Jak śruby kulowe napędzają optymalizację produkcji włókien światłowodowych 5G
Podstawowa technologia śrub kulowych nie uległa większym zmianom od 1929 roku, kiedy Rudolph G. Boehm opatentował to, co nazwał nakrętką „antycierną”. Zdolność do płynnego i precyzyjnego przemieszczania ciężkich ładunków jest kluczowym procesem, który nadal umożliwia innowacje inżynieryjne. Najbardziej jest to widoczne przy produkcji włókien światłowodowych, gdzie śruby kulowe pomagają producentom sprostać rosnącemu zapotrzebowaniu na przewody światłowodowe generowane przez komunikację 5G.
Dostarczanie kabli światłowodowych do komunikacji 5G
Operatorzy sieci bezprzewodowej dopiero zaczynają wdrażanie komunikacji 5G, ale nawet najbardziej ostrożne szacunki przewidują co najmniej dziesięciokrotny wzrost prędkości w porównaniu z technologią 4G. Będzie to miało wpływ na wszystko, od telefonów komórkowych i laptopów po samochody bez kierowcy. Realizacja komunikacji 5G zwiększa popyt na kable światłowodowe o dużej przepustowości, co często wymaga ciągłego doskonalenia procesu produkcyjnego. Zaczyna się to od stworzenia preform – obrobionych, wielowarstwowych prętów silikonowych. Zapewniają one krzem, który ostatecznie zostaje wciągnięty do włókien o szerokości zbliżonej do szerokości ludzkiego włosa. Są one połączone z setkami podobnych żył, aby wyprodukować transmisyjne kable światłowodowe, które będą przenosić sygnały 5G.
Aby rozpocząć przekształcanie preformy w jedno pasmo, technik musi wspiąć się na szczyt wyciągarki światłowodowej i załadować ją do mechanizmu podającego, który obniża ją do pieca wysokotemperaturowego. Gdy preforma dotrze elementu grzejnego, grawitacja przejmuje kontrolę, a stopiony krzem kapie i zwęża się do zamierzonej średnicy. W miarę ochładzania i twardnienia włókno przechodzi przez mikrometr laserowy, aby zapewnić 99% spójność szerokości. Następne jest wciągany na szpulę odbiorczą, która zbiera aż do 10 km filamentu, zanim zostanie ona przekazana do producenta celem włączenia do przewodu końcowego.
Krytyczna dla powodzenia procesu jest kontrola nad prędkością, z jaką system podaje preformę. Ze względu na cienką naturę włókna, powolny i stały ruch podajnika (1 m/h) zapewnia stabilną produkcję. Większa prędkość procesu uniemożliwiałaby dostatecznie szybkie stopienie preformy; natomiast niższa prędkość przerwałaby ciągłość strumienia. Wielu wiodących światowych producentów światłowodów osiąga właściwą prędkość, dzięki technologii śruby kulowej, która zapewnia wysoką stabilność i płynny ruch przy tak niskich prędkościach.
Dobór śrub kulowych do wyciągarek światłowodowych
W typowej konfiguracji śruby kulowej mechanizm podający jest połączony z nakrętką śruby przy pomocy pręta. Nakrętka przesuwa się po pionowo zorientowanej śrubie kulowej, przenosząc mechanizm podający preformę w kierunku zespołu grzejnego. Wymagana odległość od szczytu wyciągarki do pieca wynosi od 6 do 8 metrów, co wymaga zastosowania długiej śruby.
Aby zoptymalizować produkcję kabla światłowodowego, należy wziąć pod uwagę trzy ważne czynniki:
- Skok gwintu – na kontrolę prędkości i wydajność wpływa skok gwintu. Standardowe wymiary, takie jak 50 x 10 mm, 63 x 10 mm i 80 x 10 mm, są idealne, aby zapewnić powolną i stabilną produkcję włókien światłowodowych,
- Skok śruby – długość drogi preformy od włożenia do wyciągarki do podgrzania elementu wynosi około 6 metrów. Najlepiej jest to zrealizować przy użyciu wyłącznie śruby kulowej, która wymaga skoku o długości do 8 metrów,
- Średnica – średnica śruby jest również czynnikiem wpływającym na wytrzymałość, działanie, stabilność i trwałość ruchu. Średnice 53, 63 i 80 mm stanowią najlepsze rozwiązanie, by uniknąć wygięcia śruby z powodu zbyt długiego skoku.
Wspieranie komunikacji nowej generacji
Zautomatyzowana produkcja kabla światłowodowego to tylko jeden ze sposobów, w jaki technologia śrub kulowych wspiera rozwój technologii komunikacyjnych nowej generacji. Przykładowo, Thomson Industries ma klientów, którzy stosują śruby kulowe do drzwiczek pieców, które są stosowane do przetwarzania szafiru na zabezpieczenia ekranów telefonów komórkowych oraz do podawania elektrod do maszyn nawijających akumulatory litowe, które będą stosowane w samochodach elektrycznych.
Pomimo że podstawy są takie same, technologia śrub kulowych stale się rozwija pod względem elastyczności i zastosowania. Firmy takie jak Thomson wspierają zaawansowane innowacje w innych branżach, konsekwentnie przesuwając granice w zakresie obsługi ciężkich ładunków, długości skoku, zwartości i inteligencji pokładowej, które zapewniają kontrolę ruchu niezbędną do wspierania rozwoju 5G i przyszłych pokoleń.
