DE19906434A1

DE19906434A1 - End face machining device for plastics optical waveguide uses cylindrical milling tool with very high rate of rotation to remove material from sides and end face of fiber

Info

Publication number: DE19906434A1
Application number: DE1999106434
Authority: DE
Inventors: Dieter Dinkel; Rudolf Mandausch
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 1999-02-16
Filing date: 1999-02-16
Publication date: 2000-08-17

Abstract

The end of the fiber (1) is held in a clamp or chuck (2) with the extreme end (3) so that it may be reached by the milling tool (5). The tool is cylindrical, with a flat end face, and rotates at from 20000 to 60000 rpm. It may be moved sideways and may be moved parallel to its axis to machine the end of the fiber.

Description

Die Erfindung betrifft ein Bearbeitungsverfahren für die durch eine vorherge hende Abtrennung freigelegte Stirnfläche eines Kunststoff-Lichtwellenleiters mittels eines spanabhebenden Werkzeuges. Zum technischen Umfeld wird lediglich beispielshalber auf die DE 40 04 865 C2 verwiesen.The invention relates to a processing method for the by a separation of the exposed end face of a plastic optical fiber using a cutting tool. The technical environment becomes referred to DE 40 04 865 C2 only by way of example.

Lichtwellenleiter müssen - ebenso wie andere elektrische Leitungen - vor dem Einbau in diversen Anwendungsgebieten auf eine gewünschte Länge geschnitten und abisoliert werden, wonach die freien Enden des abge längten Lichtwellenleiters mit einem geeigneten Stecker versehen werden können. Dabei werden an die Oberflächenqualität der durch den Schnitt oder die Ablängung, d. h. allgemein durch die Abtrennung entstehenden Stirnflä che hohe Anforderungen gestellt, denn schließlich sollen die im Lichtwellen leiter geführten Lichtsignale möglichst störungsfrei und verlustfrei aus dieser Stirnfläche austreten können, d. h. die Dämpfungsverluste des Lichtwellen leiters sollen auch an seinen freien Enden möglichst gering sein.Like other electrical cables, fiber optic cables must be installed installation in various fields of application to a desired length cut and stripped, after which the free ends of the abge elongated optical fiber with a suitable connector can. In doing so, the surface quality of the cut or the cut to length, d. H. generally resulting from the separation of the end face high demands, because ultimately they should be in light waves conductor-guided light signals from this as free of interference and loss as possible Can emerge end face, d. H. the attenuation losses of the light waves conductors should also be as small as possible at their free ends.

Bei Lichtwellenleitern, die aus Glas bestehen, kann diese geforderte Ober flächenqualität oftmals bereits durch ein geeignet durchgeführtes Brechen des Lichtwellenleiters erzeugt werden. Diese Technologie ist jedoch bei Kunststoff-Lichtwellenleitern nicht anwendbar. Vielmehr werden im bekann ten Stand der Technik Kunststoff-Lichtwellenleiter bevorzugt mit gegenein ander wirkenden V-Messern geschnitten, wonach die dadurch freigelegte Stirnfläche weiterbehandelt wird. Eine bekannte Bearbeitungstechnik ist da bei das sog. Hot-Plate-Verfahren, nach welchem ein höher temperiertes tel lerförmiges und dabei rotierendes Werkzeug mit seiner Oberfläche auf die Stirnfläche des Lichtwellenleiters aufgedrückt wird, wodurch diese geringfü gig angeschmolzen und dabei geglättet bzw. poliert wird. Eine weitere Bear beitungstechnologie ist in der o. g. DE 40 04 865 C2 gezeigt, wonach die Lichtwellenleiter-Stirnfläche mittels eines folienartigen Schleifwerkzeuges geglättet wird.For optical fibers made of glass, this can be required surface quality is often achieved through a suitable breaking process of the optical fiber are generated. However, this technology is included Plastic optical fibers not applicable. Rather, we are known State of the art preferably plastic optical fibers with each other cut other acting V-knives, after which the exposed End face is further treated. A well-known processing technique is there in the so-called hot plate process, according to which a higher temperature tel leriform and rotating tool with its surface on the Front surface of the optical fiber is pressed, making it insignificant gig melted and smoothed or polished. Another bear Processing technology is in the above. DE 40 04 865 C2 shown that the Optical fiber end face using a foil-like grinding tool is smoothed.

Diese beiden genannten Bearbeitungsverfahren sind jedoch relativ zeitauf wendig, da zur Erzielung einer gewünschten glatten Oberfläche das jeweilige Werkzeug zeitlich relativ lange auf die zu bearbeitende Stirnfläche einwirken muß.However, these two processing methods mentioned are relatively time-consuming manoeuvrable, because to achieve a desired smooth surface the respective Act tool for a relatively long time on the face to be machined got to.

Ein demgegenüber vorteilhafteres Bearbeitungsverfahren aufzuzeigen, ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung.A more advantageous processing method is to be shown Object of the present invention.

Die Lösung dieser Aufgabe ist dadurch gekennzeichnet, daß als Werkzeug ein schnelllaufender Fräser, der einen für die Kunststoffverarbeitung geeig neten Schliff aufweist, zum Einsatz kommt. Bevorzugt wird dieser Fräser mit einer Drehzahl im Bereich zwischen 20000 U/min bis 60000 U/min mit seiner Stirnseite über die Stirnfläche des Kunststoff-Lichtwellenleiters geführt. Vor teilhafte Weiterbildungen sind Inhalt der weiteren Unteransprüche.The solution to this problem is characterized in that as a tool a high-speed milling cutter that is suitable for plastics processing neten cut, is used. This cutter is preferred with a speed in the range between 20,000 rpm to 60,000 rpm with its End face guided over the end face of the plastic optical fiber. Before partial further training is the content of the further subclaims.

Vollkommen überraschend hat sich herausgestellt, daß die Stirnfläche eines Kunststoff-Lichtwellenleiters mittels eines schnelllaufenden Kunststoff- Fräsers in hervorragender Weise geglättet werden kann. Hierbei erfolgt ei nerseits ein minimaler Materialabtrag, insbesondere jedoch wird die Stirnflä che durch die extrem schnelle Fräserbewegung (und die dadurch lokal ent stehende Wärme) binnen kürzester Zeit so glatt poliert, daß keine weitere Bearbeitung erforderlich ist, um einen hervorragenden Lichtdurchtritt durch die so bearbeitete Stirnfläche zu erzielen.Completely surprisingly, it has been found that the end face of a Plastic optical fiber using a high-speed plastic Milling cutter can be smoothed in an excellent way. Here is egg on the other hand, minimal material removal, but especially the front surface due to the extremely fast cutter movement (and the local ent standing heat) polished so smoothly within a very short time that no other Machining is required to ensure excellent light transmission to achieve the machined face.

Der Bearbeitungsablauf wird im folgenden anhand der beigefügten Prin zipskizzen näher beschrieben, wobei die Fig. 1a, 1b ein erstes Ausfüh rungsbeispiel in Seitenansicht sowie in Perspektivansicht zeigen und wobei in den Fig. 2a-2b ein zweites Ausführungsbeispiel (ebenfalls in Seiten ansicht sowie in Perspektivansicht) dargestellt ist, für welches in Fig. 2c mögliche Bewegungsbahnen des Fräsers gezeigt sind.The processing sequence is described in more detail below with reference to the attached principle sketches, with FIGS . 1a, 1b showing a first exemplary embodiment in side view and in perspective view, and in FIGS . 2a-2b a second exemplary embodiment (also in side view and in perspective view ) is shown, for which possible movement paths of the milling cutter are shown in FIG. 2c.

In den Fig. 1a, 1b ist das zu bearbeitende Ende des Kunststoff- Lichtwellenleiters 1, der mit Ausnahme des zu bearbeitenden Endabschnit tes von einer Isolationshülle 2a umgeben ist, bereits mit einer Steckerhülse 2 versehen, aus deren hier rechtsseitigem Ende die zu bearbeitende Stirnflä che 3 des Lichtwellenleiters 1 herausragt. Mit dieser Steckerhülse 2 wird der Lichtwellenleiter 1 von Hand oder halb- oder vollautomatisch in eine Halte vorrichtung 4 eingespannt. Daraufhin wird ein Fräser 5, der einen für die Kunststoffverarbeitung geeigneten Schliff aufweist, mit seiner Stirnseite 5a über die Stirnfläche 3 des Kunststoff-Lichtwellenleiters 1 geführt. Dabei ro tiert der Fräser 5 um seine Achse 5b und wird mit seiner Stirnseite 5a gemäß Pfeilrichtung 6 quer zur Längsachse 1a des Lichtwellenleiters 1 an dessen zu bearbeitender Stirnfläche 3 entlang bewegt.In FIGS. 1a, 1b is the machinable end of the plastic optical waveguide 1, which with the exception of the to be processed Endabschnit tes is surrounded by an insulating sheath 2 a, already provided with a plug sleeve 2 from the right-side end here to be processed Stirnflä che 3 of the optical fiber 1 protrudes. With this connector sleeve 2 , the optical fiber 1 is clamped by hand or semi or fully automatically in a holding device 4 . Then a milling cutter 5 , which has a cut suitable for plastics processing, is guided with its end face 5 a over the end face 3 of the plastic optical waveguide 1 . In this case, the milling cutter 5 rotates about its axis 5 b and is moved with its end face 5 a in the direction of the arrow 6 transversely to the longitudinal axis 1 a of the optical waveguide 1 along its end face 3 to be machined.

Die Vorschubgeschwindigkeit in Pfeilrichtung 6 liegt im Bereich von 400 mm/min bis 600 mm/min. so daß die Bearbeitungszeit für einen üblich dimensionierten Lichtwellenleiter 1 bei einem Durchmesser des Fräsers 5 von bspw. 4 mm in der Größenordnung von nur 0,5 Sekunden liegt. Den noch ergibt sich eine optimal bearbeitete Stirnfläche 3, da der Fräser 5 äu ßerst schnell um seine Achse 5b rotiert, nämlich mit einer Drehzahl, die im Bereich zwischen 20000 U/min bis 60000 U/min. bevorzugt in der Größen ordnung von 30000 U/min liegt. Bei diesem Fräser 5 handelt es sich somit um einen schnelllaufenden Fräser. Diese hohe Rotationsgeschwindigkeit des Fräsers 5 wird dabei mit einem Hochfrequenz-Umformer mit einem Spindelkopf 7 erzielt.The feed speed in the direction of arrow 6 is in the range from 400 mm / min to 600 mm / min. so that the processing time for a conventionally dimensioned optical waveguide 1 with a diameter of the milling cutter 5 of, for example, 4 mm is of the order of magnitude of only 0.5 seconds. This still results in an optimally machined end face 3 , since the milling cutter 5 rotates extremely quickly about its axis 5 b, namely at a speed which is in the range between 20,000 rpm to 60,000 rpm. is preferably in the order of 30000 rpm. This milling cutter 5 is therefore a high-speed milling cutter. This high rotational speed of the milling cutter 5 is achieved with a high-frequency converter with a spindle head 7 .

Die Fig. 2a-2c zeigen, wie die Bearbeitung der Stirnfläche 3 eines abermals über seine Länge mit Ausnahme seines Endabschnittes in einer Isolationshülle 2a befindlichen Lichtwellenleiters 1 erfolgen kann, die inner halb einer Steckerhülse 2 liegt, so wie dies im Längs-Schnitt nach Fig. 2a bzw. im Perspektiv-Schnitt nach Fig. 2b dargestellt ist. Hier kommt ein sehr dünner Fräser 5 zum Einsatz, der gemäß Pfeilrichtung 8 in diese Steckerhül se 2 hinein auf die zu bearbeitende Stirnfläche 3 hinbewegt wird, und der - sobald der Fräser 5 mit seiner Stirnseite 5a an dieser Stirnfläche 3 anliegt - neben seiner Rotationsbewegung um die Achse 5b bezüglich der Stirnfläche 3 des Kunststoff-Lichtwellenleiters 1 kreisende Bewegungen ausführt, so wie dies durch die Bewegungslinien 9 der Achse 5b in Fig. 2c dargestellt ist. FIGS. 2a-2c, such as the machining of the end surface 3 can take place over its length except for its end portion in an insulating shell 2 a located optical waveguide 1 of a once lying within half a female connector 2, so as in the longitudinal section according to Fig. 2a or in perspective section according to Fig. 2b is shown. Here, a very thin milling cutter 5 is used, which is moved in the direction of the arrow 8 into this plug sleeve 2 into the end face 3 to be machined, and which - as soon as the milling cutter 5 rests with its end face 5 a on this end face 3 - in addition to its rotational movement about the axis 5 with respect to the end face 3 b of the plastic optical waveguide 1 performs a circular motion, so as b in Figure 9 by the movement lines of the axis. 5 is shown 2c.

Fig. 2c zeigt somit eine Aufsicht auf die Stirnfläche 3 des Lichtwellenleiters 1 gemäß Pfeilrichtung 8, wobei die Bewegungslinien 9 des Fräsers selbstver ständlich innerhalb der mit der Bezugsziffer 2b bezeichneten freien Innen kontur der Steckerhülse 2 liegen. Fig. 2c thus shows a plan view of the end face 3 of the optical waveguide 1 according to the direction of arrow 8 , wherein the lines of movement 9 of the milling cutter are, of course, within the free inner contour of the connector sleeve 2 designated by the reference number 2 b.

Selbstverständlich sind eine Vielzahl von Abwandlungen von der obigen Be schreibung möglich, ohne den Inhalt der Patentansprüche zu verlassen. Stets werden im Hinblick auf den Dämpfungsverlust des Lichtwellenleiters in kürzester Bearbeitungszeit optimale Ergebnisse erzielt, wobei das gesamte Bearbeitungsverfahren äußerst prozeßsicher ist und darüber hinaus vorteil hafterweise die Standzeit der zum Einsatz kommenden Werkzeuge als ex trem hoch eingestuft werden kann. Darüber hinaus kann dieses Bearbei tungsverfahren in einen komplexen Fertigungsprozeß integriert werden, wo bei ein hoher Automatisierungsgrad erreicht werden kann.Of course, a variety of variations from the above Be writing possible without leaving the content of the claims. With regard to the loss of attenuation of the optical waveguide in Shortest machining time achieves optimal results, with the whole Machining process is extremely reliable and also advantageous unfortunately the service life of the tools used as ex can be classified as extremely high. In addition, this can be done be integrated into a complex manufacturing process where can be achieved with a high degree of automation.

Claims

1. Processing method for the exposed by a previous separation end face ( 3 ) of a plastic optical fiber ( 1 ) by means of a cutting tool, characterized in that as a tool a high-speed milling cutter ( 5 ), which has a suitable grinding for processing plastics, for Commitment comes.

2. Processing method according to claim 1, characterized in that the milling cutter ( 5 ) with a speed in the range between 20,000 rpm to 60,000 rpm with its end face ( 5 a) over the end face ( 3 ) of the plastic optical waveguide ( 1 ) to be led.

3. Processing method according to claim 1 or 2, characterized in that the milling cutter ( 5 ) with a feed speed in the range of 400 mm / min to 600 mm / min transversely to the longitudinal axis ( 1 a) of the plastic optical fiber ( 1 ) is guided .

4. Processing method according to one of the preceding claims, characterized in that the milling cutter ( 5 ) with respect to the end face ( 3 ) of the plastic optical waveguide ( 1 ) performs circular movements.