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Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs
1.
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Wegen
ihrer vielfältigen
Vorteile gewinnen Lichtwellenleiter auch in Bereichen an Bedeutung, die
deutlich außerhalb
der Standardanwendungsbereiche für
Glasfasern oder Lichtwellenleiter liegen. So sind die Anwendungsgebiete
für die
Lichtwellenleiter nicht nur in der Nachrichtentechnik zu finden, sondern
auch in der Medizintechnik. Ein wichtiger Aspekt für die Verwendung
von Lichtwellenleitern in diesen Anwendungsgebieten ist die Funktionalität der peripheren
Verbindungstechnik z.B. zwischen Geräten für die Erzeugung von Laserstrahlung
und Geräten
für die
Anwendung der erzeugten Laserstrahlung, in der Medizintechnik zum
Teil auch Applikatoren genannt.
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Der
Verbindungstechnik kommt für
die Verwendung von Lichtwellenleitern insofern eine wesentliche
Bedeutung zu, da ein zuverlässiges
und unkompliziertes Anschließen
eines Lichtwellenleiters an ein entsprechendes optisches Gerät es einem breiten
Anwenderbereich ermöglicht,
diese Technologie handzuhaben. Ein weiterer Aspekt bei der Verbindungstechnik
für Lichtwellenleiter
ist die Konnektivität
der Lichtwellenleiter. Da fertig konfektionierte Lichtwellenleiter
mit hoher Qualität
aber niedrige Fertigungskosten produzieren zu können, müssen die so hergestellten Lichtwellenleiter
an die unterschiedlichsten Steck- oder Verbindungssysteme anschließbar sein.
So wird z.B. in
US
6,357,932 B1 ein Adapter vorgestellt, mittels dem ein chirurgisches
Instrument, das einen BNC-Anschluss aufweist, an eine Lichtquelle
mit einer SMA-Buchse angeschlossen werden kann.
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US 4,767,178 beschreibt
eine Steckverbindung zum lösbaren
Koppeln eines optischen Konverters an das Ende einer optischen Faser.
Die beschriebene Vorrichtung ist dabei derart ausgestaltet, dass
sie die Kopplungseffizienz dadurch stabilisiert, dass ein bestimmter
Abstand zwischen den Koppelelementen mit einer hohen Genauigkeit
eingehalten wird.
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DE 690 22 234 T2 beschreibt
einen Durchführungsverbinder
für Koaxialkabel
wie sie typischer Weise in Innenräumen für die Breitband-HF-Signalverteilung
verwendet werden. Der beschriebene Durchführungsverbinder weist dabei
einen verdünnten
rohrförmigen
Bereich auf, der von der Basis eines ersten radialen Wandbereichs
weg verläuft
und in einen verdickten zweiten radialen Wandbereich übergeht.
Der zweite Wandbereich verläuft
radial nach außen
zu der Stelle einer Klemmstruktur, an der Finger oder Blätter verlaufen.
Die Finger bilden die innenseitige Klemmstruktur und bilden eine
innenseitige zylindrische Eingriffsfläche, die zum Eingriff mit der äußeren, ein
Gewinde tragenden Oberfläche
einer Buchse geeignet ist.
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WO
93/24852 A1 beschreibt eine Verbindungsvorrichtung zur Verbindung
von optischen Fasern. Die Vorrichtung umfasst dabei unter anderem Klampen
die in den Mantel der optischen Fasern einfassen um die Glasfaserkabel
in entsprechender Position zu halten.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kopplungsvorrichtung
anzugeben, die das Koppeln mindestens eines Lichtwellenleiters an
unterschiedlichste Steck- bzw.
Schraubsysteme ermöglicht
und so ausgebildet ist, dass auf zusätzliche Adapter verzichtet
werden kann, wodurch ein breiter Einsatzbereich des Kopplungssystems
und damit der daran befestigten Lichtwellenleiter ermöglicht wird.
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Diese
Aufgabe wird in erfindungsgemäßer Weise
durch den Gegenstand des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen
der Erfindungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Der
Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, dass ein in die Kopplungsvorrichtung
integriertes Klammersystem sowohl die Steck- bzw. Schraubfunktion
der Vorrichtung wahrnimmt. Erfindungsgemäß weist dabei das Klammersystem
bevorzugterweise zwei Klammerteile auf, die über eine entsprechend geformte
Feder oder ein elastisches Element, wie z.B. einen O-Ring, eine
Klemmwirkung erzeugen, mittels derer das Kopplungssystem an einer Buchse
lösbar
befestigt werden kann. Durch das buchsenseitige Integrieren eines
Gewindes in die Klammerteile wird erfindungsgemäß eine passgenaue Kopplung
der Kopplungsvorrichtung an ein Anschlusssystem mit Gewinde ermöglicht.
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Die
erfindungsgemäße Kopplungsvorrichtung
ist daher sowohl für
Steckverbindungen als auch Schraubverbindungen einsetzbar. Durch
das Klammersystem ist die Kopplungsvorrichtung schnell und einfach
auf einer Buchse befestigbar und auch wieder lösbar. Da die erfindungsgemäße Kopplungsvorrichtung
sowohl geschraubt, gesteckt als auch geklammert werden kann, eröffnet sie
einen breiten Einsatzbereich für
die verschiedensten Verbindungssysteme und bietet damit alle Möglichkeiten
für eine
kostengünstige
Massenfertigung sowohl der Kopplungsvorrichtung als auch von Lichtwellenleitern,
die mit der Kopplungsvorrichtung vorkonfektioniert sind.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung ist die Kopplungsvorrichtung zum Koppeln
mindestens eines Lichtwellenleiters an eine Buchse mit dem Lichtwellenleiter
mechanisch verbindbar und weist mindestens eine Befestigungseinrichtung
auf. Die Befestigungseinrichtung weist sowohl eine Klammer als auch
ein Gewinde zum lösbaren
Befestigen der Kopplungsvorrichtung an der Buchse auf.
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Anhand
der in den beiliegenden Zeichnungen dargestellten bevorzugten Ausführungsformen wird
die Erfindung im Folgenden näher
erläutert. Ähnliche
oder korrespondierende Einzelheiten sind in den Figuren mit denselben
Bezeichnungen versehen. Es zeigen:
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1 eine
schematische Darstellung einer Vorrichtung gemäß einer bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung,
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2a eine
schematische Darstellung der Außenansicht
einer Klammerhälfte
einer Vorrichtung gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung,
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2b eine
schematische Darstellung der Innenansicht einer Klammerhälfte einer
Vorrichtung gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung,
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3 eine
schematische Darstellung einer Vorrichtung gemäß einer weiteren bevorzugten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung,
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4a eine
schematische Darstellung eines Schnittbildes einer Vorrichtung gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung, befestigt an eine SMA-Buchse.
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4b eine
schematische Darstellung eines Schnittbildes einer Vorrichtung gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung, befestigt an eine Luer-Lock-Buchse.
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4c eine
schematische Darstellung eines Schnittbildes einer Vorrichtung gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung beim Lösen von einer Buchse.
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1 zeigt
die erfindungsgemäße Kopplungsvorrichtung 100 gemäß einer
ersten Ausführungsform
in einer perspektivischen Ansicht. Dabei zeigt 1 das
Klammersystem mit den zwei Klammerteilen 110 und 120.
Im montierten Zustand umfassen die beiden Klammerteile eine Hülse 130, durch
die der Lichtleiter 140 geführt ist und die zur Befestigung
des Lichtleiters dient. Die beiden Klammerteile sind beweglich und
bevorzugterweise lösbar miteinander
verbunden. Über
ein elastisches Element 180, das bevorzugterweise ein O-Ring
ist, werden beide Klammerteile zusammengehalten. Darüber hinaus übt das elastische
Element 180 aufgrund seiner Elastizität eine Federkraft auf die Klammerteile
aus, wodurch die Klemmwirkung des Klammersystems hevorgerufen wird.
Alternativ kann die Klemmwirkung durch ein zwischen der Hülse und
den Klammerteilen angeordneten Federsystem hervorgerufen werden.
Eine detailliertere Beschreibung des elastischen Elements bzw. des
Federsystems wird im Zusammenhang mit der Beschreibung der 2 und 4a gegeben.
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Bei
der bevorzugten Ausführungsform
weisen die beiden Klammerteile Einkerbungen 170 auf, die
bevorzugterweise als Schwenkpunkt für die beiden Klammerteile 110 und 120 dienen.
Hierzu wird beispielsweise über
die Klammerteile formschlüssig ein
Ring oder ein hülsenförmiges Gehäuse gesteckt, das
in die Einkerbungen eingreift. Damit wird ein Schwenken der beiden
Klammerhälften 110 und 120 um
die Schwenkpunkte ermöglicht.
Bevorzugterweise sind die beiden Klammerteile auf der der Buchse abgewandten
Seite mit entsprechenden Aussparungen versehen, so dass die beiden
Klammerteile um einen definierten maximalen Winkel gegeneinander geschwenkt
werden können.
Wird nun im Wesentlichen senkrecht zur Längsachse der Kopplungsvorrichtung
eine Kraft auf die Enden der Klammer ausgeübt, die von der Buchse abgewandt
sind, schwenken die beiden der Buchse zugewandten Enden der Klammerteile
auseinander. Dadurch wird ein Lösen bzw.
ein Aufstecken der Kopplungsvorrichtung auf eine Buchse ermöglicht bzw.
erleichtert.
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Zur
einfacheren Handhabung der Kopplungsvorrichtung weisen die beiden
Klammerteile 110 und 120 bevorzugterweise Vorsprünge 150 und 160 auf, über die
eine entsprechende Kraft zum Lösen
bzw. Aufstecken der Kopplungsvorrichtung ausgeübt werden kann.
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2a und 2b zeigen
eine schematische Darstellung der Außen- bzw. Innenansicht der Klammerhälften der
Kopplungsvorrichtung gemäß der bevorzugten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. Wie sowohl in 2a als
auch 2b gezeigt, sind die Klammerteile 110 und 120 bevorzugterweise
schalenförmig
ausgestaltet. Das buchsenseitige Ende der Klammerteile ist dabei
halbrund, bevorzugterweise halbkreisförmig ausgestaltet. Die Einkerbung 170 ist
bevorzugterweise an der Außenseite
und im Wesentlichen mittig an den Klammerteilen angeordnet.
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Darüber hinaus
weisen die beiden Klammerhälften 110 und 120 bevorzugterweise
an den der Buchse zugewandten Enden eine Rille oder Einkerbung 250 auf,
die zur Aufnahme des elastischen Elementes bzw. des O-Ringes dient.
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Wie
bereits oben erwähnt,
zeigt 2b eine Innenansicht einer Klammerhälfte der
Kopplungsvorrichtung gemäß der bevorzugten
Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung. Bevorzugterweise sind am buchsenseitigen
Ende der Innenseiten der Klammerteile Rillen 210 angebracht,
die eine entsprechende Passform für ein Gewinde aufweisen. Mittels dieser
Formgebung der Innenseiten der Klammerteile ist es möglich, die
Kopplungsvorrichtung auf eine Buchse mit Gewinde sowohl aufzustecken
als auch aufzuschrauben. Zum Lösen
der Kopplungsvorrichtung von einer Buchse mit Gewinde werden die Klammerteile
durch eine entsprechende Kraftausübung auf die Vorsprünge 150 und 160 am
buchsenseitigen Ende auseinandergedrückt, wodurch die Kopplungsvorrichtung
einfach von der Buchse abgezogen werden kann. Alternativ ist zum
Lösen der Kopplungsvorrichtung
von einer Buchse mit Gewinde auch das übliche Abschrauben möglich.
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Bevorzugterweise
weist die in 2b dargestellte Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung eine Aussparung 220 auf. Diese
Aussparung 220 dient im Falle einer Befestigung der Kopplungsvorrichtung
an einer Buchse ohne Gewinde zur Aufnahme eines überstehenden Wulstes der Buchse.
Damit kann unter anderem ein Abrutschen der Kopplungsvorrichtung
von der Buchse verhindert werden.
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Des
Weiteren zeigt 2b einen Anschlag 230.
Der Anschlag 230 ist bevorzugterweise an der Innenseite
und in einem von der Buchse abgewandten Bereich des Klammerteils
angebracht. Der Anschlag 230 dient als Widerlager für eine im
montierten Zustand vorgespannte Feder. Wie in 4a näher dargestellt,
dient diese bevorzugterweise schraubenförmig ausgebildete Feder dazu,
den bevorzugterweise in einer Hülse
befestigten Lichtleiter 140 federnd zu lagern und beim
Einkoppeln des Steckers in die Buchse federnd auf dem in der Buchse
befindlichen Gegenstück
des Lichtleiters zu positionieren.
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Wie
bereits oben erwähnt,
kann diese Feder alternativ oder zusätzlich zu dem elastischen Element 180 verwendet
werden, um ersatzweise oder zusätzlich
eine Federkraft auf die Klammerteile auszuüben, um eine entsprechende
Klemmwirkung der buchsenseitigen Enden der Klammerteile hervorzurufen.
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Zusätzlich weisen
die Klammerteile am buchsenseitigen Ende an der Innenseite Abschrägungen 240 auf,
um ein Aufstecken der Kopplungsvorrichtung auf eine Buchse zu erleichtern.
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3 zeigt
eine weitere schematische Darstellung der Kopplungsvorrichtung gemäß einer
Alternative der bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. Hierbei ist die erfindungsgemäße Kopplungsvorrichtung
durch ein hülsenförmiges Gehäuse 310 ergänzt. Das
hülsenförmige Gehäuse weist
zwei Öffnungen
für die
Aufnahme der Vorsprünge 150 und 160 auf,
damit diese betätigt
werden können.
Darüber
hinaus dient das Gehäuse
als entsprechendes Widerlager für
die Drehpunkte der Klammerteile. Das Gehäuse weist hierzu an der Innenseite
bevorzugterweise einen Wulst auf, in dem die Einkerbungen 170 der
Klammerteile einrasten können. Alternativ
verfügt
das Gehäuse 310 buchsenseitig über eine
feste oder bewegliche Abdeckkappe. Bevorzugterweise dient die Abdeckkappe
zur zusätzlichen
Fixierung der Klamme bei Verwendung des Lichtleitersteckers in Verbindung
mit einer SMA-Gewindebuchse. Darüber
hinaus dient die Abdeckkappe auch dazu, ein mögliches Austreten von Laserstrahlung
zwischen Buchse und Kopplungvorrichtung zu verhindern.
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4a zeigt
eine schematische Darstellung eines Schnittbildes der Kopplungsvorrichtung
gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. Die Kopplungsvorrichtung ist hierbei an
eine SMA-Buchse befestigt. Da die SMA-Buchse ein Gewinde aufweist,
ist das Kopplungssystem über die
an der Innenseite der Klammerteile befindlichen, gewindeförmigen Rillen
an der SMA-Buchse befestigt. Bei der in 4a dargestellten
bevorzugten Ausführungsform
ist im montierten Zustand eine schraubenförmige Feder 410 axial
um die Hülse 130 angeordnet
und drückt
sowohl gegen den Anschlag 230 als auch gegen den Vorsprung 420 der
Hülse.
Die im Gehäuse 310 angeordneten
Klammerteile sind bevorzugterweise mittels einer Wölbung an
der Gehäuseinnenseite
und den Einkerbungen 170 schwenkbar, bevorzugterweise kraftschlüssig fixiert.
Der Lichtleiter 140 ist in der Hülse 130 bevorzugterweise unlösbar befestigt
und in der Hülse
zum buchsenseitigen Ende der Kopplungsvorrichtung durchgeführt. Am
buchsenseitigen Ende der Hülse
ist der Lichtwellenleiter so angeordnet, dass durch das in der Buchse
befindliche Gegenstück
optische Strahlung entweder vom Lichtwellenleiter in die Buchse
oder von der Buchse in den Lichtwellenleiter eingekoppelt werden kann.
Die mittels der Feder 410 federnd gelagerte Hülse 130 kann
beim Koppeln des Lichtleitersteckers mit der Buchse bevorzugterweise
formschlüssig
auf dem entsprechenden Gegenstück
der Buchse positioniert werden, wobei ein entsprechender Abstandsausgleich
zwischen dem Lichtwellenleiter bzw. der Hülse und dem Gegenstück in der
Buchse durch die federnde Lagerung der Hülse kompensiert wird.
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4b zeigt
eine schematische Darstellung eines Schnittbildes der Kopplungsvorrichtung
gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung, bei dem die Kopplungsvorrichtung an eine
Luer-Lock-Buchse befestigt ist. In diesem Falle greifen die Rillen 210 der
Klammerteile um den Außenrand
der Luer-Lock-Buchse,
wobei die Aussparungen 220 der Klammerteile einen eventuell
hervorstehenden Rand der Buchse aufnehmen. Damit soll, wie bereits
oben erwähnt,
ein ungewolltes Abziehen bzw. ein Abrutschen der Kopplungsvorrichtung
von der Buchse verhindert werden. Wie bereits oben erwähnt, werden
auch in diesem Fall vom oder zum Lichtleiter hin über ein
entsprechendes, in der Buchse befindliches Gegenstück optische
Signale oder Laserlicht eingekoppelt.
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4c zeigt
eine schematische Darstellung eines Schnittbildes der Kopplungsvorrichtung
gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung, die das Lösen der Kopplungsvorrichtung
von einer Buchse beliebigen Typs illustriert. Die Darstellung zeigt
die um die Schwenkpunkte geschwenkten Klammerteile. Durch Kraftausübung auf die
Vorsprünge 150 und 160 klappen
die buchsenseitigen Enden des Klammersystems auseinander und geben
damit die Buchse frei. Die Kopplungsvorrichtung kann somit einfach
von der Buchse abgezogen werden.
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Bei
einer weiteren Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung umfasst das elastische Element nicht
die Außenseite
der Klammerteile, sondern ist an der Innenseite angebracht. Darüber hinaus
kann das elastische Element alternativ durch ein federndes Element
ersetzt werden, das an der Innenseite eines oder der beiden Klammerteile
angebracht ist und aufgrund seiner federnden Eigenschaft die beiden
Klammerteile am buchsenseitigen Ende zusammenzieht. Bei einer weiteren
Alternative dieser Ausführungsform
ist dieses federnde Element in mindestens eine der beiden Klammerteile
integriert.
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Alternativ
werden bei den oben beschriebenen Ausführungsformen der vorliegenden
Erfindung für
die federnde Lagerung der Hülse 130 mehrteilige Federsysteme
verwendet.
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Ein
besonders bevorzugter Einsatzbereich der Kopplungsvorrichtung ist
der medizinische Bereich. Daher sind die einzelnen Elemente der
Kopplungsvorrichtung bis mindestens 135°C temperaturbeständig, um
ihre Funktionsfähigkeit
auch nach einem eventuell notwendigen Sterilisierungsvorgang beizubehalten.
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Ein
weiterer bevorzugter Einsatzbereich der vorliegenden Erfindung wäre die Verwendung
der Kopplungsvorrichtung für
einmal verwendbare Therapiefasern. Die für verschiedene Schraub- und Stecksysteme
einsetzbare Kopplungsvorrichtung würde es dabei ermöglichen,
Einweg-Therapiefasern in großer
Stückzahl
und damit kostengünstig
zu fertigen.
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Alternativ
werden die oben erwähnten
Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung zusätzlich
mit einem Transponder in der Kopplungsvorrichtung ausgestattet.
Damit ist es möglich,
dem befestigten Lichtwellenleiter mittels des Transponders eine eindeutige
Kennung zuzuordnen. Eine entsprechende Ausleseeinrichtung liest
dann aus dem Transponder die Kennung bzw. einen Identifikationscode
des an der Buchse befestigten Lichtwellenleiters aus. Dies ermöglicht es,
dass ein mit einer Transponder-Ausleseeinrichtung
ausgestattetes Lasersystem Warnmeldungen ausgibt, wenn falsche oder
nicht für das
Lasergerät
zugelassene Lichtwellenleiter bzw. Applikatoren an der Buchse des
Ausgangs des Lasergerätes
befestigt werden. Dies trägt
wesentlich zur Erhöhung
der Betriebssicherheit und der Anwendungssicherheit von Lasergeräten bei.
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Bei
den oben ausgeführten
Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung ist die Hülse 130 bevorzugterweise
aus Metall herstellbar. Die Teile des Klammersystems sind bevorzugterweise
im Spritzgießverfahren
herstellbar.
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Alternativ
zu den oben beschriebenen Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung ist es möglich, Klammersysteme mit einem
oder auch mehr als zwei Klammerteilen zu verwenden. Bei der alternativen
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung mit einem Klammerteil weist das Gehäuse 210 eine entsprechende,
bevorzugterweise halbrunde Schale auf, die um einen Teil des Außenrandes
der Buchse greift, an die die Kopplungsvorrichtung gekoppelt werden
soll. Diese Schale des Gehäuses
dient unter anderem als Widerlager für das eine Klammerteil, so dass
die Kopplungsvorrichtung lösbar
und selbsthaltend an der Buchse befestigt werden kann.
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Bei
einer Variation der oben beschriebenen Ausführungsformen der vorliegenden
Erfindung sind am buchsenseitigen Ende der Klammerteile an der Innenseite
im Bereich der Rillen 210 Vertiefungen ausgeformt, die
zur Aufnahme der an der Buchsenaußenseite angebrachten zylinderförmigen Vorsprünge von
BNC-Buchsen dienen. Damit ist es möglich, die erfindungsgemäße Kopplungsvorrichtung auch
an BNC-Buchsen zuverlässig,
selbsthaltend und einfach lösbar
zu befestigen.
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Entsprechend
einer weiteren Variation der oben beschriebenen Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung ist die Kopplungsvorrichtung und im speziellen
die buchsenseitigen Enden der Klammerteile so ausgeformt, dass die
Kopplungsvorrichtung an eine Buchse koppelbar ist, die eine Kombination
der Luer-Lock-Buchse
und der BNC-Buchse darstellt.
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Darüber hinaus
ermöglicht
die erfindungsgemäße Kopplungsvorrichtung
auch das Verbinden mehrerer Lichtleiter mit einem Buchsensystem.
Hierzu sind die Lichtleiter bevorzugterweise in der Hülse 130 oder
einer anderen Fixiereinrichtung für die Lichtleiter befestigt
und zu dem buchsenseitigen Ende der Kopplungsvorrichtung durchgeführt. Alternativ
werden die Lichtleiter in dem Gehäuse 310 um die Klammerteile
herum angeordnet und zu den entsprechenden Gegenstücken in
der Buchse geführt.