DE102019122773B3 - Anschlussklemme für zwei Lichtleiter und deren Verwendung in einem Lichtleiterverstärker - Google Patents

Anschlussklemme für zwei Lichtleiter und deren Verwendung in einem Lichtleiterverstärker Download PDF

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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
    • G02B6/24Coupling light guides
    • G02B6/42Coupling light guides with opto-electronic elements
    • G02B6/4292Coupling light guides with opto-electronic elements the light guide being disconnectable from the opto-electronic element, e.g. mutually self aligning arrangements
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
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    • G02B6/36Mechanical coupling means
    • G02B6/38Mechanical coupling means having fibre to fibre mating means
    • G02B6/3801Permanent connections, i.e. wherein fibres are kept aligned by mechanical means
    • G02B6/3806Semi-permanent connections, i.e. wherein the mechanical means keeping the fibres aligned allow for removal of the fibres

Abstract

Anschlussklemme für Lichtleiter 1, 2 mit einem Gehäuse 3, welches Öffnungen 4, 5 zur Aufnahme der Lichtleiter 1, 2, und einer Klemmfeder 6 mit seitlich federnden Schenkeln 8, 9 aufweist, deren Enden als Zugentlastung wirken, indem sie sich beim Zurückziehen eines Lichtleiters 1, 2 in dessen Kunststoffmantel eindrücken, dadurch gekennzeichnet, dassdie Klemmfeder 6 U-förmig gebogen ist, je ein Schenkel 8, 9 in einer der Öffnungen 4, 5 angeordnet ist, und derart ausgestaltet ist, dass er die Öffnung 4, 5 beim Einführen eines Lichtleiters 1, 2 freigibt, und den Lichtleiter 1, 2 im Sinne einer Zugentlastung form- und kraftschlüssig fixiert, wobei die Anschlussklemme eine zur Zentrierung der Lichtleiter 1, 2 ausgebildete Dichtungslamelle 7 aufweist. Außerdem wird die Verwendung der Klemme in einem Lichtleiterverstärker beansprucht.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Anschlussklemme für zwei Lichtleiter (Lichtwellenleiter) und deren Verwendung in einem Lichtleiterverstärker gemäß den Patentansprüchen 1 und 4.
  • Die im Folgenden als Lichtleiterverstärker bezeichneten optischen Sensoren arbeiten in der Regel als energetische Lichttaster, können aber auch in Einweglichtschranken oder Licht-Laufzeitgeräten verwendet werden.
    Sie weisen mindestens ein optoelektronisches Bauelement auf, was sendeseitig eine LED oder eine Laserdiode und empfängerseitig eine Fotodiode oder ein Fototransistor sein kann.
    Derartige Geräte werden in hoher Stückzahl in der Automatisierungstechnik eingesetzt und unter anderem auch von der Anmelderin hergestellt und vertrieben.
  • Naturgemäß kommt der korrekten Ankopplung des Lichtleiters an das optoelektronische Bauelement einige Bedeutung zu, denn an dieser Stelle kann das Signal-Rausch-Verhältnis der Sensoranordnung entscheidend beeinflusst werden. Die zur Ankopplung des Lichtleiters erforderliche Anschlussklemme soll den korrekten Sitz des Lichtleiters auch bei ungeübten Bedienern ohne Hilfsmaßnahmen gewährleisten.
  • Die EP 1 202 093 B1 und die dort zitierte DE 196 26 080 A1 beschreiben Anschlussklemmen für Lichtleiter, bei denen für jeden Lichtleiter mindestens ein separates Federelement zu dessen Klemmung vorgesehen ist. Der damit verbundene Material- und Montageaufwand wird als nachteilig betrachtet.
    Aus der DE 198 31 851 C1 ist eine Anschlussklemme mit einem Gehäuse bekannt, bei der im Gehäuse ein optoelektronischer Wandler und eine Käfigzugfeder angeordnet sind. Zum Anschließen des Lichtwellenleiters wird dieser in eine erste Öffnung des Gehäuses eingesteckt und gleichzeitig die Käfigzugfeder dadurch betätigt, dass ein Betätigungswerkzeug z.B. ein Schraubendreher, in eine zweite Öffnung im Gehäuse eingesteckt wird. Ist der Lichtwellenleiter eingeschoben wird das Werkzeug aus der zweiten Öffnung entfernt, wodurch der Lichtwellenleiter durch die Käfigzugfeder in seiner Position gehalten wird. Nachteilig bei dieser Anschlussklemme ist zum einen, dass die Klemmung nicht werkzeuglos erfolgen kann und zum anderen für jeden Lichtleiter ein separates Federelement zu dessen Klemmung vorgesehen ist.
    Die DE 100 21 882 A1 zeigt eine Klemme mit einer besonders geformten Klemmfeder zur Positionierung eines Lichtwellenleiters, welche eine Vorschubkraft auf den Lichtwellenleiter in Richtung der Leitereinführung ausüben soll. Auch hier wird für jeden Lichtleiter mindestens ein separates Federelement benötigt. Die US 2013/0039621 A1 zeigt eine Crimpverbindung und ein Crimpverfahren mit der/dem optische Fasern über ein Crimpband automatisiert mit einem Linsenkörper zu einem Kupplungsstück verbunden werden können.
  • Weiter ist aus der US 2013/0183011 A1 eine Klemme bekannt mit der eine optische Faser mit einem Federelement reibschlüssig geklemmt wird. Die Klemme besteht aus zwei Fügeteilen (einem Körper und einem vorderen Teil) worin der vordere Teil im Körper durch zwei Schenkel geführt ist. Durch eine Relativbewegung des vorderen Teils und Verrastung werden die zuvor eingebrachten Fasern jeweils über ein zugeordnetes Federelement geklemmt. Eine Dichtung sowie eine Positionierung von Lichtleitern durch eine Dichtung wird nicht vorgeschlagen. Nachteilig ist auch hier, dass jede Faser mindestens ein Federelement benötigt. Der Material- und Montageaufwand wird als nachteilig betrachtet.
  • Somit wird die Aufgabe der Erfindung darin gesehen, eine einfache und kostengünstige Anordnung anzugeben, die den korrekten Sitz des Lichtleiters gewährleistet und auch von ungeübten Personen ohne zusätzliche technische Hilfsmittel bedienbar ist. Außerdem soll der Anschluss dicht sein und Lichtleiter mit unterschiedlichen Durchmessern (1 bis 2.2 mm) klemmen.
    Diese Aufgabe wird mit dem Patentanspruch 1 gelöst. Der nebengeordnete Patentanspruch 4 betrifft die Verwendung der Anschlussklemme in einem Lichtleiterverstärker.
  • Die wesentliche Idee der Erfindung besteht darin, mit einer an sich bekannten Klemmfeder zwei Lichtleiter gleichzeitig zu befestigen, und wegen deren einseitiger Krafteinwirkung eine ohnehin notwendige Dichtung auch zur Zentrierung des Lichtleiters in Bezug zu einer Linse oder eines optoelektronischen Bauelements (LED, Laser, Fotodiode, Fototransistor etc.) zu verwenden.
  • Die Feder kann so gestaltet sein, dass ein Stanzgrat auf der nach oben zeigenden Kante vorhanden ist. Dadurch kann eine sehr dünne Feder verwendet werden, welche dennoch eine hohe Haltekraft ermöglicht. Bei einem 1 mm starken Lichtleiter (Lichtleitfaser) ist die Einpresskraft nur sehr gering, da dieser sonst abknickt. So kann ein 1 mm starker Lichtleiter auch von weniger geübten Anwendern ohne den dabei zu befürchtenden Knick in der Faser eingeführt werden.
    Die Vorteile der erfindungsgemäßen Anordnung bestehen darin, dass Material eingespart und der Bedienkomfort verbessert wird. Außerdem können Lichtleiter mit unterschiedlichen Außendurchmessern (für Sende- und Empfangskanal) mit derselben Klemme gleichzeitig befestigt und mit einem Knopfdruck auch gleichzeitig wieder gelöst werden.
  • Die Erfindung weist jedoch noch folgende weitere Vorteile auf:
    • - Die Klemmung wirkt automatisch. Es muss kein Hebel umgelegt werden.
    • - Lichteiter mit unterschiedlichem Durchmesser können ohne Adapter eingeführt werden.
    • - Dichtigkeit durch Formdichtung ist für eine Reihe von Durchmessern gewährleistet.
    • - Das Design der Feder (mit Grat) erlaubt geringe Einführkräfte bei hohen Haltekräften.
    • - Die Dichtung mit einer dünnen Spritzhaut gewährleistet Dichtigkeit und Staubschutz auch
    bei nicht eingestecktem Lichtleiter, d.h. im Auslieferungszustand.
  • Die Erfindung wird nun anhand der Zeichnung näher erläutert.:
    • 1 zeigt das Gehäuse mit zwei unterschiedlichen Lichtleitern in isometrische Darstellung.
    • 2 zeigt ein Schnittbild des Gehäuses mit einer Klemmfeder und einer Dichtungslamelle.
    • 3 erläutert die Wirkung des Druckknopfes in einem Schnittbild des Gehäuseinneren.
    • 4 zeigt ein Zwischenstück zur Kraftübertagung beim Lösen der Klemmverbindung
    • 5 zeigt eine Anordnung zur Lagerung der Klemmfeder mit zwei Führungssäulen
  • Die 1 zeigt das Gehäuse 3 mit zwei Lichtleitern 1 und 2 in isometrischer Darstellung. Das Gehäuse 3 ist an einer Stelle geöffnet, um einen Einblick in das Innere zu ermöglichen.
    An der Oberseite weist das Gehäuse 3 zwei durchgehende Öffnungen 4, 5 für die Lichtleiter 1, 2 auf. Der erste Lichtleiter 1 hat ca. 1 mm Durchmesser und der zweite 2,2 mm.
    Die zum ersten Lichtleiter 1 gehörende Öffnung 4 ist nicht ganz ausgefüllt, so dass der erste Lichtleiter 1 durch zusätzliche Maßnahmen im bzw. am Gehäuses 3 zentriert werden muss.
    Rechts oben ist ein zum Lösen der Lichtleiter 1, 2 vorgesehener Druckknopf 10 angeordnet. Eine Spiralfeder 14 sorgt für dessen mechanische Vorspannung.
    Am unteren Rand des Gehäuses 3 ist noch eine Schnapp-Öse 13 als Mittel zur Befestigung auf einem in der 2 dargestellten Träger 11 (Leiterplatte) gezeigt. Die Funktionsweise ist nachfolgend beschrieben. Außerdem wird auf die Bezugszeichenliste am Ende der Erfindungsbeschreibung verwiesen.
  • Die 2 zeigt einen Schnitt durch ein erfindungsgemäßes Gehäuse 3 mit zwei Lichtleitern 1, 2 und eine mit optoelektronischen Bauelementen 12, (LED, FD) bestückte Leiterplatte 11.
    Wie man sieht, treffen die Lichtleiter 1, 2 beim Einführen unmittelbar auf die Klemmfeder 6.
    Diese ist u-förmig gebogen und weist somit zwei Schenkel 8, 9 auf, die jeweils in einer der beiden Öffnungen 4, 5 angeordnet und so ausgestaltet sind, dass sie diese beim Einführen eines Lichtleiters 1, 2 freigeben und die Lichtleiter 1, 2 im Sinne einer Zugentlastung form-und kraftschlüssig fixieren (klemmen). Die beiden Schenkel 8, 9 besitzen die selbe Länge.
  • Die Anschlussklemme weist außerdem eine zur Zentrierung der Lichtleiter 1, 2 ausgebildete Dichtungslamelle 7 auf, die direkt über den beiden mit 12 bezeichneten optoelektronischen Bauelemente angeordnet ist, und dadurch neben ihrer Dichtungsfunktion für die Zentrierung, insbesondere des dünneren Lichtleiters 1, sorgt. Zu diesem Zweck ist sie s-förmig gebogen und trichterförmig mit einer nach oben weisenden größeren Einführöffnung ausgebildet.
    Die Dichtungslamelle 7 zeigt ähnlich wie die Feder 6 eine beim Zurückweichen nach unten weisenden ringförmigen Öffnung, die neben ihrer Dichtwirkung auch eine gute Zentrierwirkung besitzt. Darüber hinaus trägt sie auch zur Zugentlastung bei.
    Die eigentliche Zugentlastung bewirkt aber die krallende Klemmfeder 6, deren Enden sich beim Zurückziehen eines der Lichtleiter 1, 2 in dessen Kunststoffmantel eindrückt.
    Dieser Effekt kann erfindungsgemäß durch einen Grat am Ende der Schenkel 8, 9 verstärkt werden.
    Die beiden durchgehenden Einführöffnungen 4, 5 weisen Führungslamellen 15 auf, die zum einen zur Abdichtung, vor allem aber zur Zentrierung dünnerer Lichtleiter 1, 2 dienen.
    Der rechts außen dargestellte Druckknopf 10 dient zum Lösen der Klemmverbindung. Er wird durch eine Feder 14, hier eine Spiralfeder, vorgespannt, ohne die Erfindung darauf zu beschränken. Die Funktion des Druckknopfes 10 wird nachfolgend näher erläutert.
  • Die 3 zeigt ein Schnittbild des Gehäuseinneren mit dem Druckknopf 10 als einseitigen Hebel. Dieser ist auf der linken Seite gelagert und wird durch die Feder 14 vorgespannt. In der Mitte drückt der Hebel auf ein hier nur angedeutetes Zwischenstück 16, dessen oberes Ende abgerundet ist.
  • Die 4 zeigt das Zwischenstück 16. Es ist so ausgeführt, dass die Klemmfeder 6 in einer der Federkontur folgenden Vertiefung des Zwischenstücks 16 liegt. Dadurch wird die Feder 6, genauer ihre Schenkel 8, 9 bei einem Knopfdruck zusammengedrückt, so dass ihre Klemmwirkung gegenüber den beiden Lichtleiter 1, 2 aufgehoben wird, was zur Lösung der Klemmverbindung führt. Das funktioniert natürlich auch, wenn nur eine der beiden Lichtleiter 1 oder 2 geklemmt ist.
    Die beiden Pfeile symbolisieren die auf das Zwischenstück 16 einwirkende Druckkraft. Das abgerundete Mittelteil der Klemmfeder 6 ist zwischen den beiden Pfeilen angeordnet, bleibt jedoch von der Druckkraft unbeeinflusst. Das nach unten bewegte Zwischenstück 16 drückt die Schenkel der Klemmfeder 16 zusammen, was zu der oben beschriebenen Lösung der Klemmverbindung führt.
  • Die 5 zeigt die Anordnung zur Lagerung der Klemmfeder 6 mit zwei Führungssäulen 17, die ein gleichmäßiges Eindrücken der beiden Federschenkel 8, 9 gewährleisten. Dazu wird das Zwischenstück 16 im Gehäuseunterteil durch die genannten Säulen geführt.
  • Bezugszeichenliste
  • 1
    Erster Lichtleiter
    2
    Zweiter Lichtleiter
    3
    Gehäuse
    4
    Erste Lichtleiter-(Einführ-) Öffnung
    5
    Zweite Lichtleiter-(Einführ-) Öffnung
    6
    Klemmfeder (krallend)
    7
    Dichtungslamelle
    8
    Erster Schenkel der Klemmfeder 6
    9
    Zweiter Schenkel der Klemmfeder 6
    10
    Druckknopf zum Lösen der Lichtleiter
    11
    Träger zur Befestigung der Anschlussklemme, (Leiterplatte)
    12
    Optoelektronische Bauelemente (LED, Laserdiode, Fotodiode, Fototransistor, etc.)
    13
    Schnapp-Öse zur Befestigung auf einem Träger 11
    14
    (Spiral-) Feder zur mechanischen Vorspannung des Druckknopfes 10
    15
    Führungslamelle (für Lichtleiter mit geringem Durchmesser)
    16
    Zwischenstück
    17
    Führungssäulen für die Klemmfeder 6

Claims (4)

  1. Anschlussklemme für Lichtleiter (1, 2) mit einem Gehäuse (3), das Öffnungen (4, 5) zur Aufnahme der Lichtleiter (1, 2), und einer Klemmfeder (6) mit seitlich federnden Schenkeln (8, 9), aufweist, deren Enden als Zugentlastung wirken, indem sie sich beim Zurückziehen eines Lichtleiters (1, 2) in dessen Kunststoffmantel eindrücken, dadurch gekennzeichnet, dass die Klemmfeder (6) u-förmig gebogen ist, und je ein Schenkel (8, 9) in einer der Öffnungen (4, 5) angeordnet ist, und derart ausgestaltet ist, dass er die Öffnung (4, 5) beim Einführen eines Lichtleiters (1, 2) freigibt, und den Lichtleiter (1, 2) im Sinne einer Zugentlastung form-und kraftschlüssig fixiert, wobei die Anschlussklemme eine zur Zentrierung der Lichtleiter (1, 2) ausgebildete Dichtungslamelle (7) aufweist.
  2. Anschlussklemme gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein auf die beiden Schenkel (8, 9) der Klemmfeder (6) gleichzeitig einwirkender Druckknopf (10) vorhanden ist, der zum Lösen der Fixierung der Lichtleiter (1, 2) vorgesehen ist.
  3. Anschlussklemme gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel zu ihrer Befestigung auf einem Träger (11), sowie zur Positionierung von optoelektronischen Bauelementen (12) vorhanden sind, die als Anschlagflächen für die Lichtleiter (1, 2) dienen.
  4. Verwendung einer Anschlussklemme nach Anspruch 1 bis 3 in einem Lichtleiterverstärker.
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