DE102004033388B4

DE102004033388B4 - Steckverbindergehäuse für Lichtwellenleiter und Verfahren zu dessen Herstellung

Info

Publication number: DE102004033388B4
Application number: DE102004033388.2A
Authority: DE
Inventors: Joachim Hahn; Pia Kopf; Thorsten Krah
Original assignee: TE Connectivity Germany GmbH
Current assignee: TE Connectivity Germany GmbH
Priority date: 2003-07-24
Filing date: 2004-07-09
Publication date: 2018-10-18
Anticipated expiration: 2024-07-10
Also published as: DE102004033388A1

Abstract

Steckverbindergehäuse (10) für Lichtwellenleiter, das aus Kunststoff hergestellt ist und in dem mindestens ein gebogener Lichtwellenleiter (12) ortsfest positioniert und mechanisch fixiert ist, wobei der Lichtwellenleiter (12) an mindestens einer Stelle im Steckverbindergehäuse (10) mittels eines justierbaren und mit dem Steckverbindergehäuse (10) verschweißbaren oder verklebbaren Gehäuseeinsatzes (20) aus Kunststoff fixiert ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Gehäuseeinsatz (20) an wenigstens einer Stelle mit dem Steckverbindergehäuse (10) verschweißt ist und dass entweder der Gehäuseeinsatz (20) für ein zum Schweißen verwendbares Laserlicht zumindest teilweise transparent und dass das Steckverbindergehäuse (10) für das zum Schweißen verwendbare Laserlicht weitgehend undurchlässig ist oder das Steckverbindergehäuse (10) für ein zum Schweißen verwendbares Laserlicht zumindest teilweise transparent und dass der Gehäuseeinsatz (20) für das zum Schweißen verwendbare Laserlicht weitgehend undurchlässig ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Steckverbindergehäuse für Lichtwellenleiter, das aus Kunststoff hergestellt ist und in dem mindestens ein Lichtwellenleiter ortsfest positioniert und mechanisch fixiert ist. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen Steckverbindergehäuses.
Bei der Koppelung von elektrooptischen Sendern mittels lichtleitender Fasern oder bei der optischen Verbindung von zwei getrennten Lichtwellenleitern müssen die Stirnflächen der lichtleitenden Fasern zu den korrespondierenden Sende- oder Empfangsflächen sehr genau in Position gebracht und gehalten werden, um gute Übertragungseigenschaften gewährleisten zu können. Dabei müssen die optischen Achsen präzise zur Deckung gebracht werden und sehr nahe aneinander anschließen. Das heißt, sie müssen sowohl in radialer als auch in axialer Richtung exakt positioniert werden.
Verbindungselemente, wie beispielsweise optische Kurzschlussstecker oder Kupplungsstücke, bestehen typischerweise aus einem Steckverbindergehäuse, in das ein Lichtwellenleiterabschnitt eingefügt ist. Eine bekannte Maßnahme zur Sicherstellung der axialen und radialen Fixierung der Lichtwellenleiterenden besteht in einer Klemmung des Lichtwellenleiters im Gehäuse. Der Lichtwellenleiter kann auch abschnittsweise oder über seine gesamte Länge im Gehäuse verklebt sein, beispielsweise mittels eines unter UV-Licht aushärtbaren Elastomerklebers. Ein Problem stellt dabei oftmals die Sicherstellung der genauen Positionierung der Lichtwellenleiterenden im Steckverbindergehäuse dar, so dass die Übertragungseigenschaften zu einem Anschlussstück mit einem dazu korrespondierenden Lichtwellenleiterende nicht beeinträchtigt sind.
Die US 4 979 793 A , die JP 2002 139 651 A , die US 2003 / 0 123 838 A1 und die DE 199 51 257 A1 zeigen jeweils einen optischen Kurzschlussstecker, die US 5 757 997 A offenbart ein Kupplungsstück für eine optische Faser.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Steckverbindergehäuse für Lichtwellenleiter zur Verfügung zu stellen, das eine möglichst genaue Positionierung des im Steckverbindergehäuse eingelegten Lichtwellenleiters ermöglicht. Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht darin, ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Steckverbindergehäuses zur Verfügung zu stellen.
Die Aufgaben werden mit den Gegenständen der unabhängigen Patentansprüche 1 bzw. 7 gelöst. Merkmale vorteilhafter Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den jeweils davon abhängigen Ansprüchen.
Bei dem Steckverbindergehäuse gemäß Anspruch 1 ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass der Lichtwellenleiter an mindestens einer Stelle im Gehäuse mittels eines justierbaren und mit dem Gehäuse verschweißbaren Gehäuseeinsatzes aus Kunststoff verschweißt ist. Entweder ist das Gehäuse zumindest teilweise transparent und der Gehäuseeinsatz weitgehend undurchlässig für ein zum Verschweißen verwendbares Laserlicht oder ist der Gehäuseeinsatz zumindest teilweise transparent und das Gehäuse weitgehend undurchlässig für ein zum Verschweißen verwendbares Laserlicht. Auf diese Weise ist es möglich, die Stirnflächen des Lichtwellenleiters bezüglich des Gehäuses beziehungsweise der Gehäuseöffnungen in eine gewünschte Position zu bringen. Diese Positionierung kann mit dem justierbaren Gehäuseeinsatz erfolgen. Nach erfolgter Justierung des Lichtwellenleiters wird dieser anschließend mit dem Gehäuse verschweißt, wobei aufgrund der teilweisen Transparenz ein Laser-Schweißverfahren angewendet werden kann. Hierdurch kann eine gezielte Verschweißung des Gehäuseeinsatzes mit dem Lichtwellenleiter erfolgen, so dass nach dem Verschweißen nahezu keine Relativbewegung mehr zwischen Lichtwellenleiter und Gehäuse bzw. Gehäuseeinsatz ermöglicht ist. Diese Verschweißung kann zweckmäßigerweise insbesondere in Nähe zu der Verbindungsstelle zwischen Gehäuseeinsatz und Lichtwellenleiter erfolgen.
Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung umgreift der Gehäuseeinsatz den Lichtwellenleiter an einem gebogenen Abschnitt zumindest teilweise. Der Gehäuseeinsatz kann insbesondere mittels einer Schnappverbindung und/oder einer Quetschrippe zur Sicherstellung eines Toleranzausgleichs mit dem Lichtwellenleiter verbunden sein. Auf diese Weise kann gewährleistet werden, dass durch den justierbaren Gehäuseeinsatz der damit formschlüssig verbundene Lichtwellenleiter entsprechend im Steckverbindergehäuse verschoben und justiert werden kann.
Der Gehäuseeinsatz ist in eine Aufnahme des Gehäuses einsetzbar und in einer vorgegebenen Richtung verschiebbar. Der Gehäuseeinsatz ist vorzugsweise formschlüssig in der Aufnahme des Gehäuses verschiebbar bzw. justierbar. Er kann somit in nur einer Richtung im Gehäuse verschoben werden, die zweckmäßigerweise senkrecht zur Stirnfläche des Lichtwellenleiters ausgerichtet ist. Auf diese Weise kann die Stirnfläche des Lichtwellenleiters in eine gewünschte Position bezüglich des Gehäuses gebracht werden.
Eine alternative Befestigungsmöglichkeit besteht in einer Klebeverbindung zwischen Gehäuseeinsatz und Steckverbindergehäuse. So kann der Gehäuseeinsatz nach der Justierung des Lichtwellenleiters mit dem Gehäuse verklebt und diese Klebestelle ggf. unter Hitze oder mittels einer UV-LichtBestrahlung ausgehärtet werden. Alternativ kann der Glasstab ohne zusätzlichen Einsatz direkt mit dem Gehäuse verklebt werden, wie dies bspw. In der DE 102 39 924 A1 erwähnt und gezeigt ist.
Ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Herstellung eines Steckverbindergehäuses aus Kunststoff sieht vor, dass ein Lichtwellenleiter, insbesondere ein U-förmig gebogener Lichtwellenleiterabschnitt, in das Gehäuse eingelegt wird, wobei der Lichtwellenleiter in Richtung zumindest einer stirnseitigen Einkoppelstelle im Gehäuse verschiebbar ist. Anschließend wird ein Gehäuseeinsatz in eine Aufnahme des Gehäuses eingeschoben, der den Lichtwellenleiter an wenigstens einer Stelle formschlüssig umgreift. Der Gehäuseeinsatz wird zur gewünschten Fixierung des Lichtwellenleiters in Bezug auf das Gehäuse justiert und anschließend mit dem Steckverbindergehäuse verschweißt. Vorzugsweise wird der Gehäuseeinsatz mittels Laserlicht an zumindest einer Stelle mit dem Steckverbindergehäuse verschweißt oder verklebt. Zweckmäßigerweise besteht der Gehäuseeinsatz aus für das Laserlicht transparentem Kunststoff.
Vorzugsweise besteht das Steckverbindergehäuse aus für das Laserlicht undurchlässigem Kunststoff, so dass beim Verschweißen unter Aufschmelzen des Kunststoffes eine stoffschlüssige Verbindung zwischen Gehäuseeinsatz und Gehäuse hergestellt werden kann. Eine alternative Klebeverbindung kann ggf. unter UV-Licht oder unter Hitzeeinwirkung ausgehärtet werden, so dass eine Relativbewegung zwischen Lichtwellenleiter und Gehäuse ausgeschlossen wird.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsformen mit Bezug auf die beiliegenden Figuren näher erläutert. Dabei zeigen die 1 bis 3 jeweils unterschiedliche Schnittansichten und 4 eine Draufsicht eines erfindungsgemäßen Steckverbindergehäuses. Die 5 bis 8 zeigen aufeinander folgende Verfahrensschritte zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Steckverbindergehäuses.
Die 1 bis 3 zeigen verschiedene Schnittansichten eines Steckverbindergehäuses 10 mit einem darin eingelegten Lichtwellenleiter 12, der im gezeigten Ausführungsbeispiel eine U-förmige Gestalt mit zueinander parallelen Lichtwellenleiterenden 14 aufweist, die als Einkoppelstellen für Licht fungieren. Das Steckverbindergehäuse 10 stellt im gezeigten Ausführungsbeispiel einen sogenannten Kurzschlussstecker dar, der beispielsweise in eine Anschlussdose für einen Diagnosestecker oder dergleichen eines Lichtwellenleiterrings eingesetzt werden kann. Eine Staubschutzkappe 11 schützt die Lichtwellenleiterenden 14, z.B. des Transports. Zum Stecken eines Gegensteckers (nicht dargestellt) muss die Staubschutzkappe 11 entfernt werden. 1 zeigt das Steckverbindergehäuse 10 mit aufgesteckter Staubschutzkappe 11. Bei der Ansicht der 2 ist die Staubschutzkappe 11 entfernt, ebenso bei der Darstellung der 3.
Das Steckverbindergehäuse 10 kann insbesondere aus zwei Gehäusehälften bestehen, die nach dem Einlegen des Lichtwellenleiters 12 aneinander gefügt, bspw. miteinander verklipst oder verklebt werden können.
An einem gebogenen Abschnitt 16 des U-förmigen Lichtwellenleiters 12 , der den Lichtwellenleiterenden 14 gegenüber liegt, weist das Gehäuse 10 eine Gehäuseaufnahme 18 auf, in die ein Gehäuseeinsatz 20 eingefügt ist. Der Gehäuseeinsatz 20 weist eine Klemmaufnahme 24 zur formschlüssigen Verbindung des gebogenen Abschnitts 16 des Lichtwellenleiters 12 auf, in der dieser eingeklemmt ist. Die Klemmaufnahme 24 ermöglicht eine Klemmverbindung zwischen dem gebogenen Abschnitt 16 des Lichtwellenleiters 12 und der Gehäuseaufnahme 18, so dass eine spielfreie Verbindung zwischen den Bauteilen ermöglicht ist. Der Gehäuseeinsatz 20 ist in der Gehäuseaufnahme 18 verschiebbare angeordnet, um eine exakte Justage der Lichtwellenleiterenden 14 zu ermöglichen.
Im gezeigten Ausführungsbeispiel besteht der Gehäuseeinsatz 20 aus einem flachen Deckelabschnitt 21, der im eingeschobenen Zustand einen stirnseitigen Abschluss für das Steckverbindergehäuse 10 bildet. An der Innenseite des flachen Deckelabschnittes 21 ist die Klemmaufnahme 24 angeordnet, welche die Gestalt eines U-förmigen Hakens aufweist, dessen Öffnung derart mit dem Durchmesser des Lichtwellenleiters 12 korrespondiert, dass dieser dort einschnappen kann und nach dem Einschnappen spielfrei gehalten wird. Alternativ kann der Lichtwellenleiter 12 auch mittels einer Quetschverbindung einer Quetschrippe o. dgl. mit dem Gehäuseeinsatz 20 verbunden werden.
Weiterhin weist der Gehäuseeinsatz 20 eine außenliegende Zunge 22 auf, die senkrecht von einer Seitenkante des flachen Deckelabschnittes 21 in paralleler Richtung zur Klemmaufnahme 24 abragt. Bei eingeschobenem Gehäuseeinsatz 20 liegt die Zunge 22 auf einer äußeren Flachseite 19 des Gehäuses 10 auf. Die Zunge 22 kann nach Justierung des Lichtwellenleiters 12 durch Verschieben des Gehäuseeinsatzes 20 in der Gehäuseaufnahme 18 in Richtung senkrecht zu den Lichtwellenleiterenden 14 mit der außen liegenden Flachseite 19 des Gehäuses 10 verschweißt werden. Diese Schweißstelle ist in der Schnittdarstellung der 3 mit einem Laserschweißpunkt 28 angedeutet.
Wahlweise kann die Zunge 22 auch mit der Flachseite 19 verklebt werden. Bei einer solchen Variante weist die Zunge 22 zweckmäßigerweise einen kleinen Durchbruch (nicht dargestellt) auf, durch den Klebstoff eingebracht werden kann, so dass eine kraftschlüssige Verbindung zwischen Zunge 22 und Flachseite 19 und damit zwischen Gehäuseeinsatz 20 und Gehäuse 10 ermöglicht werden kann.
4 zeigt eine Draufsicht auf eine Stirnseite Steckverbindergehäuses 10 mit der Gehäuseaufnahme 18 zum Einschieben des Gehäuseeinsatzes 20. Erkennbar ist hierbei insbesondere die Gehäuseaufnahme 18 , die ein formschlüssiges Einschieben des Gehäuseeinsatzes 20 und dessen Verschiebung in nur einer Richtung erlaubt. Der in einer Richtung unterbrochene äußere Rahmen der Aufnahme 18 bildet mit dem breiteren Deckelabschnitt 21 und mit der daran angesetzten Zunge 22 eine Kulissenführung, so dass keine Verdrehung oder Kippstellung des Einsatzes 20 ermöglicht ist.
Anhand der 5 bis 8 wird die Montage des Gehäuseeinsatzes 20 mit anschließender Justierung des Lichtwellenleiters 12 sowie die materialschlüssige Verbindung des Gehäuseeinsatzes 20 mit dem Steckverbindergehäuse 10 beschrieben.
Nach dem Einsetzen des Lichtwellenleiters 12 im Gehäuse 10 erfolgt die Verbindung des Lichtwellenleiters am gebogenen Abschnitt 16 mit dem Gehäuseeinsatz 20 (5, Pfeilrichtung) mittels der Schnappverbindung bzw. der Quetschverbindung der Klemmaufnahme 24 , wonach der Gehäuseeinsatz 20 in der Gehäuseaufnahme 18 justiert wird, bis die Lichtwellenleiterenden 14 in eine gewünschte Position zum Steckverbindergehäuse 10 gebracht sind. Diese Justage der Lichtwellenleiterenden 14 wird durch die Verschiebbarkeit des Gehäuseeinsatzes 20 in der Gehäuseaufnahme 18 in Pfeilrichtung (6) verdeutlicht.
Anschließend wird der Gehäuseeinsatz 20 an seiner Zunge 22 mit dem Steckverbindergehäuse 10 an der Flachseite 19 verschweißt, was insbesondere mittels Laserstrahlschweißen erfolgen kann (7). Zu diesem Zweck ist der Gehäuseeinsatz 20 für das Laserlicht transparent ausgeführt, was durch Auswahl eines entsprechenden Kunststoffes erfolgen kann. Vorzugsweise ist das Steckverbindergehäuse 10 für das Laserlicht nicht transparent, so dass es beim Auftreffen des Laserstrahls 26 zum Aufschmelzen gebracht werden kann. Wäre die Zunge 22 unterhalb der Flachseite 19 , würde das Steckergehäuse 10 aus für das Laserlicht transparentem Material bestehen. Auch diese Variante ist möglich und ebenso von vorliegender Erfindung mit umfasst.
8 zeigt das fertig konfektionierte Steckverbindergehäuse 10 mit dem exakt positionierten Lichtwellenleiter 12 , der durch den mit dem Gehäuse 10 verschweißten Gehäuseeinsatz 20 in seiner zuvor justierten Position gehalten ist.
Anstelle der gezeigten Schweißverbindung zwischen Gehäuseeinsatz 20 und Steckverbindergehäuse 10 können diese Teile auch verklebt werden. Zu diesem Zweck kann bspw. in der Zunge 22 ein kleiner Durchbruch vorgesehen sein, in den nach der Justage der Lichtwellenleiterenden 14 eine geeignete Menge an Klebstoff injiziert werden kann. Der Durchbruch muss bis zur Flachseite 19 hinunter reichen, so dass die Zunge 22 auf dieser fixiert wird.
Bezugszeichenliste

10: Steckverbindergehäuse
11: Koppelbereich
12: Lichtwellenleiter
14: Lichtwellenleiterenden
16: gebogener Abschnitt
18: Gehäuseaufnahme
19: Flachseite
20: Gehäuseeinsatz
21: Deckelabschnitt
22: Zunge
24: Klemmaufnahme
26: Laserstrahl
28: Laserschweißpunkt

Claims

Steckverbindergehäuse (10) für Lichtwellenleiter, das aus Kunststoff hergestellt ist und in dem mindestens ein gebogener Lichtwellenleiter (12) ortsfest positioniert und mechanisch fixiert ist, wobei der Lichtwellenleiter (12) an mindestens einer Stelle im Steckverbindergehäuse (10) mittels eines justierbaren und mit dem Steckverbindergehäuse (10) verschweißbaren oder verklebbaren Gehäuseeinsatzes (20) aus Kunststoff fixiert ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Gehäuseeinsatz (20) an wenigstens einer Stelle mit dem Steckverbindergehäuse (10) verschweißt ist und dass entweder der Gehäuseeinsatz (20) für ein zum Schweißen verwendbares Laserlicht zumindest teilweise transparent und dass das Steckverbindergehäuse (10) für das zum Schweißen verwendbare Laserlicht weitgehend undurchlässig ist oder das Steckverbindergehäuse (10) für ein zum Schweißen verwendbares Laserlicht zumindest teilweise transparent und dass der Gehäuseeinsatz (20) für das zum Schweißen verwendbare Laserlicht weitgehend undurchlässig ist.
Steckverbindergehäuse (10) nach Anpruch 1, wobei der Lichtwellenleiter U-förmig ist.
Steckverbindergehäuse (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Gehäuseeinsatz (20) den Lichtwellenleiter (12) an einem gebogenen Abschnitt (16) zumindest teilweise formschlüssig umgreift.
Steckverbindergehäuse (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Gehäuseeinsatz (20) in eine Aufnahme (18) des Steckverbindergehäuses (10) einsetzbar und in einer vorgegebenen Richtung verschiebbar ist.
Steckverbindergehäuse (10) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Gehäuseeinsatz (20) formschlüssig in der Aufnahme (18) verschiebbar ist.
Steckerbindergehäuse (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Gehäuseeinsatz (20) an wenigstens einer Stelle mit dem Steckverbindergehäuse (10) verklebt ist.
Verfahren zur Herstellung eines Steckverbindergehäuses (10) aus Kunststoff, -bei dem ein Lichtwellenleiter (12) in das Steckverbindergehäuses (10) eingelegt wird, wobei der Lichtwellenleiter (12) in Richtung zumindest einer stirnseitigen Einkoppelstelle im Steckverbindergehäuses (10) verschiebbar ist, -bei dem ein Gehäuseeinsatz (20) in eine Aufnahme (18) des Steckverbindergehäuses (10) eingeschoben wird, der den Lichtwellenleiter (12) an wenigstens einer Stelle formschlüssig umgreift, -bei dem der Gehäuseeinsatz (20) zur gewünschten Fixierung des Lichtwellenleiters (12) in Bezug auf das Steckverbindergehäuse (10) justiert wird, und -bei dem der Gehäuseeinsatz (20) anschließend mit dem Steckverbindergehäuse (10) verschweißt oder verklebt wird.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei der Lichtwellenleiter (12) einen U-förmig gebogenen Lichtwellenleiterabschnitt aufweist.
Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, bei dem der Gehäuseeinsatz (20) mittels Laserlicht an wenigstens einer Stelle mit dem Steckverbindergehäuse (10) verschweißt wird.
Verfahren nach Anspruch 9, bei dem das Laserlicht durch den aus für das Laserlicht transparentem Kunststoff bestehenden Gehäuseeinsatz (20) hindurch dringt.
Verfahren nach Anspruch 9, bei dem das Laserlicht durch das aus für das Laserlicht transparentem Kunststoff bestehende Steckverbindergehäuse (10) hindurch dringt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 11, bei dem das Laserlicht das aus für das Laserlicht undurchlässigen Kunststoff bestehende Steckverbindergehäuse (10) unter Herstellung einer stoffschlüssigen Verbindung mit dem Gehäuseeinsatz (20) aufschmilzt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 11, bei dem das Laserlicht den aus für das Laserlicht undurchlässigen Kunststoff bestehenden Gehäuseeinsatz (20) unter Herstellung einer stoffschlüssigen Verbindung mit dem Steckverbindergehäuse (10) aufschmilzt.