-
-
Einschubsteckverbindung für Lichtwellenleiter
-
Die Erfindung betrifft eine Gerätesteckverbindung für einen oder mehrere
Lichtwellenleiter mit entsprechenden Gegenpolen, vorzugsweise für die Verbindung
von Sende- oder Empfangseinsätzen oder Einschüben mit Amtskabeln der Nachrichtentechnik.
Die Nachrichtenubertragung mit Lichtwellen auf Glasfasern wird wegen der großen
Ubertragungsbreite und der Unempfindlichkeit gegen elektrische und magnetische Störungen
mehr und mehr eingesetzt.
-
Dabei werden an den Enden der Lichtwellenleiterkabel geeignete Glasfaserverbindungen
benötigt, die mit möglichst geringer Dämpfung ankommende Lichtsignale auf ein fortsetzendes
Glasfaserkabel oder eine Empfangseinrichtung übertragen, die die Lichtsignale in
elektrische Signale umwandelt. Die gleichen Probleme bestehen für die Ankoppelung
von Sendeeinrichtungen, die in Lichtsignale umgewandelte elektrische Signale auf
die Glasfaserstrecke schicken. Solche Ubergänge werden vorzugsweise in Amtsgestellen
der Nachrichtentechnik entstehen, bei denen nach der heute üblichen Bauweise an
genormten Anschlußkonsolen die verschiedensten Einsätze oder Einschübe angeschlossen
und befestigt werden können. Die dort vorgesehenen Verbindungsstellen sind durchwegs
zur Erzeilung einer rationellen Fertigungs-, Montage- und Betriebstechnik steckbar
ausgebildet.
-
Bei bekannten Anordnungen zur Verbindung der aktiven Enden von optischen
Nachrichtenübertragungsmitteln werden diese in eine
möglichst eng
tolerierte Kapillare eines Teiles von beiden Seiten eingeführt, so daß der Versatz
der Flächen gegeneinander, der die Dämpfung des ueberganges beeinflußt, allein von
der Genauigkeit der Passung abhängig gemacht wird. Derartige Anordnungen eignen
sich aber nicht zur schnellen Herstellung einer lösbaren Steckverbindung, da die
Empfindlichkeit der Glasfaserenden eine sehr sorgfältige EinfUhrung verlangt.
-
Zweck der Erfindung ist es, eine Steckverbindung herzustellen, die
bei hoher Genauigkeit der Achsflucht der optischen Flächen zueinander und einem
ausreichenden Andruck der Flächen aneinander eine leichte Verbindbarkeit bei ausreichendem
Schutz der Faserenden ermöglicht.
-
Erreicht wird dieser Zweck dadurch, daß das Ende des Lichtwellenleiterkabels
mit einem Stecker versehen ist, der beweglich und federnd in einer Aufnahme angeordnet
ist, und daß der Einschub mit Anschlußelementen versehen ist, die mit formschlüssigen
Führungen die Stecker beim Herstellen der Verbindung selbstzentrierend umfassen.
Erster Vorteil des Steckers ist der Schutz des empfindlichen Endes der Lichtleitfaser
gegen mechanische Beschädigungen. Er gibt ihr aber auch eine ausreichende Stabilität,
um den auftretenden Kräften bei der Herstellung, während des Steckvorganges und
in gestecktem Zustand einer Steckverbindung ausreichend Widerstand zu leisten, wobei,um
ein möglichst genaues Fluchten der Achsen zu erreichen, die Passungstoleranzen so
eng wie möglich sein müssen. Weiterhin vorteilhaft ist die bewegliche Anordnung
des Steckers in einer Aufnahme, die seitliches Ausweichen gegenüber Lageungenauigkeiten
der Aufnahme bzw. Ausgleichen von Toleranzabständen verschiedener Stecker zueinander
und gegenüber den Aufnahmen ermöglicht, so daß auch mehrere Stecker in einer Aufnahme
vorgesehen werden können ohne daß die Montagearbeit dadurch schwieriger wird. Die
in Achsrichtung federnde Lage des Steckers in der Aufnahme hat den Vorteil des Ausgleiches
der Längentoleranzen, und gewährleistet den Andruck der Stirnflächen der zu verbindenden
Elemente.
-
Neben den bisher erwähnten Vorteilen hat der Stecker aufgrund seiner
Führungslänge und seiner Stabilität gegenüber den bisherigen Zusammenführungen von
Lichtleitern in mehr oder weniger stark tolerierten Kapillaren den Vorteil, daß
er Neigungen der Stirnfläche gegenüber der Achse so gut wie ausschließt, wobei die
Anschlußelemente mit langen formschlüssigen Führungen den jeweiligen Stecker suchen,
in die richtige Einführungslage bringen und beim Ineinanderschieben auf die richtige
Achslage zentrieren.
-
Nach einem weiteren Gedanken der Erfindung kann die Aufnahme Teil
einer gestellseitigen Konsole sein, die mit Halte- und Befestigungselementen für
den Einsatz und weitere Steckverbindungen fürkoaxiale und symmetrische Leitungen
versehen ist. Auf diese leise können in besonders zweckmäßigen Ausführungsformen
Sende- und Empfangseinrichtungen für den Übergang von Lichtwellenleitern auf symmetrische
oder unsymmetrische elektrische Leitungen und umgekehrt vorgesehen und in genormten
Teilen geführt und befestigt werden.
-
Zweckmäßig können die Stecker und die Führungen mit enger Passung
konzentrisch ausgebildet sein. Die Herstellung von konzentrischen Paßformen ist,
wie bekannt, leichter als andere formschlüssige Passungen und ermöglicht größere
Genauigkeit.
-
Nach einem weiteren Gedanken der Erfindung können die Teile, die in
den Anschlußelementen enthalten sind, in ihrer Lage zur Achse justierbar sein. Es
handelt sich dabei um andler, die elektrische Signale in optische oder umgekehrt
umsetzen oder um Fortsetzungen von Lichtwellenleitern. Insbesondere bei Sendedioden
ist die genaue Ankoppelung der aktiven Diodenfläche an die Lichtwellenleiter ein
Problem, da die aktive Fläche sehr klein und im Herstellvorgang nicht immer konzentrisch
zur Außenform angeordnet werden kann. Eine Diode, die dann in einer Hülse mit Spielpassung
eingesetzt ist und über am Umfang verteilte Einstellelemente, beispielsweise Gewindestifte,
in ihrer Lage zur Achse und durch weitere
Einstellschrauben auch
in ihrer Neigung zur Achse justierbar ist, erfüllt die Forderungen auf dämpfungsarme
Ubergänge besonders gut. Gemäß einer zweckmäßigen Weiterbildung der Erfindung können
auch die Anschlußelemente in den Einsätzen federnd gelagert sein, wobei es vorteilhaft
erscheint, wenn die Federkräfte der Stecker und der Anschlußelemente gegeneinander
gerichtet sind. Dabei ist vorgesehen, daß die Federkraft der Stecker erheblich größer
ist als die Federkraft der Anschlußelemente. Auf diese Weise ist es leicht möglich,
die Andruckkraft an den einzelnen aktiven optischen Flächen durch die jeweils geringere
Federkraft zu bestimmen, da die Anschlußelemente zu starkem Druck der Stecker bei
größerer Federkraft oder Toleranz des Steckers ausweichen können.
-
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung können die Federkräfte
der Stecker und/oder der Anschlußelemente durch Magnetkräfte ergänzt oder ersetzt
sein. Eine derartige Ausführung der Erfindung erlaubt einmal eine genaue Bestimmung
der Andruckkräfte durch die Dosierung der Magnetkräfte. Daneben kann die Magnetisierungsrichtung
der Magnete zur Verbesserung der Zentrierung der Teile beitragen.
-
Schließlich ist es auf diese Weise möglich, verschiedene Stecker durch
die Polung zu codieren, so daß das Einführen eines falschen Steckers nicht zur Herstellung
einer Verbindung führt, da, wenn die Magnete einander abstoßen, ein bestimmter Mindestabstand
zwischen den Glasflächen erzeugt wird, der eine Verbindung verhindert.
-
Nach einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel, können die Führu=3gder
Anschlußelemente im Bereiche der Glasflächen mit seitlichen Entlüftungsbohrungen
versehen sein. Das Einführen eines Steckers in eine enge Passung wird immer einen
gewissen Uberdruck erzeugen, vergleichbar mit einem Pumpenkolben, der, wenn kein
anderen Öffnungen vorgesehen sind, durch Spielraum zwischen Kolben und Zylinder,
d.h. im vorliegenden Falle, zwischen Stecker und Führung entweichen muß.
-
Wenn aber Entlüftungsbohrungen vorgesehen sind, deren inneres Ende
im Bereich der Glasflächen liegt, so wird der vom Stecker
erzeugte
Luftdruck als Luftstrom über die Glasflächen streichen und diese dabei reinigen.
-
Nach einer zweckmäßigen Ausführungsform kann die Passung zwischen
Stecker und Anschlußelement von zylindermantelartigen Hüllen gebildet werden, deren
offen Seiten in Achsrichtung über die Glasflächen hinausragen. Durch diese Formgebung
werden sowohl der Stecker als auch das damit zu verbindende Kabel oder die Wandler
in topfartigen, beispielsweise aus Kunststoff gebildeten Fassungen gelagert, die
den Glasflächen Schutz gegen Berührung und Verschmutzung schon vor dem Zusammenstecken
bieten.
-
Für kleinere Einsätze können die formschlüssigen Führungen vorteilhaft
auch so ausgebildet werden, daß sie die Halterung des eingeführten Gerätes sind.
Diese Ausbildung erlaubt beispielsweise durch eine Verstärkung der Führungselemente
den Verzicht auf zusätzliche Halterungen.
-
Weitere Einzelheiten der Erfindung können den im folgenden dargestellten
Ausführungsbeispielen entnommen werden.
-
Es zeigen die Fig. 1 und 2 den Ausschnitt eines Gestelles mit konsolenartigen
Aufnahmen, Fig. 3 einen Geräteeinsatz, Fig. 4 den Glasfaseramtskabelanschluß an
eine Sendediode, Fig. 5 einen Schnitt durch die zusammengeführte Steckverbindung,
Fig. 6 konstruktive Einzelheiten der Steckverbfndung, Fig. 7 und 8 zwei Steckverbindungen
auf Leiterplatten, Fig. 9 und 10 konstruktive Einzelheiten der Steckverbindung mit
einer Sendediode und Fig. 11 den Steckeranschluß an eine Empfangsdiode.
-
Die Fig. 1 und 2 zeigen eine Ansicht und eine Seitenansicnt eines
Gestelles 1 in dem Konsolen 2 zur Aufnahme von in Fig. 3
dargestellten
Einsätzen 3 vorgesehen sind. In dem Gestell sind die Glasfasersteckanschlüsse 4
und weitere Steckanschlüsse 5 und 6 für koaxiale oder symmetrische Leitungen vorgesehen.
Sie alle sind in einer plattenartigen Aufnahme 7 befestigt und stehen entsprechenden
Anschlußelementen 8, 9 und 10 im Einsatz 3 gegenüber.
-
Fig. 4 zeigt einen Schnitt durch die Verbindung zwischen einem Stecker
4 und dem entsprechenden Anschlußelement 8. Die plattenartige Aufnahme 7 ist mit
einer Bohrung 11 versehen, die erheblich größer ist als die den Stecker 12 umfassende
Metall-oder Kunststoffhülse 13, so daß diese in der Aufnahme seitlichen Bewegungsspielraum
hat. An einem ausgeformten Absatz der Hülse 13 liegt eine zylindrische Druckfeder
14 an, deren andere Seite sich an der Aufnahme abstützt und der Hülse auch eine
axiale Bewegungsmöglichkeit bietet. Der metallische Stecker 12, der in einer Kapillare
die Glasfaser führt, ist in der Hülse 13 mit einem Stift 15 und einem Ring 16 in
seiner Lage fixiert.
-
Sein über die starre Führung hinausragendes Ende 17 ist von einem
zylindermantelartigen Teil 18 der Hülse 13 umgeben, die die Glasfaser vor jeder
Berührung schützt. Kegelmantelartige Flächen 19 und 20 bieten dem einzuführenden
Anschlußelement, das in seinem vorderen Bereich formschlüssige Führungen 21 bildet,
Abgleitflächen, die ebenso wie ein konischer Bereich 22 am vorderen Ende des Steckers
12 der selbsttätigen Zentrierung beim Zusammenführen der Steckverbindung dienen.
-
Dies wird unterstützt durch weitere konische oder trichterförmige
Bereiche 23 und 24 der Führung 21, die im rückwärtigen Bereich eine Aufnahme für
eine Empfangsdiode 25 bildet. Das Anschlußelement ist mit einem Gewindering 26 in
der Gehäusewandung 27 des Einsatzes 3 befestigt.
-
Uber eine weitere Mutter 28 wird die Diode 25 mit Hilfe einer Feder
29 und einer Führungsbuchse 30,in der sie koaxial Justiert ist, gegen eine Schulter
31 des Anschlußelementes gedrückt. Beim endgültigen Einführen des Steckers kann
die druckempfindliche Diode 25 bei Berührung ausweichen. Die Andruckkraft zwischen
Stecker 12 und der Diode 25 wird allein durch die Kraft der Feder 29 bestimmt.
-
In Fig. 5 wird der in der Aufnahme 7 angeordnete Stecker 12, dessen
hier anders ausgebildete Metall- oder Kunststoffhülse 32 über eine Feder 33 in der
Bohrung 11 beweglich und federnd gelagert ist, über trichterförmige Flächen 34 des
Anschlußelementes 35 eingeführt und mit dem entsprechenden Element 36 einer Sende-
oder Empfangsdiode oder einer Fortsetzung des Glasfaserkabels verbunden. Die Glasfaserstirnflächen
37 und 38 sind sowohl im Stecker als auch im Anschlußelement von je einem Dauermagneten
39 und 40 umgeben, die bei entsprechend schwacher Ausbildung der Feder 33 die Andruckkraft
bestimmen.
-
Der hier dargestellte Fall eignet sich besonders gut für eine Vielzahl
von Steckverbindungen, die auch seitenverkehrt eingesteckt werden könnten. In diesem
Fall kann mit Hilfe der beiden Magneten 39 und 40 die Steckverbindung codiert werden,
so daß bei seitenverkehrten Einstecken durch gegeneinander gerichtete Magnetkräfte
ein geringer Abstand zwischen Stecker und Anschlußelement aufrechterhalten wird,
und kein Ubergang stattfindet. Für den Fall der magnetischen Verbindung des Einschubes
der nicht seitenverkehrt eingebracht werden kann, genügt der Dauermagnet 40, der
den Stahlstecker in sein Magnetfeld ziehen würde.
-
In Fig. 6 ist der Schutz der Glasflächen des Steckers 41 bzw. des
Anschlußelementes 42 durch zylindermantelartige Metall- oder Kunststoffteile 43
und 44, die die Glasflächen überragen, besonders gut zu erkennen. Außerdem läßt
die Figur Entlüftungsbohrungen 45 erkennen durch die die beim Einführen des Steckers
12 in die Passung 46 verdrängte Luft entweicht und dabei die Glasflache 42 überstreicht
und reinigt.
-
Die Fig. 7 und 8 zeigen die Kopplung derartiger Amtsstecker mit einer
Leiterplatte 47. Dabei sind die entsprechenden Anschlußelemente 48 in Fig. 7, die
die Sende- oder Empfangsdiode enthält, oder eine Buchse 49 in Fig. 8, auf der Leiterplatte
befestigt und schwallgelötet. In Fig. 8 ist mit 50 eine Diode bezeichnet, die direkt
auf der Leiterplatte 47, die auch eine flexible gedruckte Schaltung sein kann, mit
ihren elek-
trischen Anschlüssen befestigt und schwallgelötet ist.
-
Die in Fig. 9 dargestellte Konstruktion einer Diodenhalterung und
deren Verbindung mit dem Amtssteckeranschluß ist insofern anders ausgebildet als
es sich hier um eine Sendediode 51 handelt, deren aktive Fläche besonders klein
und nicht immer konzentrisch ist, so daß eine Justierung gegenüber der Glasfaser
52 erforderlich ist. Während in Fig. 4 der Stecker 12 unmittelbar bis zur Diodenfläche
bewegt wird, trifft der gleiche Stecker 12 in Fig. 9 in dem einschubseitigen Metall-oder
Kunststoffteil 21,das über den Gewindering 26 mit dem Gehäuse 27 des Einschubes
oder Einsatzes gekontert ist, mit einem weiteren Stecker 53 zusammen. Dieser führt
die Glasfaser 52 von der Berührungsstelle 54 der beiden Stecker bis in den Bereich
der Sendediode über eine Gewindehülse 55, die im Anschlußelement 24 eingeschraubt
und mit Hilfe eines Gewinderinges 56 gekontert werden kann. Uber sie wird die mit
"a" bezeichnete Entfernung der Diodenstirnfläche von der Glasfaserstirnfläche auf
Null justiert. Die Glasfaser ist in ihr mit einem alterungsbeständigen Kleber 57
oder, wiein in der Einzelheit zu ttt in Fig. 10 gezeigtist, über eine Glashülse
58, die in einer Kapillare die Glasfaser führt, befestigt. Die letztere Lösung verhindert
das Auftreten von Kräften durch größere Temperaturschwankungen, die eine Einschränkung
der Glasfaserelgenschaften zur Folge haben könnten. Die Berührungsstelle der Glasfaserstirnflächen
kann durch ein Fenster 68 beobachtet werden. Dabei ist es sowohl möglich, durch
das Fenster 68 die Glasfaser mit einer Manipulatorzunge radial einzustellen, als
auch die Justierung der Sendediode 51 vorzunehmen. Das Fenster 68 kann durch einen
Schieber 59 der in einer Nut 60 der Gewindehülse 55 läuft, verschlossen werden.
-
Die Sendediode ist fest in einem Metall- oder Kunststoffteil 61 gehalten,
das mit Spiel in einer Passung der Gewindehülse 55 angeordnet ist und mit Hilfe
von drei um 1200 versetzten Gewindestiften 62 auf ein optischen Bank in seiner Achslage
justiert werden kann. Mit Hilfe dreier weiterer Gewindestifte 63 kann die aktive
Diodenfläche gegenüber der Achse gekippt werden.
-
Ein weiteres Ausführungsbeispiel der Kupplung eines Steckers mit einer
Empfangsdiode zeigt Fig. 11, wobei die Diode 64 ohne Federung im Anschlußelement
21 mit Hilfe der Mutter 28 und einem Stützring 65 und das Anschlußelement 21, ebenso
wie in Fig. 4, über den Gewindering 26 im Gehäuse 27 des Einschubes oder Einsatzes
3, gehalten ist. Der zylindermantelartige Bereich 18 des Metall- oder Kunststoffteiles
13 in Fig. 4 ist hier durch einen aufschraubbaren Zylinder 66 ersetzt. Das Anschlußelement
21 enthält als Besonderheit dieser Konstruktion seitliche Lüftungsbohrungen 67,
die die beim Einschub verdrängte Luft nach Uberstreichen der aktiven Glasfläche
der Diode abführen.
-
11 Figuren 11 Patentansprüche