DE19627843A1 - Vorrichtung zum Drehen einer optischen Faser - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Schweißgerät für optische PM-Fasern, insbesondere ein Drehgerät zum Drehen von Fasern in verschiedene Winkelpositionen, welches in einem Schweißgerät verwendet werden soll.

Optische PM-Fasern werden beispielsweise für Sensoren verwendet, bei welchen der Polarisationszustand des Lichts, das bei der Übertragung von Information durch die optischen Fasern verwendet wird, strikt kontrolliert werden muß. Im Handel erhältliche PM-Fasern (die Polarisation aufrechterhaltende Fasern) sind wie übliche optische Fasern aufgebaut, und weisen einen im Zentrum angeordneten Kern und eine umgebende Hülle oder einen Mantel auf, der eine zylindrische Außenoberfläche aufweist. Weiterhin sind in dem Mantel, wie aus einer Querschnittsansicht hervorgeht, in üblichen Arten von PM-Fasern zwei getrennte, im wesentlichen identische Bereiche aus hochdotiertem Glas vorgesehen, sogenannte "Spannungszonen", wobei dieser Aufbau dazu führt, daß eine PM-Faser weder in ihrem physikalischen Aufbau noch in ihrem optischen Aufbau rotationssymmetrisch ist. Wenn derartige PM-Fasern miteinander verbunden werden, ist es selbstverständlich wichtig, daß die asymmetrischen Bereiche wie beispielsweise die genannten Spannungszonen an den beiden Enden der Fasern einander gegenüberliegend angeordnet werden, bevor der eigentliche Spleißvorgang erfolgt, so daß die Polarisationsachsen der Fasern miteinander ausgerichtet sind, und dies auch nach dem Spleißen bleiben. Andere Arten optischer PM-Fasern weisen andere Arten der Axialsymmetrie auf, jedoch sollte allgemein beim Spleißen eine Ausrichtung der Asymmetrien erfolgen. Daher ist eine kontrollierte Drehung zumindest einer der Fasern unmittelbar vor oder in dem Spleißvorgang erforderlich.

Die Patente US-A-4 986 843, US-A-5 147 434, US-A-5 149 350 und US-A-5 156 663 beschreiben sämtlich Schweißgeräte zum Spleißen optischer PM-Fasern, wobei die Schweißgeräte eine Drehvorrichtung zur Einstellung der Winkelposition der Fasern vor dem Spleißvorgang aufweisen. Die Geräte weisen, gesehen von dem Äußeren, entfernten Ende der Fasern aus, in Richtung zur Spleißposition hin, Drehvorrichtungen 44A und 443 auf, die Halterungsvorrichtungen 62 enthalten, die mit V-Nuten 66 und Klemmvorrichtungen 61 an ihren inneren, naheliegenden Enden versehen sind, Halterungsblöcke 24, die Klemmvorrichtungen 26 aufweisen, die daneben angeordnet sind, um Faserabschnitte zu klemmen, die übrigbleibende Schutzhüllen aufweisen, sowie Haltevorrichtungen 22 und Stützvorrichtungen 20 mit V-Nuten für die nackten Faserabschnitte ganz in der Nähe der Spleißposition, sowie Schweißelektroden 38 und optische Geräte zum Betrachten/Abbilden der Faserenden an der Schweißposition sowie zum Ausrichten der Faserenden. Die erste Drehvorrichtung 44A ist dazu gedacht, von Hand mit Hilfe eines geschlitzten Knopfes 48 gedreht zu werden. Die Drehvorrichtung 44A weist zusätzlich zu dem genannten Knopf eine Plattform 42 und eine Haltevorrichtung 61 auf, vgl. Fig. 7. Die zweite Drehvorrichtung 44B ist identisch zur ersten ausgebildet, mit der Ausnahme, daß sie mit einem Zahnritzel statt eines Knopfs versehen ist, und mit Hilfe eines Elektromotors 72 über ein Zahnradgetriebe 74, 76 gedreht werden soll. Diese Konstruktion ist kompliziert, weist darüber hinaus große Abmessungen in Längsrichtung der Fasern auf, sowie drei Halterungsteile oder Halterungs/Klemmvorrichtungen auf jeder Seite der Spleißposition.

In dem Artikel "A simple technique for high accuracy core­ cladding concentricity measurement of single mode fibers" von D. N. Ridgway, L. J. Freeman, Technical digest - Symposium on optical fiber measurements 1982, Seiten 139 bis 142, wird eine verläßliche Vorgehensweise zur Bestimmung der Konzentrizität des Kerns einer optischen Faser in Bezug auf seinen Mantel beschrieben. Ein Versuchsmeßgerät ist in Fig. 2 gezeigt und besteht aus einer Handdrehvorrichtung, einer Positionierungsvorrichtung und einer Vakuumaufspannvorrichtung.

Ein Ziel der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung einer Drehvorrichtung für optische Fasern zur Verwendung beim Spleißen der Fasern, wobei die Vorrichtung allgemein dazu geeignet sein soll, eine exakt bestimmte Position der Fasern zu erzielen.

Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht in der Bereitstellung einer Drehvorrichtung für optische Fasern, die beim Spleißen der Fasern aneinander verwendet werden soll, wobei die Drehvorrichtung eine Winkelnut oder einen Halterungswinkel verwendet, in welcher bzw. welchem das Ende der Faser liegt und in einer exakt bestimmten Position in Radial- oder Querrichtung gehalten wird, jedoch immer noch in unterschiedliche Winkelpositionen gedreht werden kann, ohne die exakt bestimmte Position zu verlieren.

Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht in der Bereitstellung einer Drehvorrichtung für optische Fasern zur Verwendung beim Spleißen der Fasern aneinander, welche einen einfachen und kompakten Aufbau aufweist, und insbesondere geringe Abmessungen in Längsrichtung der Fasern aufweist.

Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht in der Bereitstellung einer Drehvorrichtung für optische Fasern zur Verwendung beim Spleißen der Fasern aneinander, welche eine verläßliche Konstruktion für die Führungs- und Positioniervorrichtung für die Fasern aufweist, so daß die Fasern so gedreht werden können, daß die Orte ihrer Symmetrieachsen beibehalten werden.

Das durch die vorliegende Erfindung zu lösende Problem besteht daher in der Bereitstellung einer Drehvorrichtung für eine Faserspleißvorrichtung oder einer Faserspleißvorrichtung, welche eine Einrichtung zum Drehen aufweist, die einen einfachen und kompakten Aufbau aufweist, wobei eine Führungsvorrichtung für die Faserenden vorgesehen ist, welche es gestattet, daß sie gedreht werden können, während die Axial- und Längsposition der Faserenden aufrechterhalten bleibt.

Dieses Problem wird durch eine Faserdrehvorrichtung gelöst, die eine Halterungs- oder Halte- und Führungsvorrichtung aufweist, die mit einer speziell konstruierten Führungswinkelvorrichtung versehen ist, an welche Saugkanäle angeschlossen sind. Weiterhin weist die Drehvorrichtung eine Dreheinrichtung auf, die an die Halte- und Führungsvorrichtung anschließbar ist, wobei die Dreheinrichtung einen drehbaren Getriebeabschnitt aufweist, eine zugehörige Plattform sowie einen elektrischen Schrittmotor. Die Saugkanäle der Haltevorrichtung können mit einem geeigneten Unterdruck beaufschlagt werden, so daß die Faser, die gedreht und verschweißt werden soll, ausreichend fest gehalten werden kann, jedoch immer noch gegen glatte Oberflächen auf Blöcken gedreht werden kann, die in der Halte- und Führungsvorrichtung vorgesehen sind. Der Getriebeabschnitt befindet sich zwischen der Plattform, an welcher die Faser zur Aufrechterhaltung ihrer Longitudinalposition festgehalten wird, und der Halte- und Führungsvorrichtung.

Der Getriebeabschnitt der Drehvorrichtung ist mit einem Schlitz zwischen zwei Zahnrädern versehen, in welchen die Faser eingelegt wird, die gedreht und verschweißt werden soll. Die Faser wird dann starr an der Plattform mit Hilfe einer Standardhalterung,befestigt, nämlich an der Plattform mit Hilfe von Magneten gehaltert, die auf der Plattform vorgesehen sind. Der elektrische Schrittmotor ist auf seiner Ausgangswelle mit einem Zahnritzel versehen, welches im Eingriff mit den Zähnen des Zahnradabschnitts steht, so daß der Motor so gesteuert werden kann, daß er die Faser in eine gewünschte Winkelposition dreht.

Die Vorrichtung verwendet daher auf jeder Seite der Spleißposition nur einen Halterungswinkel und nur eine Festhaltevorrichtung, anders als die Vorrichtungen nach dem Stand der Technik, die in den voranstehend angegebenen US-Patenten beschrieben werden. Weiterhin verlaufen die Fasern im wesentlichen entlang einer geraden Linie durch die Vorrichtung, und werden die Fasern nicht so wie in den Vorrichtungen gemäß den US-Patenten gebogen. Dies wird dadurch erzielt, daß die Vakuumführungsvorrichtung oder die Vakuumaufspannvorrichtungen der Halterungsvorrichtung keine elastische Kraft benötigen, die von gebogenen Abschnitten der Fasern stammt, um diese ordnungsgemäß innerhalb der Führungen zu halten, wie beim Stand der Technik. Die Führungsvorrichtungen bestehen im wesentlichen aus grundsätzlich rechteckigen Blöcken, wobei die Führungswinkel an dem Ort vorgesehen sind, an welchem eine freie Oberfläche eines ersten Blocks mit einer größeren Oberfläche eines zweiten Blocks verbunden ist, wo nur ein Abschnitt dieser großen Oberfläche frei ist, und der andere Abschnitt im Eingriff mit einer Oberfläche des ersten Blocks steht. Diese Konstruktion benötigt nicht die Ausbildung der konventionellen V-Nuten in einer Oberfläche von Führungsblöcken, so daß daher die exakte und schwierige Herstellung einer V-Nut vermieden wird.

Durch Bereitstellung des Getriebemechanismus zwischen der Plattform, an welcher die Fasern fest durch Standardhaltevorrichtungen eingeklemmt werden, und welche starr an einem Zahnrad des Mechanismus befestigt ist, und der Halte- und Führungsvorrichtung, wird die Drehvorrichtung kompakt ausgebildet, und weist geringe Abmessungen in der Faserlängsrichtung auf, und ermöglicht dennoch eine relativ große freie Faserentfernung zwischen den Klemmen und der Faserendführungsvorrichtung. Diese lange freie Entfernung ermöglicht geringe Fehlausrichtungen in Querrichtung der eingeklemmten Faserabschnitte und der Abschnitte, die von der Führungsvorrichtung gehalten werden.

Daher weist allgemein eine Vorrichtung zum Drehen einer optischen Faser um ihre Längsachse eine drehbare Halterungsvorrichtung auf, die so angebracht ist, daß sie um eine Achse gedreht werden kann, und eine fest angeordnete Halterungs- oder Führungsvorrichtung, die eine Halterungsnut oder einen Halterungswinkel aufweist, so daß eine optische Faser in der Halterungsnut oder dem Halterungswinkel so liegen kann, daß er ihre Längsachse im wesentlichen zur Drehachse der drehbaren Halterungsvorrichtung ausgerichtet ist. Auf dem drehbaren Halter kann eine Halterungsvorrichtung angebracht werden, beispielsweise eine abnehmbare Faserhalterung des Standardtyps, um eine optische Faser, deren Längsachse im wesentlichen entlang der Drehachse der drehbaren Halterung verläuft, zu haltern. Der drehbare Halter weist einen im wesentlichen zylindrischen Lagerabschnitt auf, dessen Symmetrie seiner,Drehachse mit der Drehachse des Halters übereinstimmt, und der Lagerabschnitt ist drehbar in einem geometrisch fixiert angebrachten Gestellabschnitt angebracht. Dieser Lagerabschnitt ist zwischen der fest angeordneten Halterungsvorrichtung und der Halterungsvorrichtung auf der drehbaren Halterung angeordnet, was zu einer kurzen Gesamtlänge der Vorrichtung führt, die so wenig Halterungs- und Stützpunkte für die Faserenden wie möglich aufweist.

Für ein einfaches Einführen eines Faserendes ist eine Kerbe oder ein Schlitz in dem Lagerabschnitt so vorgesehen, daß sie in einer Ebene durch die Achse des Lagerabschnitts verläuft, von der Außenseite des Lagerabschnitts aus und über dessen Achse hinweg. Diese Kerbe oder dieser Schlitz weist eine derartige Breite und eine derartige Tiefe auf, daß eine optische Faser in der Kerbe angeordnet werden kann, deren Längsachse entlang der Achse des Lagerabschnitts verläuft, wobei ein gewisses Spiel in Bezug auf die Seiten und den Boden der Kerbe vorgesehen ist. Weiterhin ist eine entsprechende Kerbe oder ein entsprechender Schlitz in dem Gestellabschnitt so vorgesehen, daß sie bzw. er von deren bzw. dessen Außenseite herkommt und in den Lagerraum hinein verläuft, in welchem der Lagerabschnitt angebracht ist. Die Kerbe oder der Schlitz in dem Gestellabschnitt weist eine derartige Breite auf, und ist so angeordnet, daß der Lagerabschnitt so gedreht werden kann, daß seine Kerbe oder sein Schlitz mit der Kerbe oder dem Schlitz des Gestellabschnitts ausgerichtet wird, so daß die Faser in dieser Position in Quer- oder Radialrichtung durch die ausgerichteten Kerben oder Schlitze eingeführt werden kann, so daß sie im wesentlichen entlang der Drehachse des Halters und des Lagerabschnitts angeordnet wird.

Für einen Motorantrieb der Drehbewegung, beispielsweise mit Hilfe eines Schrittmotors, kann ein gezahnter Ring auf der Lagervorrichtung so angeordnet sein, daß er mit einem Antriebsritzel eines Motors zusammenarbeitet. Der Schlitz in der Lagervorrichtung verläuft dann im wesentlichen durch einen Spalt zwischen zwei Zähnen auf dem Zahnring.

Wenn ein Faserende gedreht wird, so ist es wesentlich, daß die Drehung ohne Axialspiel oder Spiel in Längsrichtung des Faserendes durchgeführt wird. Daher wird ein Halterungsring in dem Gestellabschnitt gegen eine Oberfläche des Lagerabschnitts angedrückt, die senkrecht zur Achse verläuft, mit Hilfe einer magnetischen Abstoßkraft, die von einem Magneten herstammt, der in dem Gestellabschnitt angeordnet ist, und von einem in dem Lagerabschnitt angeordneten Magneten.

Die fest angeordnete Halterungsvorrichtung für den äußersten Abschnitt eines Faserendes weist vorzugsweise zwei im wesentlichen flache Halterungsoberflächen auf, die in einem Winkel zueinander angeordnet sind, beispielsweise in einem rechten Winkel in Bezug zueinander, so daß das Faserende in dem durch die beiden Halterungsoberflächen ausgebildeten Winkel liegen kann, wobei seine Längsachse im wesentlichen zur Drehachse der drehbaren Halterung ausgerichtet ist. Zur Drehhalterung des äußersten Abschnitts des Endes sind ein oder mehrere Kanäle so vorgesehen, daß ihre Mündungen in oder an der Winkelspitze liegen, welche durch die beiden Halterungsoberflächen ausgebildet wird. Diese Kanäle sind in gewisser Entfernung von ihren Mündungen an eine Vakuum- oder Unterdruckvorrichtung oder -quelle angeschlossen, so daß eine in dem Winkel zwischen den Halterungsoberflächen angebrachte Faser in der Winkelspitze festgehalten wird, wenn die Unterdruckvorrichtung so in Betrieb gesetzt wird, daß Luft aus den Kanälen herausgesaugt wird.

Die Öffnungen oder Mündungen der Unterdruckkanäle sind vorzugsweise so verlängert, daß ihre Längsrichtung parallel zur Schnittlinie der Halterungsoberflächen in dem dazwischen gebildeten Winkel liegt, und darüber hinaus sollten sie so eng sein, daß eine Faser nicht in die Öffnungen eingesaugt werden kann. Eine geeignete Bedingung hierfür besteht darin, daß die Öffnungen kleiner oder gleich der Hälfte des Außendurchmessers der nackten Fasern sind, also von Fasern, die keine Schutzhülle aufweisen, für welche die Vorrichtung verwendet werden soll.

Die Öffnungen oder Mündungen der Kanäle werden dann vorzugsweise so angeordnet, daß ihre Zentren entlang einer Linie parallel zur Schnittlinie der Halterungsoberflächen in dem Winkel dazwischen liegt.

Die Halterungsvorrichtung kann durch zwei Halterungsabschnitte gebildet werden, auf welchen Außenseiten so vorgesehen sind, daß eine Außenseite auf jedem Halterungsabschnitt eine der beiden Halterungsoberflächen einer Faser bildet. Eine dieser beiden Außenseiten tritt in Eingriff mit einer Oberfläche auf dem anderen Halterungsabschnitt, so daß der gewünschte Winkel ausgebildet wird. Im allgemeinen ist daher auf einem der Halterungsabschnitte die im wesentlichen flache Halterungsoberfläche verlängert ausgebildet, und ist eine Seitenoberfläche auf dem anderen Halterungsabschnitt mit der Halterungsoberfläche auf dem anderen Halterungsabschnitt verbunden und tritt in Eingriff mit der verlängerten Halterungsoberfläche auf dem ersten Halterungsabschnitt, so daß der Winkel zwischen den Halterungsoberflächen an dem Ort gebildet wird, an welchem diese Eingriffsoberfläche auf dem zweiten Halterungsabschnitt in Eingriff mit der Halterungsoberfläche auf dem ersten Halterungsabschnitt gelangt. Eine oder mehrere Ausnehmungen oder flache Nuten sind in der Eingriffsoberfläche auf dem zweiten Halterungsabschnitt vorgesehen und erstrecken sich von der Halterungsoberfläche auf dem zweiten Halterungsabschnitt aus, um die Kanäle auszubilden.

Die Ausnehmungen sind vorzugsweise als parallele Nuten ausgebildet, die im wesentlichen senkrecht zur Verbindungslinie der Eingriffsoberfläche und der Halterungsoberfläche auf dem zweiten Halterungsabschnitt verlaufen, wobei diese Verbindungslinie die voranstehend genannte Winkelspitze bildet.

Eine weitere Ausnehmung kann in der Eingriffsoberfläche auf dem zweiten Halterungsabschnitt vorgesehen sein, und dann stellt diese eine Verbindung zu den Ausnehmungen dar, welche eine Verbindung zur Halterungsoberfläche bilden und die Kanäle ausbilden. Die weitere Ausnehmung weist eine größere Tiefe als die Kanäle auf, und bildet ein Sauggehäuse, und ist dann an die Unterdruckquelle anschließbar.

Zwischen den Ausnehmungen, welche eine Verbindung zur Halterungsoberfläche auf dem zweiten Halterungsabschnitt zur Verfügung stellen und die Kanäle ausbilden, sind Abschnitte vorgesehen, die eine Breite in der Richtung der Schnittlinie zwischen den Halterungsabschnitten, also in Richtung der Winkelpunktlinie, aufweisen, die beträchtlich kleiner ist als die Breite der Ausnehmungen in derselben Richtung, und diese Breite kann insbesondere höchstens ein Drittel der Breite der Ausnehmungen betragen. Dies verbessert die Halterungsfunktion des Winkels, wobei die Öffnungen der Kanäle immer noch so groß sein können, daß sie einfach von Dreckteilchen gereinigt werden können.

Die Erfindung wird nachstehend anhand zeichnerisch dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert, aus welchen weitere Vorteile und Merkmale hervorgehen. Es zeigt:

Fig. 1a eine Perspektivansicht einer Halterungsvorrichtung;

Fig. 1b eine Aufsicht auf die Halterungsvorrichtung von Fig. 1a;

Fig. 2 eine Perspektivansicht einer Drehvorrichtung;

Fig. 3 eine Schnittansicht entlang der Linie III-III in Fig. 2 mit einer Darstellung eines drehbaren Halterungstisches oder einer drehbaren Halterungsplattform für eine Faserfesthaltevorrichtung;

Fig. 4 eine Perspektivansicht einer Faserschweißvorrichtung, welche die Halterungs- und Drehvorrichtungen der Fig. 1a bis 3 aufweist; und

Fig. 5a und 5b eine Vorderansicht bzw. eine Aufsicht einer Faserfesthaltevorrichtung.

Bei einer Spleißvorrichtung für optische Fasern, bei welcher die Fasern vor dem Spleißen gedreht werden sollen, also um ihre Längsrichtung in eine für das Spleißen geeignete Winkelposition gedreht werden sollen, wird ein äußerster Abschnitt eines Endes einer Faser 1 durch eine Halterungs- oder Festhalte- und Führungsvorrichtung 2 gehaltert und geführt. Das Faserende ruht in einem Winkel, der zwischen zwei im wesentlichen rechteckigen Blöcken 3 und 5 ausgebildet wird, wie in Fig. 1a gezeigt ist. Die Faser 1 ist hier so dargestellt, daß sie sich nicht vollständig in den Winkel hinein erstreckt wie bei dem üblichen Einsatz für das Spleißen, vgl. Fig. 4. Die Blöcke 3, 5 werden aneinander angeordnet und gelangen in Eingriff miteinander entlang im wesentlichen vertikalen Seitenoberflächen. Die Faserenden ruhen daher in dem Winkel, der durch eine im wesentlichen vertikale, flache Seitenoberfläche des ersten Blocks 3 und die obere, im wesentlichen horizontale Oberfläche des zweiten Blocks 5 gebildet wird, wobei dieser Winkel durch die Versetzung der oberen Oberflächen der Blöcke gebildet wird, also dadurch, daß die obere Oberfläche des ersten Blockes 3 höher angeordnet ist als die untere Oberfläche des zweiten Blockes 5.

Bei dem zweiten Block 5 ist dessen Vertikalseite, welche mit dem ersten Block 3 verbunden ist, darüber hinaus fest an der im wesentlichen vertikal verlaufenden Seite eines im wesentlichen rechteckigen Basisblockes 7 angebracht, wie auch aus Fig. 4 hervorgeht,, der an einem größeren (nicht gezeigten) Basiselement befestigt ist. Der erste Block 3 liegt mit seiner unteren Oberfläche an der oberen Oberfläche des Basisblocks 7, so daß auch die untere Oberfläche der Blöcke versetzt angeordnet ist. Der Seitenblock 3 kann abgenommen werden, beispielsweise für Reinigungs- oder Untersuchungszwecke, aus seiner Position an der vertikalen Seitenoberfläche des zweiten Blockes 5, und wird in seiner richtigen Position mit Hilfe von Magneten 9 und 11 festgehalten, die in Hohlräumen in dem jeweiligen Block 3 bzw. 5 vorgesehen sind. Zum Führen des ersten Blockes 3, und insbesondere um seine Position in Längsrichtung einer gehalterten Faser aufrecht zu erhalten, sind Führungssäulen 13 vorgesehen, die auf dem Basisblock 7 stehen und sich in rechteckige Ausnehmungen oder Führungsnuten 15 erstrecken, die durch einfache rechteckige Stufen gebildet werden, an den hinteren Seitenkanten des ersten Blockes 3. Diese hinteren Stufen oder Nuten erstrecken sich im wesentlichen in der Vertikalrichtung, und die Entfernung ihrer parallelen Oberflächen ist an die Entfernung der Führungssäulen 13 voneinander angepaßt. Sämtliche Blöcke 3, 5 und 7 weisen dieselbe Breite in Längsrichtung einer gehalterten Faser oder der Halterungswinkelspitzenlinie auf, welche durch die Schnittlinie der oberen Oberfläche des zweiten Blocks 5 und die vertikale Eingriffsoberfläche des ersten Blocks 3 gebildet wird.

In dem Winkel zwischen dem ersten und zweiten Block 3 bzw. 5 sind Saugkanäle 17 vorgesehen, die durch Nuten 19 gebildet werden, welche in jener Seitenoberfläche des zweiten Blocks 5 angeordnet sind, die im Eingriff mit dem ersten Block 3 steht, wie auch aus der Aufsicht von Fig. 1b hervorgeht. Diese Saugkanäle 21 stellen eine Verbindung zu einem Sauggehäuse 21 innerhalb des zweiten Blockes 5 her, welches als tiefe, rechteckige Ausnehmung in derselben vertikalen Seitenoberfläche ausgebildet und an eine (nicht gezeigte) Vakuumquelle über Kanäle 23, 25 angeschlossen ist, die in den zweiten Block 5 gebohrt sind. Die Nuten 19 zur Ausbildung der Saugkanäle 17 in dem Winkel verlaufen in Vertikalrichtung, parallel zu den vertikalen Seitenoberflächen und Kanten des zweiten Blockes 5, und sind sehr flach, wobei ihre Tiefe weniger als die Hälfte des Faserdurchmessers beträgt oder höchstens genauso groß ist, wobei hierbei der Faserdurchmesser der engsten optischen Faser gemeint ist, die verwendet werden kann.

Weiterhin beträgt die Anzahl der Nuten 19 bei der bevorzugten Ausführungsform zumindest zwei, und diese sind durch relativ dünne Trennwände getrennt, bei der dargestellten Ausführungsform nur durch eine Wand 27, an deren oberen Ende die Faser 1 ebenfalls gehaltert werden kann, falls dies erforderlich ist. Das Sauggehäuse 21 weist äußere, vertikale Seitenoberflächen auf, die senkrecht zur Eingriffsoberfläche des Blocks 5 mit dem ersten Block 3 verlaufen, und in derselben Ebene liegen wie die äußersten Seitenoberflächen der Nuten 19, die am nächsten an den anderen vertikalen Seitenoberflächen des zweiten Blocks 5 liegen, welche die Eingriffsoberfläche mit dem ersten Block 3 verbinden. Bei einem ausreichend niedrigen Unterdruck, der an die Kanäle 19 angelegt wird, welche durch die Nuten 19 gebildet werden, kann die Faser 1 ausreichend festgehalten und immer noch gegen die glatten Oberflächen oder auf diesen der Blöcke 3 und 5 gedreht werden, also um ihre Längsachse in Berührung mit diesen Oberflächen gedreht werden. Der Bereich der Faser 1, der am nächsten an dem Ende liegt, ist bei einem Spleißvorgang normalerweise von seiner äußeren Kunststoffschicht befreit, und daher liegt dann ein zylindrischer Körper aus Glasmaterial in dem Winkel zwischen den Blöcken 3 und 5.

In dem benachbarten Faserbereich, in welchem die äußere Schutzhülle übrigbleibt und nicht entfernt wurde, wird die Faser 1 fest in einer abnehmbaren Festhaltevorrichtung des Standardtyps gehalten, beispielsweise wie in den Fig. 5a und 5b gezeigt. Diese abnehmbare Festhaltevorrichtung wird durch Magneten 29 gegen Rippen 35 positioniert und festgehalten, welche an den Seiten einer Plattform oder eines Vorsprungsabschnitts 31 aufrechtstehen, vgl. die Perspektivansicht von Fig. 2, der zu einem drehbaren Teil in einer Drehvorrichtung 32 gehört. Das eigentliche Drehteil ist in Fig. 3 in Aufsicht gezeigt und weist, zusätzlich zur Plattform 31 mit den Magneten 29 und den Randrippen 35, mit welchen die abnehmbare Faserfesthaltevorrichtung in Eingriff gelangen soll, einen Getriebe- oder Lagerabschnitt 37 auf, der in einem Hohlraum oder Raum innerhalb des Drehvorrichtungsgehäuses 3 angeordnet ist. Zähne 39 sind auf diesem Abschnitt zum Eingriff mit einem Zahnritzel 41 auf der Welle eines elektrischen Schrittmotors 43 vorgesehen, wie aus Fig. 2 hervorgeht. Ein Schlitz 45, vgl. Fig. 2, verläuft durch den Getriebeabschnitt 37 im Zentrum eines Spalts zwischen zwei Zahnradzähnen 39 in das Zentrum des drehbaren Abschnitts 31, 37 hinein. In dem Drehvorrichtungsgehäuse 33 ist darüber hinaus ein fester Lagerring 47 an einer Seite angeordnet, nämlich der von der Halterungsvorrichtung 2 entfernten Seite. Das gesamte Drehteil 31, 37 steht in Berührung mit diesem Lagerring 47 in einer axial exakt festgelegten Position infolge der Tatsache, daß es gegen den Lagerring 47 so angedrückt wird, daß es mit einer flachen kreisringförmigen Oberfläche, die senkrecht zur Achse des Drehteils verläuft, in Eingriff mit einer entsprechenden Innenoberfläche des Lagerrings 47 gelangt. Der Lagerring 47 dient auch als Radiallager und weist außen eine abgestufte Oberfläche auf, so daß ein Vorsprung 48 ausgebildet wird, der in Radialrichtung verläuft, mit dessen Innenseite das Drehteil 31, 37 durch eine geeignete Vorspannkraft in Eingriff gelangt.

Die axiale Vorspannung des Drehteils 31, 37 gegen den Lagerring 47 wird durch die abstoßende Kraft von zwei Magneten 49 und 51 erzeugt, von denen einer (49) am Innenende des Drehteils angeordnet ist, also innerhalb des Gehäuses 33, und der andere (51) fest in dem Gehäuse befestigt ist. Der Magnet 49, der sich in dem Drehteil 31, 37 befindet, ist mit einem Schlitz auf dieselbe Weise wie das Drehteil versehen, und ist zu seinem Schlitz 45 ausgerichtet. Die Pole der Magneten 49 und 51 sind so angeordnet, daß sie einander abstoßen. Eine Faser kann in diesen Schlitz 45 in einem Fall eingeführt werden, in welchem sich das Drehteil 31, 37 in einer Position befindet, in welcher dieser Schlitz 45 nach oben weist, infolge der. Tatsache, daß entsprechende Schlitze 53 und 55 in dem Lagerring 47 bzw. dem Gehäuse 33 und ebenfalls in dem ortsfesten Magnet 51 vorgesehen sind.

Eine Festhaltevorrichtung 61, die an der Plattform 31 befestigt werden kann, ist in den Fig. 5a und 5b gezeigt. Sie weist eine im wesentlichen rechteckige, längliche Basisplatte 63 auf, die einen erhobenen Abschnitt 65 an ihrem einen Ende aufweist. Ein Deckel 67 ist schwenkbar an der Rückseite des erhobenen Abschnitts angelenkt und weist elastische, zylindrische Kissen 69 auf, die eine in die Festhaltevorrichtung eingeführte Faser in eine V-Nut 71 drücken, die sich über die gesamte Festhaltevorrichtung 61 in deren Längsrichtung erstreckt. Die Faser wird dann fest in der Nut gehaltert, wenn der Deckel 67 heruntergeklappt ist, wobei Magneten 73 in der Basisplatte 63 dann den Deckel 67 anziehen und ihn in dieser Position festhalten. Der Deckel 67 kann aus einem weichmagnetischen Material bestehen. Diese Magneten 73 arbeiten darüber hinaus mit den Magneten 29 auf der Plattform so zusammen, daß die Festhaltevorrichtung 61 an der Plattform 31 in Berührung mit den aufrechtstehenden Rippen 35 an deren einer Seite festgehalten wird.

In Fig. 4 ist die Drehvorrichtung so dargestellt, daß sie zum Drehen von Fasern bei dem Spleißvorgang für zwei optische Fasern verwendet wird, insbesondere in einem Faserschweißgerät. Daher sind zwei Drehvorrichtungen 32 vorgesehen, die Spiegelbilder voneinander bilden, und sind zwei identische Halterungsvorrichtungen 2 vorgesehen, in welchen die Fasern 1 an exakt bestimmten Positionen miteinander in Berührung stehen. Sämtliche Vorrichtungen sind an einem Basiselement, nicht dargestellt, angebracht, beispielsweise einer beweglichen Basisplatte an jeder Seite der Spleißposition, so daß zwei in Querrichtung bewegliche Einheiten ausgebildet werden. Die Halterungsvorrichtungen 2 werden besonders nah an dem Spleißabschnitt angeordnet, und bei den Drehvorrichtungen 32 sind ihre Platt formen 31 von dieser Position entfernt angeordnet, so daß sich die Faserenden daher von den abnehmbaren Faserfesthaltevorrichtungen 61 in das Gehäuse 63 und in den Dreh- und Lagerabschnitt 37 hinein erstrecken, und von hier aus durch die Halterungs- und Führungsvorrichtungen 2
gehaltert werden. Wenn die Vorrichtungen an ihren Basisplatten angebracht, sind, muß daher berücksichtigt werden, daß die Drehachsen der Drehvorrichtungen 32 und die Achsen der Fasern 1, die in dem Winkel der Halterungsblöcke 3, 5 angeordnet sind, an jeder Seite des Spleißortes miteinander sehr gut ausgerichtet sind. Die relativ lange Entfernung von den Plattformen 31 zu den Führungsoberflächen läßt jedoch noch eine geringe Fehlausrichtung zu, welche die Positionen der äußersten Faserendabschnitte nicht signifikant stört. Bei dem Schweißvorgang zum Spleißen müssen die Halterungsvorrichtungen 2 miteinander sehr exakt ausgerichtet werden, um zu erreichen, daß auch die Faserenden sehr gut miteinander ausgerichtet sind. Dann könnten die Vorrichtungen an jeder Seite der Schweißposition beispielsweise auf einer beweglichen Festhaltevorrichtung angebracht sein, deren Bewegungen sehr exakt gesteuert werden können.

Das Schweißen wird dadurch durchgeführt, daß eine elektrische Hochspannung von einer Schweißsteuereinheit 59 Schweißelektroden 57 zugeführt wird, deren Punkte an dem Spleißort liegen. Die Steuerung der Drehung, der Ausrichtung und des Schweißens kann so erfolgen, wie beispielsweise in der internationalen Patentanmeldung Nr. PCT/SE94/00146 beschrieben ist, welche in die vorliegende Anmeldung durch Bezugnahme eingeschlossen wird.

Claims (20)

1. Vorrichtung zum Drehen einer optischen Faser um deren Längsachse, mit:
einer drehbaren Festhaltevorrichtung, die so angeordnet ist, daß sie um eine Achse gedreht werden kann; und
einer fest angeordneten Halterungsvorrichtung, welche eine Halterungsnut oder einen Halterungswinkel aufweist, so daß eine optische Faser in der Halterungsnut oder dem Winkel so liegen kann, daß ihre Längsachse im wesentlichen zur Drehachse der drehbaren Festhaltevorrichtung ausgerichtet ist;
einer Festhaltevorrichtung auf der drehbaren Festhaltevorrichtung zum Festhalten einer optischen Faser, deren Längsachse im wesentlichen entlang der Drehachse der drehbaren Festhaltevorrichtung verläuft;
einem im wesentlichen zylindrischen Lagerabschnitt, der in der drehbaren Festhaltevorrichtung vorgesehen ist, und dessen Achse mit der Drehachse der Festhaltevorrichtung übereinstimmt;
und einem fest angeordneten Gestellabschnitt zur drehbaren Anbringung des Lagerabschnitts;
wobei der Lagerabschnitt zwischen der fest angeordneten Halterungsvorrichtung und der Festhaltevorrichtung auf der drehbaren Festhaltevorrichtung angeordnet ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
ein Schlitz in dem Lagerabschnitt in einer Ebene durch dessen Achse verläuft, von der Außenseite des Lagerabschnitts aus und über dessen Achse hinaus, und eine derartige Breite und eine derartige Tiefe aufweist, daß eine optische Faser in dem Schlitz angeordnet werden kann, deren Längsachse entlang der Achse des Lagerabschnitts mit gewissem Spiel gegenüber den Seiten und dem Boden des Schlitzes verläuft;
und ein Schlitz in dem Gestellabschnitt von dessen Außenseite bis zu einem Lagerraum verläuft, der den Lagerabschnitt aufnimmt, wobei der Schlitz eine derartige Breite aufweist und so angeordnet ist, daß der Lagerabschnitt so gedreht werden kann, daß sein Schlitz mit dem Schlitz des Gestellabschnitts ausgerichtet wird, so daß die Faser in dieser Position in Querrichtung oder radial durch die ausgerichteten Schlitze eingeführt werden kann, um im wesentlichen entlang der Drehachse der Festhaltevorrichtung und des Lagerabschnitts angeordnet zu werden.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch einen gezahnten Ring auf dem Lagerabschnitt, zum Zusammenwirken mit einem Antriebszahnrad auf einem Motor, wobei der Schlitz in dem Lagerabschnitt durch einen Spalt zwischen zwei Zahnradzähnen auf dem gezahnten Ring verläuft.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch einen Haltering in dem Gestellabschnitt, mit welchem eine Oberfläche des Lagerabschnitts, die senkrecht zur Achse angeordnet ist, in Eingriff gelangen kann; und
einen ersten Magneten, der in dem Gestellabschnitt vorgesehen ist, und einen in dem Lagerabschnitt angeordneten, zweiten Magneten, wobei die Magneten so angeordnet sind und solche Polaritäten aufweisen, daß der Lagerabschnitt gegen den Haltering angedrückt wird, um Spiel in Axialrichtung zu minimalisieren.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß
die fest angeordnete Haltevorrichtung zwei im wesentlichen ebene Halterungsoberflächen aufweist, die in Bezug aufeinander in einem Winkel angeordnet sind, so daß eine optische Faser in dem Winkel liegen kann, der durch die beiden Halterungsoberflächen gebildet wird, wobei die Längsachse der optischen Faser im wesentlichen zu einer Drehachse der drehbaren Festhaltevorrichtung ausgerichtet ist; und
zumindest einen Kanal aufweist, der in oder an der Schnittlinie oder der Winkelspitze mündet, welche durch die beiden Halterungsoberflächen gebildet wird, und an eine Unterdruckvorrichtung anschließbar ist, so daß eine Faser, die in dem Winkel der Halterungsoberflächen angeordnet wird, an der Winkelspitze festgehalten werden kann, wenn die Unterdruckvorrichtung in Betrieb gesetzt wird.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine Öffnung oder Mündung des zumindest einen Kanals länglich ausgebildet ist, und ihre Längsrichtung parallel zur Schnittlinie der Halterungsoberflächen in dem dazwischen liegenden Winkel angeordnet und so eng ist, daß eine Faser durch Oberflächen neben der Mündung gehaltert wird und nicht in diese eingesaugt werden kann, wobei insbesondere die Öffnung oder Mündung Abmessungen aufweist, die kleiner oder gleich der Hälfte des Außendurchmessers der Faser sind.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest zwei Kanäle vorgesehen sind, wobei Öffnungen oder Mündungen der Kanäle so angeordnet sind, daß ihre Zentren auf einer Linie parallel zur Schnittlinie der Halterungsoberflächen in dem dazwischen ausgebildeten Winkel liegen.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, gekennzeichnet durch
zwei Halterungsabschnitte, die in der Halterungsvorrichtung vorgesehen sind, auf welcher eine Außenseite eine der beiden Halterungsoberflächen für eine Faser bildet;
wobei auf einem ersten Halterungsabschnitt die im wesentlichen ebene Halterungsoberfläche verlängert ausgebildet ist, und eine Seitenoberfläche auf einem zweiten Halterungsabschnitt eine Verbindung zum Halterungsabschnitt auf dem zweiten Halterungsabschnitt bildet, und in Eingriff mit der verlängerten Halterungsoberfläche auf dem ersten Halterungsabschnitt gelangt, so daß der Winkel der Halterungsoberflächen an jenem Ort gebildet wird, an welchem diese Eingriffsoberfläche auf dem zweiten Halterungsabschnitt in Eingriff mit der Halterungsoberfläche auf dem ersten Halterungsabschnitt gelangt;
wobei zumindest eine Ausnehmung in der Eingriffsoberfläche auf dem zweiten Halterungsabschnitt von der Halterungsoberfläche auf dem zweiten Halterungsabschnitt ausgeht, um den zumindest einen Kanal auszubilden.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die zumindest eine Ausnehmung eine Nut ist, die im wesentlichen senkrecht zur Verbindungslinie der Eingriffsoberfläche und der Halterungsoberfläche auf dem zweiten Halterungsabschnitt verläuft.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 9, gekennzeichnet durch eine weitere Ausnehmung in der Eingriffsoberfläche auf dem zweiten Halterungsabschnitt, welche eine Verbindung mit der zumindest einen Ausnehmung erzeugt, welche eine Verbindung zu der Halterungsoberfläche herstellt, wobei die weitere Ausnehmung eine größere Tiefe aufweist als die zumindest eine Ausnehmung, zur Ausbildung eines Sauggehäuses, und an die Unterdruckquelle anschließbar ist.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest zwei Ausnehmungen vorgesehen sind, welche eine Verbindung zur Halterungsoberfläche auf den Abschnitten des zweiten Halterungsabschnitts bilden, und daß Abschnitte zwischen diesen Ausnehmungen vorgesehen sind, welche eine Breite in Richtung der Schnittlinie zwischen den Halterungsoberflächen aufweisen, die beträchtlich kleiner ist als die Breite der Ausnehmungen in derselben Richtung, insbesondere höchstens ein Fünftel dieser Breite.

12. Vorrichtung zur Drehung einer optischen Faser um ihre Längsachse, mit:
einer drehbaren Festhaltevorrichtung, die um eine Achse herum drehbar angebracht ist, und
einer fest angeordneten Haltevorrichtung, die zwei im wesentlichen ebene Halterungsoberflächen aufweist, die in Bezug aufeinander in einem Winkel angeordnet sind, so daß eine optische Faser in dem Winkel liegen kann, der durch die beiden Halterungsoberflächen gebildet wird, wobei ihre Längsachse im wesentlichen zur Drehachse der drehbaren Festhaltevorrichtung ausgerichtet ist,
gekennzeichnet durch zumindest einen Kanal, der in oder an der Winkelpunktlinie oder Winkelspitzenlinie mündet, welche durch die beiden Halterungsoberflächen gebildet wird, und an eine Unterdruckvorrichtung anschließbar ist, so daß eine Faser, die in dem Winkel der Halterungsoberflächen angeordnet ist, an der Winkelspitze festgehalten werden kann, wenn die Unterdruckvorrichtung in Betrieb gesetzt wird.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß eine Öffnung oder Mündung des zumindest einen Kanals länglich ausgebildet ist, und sich ihre Längsrichtung parallel zur Schnittlinie der Halterungsoberflächen in dem Winkel dazwischen erstreckt, und so eng ist, daß eine Faser durch Oberflächen neben der Öffnung oder der Mündung gehaltert wird, und nicht dort hinein gesaugt werden kann, und insbesondere kleiner oder gleich dem Außendurchmesser der Faser ist.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest zwei Kanäle vorgesehen sind, wobei Öffnungen oder Mündungen der Kanäle so angeordnet sind, daß ihre Zentren auf einer Linie parallel zur Schnittlinie der Halterungsoberflächen in dem Winkel dazwischen angeordnet sind.

15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 14, gekennzeichnet durch zwei Halterungsabschnitte, die in der Halterungsvorrichtung vorgesehen sind, bei welcher eine Außenseite eine der beiden Halterungsoberflächen für eine Faser bildet, und daß auf einem ersten Halterungsabschnitt die im wesentlichen ebene. Halterungsoberfläche verlängert ausgebildet ist, und daß eine Seitenoberfläche auf einem zweiten Halterungsabschnitt eine Verbindung zur Halterungsoberfläche auf dem zweiten Halterungsabschnitt zur Verfügung stellt, und in Eingriff mit der verlängerten Halterungsoberfläche auf dem ersten Halterungsabschnitt gelangt, so daß der Winkel der Halterungsoberflächen an dem Ort ausgebildet wird, an welchem diese Eingriffsoberfläche auf dem zweiten Halterungsabschnitt in Eingriff mit der Halterungsoberfläche auf dem ersten Halterungsabschnitt gelangt, wobei zumindest eine Ausnehmung in der Eingriffsoberfläche auf dem zweiten Halterungsabschnitt vorgesehen ist, welche von der Halterungsoberfläche auf dem zweiten Halterungsabschnitt ausgeht, um den zumindest einen Kanal auszubilden.

16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die zumindest eine Ausnehmung eine Nut ist, die im wesentlichen senkrecht zur Verbindungslinie der Eingriffsoberfläche und der Halterungsoberfläche auf dem zweiten Halterungsabschnitt verläuft.

17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 16, gekennzeichnet durch eine weitere Ausnehmung in der Eingriffsoberfläche auf dem zweiten Halterungsabschnitt, welche eine Verbindung zu der zumindest einen Ausnehmung zur Verfügung stellt, welche die Verbindung zur Halterungsoberfläche bildet, und eine größere Tiefe aufweist als die zumindest eine Ausnehmung, zur Ausbildung eines Sauggehäuses, und an die Unterdruckquelle anschließbar ist.

18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest zwei Ausnehmungen vorgesehen sind, welche eine Verbindung zur Halterungsoberfläche auf dem zweiten Halterungsabschnitt bilden, wobei Abschnitte zwischen den Ausnehmungen vorgesehen sind, die eine Breite in Richtung der Schnittlinie der Halterungsoberflächen aufweisen, die beträchtlich kleiner ist als die Breite der Ausnehmungen in derselben Richtung, insbesondere höchstens ein Fünftel dieses Wertes beträgt.

19. Verwendung der Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 18 zum Spleißen optischer Fasern, wobei zwei Vorrichtung an jeder Seite einer Spleißposition angeordnet sind, und die Halterungsvorrichtung jeder Vorrichtung an dem Spleißort angeordnet ist oder diesem gegenüberliegt, zwischen den Spleißort und der Drehvorrichtung derselben Vorrichtung.

20. Verwendung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß Schweißelektroden an eine Hochspannungsversorgungsquelle angeschlossen sind, und ihre Punkte sich an dem Spleißort befinden.