DE2826032B2

DE2826032B2 - Lösbare Steckverbindung für Lichtleitfasern und zugehörige Montagelehre

Info

Publication number: DE2826032B2
Application number: DE2826032A
Authority: DE
Inventors: Georges Le Tregastel Noane
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1977-06-17
Filing date: 1978-06-14
Publication date: 1980-03-20
Also published as: CA1090181A; FR2394823A1; US4160580A; CH622357A5; FR2394823B1; GB2000320B; GB2000320A; JPS5632604B2; DE2826032A1; DE2826032C3; JPS547945A

Description

Die Erfindung betrifft eine lösbare Steckverbindung für Lichtleitfasern, die für jede Faser jeweils aus zwei in eine Verbindungsmuffe einführbaren Fassungen für die zu verbindenden Lichtleitfasern besteht, sowie eine Montagelehre zur Befestigung der Fassungen an den Lichtleitfasern.

Es sind bereits zahlreiche Verfahren zur Verbindung von Lichtleitfasern und Lichtleitkabeln bekannt, bei denen zum gegenseitigen Zentrieren der miteinander zu verbindenden Lichtleitfasern V-Nuten, Kapillarrohre, abziehbare Muffen oder Verbindungswinkel vorgesehen sind In einem veröffentlichten Vortrag »Optical Fiber Splicing« vo.n Calvin M. Milier aus den Bell Telephone Laboratories sind Verbindungen beschrieben, bei welchen die Enden der zu verbindenden Lichtleitfasern poliert, gesägt oder gesteuert abgebrochen werden. Dvjrt werden auch Ausrichtmethoden beschrieben, bei denen Ausrichtnuten zürn Einlegen der Lichtleitfasern Verwendung finden. Auch dort werden die Verbindung von aus mehreren Lichtleitfasern bestehenden Lichtleitkabeln durch Einzelverbinden der einzelnen Lichtleitfasern erwähnt und Beispiele angeführt, wobei auch ein flacher, mehrere Parallelnuten aufweisender Fassungskörper zum Einlegen einzelner Lichtleitfasern mit einer zugehörigen Abdeckplatte offenbart wird. Eine ähnliche Fassung für die Enden von Lichtleitfasern zeigt auch die DE-OS 26 51 981.

Die bekannten Verfahren und dabei verwendeten Fassungen und Montagelchren lassen sich alle mit befriedigendem Ergebnis in Fertigungsstätten ausführen bzw. anwenden, nicht aber auf einer Baustelle, da zu ihrer Ausführung eine sehr große Präzision und eine relativ komplexe und teure Technik erforderlich sind. Auch erfüllen die bekannten Verfahren nicht vollständig die Forderungen nach einer Austauschbarkeit der Verbindungsteile sowie einer großen Zuverlässigkeit und Stabilität der Verbindungen. Um diesen Forderungen zu genügen, reicht es nicht aus, Vorrichtungen für eine wirksame Zentrierung der miteinander zu verbindenden Lichtleitfasern zu schaffen, sondern man muß mit diesen Zentriervorrichtungen auch Verbindungen mit eindeutigen Bezugswerten schaffen können. Hier ergeben sich insbesondere Tolcranzprobleme, die schwierig zu lösen sind, da für die gegenseitige Zentrierung der miteinander zu verbindenden Lichtleitfasern eine hohe Präzision (in der Größenordnung von I μΐη) unumgänglich ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine lösbare Steckverbindung für Lichtleitfasern und eine zugehörige Montagelehre zu schaffen, die eine sehr hohe Präzision der Verbindung ergeben und mit welcher sich exakte Lichtleiterverbindungen einfach und sicher auf jeder Baustelle ausführen lassen.

Die gestellte Aufgabe wird mit einer Steckverbindung mit den Merkmalen des kennzeichnenden Teiles des

Hauptanspruchs und mittels einer Montagelehre mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 2 gelöst.

Die erfindungsgemäß ausgebildeten Steckverbindungen sind robust und daher Für die Ausbildung auf einer ■> Baustelle geeignet. Sie gewährleisten außerdem eine exakte Verbindung, wobei durch die zusätzlich eine Schutzfunktion ausübenden Verbindungsmuffep sichergestellt ist, uaB nur sogenannte rechte und linke Fassungen miteinander in Verbindung gebracht werden iu können.

An der Baustelle ist nur eine einzige erfindungsgemäß ausgebildete Montagelehre erforderlich, die ebenfalls einen robusten Aufbau hat Da die Fassungen und die Montagelehre miteinander in Berührung kommende η Ebenen und senkrecht zueinander verlaufende Anschlagflächen aufweisen und daher relativ einfach ausgebildet sind, können die Halter in großer Stückzahl seriengefertigt, beispielsweise im Gießverfahren hergestellt werden.

Einzeimerkmaie der Montagelehre, die eine vorteilhafte Weiterbildung erbringen, sind in Unteiansprächen aufgeführt Für eine erfindungsgemäß ausgebildete Steckverbindung eignen sich insbesondere Flachkabel, also Kabel, in denen mehrere Lichtleitfasern in einer >=> Ebene prailel zueinander angeordnet sind.

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäß ausgebildeten lösbaren Steckverbindung mit zugeordneter Montagelehre anhand der Zeichnungen näher erläutert. in

Es zeigt

Fig. IA, IB und IC Diagramme, die drei mögliche Fehlerquellen bei der Verbindung zweier L ichileitfasern demonstrieren, die jeweils eine Schutz- und Kennzeichnungsummantelung mit einem gegenüber der Lichtleit- s"> faser unterschiedlichen Brechungsindex haben;

Fi g. 2 eine schematische perspektivische Darstellung einer Montagelehre mit zwei Aufnahmestellen für Fassungen für monofile Lichtleitkabel, zusammen mit einer perspektivischen Darstellung von drei Hand- «> spannelementen zum Fixieren der Lichtleitfasern in den Nuten der Montagelehre;

F i g. 3 eine der F i g. 2 entsprechende Darstellung der Montagelehre nach dem Einsetzen einer Fassung in die linke Aufnahmestelle der Montagelehre; zusammen mit * > einer Darstellung von Schraubzwingen zum Fixieren der Fassungen in den Aufnahmestellen der Montagelehre:

Fig.4A + 4B eine perspektivische Darstellung einer Fassung, in welche eine teilweise entmantelte Lichtleit- ■'■ faser eingelegt und in einer gewünschten Stellung fixiert ist, einmal vor und einmal nach dem Ebnen der Stirnfläche der Fassung, in welcher die Lichtleitfaser endet;

F i g. 5 eine schematische perspektivische Darstellung ■ > einer Verbind'ingsmuffe für die Fassungen mehrerer Lichtleitfasern:

F i g. 6 eine Schematische perspektivische Darstellung einer Montagelehre mit zwei Aufnahmestellen für Fassungen, i'ie gleichzeitig mehrere Lichtleitfasern ' eines Lichtlei¹ flachkabel aufnehmen können.

Wenn zwei Lichtleitfasern F\, Fi miteinander verbunden werden sollen, müssen folgende drei möglichen Fehler auf ein Minimum reduziert werden:

eine lineare Querabweichung δ (Fig. IA);
eine Winkelabweithung λ (Fig. 1 B);

eine Längsabweichung β (Fig. IC).

Beispielsweise werden bei einer Lichtleitfaser, deren Kerndurchmesser 80 μίτι aufweist, folgende Werte angestrebt:

<5 <3μηι;
α <Γ;
β <30μπι.

Man sieht, daß die Querabweichung δ, die insbesondere bei einer leichten Durchmesserdifferenz der mitein ander zu verbindenden Kabel entsteht, eine gegenseitige Zentrierung erforderlich macht, um die Präzision von 1 μιη zu erreichen. Die Endflächen der Lichtleitfasern Fi, Ft müssen Schnittflächen sein, die genau rechtwinklig verlaufen und eine saubere Oberfläche haben. Die zuletztgenannte Bedingung wird im allgemeinen durch die Verwendung eines Silikonfettes erfüllt, das eine Kontinuität des Brechungskoeffizienten zwischen den Fasern bewirkt.

Fig. 2 zeigt eine Montagelehre 100 mit der Grundform eines gestuften Quadc >, der einen ersten, horizontal auf einen Tisch auflegbäien Körperteil 10J und einen zweiten anschließenden Körperteil 102 aufweist. Zwei aneinandergren?.ende obere Seiten 103 und 104 der beiden Körperteile 101 und 102 sine genau eben, verlaufen rechtwinklig zueinander und bilden Anschlag- und Bezugsflächen der Montagelehre.

Auf der Fläche 103 der Montagelehre 100 sind drei prismatische Stützteile 105,106,107 fest angeordnet.Sie bestehen beim dargestellten Ausführungsbeispiel aus rechteckigen Teiler,, die in den von den Seiten 103 und 104 der Montagelehre 100 gebildeten Flächenwinkel vorstehen, auf dem Körperteil 101 aufliegen und senkrecht gegen die Seite 104 des Körperteiles 102 stoßen. Die beiden äußeren Stützteile 105 und 107 schließen mit den Stirnseiten der Montagelehre 100 ab, während der zentrale Stützteil 106 mit gleichem Abstand von den beiden äußeren Stützteilen 105 und 107 angeordnet ist und zusammen mit diesel beiden äußeren Stützteilen zwei genau gleiche, einen quaderförmigen Freiraum bildende Aufnahmestellen 108, 109 fii. Fassungen 200 begrenzen. Die Aufnahmestellen entsprechen genau der Gestalt des langen Quaders der nachstehend noch beschriebenen Fassungen 200 für die Lichtleitfaserenden.

Die Oberseiten der drei Stützteile 105, 106, 107 sind mit einzelnen Nuten 111, 112 und 113 versehen, die miteinander fluchten und parallel zu der Schnittlinie verlaufen, die durch die beiden Flächen 103 und 104 der Montagelehre 100 gebildet werden. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Nuten 111 — 113 V-förmig. Die Nut 112 des zentralen Stützteiles 106 ist so bemssen, daß ein entmantelter Teil Fvom Durchmesser deiner Lichtleitfaser GF, der in die Nut 112 bis zur Anlage gegen die Nutwandungen eingelegt ist, mit seiner geometrischen A.hse auf I μπι genaue Abfände a und b von den Bezugsflächen 103 und 104 der Montagelehre 100 hat. Die Nuten 111 und 113 in den äußeren Stützteilen 105 und 107 sind so bemessen, daß die gleichen Abstände für den ummantelten Teil G vom Durchmesser D der Lichtleitfaser GF gelten, wenn dieser ummantelte Teil bis zur Anlage gegen die Nutwände eingelegt ist.

Die Montagelehre 100 weist zusätzlich drei den Stützteilen 105, 106 und 107 zugeordnete, gleiche und jeweils durch eine rechteckige Platte gebildete erste Halteelemente 114 auf, deren Abmessungen genau den Abmessungen der Oberseite der Stützteile entsprechen. Diese ersten Halteelemente 114 sind jeweils mit einer

Rändelkopfschraube 115 versehen, deren Gewindeschaft in eine Gewindeöffnung 116 des zugeordneten Stützteiles einschraubbar ist. Die ersten Halteelemente 114 sind dazu bestimmt, die in die Nuten 111 — 113 eingelegten Lichtleitfasern GFzu fixieren.

Beim Einsatz der Montagelehre 100 wird gemäß F i g. 3 zunächst mindestens eine leere Fassung 200 in eine der Aufnahmestellen 108 oder 109 eingebracht. In Fig.3 ist eine Fassung 200 in die linke Aufnahmestelle

108 eingebracht. Die Fassung 200 selbst ist aus den F i g. 4A und 4B ersichtlich. Sie hat die Grundform eines langen Quaders und ihre Abmessungen sind so gewählt, daß sie ohne Spiel in eine der Aufnahmestellen 108 und

109 der Montagelehre 100 paßt. Jede Fassung hat auf ihrer Außenseite zwei in den Fig. 4A und 4B bezeichnete Flächen 201 und 202, die genau eben sind, senkrecht zueinander verlaufen und Anschlag- und Bczügsfischcn der Fassunger, bilden. Die Flächen 20! und 202 sind zur dichten Anlage gegen die Bezugsflächen 103 und 104 der Montagelehre 100 bestimmt. Jede Fassung 200 ist auf ihrer Oberseite mit einer Längsnut 203 versehen, die prallel zu den Seiten 201 und 202 verläuft, und beispielsweise einen rechteckigen Querschnitt hat. Diese Längsnut 203 ist ausreichend groß und tief ausgeführt, damit bei einer in eine Aufnahmestelle 108 oder 109 der Montagelehre 100 eingesetzten Fassung die Nuten 111, 112 oder 112, 113 der Montagelehre frei in die Längsnut 203 der Fassung 200 münden.

Die Montagelehre 100 weist noch zweite Halteelemente auf, die den beiden Aufnahmestellen 108 und 109 zugeordnet sind. Es handelt sich um gleich ausgebildete Halleelemente in Form eines prismatischen gekröpften Blockes 121, in welchem eine Schraube 122 mit Rändelkopf gelagert ist, die mit ihrem Schaft an einer durch das Abfasen einer Kante gebildeten Schrägfläche 205 der Fassung angreift. Diese zweiten Halteelemente 121/122 dienen also dazu, die Fassungen 200 in de^ Aufnahmestellen 108 und 109 der Montagelehre 100 zu fixieren.

Die vorstehend beschriebene Montagelehre 100 wird auf folgende Weise verwende'.:

Man bringt zunächst von oben beispielsweise eine einzelne Fassung 200 in eine der beiden Lagerstellen, beispielsweise in die linke Lagerstelle 108, der Montagelehre 100 und spannt sie dort mit Hilfe eines der zweiten Halteelemente 121/122 fest. In dem einfachen Fall, in welchem die Fassungen nur eine einzige Lichtleitfaser aufnehmen müssen, entmantelt man die Lichtleitfaser GFauf eine Länge Z. die etwa der Hälfte der Breite der Aufnahmestelle 108 zuzüglich der Hälfte der Breite des mittleren Stützteiles 106 entspricht Dann legt man die Lichtleitfaser GF in die Nuten 111,203 und 112 so ein, daß das freie entmantefte Ende der Lichtleitfaser GF in die Nut 112 des mittleren Stützteiles 106 bis etwa zur Hälfte der Länge dieser Nut 112 ragt Die Lichtleitfaser GFwird dann in den Nuten mit Hilfe der ersten Halteelemente 114/115 fixiert Sie ist nun so angeordnet daß ihre geometrische Achse auf 1 μπι genau mit den Abständen a, b von den Bezugsflächen 103, 104 der Montagelehre 100 verläuft wobei sich die Flächen 201, 202 der Fassung und der in die Nut 203 der Fassung eingelegte Abschnitt der Lichtleitfaser GFnicht berühren.

Anschließend wird die Lichtleitfaser GF in der Fassung 200 mit Hilfe von Kunstharz festgekittet mit welchem man den ganzen freigebliebenen Raum zwischen der Lichtleitfaser GFund den Wandungen der Nut 203 der Fassung 200 ausfüllt.

Nach dem Entfernen der ersten und zweiten Halteelemente läßt sich die Fassung 200 aus der Montagelehre 100 entfernen und hat das in Fig.4A ι gezeigte Aussehen. Nun sägt man auf der vorderen Stirnseite der Fassung, wo die Lichtleitfaser GF endet, den überstehenden entmantelten Lichtleitfaserabschnitt ab (einfacher Schnitt in der Stärke von etwa '/io mm), so daß die Fassung das aus Fig.4B ersichtliche Aussehen

i< erhält. Durch das nachträgliche Ebenen der Stirnfläche der Fassung wird auch bei einer eventuell etwas schräg in die Nut 203 eingelegten Lichtleitfaser GFeine mit der Stirnfläche der Fassung 200 fluchtende Endfläche der Lichtleitfaser erreicht.

ι ■> Auf die genannte Weise erhält man eine sogenannte linke Fassung aus der linken Aufnahmestelle 108 der Montagelehre 100. Beim Einsetzen einer Fassung in die rechte Aufnähmest?!!? 109 d^pr Mnniagplphrp too prhält man eine sogenannte rechte Fassung. Werden zwei

>o Fassungen in die beiden Aufnahmestellen 108 und 109 der Montagelehre gleichzeitig eingesetzt, kann man gleichzeitig eine linke und eine rechte Fassung mit einer Lichtleitfaser erhalten.

Alle Fassungen sind untereinander genau gleich

r> ausgebildet, so daß sowohl die linken als auch die rechten Fassungen untereinander austauschbar sind. Zur 1 "iierscheidung rechter und linker Fassungen nach dem Einsetzen der Lichtleitfasern und zur Sicherung gegen Verwechslungen sind folgende Maßnahmen

ι» getroffen:

Die Nut 203 der Fassung 200 ist aus der zur Bezugsfläche 202 parallelen Symmetrieebene der Fassung versetzt: durch die Abfasung einer von den Bezugsflächen 201 und 202 entfernten Kante der

Ji Fassung zu einer Schrägfläche 205 wird eine zusätzliche Anschlagfläche gebildet.

Um zwei Lichtleitfasern miteinander zu verbinden, muß die eine Lichtleitfaser also mit einer linken Fassung und die andere Lichtleitfaser mit einer rechten Fassung

-in ausgestattet werden, und die beiden Fassungen müssen einander so gegenübergestellt werden, daß ihre Bezugsflächen jeweils miteinander fluchten. Die beiden Fassungen stoßen dann mit ihren freien und mit Silikonfett versehenen Stirnseiten gegeneinander und gewährleisten eine Kontinuität des Brechungsfaktors an der Übergangsstelle von der einen Lichtleitfaser zur anderen.

F i g. 5 zeigt eine Verbindungsmuffe 300 für mehrere, jeweils eine einzige Lichtleitfaser enthaltene Fassungen.

to Die Verbindungsmuffe 301 ist mit mehreren , .usnehmungen 301 versehen, die jeweils den gleichen Querschnitt wie die Fassungen haben. Mit Pfeilen Fw F₂ und Fz sind in F i g. 5 die Druckkräfte angedeutet die durch die Verbindungsmuffe auf die in jeder Ausnehmung 301 angeordneten Fassungen ausgeübt werden müssen, damit die eingangs in Verbindung mit den F i g. 1A - 1C genannten Bedingungen erfüllt werden.

Die Erfindung läßt sich auch auf andere Weise verwirklichen. So, können beispielsweise folgende Abwandlungen getroffen werden:

die Montagelehre kann nur eine einzige Aufnahmestelle statt zwei Aufnahmestellen aufweisen;
die Montagelehre kann auch eine aus F i g. 6 ersichtliche Form haben, bei welcher die drei Stützteile jeweils mit mehreren Nuten 405, 406 und 407 versehen sind. Entsprechend sind die nicht dargestellten Fassungen ebenfalls mit mehreren Längsnuten zur Aufnahme von π Lichtleitfasern eines Lichileit-FIachkabels versehen; die

ersten und /.weiten Halteelemenie der Montagelehre müssen nicht handbelätigbar sein, sondern könnten auch hydraulisch oder pneumatisch betätigt sein; die vorstehend gei.annten Verfahrensschritte beim füinsalz der Montagelehre, nämlich das Hinbringen einer Fassung in die Montagelehre, ihre Fixierung dort, das teilweise Entmanteln der Lichtleitfasern und ihr Eirjigen in die Nuten der Montagelehre und der Fassung, das Fixieren der Lichtleitfasern in den Nuten, das Einkitten der Lichtleitfasern in die Nut der Fassung und schließlich die F.ntnahme der Fpssung «us der

Montagelehre lassen sich auch in einem automatischen Programmzyklus durchführen; die V-förmigen Nuten der Stützteile der Montagelehre können auch durch Nuten mit rechteckigem Querschnitt ersetzt werden, in welche jeweils zwei exakt zylindrische Meßbacken, erforderlichenfalls auch mit mikrometrischen Keilen, eingesetzt sind; anstelle von zwei rechtwinklig zueinander verlaufenden Bezugsflächen könnte die Montagelehre auch mit drei Vorsprüngen versehen werden, die einen isostatischen Kontakt gewährleisten.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Lösbare Steckverbindung für Lichtleitfasern, die für jeweils mindestens eine Faser jeweils aus zwei in eine Verbindungsmuffe einführbaren Fassungen für die zu verbindenden Lichtleitfasern besteht, dadurch gekennzeichnet, daß die Fassungen (200) jeweils die Gestalt eines langen Quaders aufweisen, dessen eine Kante angefast ist (Schrägfläche 205) und dessen der angefasten Kante gegenüberliegende Flächen (201, 202) die Paßflächen für die Lagerung der Fassung (200) in einer Montagelehre (100) sind und in dessen eine einer der Paßflächen (201, 202) gegenüberliegende Fläche mindestens eine relativ breite und tiefe Längsnut (203) eingearbeitet ist, die zur Aufnahme einer teilweisen entmantelten Lichtleitfaser (F) dient und mit Kitt ausgießbar ist.

2. Montagelehre zur Befestigung einer Fassung nach dem Anspruch 1 an mindestens einer Lichtleitfaser, dadurch gekennzeichnet, daß

a) die Montagelehre (100) den Paßflächen (201, 202) der Fassung (200) entsprechende erste Anlageflächen (103, 104) und außerdem zweite Anlageflächen für die beiden Stirnflächen der Fassung (200) aufweist, die einen spielfreien Sitz der Fassung in der Montagelehre (100) gewährleisten, daß

b) außerdem die Montagelehre (100) mit der mindestens einen Nut (203) der Fassung (200) fluchtende Nuten (111 — 113) aufweist, in die der zu fassende Lichtleiter 'FZC) einlegbar ist und zwar so, daß die Übergangsstelle vom ummantelten Lichtleilfaserieil (G', '.um nichtummantelten Teil (T^ innerhalb der Nut (203) der Fassung (200) liegt, wobei die Nuten (111 — 113) der Montagelehre (100) im Querschnitt an die von ihnen aufzunehmenden Lichtleitfaserdurchmesser (D. d)angepaßt sind, und daß

c) die mindestens eine Nut (203) der Fassung (200) mit der darin liegenden Lichtleitfaser (G/F) vergossen ist.

3. Montagelehre nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie zusätzlich erste Halteelemente (121/122) zum Fixierender Fassungen (200)in der Montagelehre (100) und zweite Halteelemente (114/115) zum Fixieren der teilweise entmantelten Lichtleitfasern (CF) in den Nuten (111, 112, 113) der Montagelehre (100) aufweist.

4. Montagelehre nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten und/oder zweiten Halteelemcnte (121/122; 114/115) aus Handspannvorrichtungen, wie Schraubzwingen, Spannpratzen o. dgl. bestehen.

5. Montagelehre nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten und/oder zweiten Haltcclcmente durch vorzugsweise hydraulisch oder pneumatisch betätigte Spannorgane gebildet sind.

6. Montagelehre nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß sie zwei nebeneinander angeordnete Aufnahmestellen (108,109) für eine sogenannte linke und eine sogenannte rechte Fassung (200) und drei mit Nuten (111, 112, 113) versehene Stützteile (105, 106, 107) aufweist, von denen der zentrale Stützteil (106) für den entmantelten Teil (F) einer Lichtleitfaser (GF) und die beiden äußeren Stützteile (105, 107) für den ummantelten Teil (G)e\ncr Lichtleitfaser (GF)bemessen sind.

7. Montagelehre nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß ihre Nuten (111,112, 113) einen V-förmigen Querschnitt aufweisen und direkt in die Montagelehre eingearbeitet sind.

ϊ

8. Montagelehre nach einem der Ansprüche 2 bis

6, dadurch gekennzeichnet, daß ihre Nuten (111,112, 113) durch zwei vollkommen zylindrische Maßteile gebildet sind, die in rechteckige, in die Montagelehre (100) eingearbeitete Nuten, erforderlichenfalls mit

ίο mikrometrischen Keilen, eingesetzt sind.