hierdurch lassen sich kompakte und präzise Glasfaserspulen herstellen, d.h. Spulen mit einer geringen Zug-, Druck- oder Torsionsbelastung auf den Fasern.This allows the fiber to climb into a new layer within the winding. Lateral climbing while guiding the fiber transversely to the circumferential direction of the coil body is thus unnecessary. This allows for the production of compact and precise fiber optic coils, i.e., coils with low tensile, compressive, or torsional loads on the fibers.

In den oben dargestellten Verfahren kann ein Spulenkörper verwendet werden, der ein Gewinde aufweist, das bis an die Flansche heranreicht, und das Ablegen der Glasfaser kann mit dem Ablegen der Glasfaser in Vertiefungen des Gewindes beginnen. Das Gewinde unterstützt hierbei den Wickelprozess, da es die erste Faserlage (bzw. Faserabschnitte der ersten Faserlage) daran hindert, seitlich zu verrutschen. Auf diese Weise kann das Wickelverfahren vereinfacht werden.In the processes described above, a spool body with a thread extending up to the flanges can be used, and the fiber optic deposition can begin by depositing the fiber optic cable into recesses in the thread. The thread supports the winding process by preventing the first fiber layer (or fiber sections of the first fiber layer) from slipping sideways. This can simplify the winding process.

Das „Gewinde“ auf dem Spulenkern muss hierbei kein vollständiges Gewinde mit einem durchgängigen Gewindeprofil sein. Es ist ausreichend, wenn die Anzahl der vorhandenen Gewindespitzen genügt, die Glasfaser gegen seitliches Verrutschen zu sichern. In diesem Sinn sind auch einzelne Vorsprünge auf dem Spulenkern als Gewinde zu verstehen, wenn sie die gleiche Funktion wie ein vollständiges Gewinde erfüllen, nämlich die erste Faserlage (bzw. Faserabschnitte der ersten Faserlage) gegen seitliches Verrutschen auf dem Spulenkern zu fixieren. Äquivalent hierzu ist es auch möglich, die erste Faserlage mit Klebstoff auf dem Spulenkern zu fixieren. Ebenso ist es möglich, statt eines Gewindes umlaufende Rillen oder Stege ohne Gewindesteigung zu verwenden, die in Umfangsrichtung des Spulenkerns nicht durchgängig sind. Der Versatz der Glasfaser in axialer Richtung erfolgt dann in den Lücken dieser Rillen/Stege, d.h. in Bereichen des Spulenkern, in denen keine Rillen/Stege ausgebildet sind.The "thread" on the spool core does not have to be a complete thread with a continuous thread profile. It is sufficient if the number of thread crests is sufficient to secure the fiber optic cable against lateral slippage. In this sense, individual projections on the spool core are also considered threads if they fulfill the same function as a complete thread, namely to fix the first fiber layer (or fiber sections of the first fiber layer) to the spool core against lateral slippage. Equivalently, it is also possible to fix the first fiber layer to the spool core with adhesive. Likewise, it is possible to use circumferential grooves or ridges without a thread pitch instead of a thread, which are not continuous in the circumferential direction of the spool core. The offset of the fiber optic cable in the axial direction then occurs in the gaps between these grooves/ridges, i.e., in areas of the spool core where no grooves/ridges are formed.

Eine Faserspule kann nach einem der oben genannten Verfahren hergestellt werden. Derartige Faserspulen weisen ein im Wesentlichen fehlerfreies und positionsgenaues Wickelbild auf und sind damit für den Einsatz in hochpräzisen faseroptischen Gyroskopen geeignet.A fiber coil can be manufactured using one of the above-mentioned processes. Such fiber coils exhibit a largely error-free and positionally accurate winding pattern, making them suitable for use in high-precision fiber optic gyroscopes.

Die Erfindung wird im Folgenden mit Bezug auf die Figuren weiter beschrieben. Die folgende Beschreibung ist hierbei als rein beispielhaft zu verstehen. Sie schränkt die Erfindung nicht ein. Diese ist allein durch die Ansprüche definiert. Es zeigt:

  • 1 in schematischer Weise eine Faserwicklung wie sie aus dem Stand der Technik bekannt ist;
  • 2 eine schematische Darstellung einer aus einer um einen Spulenkörper gewickelten Glasfaser gebildeten Glasfaserspule;
  • 3A und 3B schematische Darstellungen von weiteren um einen Spulenkörper gewickelten Glasfaser;
  • 4 geometrische Abmessung von dichtest gepackten Faserabschnitten einer um einen Spulenkörper gewickelten Glasfaser;
  • 5 geometrische Abmessungen eines aus einem metrischen ISO-Gewinde erzeugten Gewindes auf einem Spulenkörper;
  • 6 ein Ablaufdiagram eines Verfahrens zur Herstellung eines Spulenkörpers mit einem Gewinde;
  • 7 ein Ablaufdiagram eines Verfahrens zur Herstellung einer Glasfaserspule;
  • 8 ein weiteres Ablaufdiagram des Verfahrens zur Herstellung einer Glasfaserspule;
  • 9 eine schematische Teilansicht einer Glasfaserspule;
  • 10 ein weiteres Ablaufdiagram des Verfahrens zur Herstellung einer Glasfaserspule; und
  • 11A bis 11D schematische Teilansichten einer Glasfaserspule während verschiedenen Zeitpunkten des Wickelprozesses.
The invention is further described below with reference to the figures. The following description is to be understood as purely exemplary. It does not limit the invention, which is defined solely by the claims. It shows:
  • 1 schematically shows a fiber winding as known from the prior art;
  • 2 a schematic representation of a fiber optic coil formed from a fiber optic coil wound around a coil body;
  • 3A and 3B schematic representations of additional glass fiber wound around a coil body;
  • 4 geometric dimension of the most densely packed fiber sections of a glass fiber wound around a spool;
  • 5 geometric dimensions of a thread produced from a metric ISO thread on a spool body;
  • 6 a flow chart of a method for producing a coil body with a thread;
  • 7 a flowchart of a method for manufacturing a fiber optic coil;
  • 8 another flowchart of the process for producing a fiber optic coil;
  • 9 a schematic partial view of a fiber optic coil;
  • 10 another flowchart of the process for producing a fiber optic coil; and
  • 11A to 11D Schematic partial views of a fiber optic coil during different stages of the winding process.

Die 2 zeigt eine schematische Querschnittsansicht eines Spulenkörpers 100. Der Spulenkörper 100 ist zum Aufwickeln einer Glasfaser 200 darauf geeignet, um eine Glasfaserspule 300 zu formen, die z.B. in faseroptischen Gyroskopen eingesetzt werden kann.The 2 shows a schematic cross-sectional view of a coil former 100. The coil former 100 is suitable for winding a glass fiber 200 thereon to form a glass fiber coil 300 which can be used, for example, in fiber optic gyroscopes.

Der Spulenkörper 100 weist einen zylinderförmigen Spulenkern 110 auf, auf den die Glasfaser 200 aufgewickelt werden kann. Der Spulenkern 110 ist mit einem Gewinde 120 versehen, in dessen Vertiefungen 121 die Glasfaser 200 abgelegt werden kann. Der Spulenkern 110 ist hierbei aus einem für einen Träger von Glasfasern 200 geeigneten Material hergestellt, z.B. aus einem Metall, wie etwa Aluminium, oder aus einem Kunststoff. Das Gewinde 120 kann hierbei durch ein spanendes Verfahren in den Spulenkern 110 eingeschnitten worden sein, d.h. die Vertiefungen 121 sind durch Abtragen von Material des Spulenkerns 110 entstanden.The coil body 100 has a cylindrical coil core 110 onto which the glass fiber 200 can be wound. The coil core 110 is provided with a thread 120, in whose recesses 121 the glass fiber 200 can be deposited. The coil core 110 is made of a material suitable for a carrier of glass fibers 200, e.g., a metal such as aluminum or a plastic. The thread 120 can be cut into the coil core 110 using a machining process, i.e., the recesses 121 are created by removing material from the coil core 110.

Das Gewinde 120 kann aber auch auf dem Spulenkern 110 aufgetragen worden sein. Insbesondere kann das Gewinde 120 auch nur aus einer Abfolge von Vorsprüngen und/oder Vertiefungen auf dem Spulenkern 110 bestehen, die geeignet sind, die Glasfaser 200 über den Spulenkern 110 zu führen. Das Gewinde 120 kann auch durch 3D-Druck erzeugt werden.However, the thread 120 can also be applied to the coil core 110. In particular, the thread 120 can also consist of only a sequence of projections and/or recesses on the coil core 110, which are suitable for guiding the glass fiber 200 over the coil core 110. The thread 120 can also be produced by 3D printing.

Wie in der 2 gezeigt, lässt sich die Glasfaser 200 in einer ersten Faserlage 211 in die Vertiefungen 121 des Gewindes 120 einlegen. Dadurch sind die Faserabschnitte 201 dieser ersten Faserlage 211 gegen seitliches Verrutschen gesichert, d.h. gegen Verrutschen in axialer Richtung x des zylinderförmigen Spulenkerns 110. Die (axiale) Lage der ersten Faserlage 211 ist durch das Gewinde 120 also fehlerfrei und positionsgenau definiert.As in the 2 As shown, the glass fiber 200 can be inserted into the recesses 121 of the thread 120 in a first fiber layer 211. As a result, the fiber sections 201 of this first fiber layer 211 are secured against lateral slippage, i.e., against slippage in the axial direction x of the cylindrical coil core 110. The (axial) position of the first fiber layer 211 is thus defined by the thread 120 in a faultless and precisely positioned manner.

Zudem entstehen zwischen den Faserabschnitten 201 der ersten Faserlage 211 Lücken/Vertiefungen, die die Faserabschnitte 201 der nächsten, zweiten Faserlage 212 (teilweise) aufnehmen können, d.h. in die die Faserabschnitte 201 der nächsten, zweiten Faserlage 212 abgelegt werden können. Diese Lücken weisen eine durch die Steigung des Gewindes definierte Breite auf, die durch die Wahl einer passenden Steigung derart eingestellt werden kann, dass in den Lücken liegende Glasfaserabschnitte 201 ebenfalls gegen axiales Verrutschen gesichert sind. Dies ist insbesondere mit der Situation der 1 zu vergleichen. Durch Vergleich der Kurven A und B in den 1 und 2 ist leicht zu erkennen, dass durch das Vorsehen des Gewindes und des dadurch ermöglichten Abstands zwischen Faserabschnitten 201 der ersten Faserlage 211, die Oberfläche der ersten Faserlage 211 deutlich stärker strukturiert ist. Dadurch finden die Faserabschnitte 201 der zweiten Faserlage 212 wesentlich besser Halt und können damit positionsgenau auf der ersten Faserlage 211 abgelegt werden.In addition, gaps/recesses are created between the fiber sections 201 of the first fiber layer 211, which can (partially) accommodate the fiber sections 201 of the next, second fiber layer 212, i.e., into which the fiber sections 201 of the next, second fiber layer 212 can be deposited. These gaps have a width defined by the pitch of the thread, which can be adjusted by selecting a suitable pitch such that the fiber glass sections 201 located in the gaps are also secured against axial slippage. This is particularly relevant in the situation of 1 By comparing curves A and B in the 1 and 2 It is easy to see that the provision of the thread and the resulting spacing between fiber sections 201 of the first fiber layer 211 results in a significantly more strongly structured surface of the first fiber layer 211. As a result, the fiber sections 201 of the second fiber layer 212 have a much better grip and can thus be precisely positioned on the first fiber layer 211.

In gleicher Weise lassen sich die dritte Faserlage 213 und sich daran anschließende, nicht gezeigte Faserlagen in die Lücken/Vertiefungen der vorhergehenden Faserlagen ablegen. Hierdurch ermöglicht der mit dem Gewinde 120 versehene Spulenkern 110 des Spulenkörpers 100 ein fehlerfreies und positionsgenaues Wickeln einer Glasfaserspule 300.In the same way, the third fiber layer 213 and subsequent fiber layers (not shown) can be deposited into the gaps/recesses of the preceding fiber layers. The coil core 110 of the coil former 100, provided with the thread 120, thus enables error-free and precisely positioned winding of a fiber optic coil 300.

Während des Wickelprozesses können die Glasfaserabschnitte 201 untereinander zusätzlich verklebt werden, um für eine zusätzliche Fixierung zu sorgen. Zudem ist es in äquivalenter Weise im Prinzip auch möglich, die erste Faserlage 211 auf einen ohne Gewinde 120 ausgebildeten Spulenkern 110 zu kleben. Dies erfordert jedoch eine im Durchmesserbereich der Glasfaser (5 bis 50 µm) präzise Positionierung von Klebstoff und Glasfaser 200 auf dem Spulenkern 110, die technisch wesentlich aufwändiger zu realisieren ist als ein entsprechendes Gewinde.During the winding process, the glass fiber sections 201 can be additionally glued to one another to provide additional fixation. In principle, it is also possible, in an equivalent manner, to glue the first fiber layer 211 to a spool core 110 without a thread 120. However, this requires precise positioning of the adhesive and glass fiber 200 on the spool core 110 within the diameter range of the glass fiber (5 to 50 µm), which is technically much more complex to implement than a corresponding thread.

In der 2 sind Flansche 130, 135 gezeigt, die die Faserwicklung seitlich, d.h. in axialer Richtung stützen. Diese Flansche 130, 135 können ein integraler Bestandteil des Spulenkerns 110 sein, d.h. sie sind untrennbar mit dem Spulenkern 110 verbunden und bilden auch einen Teil der fertigen Glasfaserspule 300. Sie können aber auch nur während des Wickelprozesses als Stützwand dienen und nach dem Wickelprozess entfernt werden, da die Faserabschnitte 201 z.B. aufgrund der während des Wickelns aufgebrachten Zugkraft oder durch Verkleben/Vergießen auch ohne die Flansche 130, 135 in Position bleiben. In diesem Fall können die Flansche 130, 135 auch als Bestandteil der Wickelvorrichtung und nicht als Bestandteil des Spulenkörpers 100 angesehen werden.In the 2 Flanges 130, 135 are shown, which support the fiber winding laterally, i.e., in the axial direction. These flanges 130, 135 can be an integral part of the coil core 110, i.e., they are inseparably connected to the coil core 110 and also form part of the finished fiber optic coil 300. However, they can also serve only as a support wall during the winding process and be removed after the winding process, since the fiber sections 201 remain in position even without the flanges 130, 135, e.g., due to the tensile force applied during winding or by gluing/potting. In this case, the flanges 130, 135 can also be considered part of the winding device and not part of the coil former 100.

In der 2 ist ein Abstand zwischen dem Gewinde 120 und den Flanschen 130, 135 dargestellt. Die Glasfaser 200 steht also über das Gewinde 120 vor bzw. verläuft auch in einem Zwischenraum zwischen dem Gewinde 120 und den Flanschen 130, 135. Dieser Zwischenraum kann auch derart ausgestaltet sein, dass die Glasfaser 200 seitlich an der Wicklung vorbei vom Spulenkern 110 weg geführt werden kann. Dies kann nützlich sein, um Überschneidungen der Glasfaser 200 innerhalb der Wicklung zu vermeiden. Andererseits besteht bei einem derartigen Zwischenraum aber die Gefahr, dass am Rand der Wicklung liegende Faserabschnitte 201 in den Zwischenraum abrutschen und die Wicklung dadurch gestört oder zerstört wird.In the 2 A distance between the thread 120 and the flanges 130, 135 is shown. The glass fiber 200 thus protrudes beyond the thread 120 or also runs in a gap between the thread 120 and the flanges 130, 135. This gap can also be designed such that the glass fiber 200 can be guided laterally past the winding and away from the coil core 110. This can be useful to prevent the glass fiber 200 from overlapping within the winding. On the other hand, with such a gap, there is a risk that fiber sections 201 located at the edge of the winding could slip into the gap, thereby disrupting or destroying the winding.

Vorzugsweise wird das Gewinde 120 deshalb bis an die Flansche 130, 135 herangeführt. Damit ist sichergestellt, dass die Wicklung stets an den Flanschen 130, 135 beginnt bzw. endet. Ein in axialer Richtung seitliches Abrutschen der Wicklung kann damit sicher verhindert werden.Preferably, the thread 120 is therefore brought up to the flanges 130, 135. This ensures that the winding always begins and ends at the flanges 130, 135. A This reliably prevents the winding from slipping sideways in the axial direction.

Im Beispiel der 2 ist aufgrund der Steigung des Gewindes der Abstand zwischen den Faserabschnitten 201 einer Faserlage in axialer Richtung R derart, dass sich in Umfangsrichtung der Wicklung laufende Kanäle 202 zwischen den Faserabschnitten 201 bilden.In the example of 2 Due to the pitch of the thread, the distance between the fiber sections 201 of a fiber layer in the axial direction R is such that channels 202 running in the circumferential direction of the winding are formed between the fiber sections 201.

Wie in den 3A und 3B gezeigt, kann das Gewinde 120 aber auch derart ausgebildet sein, dass zwischen den Faserabschnitten 201 der ersten Faserlage 211, die in den Vertiefungen 121 des Gewindes 120 abgelegt werden, derartige Zwischenräume/Vertiefungen entstehen, dass Faserabschnitte 201 einer nächsten, zweiten Faserlage 212, die in die entstandenen Zwischenräume/Vertiefungen abgelegt werden, in radialer Richtung R des Spulenkerns 110 einen Abstand von d/2 zu den Faserabschnitten 201 der ersten Lage 211 aufweisen. Das heißt, eine zur axialen Richtung x parallele Gerade durch die Mittelpunkte von in der zweiten Faserlage 212 abgelegten Faserabschnitten 201 hat in radialer Richtung einen Abstand von d/2 zu einer ebenfalls zur axialen Richtung x parallelen Geraden durch die Mittelpunkte der Faserabschnitte 201 der benachbarten ersten Faserlage 211, wobei d der Faserdurchmesser ist (vgl. die Abstandsangabe in 3A).As in the 3A and 3B shown, the thread 120 can also be designed such that between the fiber sections 201 of the first fiber layer 211, which are deposited in the depressions 121 of the thread 120, such gaps/depressions are created that fiber sections 201 of a next, second fiber layer 212, which are deposited in the resulting gaps/depressions, have a distance of d/2 in the radial direction R of the coil core 110 from the fiber sections 201 of the first layer 211. This means that a straight line parallel to the axial direction x through the centers of fiber sections 201 deposited in the second fiber layer 212 has a distance of d/2 in the radial direction from a straight line also parallel to the axial direction x through the centers of the fiber sections 201 of the adjacent first fiber layer 211, where d is the fiber diameter (cf. the distance specification in 3A) .

Dabei ist in der 3A die Tiefe des Gewindes 120 derart, dass die Glasfaser 200 keinen Kontakt zum Spulenkern 110 hat, während in der 3B das Gewinde 120 derart ausgebildet ist, dass die Vertiefungen 121 des Gewindes 120 ebenfalls den halben Durchmesser der aufzuwickelnden Glasfaser 200 aufnehmen können.In the 3A the depth of the thread 120 such that the glass fiber 200 has no contact with the coil core 110, while in the 3B the thread 120 is designed such that the recesses 121 of the thread 120 can also accommodate half the diameter of the glass fiber 200 to be wound.

Auf diese Weise kann durch entsprechende Wahl der Steigung des Gewindes 120 eine fehlerfreie und positionsgenaue Ablage der Glasfaser 200 erreicht werden, die dazu führt, dass die Glasfaser 200 in der fertigen Glasfaserspule 300 dichtest gepackt ist. Dies reduziert den Platzbedarf der Wicklung in radialer Richtung R.In this way, by appropriately selecting the pitch of the thread 120, a flawless and precisely positioned deposition of the glass fiber 200 can be achieved, resulting in the glass fiber 200 being densely packed in the finished glass fiber coil 300. This reduces the space required for the winding in the radial direction R.

Insbesondere liegen die Faserabschnitte 201 verschiedener Lagen in radialer Richtung R der Glasfaserspule 300 zumindest entlang eines Querschnitts durch die Faserwicklung ohne axialen Versatz aufeinander. In diesem Querschnitt kann die dadurch erreichte dichteste Packung damit als eine 90°-Drehung der üblichen, in 1 gezeigten Wicklung verstanden werden. Entlang der Umfangsrichtung gesehen erfolgt die Wicklung derart, dass entlang möglichst vieler oder sogar aller Querschnitte durch die Wicklung eine dichteste Packung von Glasfaserabschnitten erreicht wird. Damit werden Kreuzungen der Glasfaser 200 innerhalb der Wicklung reduziert.In particular, the fiber sections 201 of different layers lie on top of one another in the radial direction R of the fiber optic coil 300, at least along a cross section through the fiber winding, without axial offset. In this cross section, the densest packing achieved can thus be considered a 90° rotation of the usual 1 The winding shown can be understood as a winding. Viewed along the circumferential direction, the winding is carried out in such a way that the densest packing of glass fiber sections is achieved along as many or even all cross-sections through the winding as possible. This reduces intersections of the glass fiber 200 within the winding.

Eine dichteste Packung der Glasfaser 200 kann insbesondere erreicht werden, wenn das Gewinde 120 eine Steigung P der Größe P = 2d · cos 30° aufweist, d.h. wenn das Gewinde 120 auf den Durchmesser d der aufzuwickelnden Glasfaser 200 abgestimmt ist.A densest packing of the glass fiber 200 can be achieved in particular if the thread 120 has a pitch P of the size P = 2d · cos 30°, i.e. if the thread 120 is matched to the diameter d of the glass fiber 200 to be wound.

Die Gleichung P = 2d · cos 30° kann hierbei mit Bezug auf 4 erläutert werden. Wie in der 4 gezeigt, weist das Gewinde 120 eine Steigung P auf, d.h. nach einem Umlauf des Gewindes/Gewindegangs um 360° hat sich die axiale Position um den Betrag P verschoben. Die Mittelpunkte der Querschnitte durch die in die Vertiefungen 121 abgelegten Faserabschnitte 201 liegen daher in axialer Richtung ebenfalls um den Betrag P auseinander. Des Weiteren sind die Mittelpunkte der Querschnitte durch je drei benachbarte Faserabschnitte 201 durch ein gleichschenkliges Dreieck der Kantenlänge d verbunden, d.h. durch ein Dreieck dessen drei Innenwinkel jeweils 60° betragen. Das in der 4 gezeigte rechtwinklige Dreieck mit der Hypotenuse der Länge d weist damit Innenwinkel von 90°, 60° und 30° auf. Für den cos 30° gilt dann cos 30° = (P/2)/d. Daraus folgt P = 2d · cos 30° = √3 · d.The equation P = 2d · cos 30° can be used with reference to 4 As explained in the 4 As shown, the thread 120 has a pitch P, ie after one revolution of the thread/thread turn by 360°, the axial position has shifted by the amount P. The centers of the cross sections through the fiber sections 201 deposited in the recesses 121 are therefore also separated in the axial direction by the amount P. Furthermore, the centers of the cross sections through three adjacent fiber sections 201 are connected by an isosceles triangle of edge length d, ie by a triangle whose three interior angles are each 60°. 4 The right-angled triangle shown with a hypotenuse of length d thus has interior angles of 90°, 60°, and 30°. For cos 30°, cos 30° = (P/2)/d. This gives P = 2d · cos 30° = √3 · d.

Bei bekanntem Faserdurchmesser d lässt sich also leicht die Gewindesteigung P bestimmen, die das Gewinde 120 des Spulenkörpers aufweisen muss, um eine Wicklung mit dichtest gepackter Glasfaser 200 zu erzielen.If the fiber diameter d is known, it is easy to determine the thread pitch P that the thread 120 of the coil body must have in order to achieve a winding with the most densely packed glass fiber 200.

In den 2 bis 4 sind verschiedene Formen für das Gewinde 120 gezeigt, insbesondere rechteckige und halbkreisförmige Gewindeprofile. Dies bringt zum Ausdruck, dass das Gewindeprofil im Wesentlichen beliebig sein kann, solange in den Vertiefungen des Gewindes 120 die Glasfaser 200 fehlerfrei und positionsgenau abgelegt werden kann.In the 2 to 4 Various shapes for the thread 120 are shown, in particular rectangular and semicircular thread profiles. This expresses that the thread profile can essentially be any desired shape, as long as the glass fiber 200 can be deposited in the recesses of the thread 120 without errors and with precise positioning.

Vorzugsweise kann das Gewinde 120 einen Flankenwinkel von 60° haben. Dies entspricht dem Flankenwinkel von üblichen, industriell gefertigten Gewinden, wie z.B. dem metrischen ISO-Gewinde. Damit lässt sich die Herstellung des Gewindes 120 auf dem Spulenkern 120 vereinfachen.Preferably, the thread 120 can have a flank angle of 60°. This corresponds to the flank angle of common, industrially manufactured threads, such as the metric ISO thread. This simplifies the production of the thread 120 on the coil core 120.

Eine besonders bevorzugte Ausgestaltung des Gewindes 120, die auf dem metrischen ISO-Gewinde basiert ist als schematischer Querschnitt in der 5 gezeigt. Das Gewinde 120 ist hier durch durchgezogenen Linien gekennzeichnet. Das Gewinde 120 hat eine Gewindetiefe h = 5P/(16 · cos 30°) = 5d/8, einen flachen Gewindegrund der Breite b1 = P/4 und abgeflachte Gewindespitzen der Breite b2 = P/3. Diese Abmessungen garantieren, dass die auf dem Gewinde abgelegten Faserabschnitte 201 dichtest gepackt werden. Insbesondere sinkt jede nachkommende Faserlage um d/2 in die zuvor abgelegte Faserlage ein.A particularly preferred embodiment of the thread 120, which is based on the metric ISO thread, is shown as a schematic cross section in the 5 shown. Thread 120 is indicated here by solid lines. Thread 120 has a thread depth h = 5P/(16 · cos 30°) = 5d/8, a flat thread root of width b1 = P/4, and flattened thread crests of width b2 = P/3. These dimensions guarantee that the fiber sections 201 deposited on the thread be packed as tightly as possible. In particular, each subsequent fiber layer sinks by d/2 into the previously deposited fiber layer.

In der 5 sind neben dem Gewinde 120 mit lang gestrichelten Linien die Formen eines metrischen ISO-Gewindes gezeigt (kurz gestrichelte Linien sind Hilfslinien). Dieses metrische ISO-Gewinde ist durch gedachte gleichschenklige Dreiecke der Höhe H und der Kantenlänge P aufgebaut, die an ihren Spitzen abgerundet sind, um das ISO-Gewinde zu formen. Im Vergleich zum ISO-Gewinde hat das Gewinde 120 des Spulenkerns keinen abgerundeten, sondern einen auf P/4 abgeflachten Gewindegrund. Zudem sind die Gewindespitzen statt um H/8 um d/2 gekürzt und abgeflacht, um ein vollständiges Ablegen der Faserabschnitte 201 der zweiten Faserlage auf den Faserabschnitten 201 der ersten Faserlage zu ermöglichen.In the 5 Next to the 120 thread, the shapes of a metric ISO thread are shown with long dashed lines (short dashed lines are auxiliary lines). This metric ISO thread is constructed from imaginary isosceles triangles of height H and edge length P, which are rounded at their tips to form the ISO thread. Compared to the ISO thread, the 120 thread of the spool core does not have a rounded thread root, but rather a thread root flattened to P/4. In addition, the thread crests are shortened and flattened by d/2 instead of H/8 to enable the fiber sections 201 of the second fiber layer to be fully deposited on the fiber sections 201 of the first fiber layer.

Ein Ablaufdiagram eines Verfahrens zur Herstellung eines Spulenkörpers 100, wie er in der 5 gezeigt ist, ist in der 6 angegeben. Bei S100 wird ein metrischen ISO-Gewindes mit einer Gewindesteigung P und einer Gewindetiefe von 3/4 (P · cos 30°) auf einem Zylinder gedreht. Der hierbei verwendete Gewindemeißel hat eine abgestumpfte Spitze und trifft mit einer Breite von P/4 auf den Zylinder auf.A flow chart of a method for producing a coil former 100 as described in the 5 shown is in the 6 In S100, a metric ISO thread with a thread pitch P and a thread depth of 3/4 (P cos 30°) is turned on a cylinder. The thread cutter used has a blunt tip and impacts the cylinder with a width of P/4.

Es wird also zunächst ein Gewinde gedreht, dass sich von einem metrischen ISO-Gewinde durch den abgeflachten Gewindegrund mit einer Breite von P/4 unterscheidet. Die Gewindetiefe von 3/4 (P · cos 30°) ist die in der 5 gezeigte Tiefe 3H/4. Hierauf werden bei S110 die Gewindespitzen des derart erzeugten Gewindes um P/(4 · cos 30°), d.h. um d/2, abgetragen. Hierdurch entstehen die abgeflachten Gewindespitzen der Breite P/3. Zudem verringert sich die Gewindetiefe auf 5d/8 = 5P/(16 · cos 30°).So, first, a thread is turned that differs from a metric ISO thread by the flattened thread root with a width of P/4. The thread depth of 3/4 (P cos 30°) is the 5 The depth shown is 3H/4. Then, at S110, the thread crests of the thread thus created are removed by P/(4 · cos 30°), i.e., by d/2. This creates the flattened thread crests with a width of P/3. Furthermore, the thread depth is reduced to 5d/8 = 5P/(16 · cos 30°).

Der derart hergestellte Spulenkörper 100 weist dann ein Gewinde 120 auf, auf das sich eine Glasfaser 200 in dichtester Packung wickeln lässt.The coil body 100 produced in this way then has a thread 120 onto which a glass fiber 200 can be wound in the densest possible packing.

Auf einem derartigen Spulenkörper 100 lässt sich eine Glasfaserspule 300 mit einem Verfahren gemäß des Ablaufdiagrams der 7 herstellen. Das Verfahren der 7 lässt sich hierbei aber nicht nur auf Spulenkörper 100 mit einem Gewinde 110 anwenden, sondern generell auf Spulenkörper mit Flanschen 130, 135 an den Enden des Spulenkerns 110, wobei es auch möglich ist, die Flansche 130, 135 nach dem Wickeln abzunehmen. Ohne die Verwendung eines Gewindes 120 müssen die Faserabschnitte 201 der ersten Faserlage 211 auf andere Weise an den beabsichtigten Stellen gehalten werden, z.B. durch Kleben der Glasfaser 200 auf den Spulenkern 110.On such a coil body 100, a fiber optic coil 300 can be wound using a method according to the flow chart of 7 The process of 7 However, this can be applied not only to coil formers 100 with a thread 110, but generally to coil formers with flanges 130, 135 at the ends of the coil core 110, whereby it is also possible to remove the flanges 130, 135 after winding. Without the use of a thread 120, the fiber sections 201 of the first fiber layer 211 must be held in the intended positions by other means, e.g., by gluing the glass fiber 200 to the coil core 110.

Das Verfahren zur Herstellung einer Glasfaserspule 300 weist auf: Bei S200 Bereitstellen des Spulenkörpers 100 mit einem zylinderförmigen Spulenkern 110 und einem ersten Flansch 130 an einem ersten Ende des Spulenkerns 110 und einem zweiten Flansch 135 an einem zweiten Ende des Spulenkerns 110.The method for manufacturing a fiber optic coil 300 comprises: at S200, providing the coil body 100 having a cylindrical coil core 110 and a first flange 130 at a first end of the coil core 110 and a second flange 135 at a second end of the coil core 110.

Bei S210 Wickeln einer ersten Faserlage 211 durch Ablegen von Faserabschnitten 201 von Glasfaser 200 in einem Abstand von P = 2d · cos 30°, mit d dem Durchmesser der Glasfaser 200. Wie oben dargestellt ermöglichen die Faserabschnitte 201 der ersten Faserlage 211 bei diesem Abstand, dass die darauf abgelegten Faserabschnitte 201 der zweiten Faserlage 212 in radialer Richtung R des Spulenkörpers 100 bzw. der Glasfaserspule 300 um d/2 mit den Faserabschnitten 201 der ersten Faserlage 211 überlappen und dass die Glasfaser 200 in dichtester Packung um den Spulenkern 110 gewickelt werden kann.At S210, winding a first fiber layer 211 by depositing fiber sections 201 of glass fiber 200 at a distance of P = 2d cos 30°, where d is the diameter of the glass fiber 200. As shown above, the fiber sections 201 of the first fiber layer 211 at this distance enable the fiber sections 201 of the second fiber layer 212 deposited thereon to overlap by d/2 with the fiber sections 201 of the first fiber layer 211 in the radial direction R of the coil body 100 or the glass fiber coil 300 and that the glass fiber 200 can be wound around the coil core 110 in the densest packing.

Bei S220 folgt das Wickeln von weiteren Faserlagen 212, 213, 214 durch Ablegen von Faserabschnitten 201 in Vertiefungen zwischen Faserabschnitten 201 in der vorhergehenden, ersten Faserlage 211, wobei das Wickeln der Faserlagen 211, 212, 213, 214 durch abwechselndes Wickeln des ersten Endes/der ersten Hälfte der Glasfaser 200 im Uhrzeigersinn um den Spulenkern 110 und des zweiten Endes/der zweiten Hälfte der Glasfaser 200 gegen den Uhrzeigersinn um den Spulenkern 110 und an den Enden des Spulenkerns 110 direkt anliegend an die Flansche 130, 135 erfolgt.At S220, further fiber layers 212, 213, 214 are wound by depositing fiber sections 201 in recesses between fiber sections 201 in the preceding, first fiber layer 211, wherein the fiber layers 211, 212, 213, 214 are wound by alternately winding the first end/first half of the glass fiber 200 clockwise around the coil core 110 and the second end/second half of the glass fiber 200 counterclockwise around the coil core 110 and at the ends of the coil core 110 directly adjacent to the flanges 130, 135.

Resultat eines solchen Wickelprozesses ist ein Wickelbild, wie es z.B. in den 3A und 3B dargestellt ist, wobei sich die Faserenden jeweils außen an der Wicklung befinden. Insbesondere lässt sich auf diese Weise eine Quadrupol-Wicklung realisieren. Wie in den 3A und 3B zu sehen, erfolgt das Ablegen der Glasfaser 300 derart, dass zumindest entlang eines Querschnitts durch die Faserwicklung Faserabschnitte 201 verschiedener Faserlagen 211, 213; 212, 214 in radialer Richtung R der Glasfaserspule 300 ohne axialen Versatz aufeinanderliegen. Dies entspricht einer 90°-Drehung des üblichen, in der 1 gezeigten Wickelmusters.The result of such a winding process is a winding pattern, as it is, for example, in the 3A and 3B is shown, with the fiber ends located on the outside of the winding. In particular, a quadrupole winding can be realized in this way. As shown in the 3A and 3B As can be seen, the glass fiber 300 is laid down in such a way that, at least along a cross section through the fiber winding, fiber sections 201 of different fiber layers 211, 213; 212, 214 lie on top of one another in the radial direction R of the fiber optic coil 300 without axial offset. This corresponds to a 90° rotation of the usual 1 shown wrapping pattern.

Eine derart gewickelte Glasfaserspule 300 lässt sich insbesondere in faseroptischen Gyroskopen verwenden. Aufgrund der im Vergleich zum üblichen, in der 1 gezeigten Wickelmuster tieferen Vertiefungen zwischen axial nebeneinanderliegenden Faserabschnitten 201, ist die derart hergestellte Glasfaserspule 300 arm an Positionierungsfehlern. Zudem kommt sie ohne einen Freiraum zwischen der Glasfaser 200 und den Flanschen 130, 135 aus, was die Positionsgenauigkeit der darin aufgewickelten Glasfaser 200 weiter erhöht.A fiber optic coil 300 wound in this way can be used in particular in fiber optic gyroscopes. Due to the reduced diameter compared to the usual 1 Due to the winding pattern shown, with its deeper recesses between axially adjacent fiber sections 201, the fiber optic coil 300 produced in this way is low in positioning errors. Furthermore, it does not require any clearance between the fiber optic 200 and the flanges 130, 135, which further increases the positioning accuracy of the fiber optic 200 wound therein.

Das Verfahren der 7 lässt sich gemäß des in der 8 gezeigten Ablaufdiagramms modifizieren bzw. erweitern. Insbesondere kann das Ablegen der Glasfaser 200 derart erfolgen, dass zumindest entlang eines Querschnitts durch die Faserwicklung:

  • - das Wickeln des ersten bzw. zweiten Endes der Glasfaser 200 beendet wird, wenn ein entsprechender Faserabschnitt 201 an einem der Flansche 130, 135 anliegt (S300),
  • - das sich daran anschließende Wickeln des anderen Endes der Glasfaser 200 einen Platz für einen Faserabschnitt 201 an dem jeweiligen Flansch 130, 135 frei lässt (S310) und nach dem Ablegen eines Faserabschnitts 201 an dem anderen Flansch 135, 130 beendet wird (S320) und
  • - das sich hieran anschließende Wickeln mit dem Ablegen eines Faserabschnitts 201 in dem freigelassenen Platz beginnt (S330).
The procedure of 7 can be determined according to the 8 In particular, the glass fiber 200 can be deposited in such a way that at least along a cross section through the fiber winding:
  • - the winding of the first or second end of the glass fiber 200 is terminated when a corresponding fiber section 201 rests against one of the flanges 130, 135 (S300),
  • - the subsequent winding of the other end of the glass fiber 200 leaves a space for a fiber section 201 on the respective flange 130, 135 (S310) and is terminated after the laying of a fiber section 201 on the other flange 135, 130 (S320) and
  • - the subsequent winding begins with the deposition of a fiber section 201 in the space left free (S330).

In Anlehnung an die allgemein gebräuchliche Quadrupol-Wicklung wird also das Wickeln der ersten Lage mit einer Faserhälfte der Glasfaser 200 beendet, wenn ein Flansch erreicht wird (S300). Das sich daran anschließende Wickeln der zwei folgenden Lagen mit der anderen Faserhälfte der Glasfaser 200 lässt am Umkehrpunkt einen Platz für einen Faserabschnitt 201 an dem jeweiligen Flansch 130, 135 frei (S310) und wird nach dem Ablegen eines Faserabschnitts 201 an dem anderen Flansch 135, 130 beendet (S320). Das Wickeln wird dann mit dem Ablegen eines Faserabschnitts 201 in dem freigelassenen Platz fortgesetzt.Based on the commonly used quadrupole winding, the winding of the first layer with one fiber half of the glass fiber 200 is terminated when a flange is reached (S300). The subsequent winding of the two following layers with the other fiber half of the glass fiber 200 leaves a space free at the reversal point for a fiber section 201 on the respective flange 130, 135 (S310) and is terminated after a fiber section 201 has been deposited on the other flange 135, 130 (S320). Winding then continues with the deposit of a fiber section 201 in the vacated space.

Die Wicklung erfolgt also derart, dass stets bis zu einem der Flansche 130, 135 gewickelt wird. Im nachfolgenden Wickelschritt, der in entgegengesetzter Richtung erfolgt, wird eine Position an diesem Flansch freigelassen und die Wicklung am anderen Flansch beendet. Wird die Wicklung in die erste Richtung wieder aufgenommen, wird die Wicklung an der freigelassenen Position wieder aufgenommen. Die Glasfaser 200 lässt sich dann leicht positionsgenau an dieser Position ablegen.The winding is therefore always carried out up to one of the flanges 130, 135. In the subsequent winding step, which takes place in the opposite direction, a position on this flange is left free and the winding is completed on the other flange. If the winding is resumed in the first direction, the winding is resumed at the left-free position. The glass fiber 200 can then be easily deposited precisely at this position.

Dies ist beispielhaft in der 9 für einen Teilquerschnitt durch eine Glasfaserspule 300 gezeigt. In der 9 zeigt die Musterung von Glasfaserabschnitten 201 an, dass hierbei das eine Ende/die eine Hälfte der Glasfaser 200 in die eine Umfangsrichtung des Spulenkerns 110 um diesen gewickelt wurden, z.B. im Uhrzeigersinn oder in die Zeichenebene hinein. Bei den weiß dargestellten Glasfaserabschnitte 201 wurde das andere Ende/die andere Hälfte der Glasfaser 200 in die entgegengesetzte Richtung gewickelt, also z.B. gegen den Uhrzeigersinn oder aus der Zeichenebene heraus.This is exemplified in the 9 for a partial cross-section through a fiber optic coil 300. In the 9 The pattern of fiber optic sections 201 indicates that one end/half of the fiber optic 200 was wound around the coil core 110 in one circumferential direction, e.g., clockwise or into the plane of the drawing. For the fiber optic sections 201 shown in white, the other end/half of the fiber optic 200 was wound in the opposite direction, e.g., counterclockwise or out of the plane of the drawing.

Die in der 9 gezeigte Wicklung beginnt damit, dass die Glasfaser 200 an der Position 1 auf dem Spulenkern 110 abgelegt wird, z.B. durch Kleben oder durch Ablegen in die Vertiefung eines Gewindes 120. Die Glasfaser 200 wird an ihrem einen (ersten) Ende in axialer Richtung x auf den Flansch 135 hin gewickelt und erreicht diesen an der Position 2.The 9 The winding shown begins with the glass fiber 200 being placed at position 1 on the coil core 110, e.g. by gluing or by placing it in the recess of a thread 120. The glass fiber 200 is wound at its one (first) end in the axial direction x onto the flange 135 and reaches it at position 2.

Das Aufwickeln des ersten Endes wird beendet und das andere, zweite Ende wird in entgegengesetzter Richtung auf den anderen Flansch 130 hin gewickelt und erreicht diesen nach zwei Windungen (Positionen 3 und 4). Dann wird die Wicklung des zweiten Endes beendet und die Wicklung des ersten Endes wieder aufgenommen.The winding of the first end is completed, and the other, second end is wound in the opposite direction toward the other flange 130, reaching it after two turns (positions 3 and 4). Then, the winding of the second end is completed, and the winding of the first end is resumed.

Dieses wird zunächst am Flansch 130 gewickelt (Position 5) und hierauf entlang des Spulenkörpers 110 (Positionen 6 und 7). Jedoch wird am Flansch 130, an dem die Wicklung des zweiten Endes beendet wurde, ein Platz freigelassen und die Wicklung kehrt zum Ausgangsflansch 135 zurück (Positionen 8 bis 10), an dem die Wicklung beendet wird.This is first wound on flange 130 (position 5) and then along the coil body 110 (positions 6 and 7). However, a space is left at flange 130 where the winding of the second end was completed, and the winding returns to the output flange 135 (positions 8 to 10), where the winding is completed.

Das zweite Ende wird in die freigelassene Position gelegt (Position 11), hierauf entlang des Spulenkerns 110 zunächst vom Ausgangsflansch 130 weg (Positionen 12 bis 14) und dann wieder auf diesen zu gewickelt, während am gegenüberliegenden Flansch 130 eine Position freigehalten wird (Positionen 15 bis 17). Das Verfahren setzt sich dann in gleicher Weise mit der Wicklung des ersten Endes fort (Position 18), bis die Glasfaserspule 300 fertig gewickelt ist.The second end is placed in the released position (position 11), then wound along the spool core 110, initially away from the output flange 130 (positions 12 to 14) and then back toward it, while a position is kept free on the opposite flange 130 (positions 15 to 17). The process then continues in the same way with the winding of the first end (position 18) until the fiber optic spool 300 is completely wound.

Durch diese Modifikation des Quadrupol-Musters lässt sich eine fehlerfrei und positionsgenau gewickelte Glasfaserspule 300 realisieren, ohne dass es notwendig ist, Abstände zwischen der Wicklung und den Flanschen 130, 135 freizuhalten. Vor der Wicklung an der ersten Position in einer Lage, liegt die Faser schon an Ort und Stelle und muss nicht den Abstand zwischen Wicklung und Flansch passierend aus der vorletzten Lage geholt werden. Ohne Abstand zwischen Wicklung und Flansch wird ein Verrutschen der Faser in ihrer Position am Rand der Wicklung verhindert.This modification of the quadrupole pattern allows for a flawless and precisely wound fiber optic coil 300 without the need to maintain gaps between the winding and the flanges 130, 135. Before winding at the first position in a layer, the fiber is already in place and does not need to be retrieved from the second-to-last layer by passing the gap between the winding and the flange. Without a gap between the winding and the flange, the fiber is prevented from slipping in its position at the edge of the winding.

Dieses Verfahren lässt sich weiter gemäß des Ablaufdiagrams der 10 spezifizieren. Dieses Verfahren ist in den 11A bis 11D schematisch anhand eines Teilausschnitts einer Glasfaserspule 300 gezeigt. Auch hier zeigt die Musterung/fehlende Musterung die beiden Faserhälften bzw. unterschiedlichen Wickelrichtungen entlang des Umfangs des Spulenkörpers 110 an.This procedure can be further described according to the flow chart of 10 This procedure is described in the 11A to 11D shown schematically using a partial section of a fiber optic coil 300. Here, too, the patterning/lack of pattern indicates the two fiber halves or different winding directions along the circumference of the coil body 110.

Hier erfolgt bei S400 ein Ablegen eines zentralen Faserabschnitts 201 an einer an den ersten Flansch 130 angrenzenden Stelle des Spulenkerns 110 und bei S410 Wickeln eines ersten Endes der Glasfaser 200 bis zum zweiten Flansch 135. Dies sind in der schematischen Darstellung der 11A die Positionen 1 bis 3. Am zweiten Flansch 135 wird das Wickeln mit dem ersten Ende der Glasfaser 200 beendet.Here, at S400, a central fiber section 201 is deposited at a location of the coil core 110 adjacent to the first flange 130, and at S410, a first end of the glass fiber 200 is wound up to the second flange 135. These are shown in the schematic representation of the 11A positions 1 to 3. At the second flange 135, the winding is completed with the first end of the glass fiber 200.

Bei S420 erfolgt Wickeln des zweiten Endes der Glasfaser 200 zunächst in Richtung des zweiten Flansches 135 und - bevor der zweite Flansch 135 erreicht wurde - Wickeln des zweiten Endes in Richtung des ersten Flansches 130. Dies ist in der 11A durch die Faserabschnitte an den Positionen 4 bis 7 gezeigt. Die Glasfaser 200 wird zunächst zwischen die Positionen 1 und 2 abgelegt (Position 4) und dann auf den zweiten Flansch 135 hin gewickelt (Position 5). Bevor dieser erreicht wird, kehrt sich die (axiale) Wickelrichtung um, und es wird in der nächsten Faserlage zurück zum ersten Flansch 130 gewickelt (Position 6). Die Wicklung des zweiten Endes endet mit Erreichen des ersten Flansches 130. Auch bei diesem Verfahren wird also eine durch den schwarzen Kreis gekennzeichnete Position am zweiten Flansch 135 freigehalten, d.h. an dem Flansch, an dem der Wickelschritt nicht begonnen hat.At S420, the second end of the glass fiber 200 is first wound in the direction of the second flange 135 and - before the second flange 135 has been reached - the second end is wound in the direction of the first flange 130. This is shown in the 11A through the fiber sections at positions 4 to 7. The glass fiber 200 is first laid between positions 1 and 2 (position 4) and then wound onto the second flange 135 (position 5). Before this is reached, the (axial) winding direction is reversed, and winding takes place in the next fiber layer back to the first flange 130 (position 6). The winding of the second end ends upon reaching the first flange 130. In this method, too, a position marked by the black circle is kept free on the second flange 135, ie, on the flange at which the winding step did not begin.

Bei S430 erfolgt Wickeln des ersten Endes der Glasfaser 200 zunächst entlang des zweiten Flansches 135, d.h. die Glasfaser 200 wird in der zuvor freigelassenen Position abgelegt. Dies ist in der 11B durch den von der Position 3 zur Position 8 zeigenden Pfeil verdeutlicht. Da durch diese freigelassene Position eine deutliche Vertiefung in der Wicklung gegeben ist, kann die Faser fehlerfrei und positionsgenau abgelegt werden.At S430, the first end of the glass fiber 200 is first wound along the second flange 135, ie the glass fiber 200 is laid down in the previously released position. This is shown in the 11B This is illustrated by the arrow pointing from position 3 to position 8. Since this free position creates a significant recess in the winding, the fiber can be deposited accurately and without errors.

Hierauf wird das erste Ende zunächst in Richtung des ersten Flansches 130 gewickelt. Dies ist durch die Ablage der Glasfaser in den Positionen 9 und 10 der 11B dargestellt. Die (axiale) Wickelrichtung wird jedoch umgekehrt und wieder in Richtung des zweiten Flansches 135 gewickelt, bevor der erste Flansch 130 erreicht wird, wie durch die Glasfaser 200 in den Positionen 11 und 12 der 11B dargestellt. Auch hier wird eine durch den schwarzen Kreis gekennzeichnete Position an dem Flansch freigehalten, an dem der Wickelschritt nicht begonnen hat, d.h. am ersten Flansch 130.The first end is then wound towards the first flange 130. This is achieved by placing the glass fibre in positions 9 and 10 of the 11B However, the (axial) winding direction is reversed and wound again towards the second flange 135 before reaching the first flange 130, as shown by the glass fiber 200 in positions 11 and 12 of the 11B shown. Here, too, a position marked by the black circle is kept free on the flange at which the winding step did not begin, ie, on the first flange 130.

Bei S440 erfolgt abwechselndes Wickeln der Enden der Glasfaser 200 derart, dass zunächst entlang des benachbarten Flansches 130, 135, hierauf in Richtung des gegenüberliegenden Flansches 135, 130 und hierauf wieder zurück bis zum benachbarten Flansch 130, 135 gewickelt wird, bevor der gegenüberliegende Flansch 135, 130 erreicht wurde. Dies ist in den 11C und 11D schematisch für zwei weitere Wickelschritte gezeigt. Die 11C zeigt das Aufsteigen der Wicklung des zweiten Endes der Glasfaser am ersten Flansch 130 von der Position 7 zur Position 13 und das hierauf erfolgende Wickeln vom ersten Flansch 130 weg (Positionen 14 und 15) und zum ersten Flansch 130 hin (Positionen 16 und 17) unter Freilassung der Position am gegenüberliegenden, zweiten Flansch 135. Die 11D zeigt dann nochmals in analoger Weise zur 11B den nächsten, das erste Ende der Glasfaser 200 verwendenden Wickelschritt.At S440, the ends of the glass fiber 200 are alternately wound such that first along the adjacent flange 130, 135, then in the direction of the opposite flange 135, 130 and then back to the adjacent flange 130, 135 before reaching the opposite flange 135, 130. This is shown in the 11C and 11D shown schematically for two further winding steps. 11C shows the ascending winding of the second end of the glass fiber on the first flange 130 from position 7 to position 13 and the subsequent winding away from the first flange 130 (positions 14 and 15) and towards the first flange 130 (positions 16 and 17), leaving the position on the opposite, second flange 135 free. The 11D then shows again in an analogous manner to 11B the next winding step using the first end of the glass fiber 200.

Das Verfahren lässt sich auf dieser Weise beliebig iterieren, bis die Glasfaserspule 300 fertiggestellt ist. Auf diese Weise lassen sich Glasfaserspulen 300 mit einer fehlerfreien und positionsgenauen Lage der Glasfaser 200 erreichen.The process can be iterated in this way as desired until the fiber optic coil 300 is completed. In this way, fiber optic coils 300 with an error-free and precisely positioned fiber optic cable 200 can be achieved.

Es versteht sich von selbst, dass sowohl die Anzahl der Windungen in axialer Richtung der Glasfaserspule 300, die Anzahl der Faserlagen in radialer Richtung der Glasfaserspule 300 sowie die gezeigten Abmessungen in den 11A bis 11D ebenso wie in den übrigen Figuren rein beispielhaft sind und nur zum besseren Verständnis gewählt wurden. Glasfaserspulen 300 haben typischer Weise 50 bis 300 Windungen in axialer Richtung und 20 bis 200 Faserlagen. Es ist zudem auch möglich, die oben diskutierten Wickelprozesse auf andere Fasern als Glasfasern anzuwenden.It goes without saying that both the number of turns in the axial direction of the fiber optic coil 300, the number of fiber layers in the radial direction of the fiber optic coil 300 as well as the dimensions shown in the 11A to 11D As in the other figures, these are purely exemplary and were chosen for clarity only. Fiber optic coils 300 typically have 50 to 300 turns in the axial direction and 20 to 200 fiber layers. It is also possible to apply the winding processes discussed above to fibers other than glass fibers.

In der obigen Beschreibung wurde als Beispiel ein Spulenkörper 110 mit einem Gewinde 120 verwendet. Alternativ kann auch ein Spulenkörper 110 verwendet werden, auf dem eine Reihe von parallelen Umlaufrillen angeordnet sind, die den Spulenkörper ohne Steigung umlaufen, d.h. bei fester Position entlang der axialen Richtung x. Die Abmessung und Anordnung dieser Umlaufrillen erlaubt, die Glasfaser im Abstand von P = 2d · cos 30° in den Umlaufrillen abzulegen.In the above description, a coil former 110 with a thread 120 was used as an example. Alternatively, a coil former 110 can be used on which a series of parallel circumferential grooves are arranged, which circumferentially surround the coil former without a pitch, i.e., at a fixed position along the axial direction x. The dimensions and arrangement of these circumferential grooves allow the glass fiber to be deposited in the circumferential grooves at a distance of P = 2d · cos 30°.

Um den Übergang von einer Umlaufrille in eine benachbarte Umlaufrille zu ermöglichen, weist der Spulenkörper 110 zumindest einen sich in axialer Richtung x erstreckenden Bereich auf, in dem die Umlaufrillen in Umfangsrichtung unterbrochen sind, d.h. in dem keine Umlaufrillen ausgebildet werden. In diesem zumindest einen Übergangsbereich kann die Glasfaser 200 axial über den Spulenkörper 110 bewegt werden. Zudem können Faserabschnitte vorzugsweise im Übergangsbereich von darüberliegenden Faserabschnitten gekreuzt werden.To enable the transition from one circumferential groove to an adjacent circumferential groove, the coil former 110 has at least one region extending in the axial direction x, in which the circumferential grooves are interrupted in the circumferential direction, i.e., in which no circumferential grooves are formed. In this at least one transition region, the glass fiber 200 can be moved axially over the coil former 110. Furthermore, fiber sections can preferably be crossed by overlying fiber sections in the transition region.

Claims (7)

Verfahren zur Herstellung einer Glasfaserspule (300), das Verfahren aufweisend: Bereitstellen eines Spulenkörpers (100) mit einem zylinderförmigen Spulenkern (110) und einem ersten Flansch (130) an einem ersten Ende des Spulenkerns (110) und einem zweiten Flansch (135) an einem zweiten Ende des Spulenkerns (110); Wickeln einer ersten Faserlage (211) durch Ablegen von Faserabschnitten (201) von Glasfaser (200) in einem Abstand von P = 2d · cos 30°, mit d dem Durchmesser der Glasfaser (200); Wickeln von weiteren Faserlagen (212, 213, 214) durch Ablegen von Faserabschnitten (201) in Vertiefungen zwischen Faserabschnitte (201) in der vorhergehenden Faserlage (211); wobei das Wickeln der Faserlagen (211, 212, 213, 214) durch abwechselndes Wickeln des ersten Endes der Glasfaser (200) im Uhrzeigersinn um den Spulenkern (110) und des zweiten Endes der Glasfaser gegen den Uhrzeigersinn um den Spulenkern (110) erfolgt; und das Ablegen der Glasfaser (200) an den Enden des Spulenkerns (110) direkt anliegend an die Flansche (130, 135) erfolgt.Method for producing a glass fiber coil (300), the method comprising: providing a coil body (100) with a cylindrical coil core (110) and a first flange (130) at a first end of the coil core (110) and a second flange (135) at a second end of the coil core (110); winding a first fiber layer (211) by depositing fiber sections (201) of glass fiber (200) at a distance of P = 2d · cos 30°, where d is the diameter of the glass fiber (200); winding further fiber layers (212, 213, 214) by depositing fiber sections (201) in recesses between fiber sections (201) in the previous fiber layer (211); wherein the winding of the fiber layers (211, 212, 213, 214) is effected by alternately winding the first end of the glass fiber (200) clockwise around the spool core (110) and the second end of the glass fiber counterclockwise around the spool core (110); and the laying of the glass fiber (200) at the ends of the spool core (110) is effected directly adjacent to the flanges (130, 135). Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Ablegen der Glasfaser (200) derart erfolgt, dass zumindest entlang eines Querschnitts durch die Faserwicklung Faserabschnitte (201) verschiedener Faserlagen (211, 213; 212, 214) in radialer Richtung (R) der Glasfaserspule (300) ohne axialen Versatz aufeinanderliegen.Procedure according to Claim 1 , wherein the glass fiber (200) is laid down in such a way that at least along a cross section through the fiber winding, fiber sections (201) of different fiber layers (211, 213; 212, 214) lie on one another in the radial direction (R) of the glass fiber coil (300) without axial offset. Verfahren nach Anspruch 2, wobei das Ablegen der Glasfaser (200) derart erfolgt, dass die Faserabschnitte (201) innerhalb des Querschnitts dichtest gepackt sind.Procedure according to Claim 2 , wherein the glass fiber (200) is laid down in such a way that the fiber sections (201) are packed as densely as possible within the cross-section. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Ablegen der Glasfaser (200) derart erfolgt, dass zumindest entlang eines Querschnitts durch die Faserwicklung das Wickeln des ersten bzw. zweiten Endes der Glasfaser (200) beendet wird, wenn ein entsprechender Faserabschnitt (201) an einem der Flansche (130 135) anliegt, das sich daran anschließende Wickeln des anderen Endes der Glasfaser (200) einen Platz für einen Faserabschnitt (201) an dem jeweiligen Flansch (130, 135) frei lässt und nach dem Ablegen eines Faserabschnitts (201) an dem anderen Flansch (135, 130) beendet wird und das sich hieran anschließende Wickeln mit dem Ablegen eines Faserabschnitts (201) in dem freigelassenen Platz beginnt.Method according to one of the preceding claims, wherein the laying of the glass fiber (200) is carried out such that, at least along a cross-section through the fiber winding, the winding of the first or second end of the glass fiber (200) is terminated when a corresponding fiber section (201) rests against one of the flanges (130, 135), the subsequent winding of the other end of the glass fiber (200) leaves a space for a fiber section (201) free at the respective flange (130, 135) and is terminated after the laying of a fiber section (201) at the other flange (135, 130), and the subsequent winding begins with the laying of a fiber section (201) in the freed space. Verfahren nach Anspruch 4, wobei das Ablegen der Glasfaser die zeitlich aufeinanderfolgenden Schritte umfasst: Ablegen eines zentralen Faserabschnitts (201) an einer an den ersten Flansch (130) angrenzenden Stelle des Spulenkerns (110); Wickeln eines ersten Endes der Glasfaser (200) bis zum zweiten Flansch (135); Wickeln eines zweiten Endes der Glasfaser (200) zunächst in Richtung des zweiten Flansches (135) und hierauf Wickeln des zweiten Endes in Richtung des ersten Flansches (130), bevor der zweite Flansch (135) erreicht wurde; Wickeln des ersten Endes der Glasfaser (200) zunächst entlang des zweiten Flansches (135), hierauf Wickeln des ersten Endes in Richtung des ersten Flansches (130) und hierauf Wickeln des ersten Endes in Richtung des zweiten Flansches (135), bevor der erste Flansch (130) erreicht wurde; und abwechselndes Wickeln der Enden der Glasfaser (200) derart, dass zunächst entlang des benachbarten Flansches (130, 135), hierauf in Richtung des gegenüberliegenden Flansches (135, 130) und hierauf wieder zurück bis zum benachbarten Flansch (130, 135) gewickelt wird, bevor der gegenüberliegende Flansch (135, 130) erreicht wurde.Procedure according to Claim 4 , wherein the laying of the glass fiber comprises the chronologically successive steps of: laying a central fiber section (201) at a location on the coil core (110) adjacent to the first flange (130); winding a first end of the glass fiber (200) up to the second flange (135); winding a second end of the glass fiber (200) initially in the direction of the second flange (135) and then winding the second end in the direction of the first flange (130) before the second flange (135) has been reached; winding the first end of the glass fiber (200) initially along the second flange (135), then winding the first end in the direction of the first flange (130) and then winding the first end in the direction of the second flange (135) before the first flange (130) has been reached; and alternately winding the ends of the glass fiber (200) such that winding is first carried out along the adjacent flange (130, 135), then in the direction of the opposite flange (135, 130) and then back again to the adjacent flange (130, 135) before the opposite flange (135, 130) has been reached. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der Spulenkörper (110) ein Gewinde (120) aufweist, das bis an die Flansche (130, 135) heranreicht; und das Ablegen der Glasfaser (200) mit dem Ablegen der Glasfaser in Vertiefungen (121) des Gewindes (120) beginnt.Method according to one of the preceding claims, wherein the coil body (110) has a thread (120) that extends to the flanges (130, 135); and the deposition of the glass fiber (200) begins with the deposition of the glass fiber in recesses (121) of the thread (120). Glasfaserspule (300), die nach einem Verfahren gemäß einem der vorherigen Ansprüche hergestellt wurde.A fiber optic coil (300) manufactured by a method according to any one of the preceding claims.
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Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR717497A (en) * 1930-05-22 1932-01-09 Thomson Houston Comp Francaise Improvements to the windings of electrical machines and their manufacturing processes
US4743115A (en) * 1985-06-21 1988-05-10 Thomson-Csf Method of coiling an optical fiber gyroscope and an optical fiber coil thus obtained
US4925125A (en) * 1987-07-02 1990-05-15 Hughes Aircraft Company Deep nested filament winding
US5193761A (en) * 1991-05-31 1993-03-16 At&T Bell Laboratories Optical fiber package and method of making
DE69331935T2 (en) * 1993-12-22 2002-11-14 Smiths Industries Aerospace & Defense Systems Inc., Grand Rapids OPTICAL FIBER REEL AND WINDING METHOD
DE69922531T2 (en) * 1998-10-19 2005-12-15 Honeywell, Inc., Minneapolis WINDING FOR FIBER OPTICAL COILS
WO2019059087A1 (en) * 2017-09-20 2019-03-28 株式会社フジクラ Optical fiber wound around bobbin

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102564413B (en) * 2012-01-04 2015-12-02 武汉长盈通光电技术有限公司 A kind of optical fiber loop framework and winding thereof

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR717497A (en) * 1930-05-22 1932-01-09 Thomson Houston Comp Francaise Improvements to the windings of electrical machines and their manufacturing processes
US4743115A (en) * 1985-06-21 1988-05-10 Thomson-Csf Method of coiling an optical fiber gyroscope and an optical fiber coil thus obtained
US4925125A (en) * 1987-07-02 1990-05-15 Hughes Aircraft Company Deep nested filament winding
US5193761A (en) * 1991-05-31 1993-03-16 At&T Bell Laboratories Optical fiber package and method of making
DE69331935T2 (en) * 1993-12-22 2002-11-14 Smiths Industries Aerospace & Defense Systems Inc., Grand Rapids OPTICAL FIBER REEL AND WINDING METHOD
DE69922531T2 (en) * 1998-10-19 2005-12-15 Honeywell, Inc., Minneapolis WINDING FOR FIBER OPTICAL COILS
WO2019059087A1 (en) * 2017-09-20 2019-03-28 株式会社フジクラ Optical fiber wound around bobbin

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