DE2541247C3 - Kupplungselement zum Verbinden eines optischen Übertragungselementes und eines aktiven oder passiven optoelektrischen Elementes - Google Patents

Description

Für die Signal- bzw. Nachrichtenübertragung kommen unter anderem auch optische Übertragungselemente in Betracht. Der große Vorteil optischer Übertragungselemente ist deren große Bandbreite, die in der Größenordnung von Gigahertz liegt. Kin weiterer großer Vorteil liegt in ihrer Ünempfindlichkeit gegen elektrische oder magnetische Störfelder. Sie bieten sich daher unter anderem hervorragend zur störungsfreien Datenübermittlung in l'ro/eßsteuerungen, Meßwert verarbeiliingsanlagen und allgemeinen elektronischen Steuerungen an. Allgemein werden sie überall dort vorteilhaft einset/bar sein, wo die Kinrichlungen hohen

ίο elektrischen bzw. magnetischen Störbeeiiiflussiingen ausgesetzt sind und/oder eine hohe Datensichcrheii gefordert wird.

Unabhängig von dem Minsat/zweck bestehen derartige Überlragiingssysieine mit optischen Übertragungselementen aus der I Ibertragungsslrecke, beispielsweise der oder den lichtleitenden Fasern, sowie Signalwaiid lern am .Streckenanfang und -ende. Am .Streckenanfang müssen die als elektrische Größen vorliegenden Signale bzw. Daten in proportionale Lichtsignale umgewandelt werden, die dann in das optische Übertragungselement eingespeist werden. Am KmIe dieses Übe-rlragungsclemenies müssen diese optischen Signale wiederum zurück in elektrische überführt werden (Elektrisches Nachrichtenwesen, Bd. Vy. Nr. J. WO. S. 28J). Dabei ist

*5 angestrebt, die oploelektrischen Elemente in die elektronischen Gerate zu integrieren und die optischen Überlragungsleitiingen ähnlich wie elektrische Übcrlragiingsleitungcn mittels Stecker mit jenen losbar zu verbinden. Dabei isl /\\ beachten, daß die optischen Übertragungselemente und die oploelektrischen I Ie inenie wegen ihrer extrem kleinen Abmessungen zueinander sehr genau justiert werden müssen.

Ks ist bereits ein Kupplungselement bekannt, das aus einer Hülse besteht, in die auf einer Seite das sich in einer Halterung befindende opioelekirische Kleinem eingebracht weiden kann und in die von der anderen Seite das mit einem Stecker versehene optische Übertragungselement eingesteckt werden kann (DK-OS 2 J iti !84). Die Hülse weisl dabei Bereiche iinlcrschied liehen Innendurchmessers auf, wodurch ein definiertes Zentrieren des opioeleklrischen Kiemenies und des optischen Übertragungselementes möglich wird. Nach teilig bei diesen Kupplungselementen ist, dall der Stecker entweder durch Quetschen unlösbar mit der Hülse verbunden wir;! oder daß eine aufwendige und damit teuere Verbindiingsart gewählt wurde, beispielsweise durch ein Gewinde, mit dem sowohl Hülse als auch Stecker versehen sind. Als weitere lösbare Verbindung sind Federn vorgesehen, die nach dem Kinschieben des Steckers in der Hülse einrasten. Kin Lösen des Steckers ist in diesem Falle nur mit Spezialwerkzeuge)! möglich. Außerdem wird in diesem letzten Fall der Kontakt zwischen optischem Übertragungselement und optoelektrischem Kleinem nicht mehr sicher gewährleistet, da zum Einrasten der Federn der Stecker zunächst etwas weiter in die Hülse geschoben werden muß. Nach dem Einrasten kann der Sleeker dann wieder etwas in der Hülse zurückgehen, wodurch der Kontakt zwischen beiden Elementen unterbrochen wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, zum lösbaren Verbinden eines optischen Übertragungselementes, das aus einer oder mehreren Fasern und einer Schutzhülle besteht, und eines aktiven oder passiven

^ή<> oploelektrischen Elementes ein Kupplungselement zu schaffen, das bei Verwendung kostengünstig herzustellender Einzelteile ein leicht durchführbares Einführen und Wiederlösen der Kupplungsteil und einen

einstellbaren Kontaktdruck bei stets sicherer Kontaktgabe gewährleistet.

Zur Lösung dieser Aufgabe gehl die Lrfindung von einem Kupplungselement aus. das aus folgenden Feilen besieht: einem das optische llbei iragiingseleinenl 5 abschließenden Stecker aus einem abgestuften Rohr, das teilweise direkt auf der oder ilen lasern und teilweise auf der Schiit/hulle aiilliegl: einem Buchsenteil mil mehreren liereiehen unterschiedlichen Innendurchmessers /ur Aufnahme des Steckers und zur Aufnahme des mit einer Halterung versehenen oploelektrischen Llementes: einer Verschraubung, bei der der Stecker .in seinem Aiißenuinfang ein Ciewinde jufweisi und das (iegenstück dazu Bestandteil des Buchsenleiles isl.

(ieiiiiiü der Lrfindiing ist vorgesehen, dall das (iewinde auf dem Stecker drehbar, aber gegen axiales Abziehen gesichert, befestigt isl, dall der InncnJiirchmesser des Buchsenleiles auf der dein Sleeker zugewandten Seile etwas großer als der Aullendun.li messer der Spiralfeder isl und daß in diesem Bei eich des Buchsenleiles ein radial nach innen ragender Lappen ausgebildet ist, der das Gegenstück der Verschraubung bildet und in die Windungen der Spiralfeder eingrcilt.

Bei einem derail ausgebildeten Kupplungselement bilden die ilen Stecker umgebende I edcr und der nach innen ragende Lappen des Buchsenleiles eine Ai 1 Schraubvcrbinil· --.ti. wobei sich die Spiralfeder im Bereich des Bm. hsenleiles frei bewegen I- um. Durch Drehen der Spiralfeder um den Sleeker k,ii,,i man eine oder mehrere Wimlungen der Spiralfeder lunte r den jo Vorsprung bringen. |e nachdem, wie viele Windungen man hinler diesen Vorsprung dreht, kann daher i\<-'i Druck, mit dem der Sleeker gegen d.is optoelektrischer !'!lenient gedrückt wird, variiert werden. DunIi Drehen der Spiralfeder in entgegengesetzter Richtung IaIIi sich der Stecker leicht wieder aus dein Biichseuieil entfernen. Hierbei unierbleibt ein Verdrehen des Steckers und damit des optischen Übenragungselemen I es.

Line besonders zweckmäßige konstruktive Ausgestaltung des neuen Kuppliingselenieiiles besteht darin, daß der nach innen ragende Lappen Teil einer Lasche ist, die das Buchsenteil kraltschlüssig umschließt und die mittels eines axial zum Kupplungselement in der I as.he geführten Gewindeslifles die /wischen der Lasche um! dem Buchsenteil angeordnete, ausgerichtete 1 !aliening für das oploelekirische Llemenl fixiert. Bei dieser Ausführiingsforin dient also die Lasche sowohl als Teil der Verschraubung zwischen Stecker urd Buchsenteil als auch zur Befestigung des optoelcklrischen [!lernenles im Buchsenteil. Hierbei wird das oploelektrische Llemenl von der dem Stecker gegenüberliegenden Seile des Buchsenleiles mit seiner Halterung in das Buchsenteil eingeführt und mittels eines π der Lasche geführten Gewindesliftes fixiert.

Der an der Lasche vorgesehene abgewinkelte Lappen wird beim Aufsetzen der Lasehe auf das Buchsenteil durch eine seitliehe Öffnung in den Innenraum des Buchsenteiles gesteckt. Bei Verwendung einer derartigen Lasche kann diese und damit das gesamte Kupplungselement mittels Schrauben oder Nieten an einer Leiterplatte od. dgl. befestigt werden. Bei Verwendung eines aus Kunststoff bestehenden Btichsen'ciles können an dessen Unterseite Stifte angeordnet sein, die durch eine Leiterplatte gesteckt werden und cureIi Verformen das Buchsenteil und damit das Kupplungselement fixieren. Das Kupplungselement kam im übrigen integraler Bestandteil eines größeren Gciites sein, in dem neben dem Kupplungselement oder mehreren Kupplungselementen auch muh rein elektronische Bauelemente verwendet werden Diirih die Möglichkeit des Anschraubcns können diese Kupp hilfselemente in unmittelbarer Nachhai si halt der elektronischen Bauelemente befestigt werden, /um !■"inführen des Sleikers muß dann selbst¹, ei slandluh in der Gehausewand des Gerales an cnlsprci iiender Stelle eine Öffnung vorgesehen sein.

Da das neue Kupplungselement .tuch lur Gioltscncn geeignet sein soll, besteht es aus einlaihci'. piciswcri herzustellenden Linzelleilen I iir den Sleeker wird dies beispielsweise dadurch erreicht, dall zwei einl.it he Röhrchen auf das optische i Ibeiiragungselenient aufgequetscht werden, zwichen deieii atilgchoidcltcn Hnden eine einfache Spiidkder axial lixierl ist. Als Buchsenteil und als Halterung lur das opioclcklrisi he !'!lenient können Kiiusistollspnlzieile verwendet wer ilen. Die als Befestigungsmittel ν ei w ende Ii ! a si he kanu aus gebogenem Blech bestehen. 1 's besieht .ιΐκ ι aiii Iulie Möglichkeit, d.il! <J.is But lise/ileil und Jn· L.isiK-gemeinsam ein Kiinststollieil bilden. In ledern I .ill handelt es -,ich mn Linzclteile. die von der loiiii und nun Material her eine einfache Herstellung eimogli ■-hen. Darüber hinaus ist .null die Moirage der Linzelleile zum kompletten Kupplungselement emtaih und schnell ohne aiii w endige Spc/ial λ ei k/ciii'e ihm h li'ilirbar.

Wegen der ineihanischeii Sichel Ik 11 des opiisilu-n I 'beriragiiugsclemcntes verwendet m.iii olt mein ei e /11 einem Bündel ziis.immeiigelaßle l.isein. Sollte eine laser brechen, so können die amici cn lasern die Signalübertragung ohne grolicre \ erliisle w eitel lulu en Außerdem wird iliirih das l'ai'allels-.'h.ilieii nieliierei lasern die Dainpliing herabgesetzt. Soll das optische I Iberiragimgseleineiit ledoch aus einet einzelnen I aser bestehen, so einpliehlt es sich, uali .1111 Sici keraniang ziisalzlieh ein Kapillarröhrchen .tuI der I asei diiii'h (Quetschen zentriert ist. aiii dem eines il'-r beiden anderen, ilen Sleeker bildenden Kohl· her, aulliegt. Die einzelnen lasern haben einen I )iit\ hmesser von ca 100 11111. Sie sind dadurch sehr briichcniplindhch. Dun h das Abquetschen eines kurzen Stuci-.es Kapillarrohr dien auf die blanke laser .1111 \iil;.ng des spatel en Steckers wird die Fertigung des eigentlichen Stet ki rs. also ilai Aufquetschen der beiden ineiiMiulergcsi hohl neu Röhrchen sicherer, ein fur eine Serienferiigiiiig wichtiger Aspekt.

Um bei einem längeren Gebrauch die Glaslaser im Sleeker vor Wiiterungsemflüssen zu ^hut/en, isl vorgesehen, daß ein zwischen dem optischen Übertragungselement und den Röhrehen vorhandener Hohl raum mit einem ausharlbarcn Kunstharz ausgefüllt ist. Damit wird verhindert, daß in der Luft vorhandene !■'dichtigkeit oiler sogar aggressive Substanzen an die eigentliche Faser herarkommen und beispielsweise durch Ät/.en des I asermantels die optischen Ubertr.igungseigenschaften der Faser verändern können. Lm Lindringen und Ausbreiten derart störender Substanzen zwischen Mantel und Schiit/hülle wird damit ebenfalls verhindert.

An einem Ausführungsbeispiel soll die Lrlindiing nähererlä'inen werden.

Fig. 1 zeigt im Schnitt ein in einem Gerat auf einer Leiterplatte montieries Kupplungselement 111 Seitenansicht.

Die Fig..? und S /eigen das gleich·: K uppluugsek· ment in Aufsicht und in ! linteraniii ht

I i g. A y f i jj t einen einzelnen Sleeker für ein optisches Übertragungselement, d.is ans einem Faserbündel und einer.Schutzhülle beslehl.

In der 1 ι g. I isl das Kupplungselement 1 in zusammengesetzte!' l-'orm dargestellt. Dieses Element besieht aus dein Stecker 2. dem [iuchsenleil }, dem optoelektrischer! Element 4. der Halterung 5 für dieses opioelektrische Element 4 sowie einer Lasche 6 zum Befestigen der Halterung 5 an dem Buchsenteil 3. (!leichzeitig dient die Lasche 6 dazu, das gesamte Kupplungselement 1 an der Leiterplatte 7 in diesem speziellen Kali durch Schrauben 61 /ti befestigen. Vor dein Buchsenteil 3 befindet sich ein Teil einer Gehäuscwandung 8. durch die der Sleeker 2 hindurchgcsteckt isl.

Der Stecker 2 gemäl.i Γ i g. 1 ist für ein optisches Übertragungselement 10 vorgesehen, das aus einer einzelnen lichtlcitenden laser 11 und einer Schutzhülle 12 beslehl. Im vorderen Bereich des Steckers 2 liegt die lichllciiendc Faser 11 frei. In diesem Bereich isl durch Quetschen ein Kapillarröhrchen 21 auf die lichtlcitende laser 11 aufgebracht. Zwei weitere, ineinandergeschobene Röhrchen 22, 23 werden ebenfalls durch Quetschen am Steckeranfang kraftschlüssig mit dem kapillarröhrchen 21 und im hinteren Bereich des Steckers 2 mit der Schutzhülle 12 verbunden. Der Hohlraum 24 zwischen optischem Übertragungselement 10 und diesen Röhrchen 22, 23 isl mit einem aushäitbaren Kunstharz, das vor dem Zuquetschcn dieser Röhrchen am hinteren Steckcrendc dort eingefüllt wurde, ausgefüllt. Die beiden Röhrchen 22, 23 sind am Steckerende kragenförmig aufgcbördelt. Dazwischen ist eine über den Stecker 2 geschobene, um den Stecker frei drehbare Spiralfeder 25 axial fixiert.

Bei dem Buchsenteil 3 handelt es sich um ein gespritztes Kunststoffteil, das drei Bereiche unterschiedlichen Innendurchmessers aufweist. Der mittlere Bereich dient der zentrischen Aufnahme des Steckers 2. der in der Figur linke Teil der Aufnahme des optoelektrischen Elementes 4 und der in der Figur rechte Bereich ermöglicht eine freie Beweglichkeit der den Stecker 2 umgebenden Spiralfeder 25. Nach dem Ausrichten des optoelektrischen Elementes 4 wird dessen Halterung 5 mittels einer Madenschraube 62 zwischen der Metallasche 6 und dem Buchsenteil 3 arretiert.

Die Halterung 5 des optoelektrischen Elementes 4 besteht ebenfalls aus Kunststoff und weist Bohrungen 51 aiii, durch die die elektrischen koniakldrahlc 41 des optoelektrisch^!! Elementes 4 heiausgefiihri werden können. Die Lasche 6 besitzt einen abgewinkelten Lappen 63. der in dieser Sciiciutnsichi von hinten kommend in den lunennium des Biichsenleiles 3 eingreift und zusammen mit der Spiralleder 25 eine All Schraubverbindung darstellt. Über das Sleckerende und ein kurzes Stück des optischen Übertragungselemente!· 10 isl ein Schlauch 26 aufgeschrumpft, der ein Brecher des optischen Überlragungselemenles 10 in der Nähe des Steckers 2 verhindern soll.

Fig. 2 zeigt das gleiche Kupplungselement 1 ir Aufsicht. Zu sehen ist wieder der Stecker 2 mit scinei Spiralfeder 25, das teilweise geschnittene Buchsenteil 3 die I lallerung 5 für das optoelektrische !!lenient und die Befesiigungslasche 6. Dargestellt sind ebenfalls die Leiterplatte 7, auf der das Kupplungselement 1 angeschraubt ist und ein Ausschnitt der Gehäusewand 8 durch die der Stecker 2 hindurchragt. Deutlich sichtbar in dieser Darstellung ist der umgeknickte Lappen 63 der Lasche 6. der in den Innenraum des Biichsenleiles 3 bis dicht an den Stecker 2 heranreicht und hinter den durch Drehen die Spiralfeder 75 gebracht werden kann.

In der F i g. 3 ist das gesamte Kupplungselement 1 in Hinteransicht dargestellt, wodurch im wesentlichen die Befestigungslasche 6 mit der Madenschraube 62 zum Arretieren der Halterung 5 für das optoelektrisch Element >owie die Leiterplatte 7 zu sehen sind. Die Lasche 6 umschließt mit zwei Winkeln 64 oben das Buchsenteil 3 und preßt es beim Anschrauben der Lasche 6 an die Leiterplatte 7 auf dieselbe.

unterhalb der Leiterplatte 7 sind wiederum die elektrischen Kontaktdrähte 41 des elektrooptischen Elementes zu sehen. Zum Befestigender Lasche 6 an der Leiterplatte 7 sind hierbei Schrauben 61 verwende! worden. Ebenso gut können anstelle der Schrauben 61 aber auch Niete verwendet werden.

In der Fig.4 ist ein Stecker 2 dargestellt, der für optische Übertragungselemente 10 verwendet werden kann, die aus einem Faserbündel 15 und einer dieses Bündel umgebenden Schutzhülle 12 aufgebaut sind. Das Faserbündel 15 hat eine größere mechanische Stabilität so daß eines der den Stecker 2 bildenden Röhrchen 22 am Steckeranfang direkt auf dieses Faserbündel 15 gequetscht werden kann. Ansonsten entspricht der Stecker 2 dem bereits in Fig. 1 dargestellten unc beschriebenen Stecker.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Kupplungselement zum losbaren Verbinden eines optischen Ubertragungsclemenles. das aus einer oder mehreren Fasern und einer .Schul/hülle besteht, und eines aktiven oder passiven optoelektrischer! Elementes, bestehend aus einem das optische Übertragungselement abschließenden Stecker aus einem gestuften Rohr, das teilweise direkt auf der oder den Fasern und teilweise auf der Schiit/hülle aufliegt, aus einem Buchsenteil mit mehreren Hereichen unterschiedlichen Innendurchmessers /ur Aufnahme des Steckers und /ur Aufnahme des mit einer Halterung versehenen oploelektrischen ΙΊο-inentes und aus einer Verschraubung, bei der der Stecker un seinem Außenumfang ein Gewinde aufweist und das Gegenstück dazu Bestandteil des Buchsenteiles ist, dadurch gekennzeichnet, dall das Gewinde am Außenumfang des Steckers durch eine den Stecker (2) koaxial umgebende Spiralfeder (25) gebildet wird, die an dem dem zugehörigen Buchsenteil (J) angewandten linde auf dem Stecker drehbar, aber gegen axiales Abziehen gesichert, befestigt ist. daU der Innendurchmesser des Bucliseiileiles (J) auf tier dem Stecker (2) zugewandten Seite etwas größer als der Aulieiuiurehmesser der Spiralfeder (25) ist, und dal.) in diesem Bereich lies Buchsenteiles (J) ein radial nach innen ragender Lappen (bj) ausgebildet ist, der das Gegenstück der Verschraubung bildet und in die Windungen der Spiralfeder (25) eingreift.

2. Kupplungselement nach Anspruch I. dadurch gekennzeichnet, daß der nach innen ragende I .appen (6J)TeN einer Lasche (6) ist, die das Buchsenteil (}) kraflschlüssig umschließt und die mittels eines axial /tun Kupplungselement in der Lasche (β) geführten Gewindestiftes (62) die /wischen der Lasche und dem Buchsenteil (5) angeordnete, ausgerichtete I !aliening (5) für das optoelekirische Lleiiieni (4) fixiert.

J. Kupplungselement nach Anspruch I oiler 2. dadurch gekennzeichnet, daß der Stecker (2) aus zwei ineinandergeschobenen Röhrchen (22, 2 5) unterschiedlicher Länge besteht, die durch Quetschen am Sleckeranfang mit der oder ilen Fasern (11, 15) und am .Steckerende mit der Schutzhülle (12) kraftschlüssig verbunden sind und die am Steckerende kragenfömiig aufgebördelt sind, wobei die Spiralfeder (25) an dieser Stelle axial fixiert ist.

4. Kupplungselement nach Anspruch 3, bei dein das optische Übertragungselement aus einer ein/einen Faser besteht, dadurch gekennzeichnet, daß am Steckeranfang zusätzlich ein Kapillarröhrchen (21) auf der Faser (11) durch Quetschen zentriert ist, auf dem eines der beiden anderen, den Stecker (2) bildenden Röhrchen (22,23) aufliegt.

5. Kupplungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein zwischen dem optischen Übertragungselement (10) und den Röhrchen (22, 23) vorhandener Hohlraum (24) mit einem aushärtbaren Kunstharz ausgefüllt ist.