DE2757216C3 - Verbinder für optische Fasern - Google Patents

Verbinder für optische Fasern

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Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Verbinder für optische Fasern nach Patent Nr. 27 57 214.
Bei einem optischen Übertragungssystem ist es erforderlich, optische Fasern sowohl miteinander in End-zu-End-Stellung als auch mit Geräten, wie beispielsweise Empfänger oder Sender, zu koppeln. Die Kopplung von optischen Fasern in End-zu-End-Stellung stellt jedoch eine schwierige Aufgabe dar, insbesondere dann, wenn ein hoher Kopplungsgrad erforderlich ist. Jede axiale Fehljustierung der Fasern oder eine Beschädigung der Faserenden führt zu einer Dämpfung des Signals beim Durchlaufen der Kopplungsstelle.
Die erforderliche Ausrichtung der Fasern läßt sich mit justierbaren Verbindern erzielen, wie sie beispielsweise aus den DE-OS 25 26 508 und 25 26 556 bekannt sind. Die bekannten Verbinder besitzen jedoch zahlreiche komplizierte und auf enge Toleranzen hergestellte Teile, die zwar zufriedenstellend arbeiten, insbesondere in Verbindung mit größeren Fasern oder Faserbündeln, doch selbst bei Normung und Herstellung in großen Stückzahlen zu unverhältnismäßig hohen Kosten führen würden.
Zur Schaffung eines einfacheren, genaueren und billigeren Verbinders, bei dem das Erfordernis einer teuren Bearbeitung von Verbinderteilen auf kritische Dichttoleranzen beseitigt und eine Montage des Verbinders zum großen Teil aus billigen, handelsüblichen Präzisionsteilen ermöglicht ist, ist in dem Hauptpatent bereits vorgeschlagen worden, an der Innenseite der Durchgangsbohrung symmetrisch weitere Stifte parallel zur Zylinderachse zu fixieren, und zwar so viele, wie innere Stifte vorhanden sind. Diese weiteren Stifte haben einen größeren Durchmesser als die inneren Stifte, greifen in die von aneinanderliegenden inneren Stiften gebildeten Zwickel ein und beaufschlagen die inneren Stifte mit einer radial zur Achse gerichteten Druckkraft.
Die Aufgabe der Erfindung besteht demgegenüber darin, einen Verbinder nach dem Hauptpatent dahingehend weiterzubilden, daß unter Beibehaltung des Vorteils einer axialen Ausrichtung zweier Fasern in End-zu-End-Stellung die Faserenden gegen eine Beschädigung vor der Montage des Verbinders geschützt sind.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs I gelöst.
Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen des Verbinders nach Anspruch I ergeben sich aus den
Unteransprüchen.
Der erfindungsgemäße Verbinder wirkt sowohl als Stecker als auch als Steckerbuchse und besitzt ein Gehäuse, das von einer zylindrischen Durchgangsbohrung axial durchsetzt ist. Innerhalb dieser Durchgangsbohrung ist eine Gruppe innerer Stifte und eine Gruppe äußerer Stifte angeordnet Die inneren Stifte werden in gegenseitiger tangentialer Berührung gehalten und bilden eine Zwickelöffnung zur Aufnahme einer optischen Faser. Die in diese Zwisckelöffnung eingesetzte Faser und die inneren Stifte enden in einer ebenen Fläche, die im wesentlichen senkrecht zu der Faserlängsachse verläuft Die äußeren Stifte werden zwischen den inneren Stiften und dem Gehäuse gehaltert und verlaufen hinter der ebenen Fläche, so daß sie das Faserende gegen eine Beschädigung schützen. Da«: letztgenannte Merkmal, daß die äußeren Stifte hinter der ebenen Fläche verlaufen und so das Faserende schützen, stellt ein wesentliches Erfindungsmerkmal dar. Ein weiteres Erfindungsmerkmal besteht darin, daß die äußeren Stifte des Verbinders einen solchen gegenseitigen Abstand aufweisen, daß sie zwischen sich die äußeren Stifte eines zweiten, dazu passenden Verbinders aufnehmen können. Ein drittes Erfindungsmerkmal besteht darin, daß die äußeren Stifte der beiden zusammenpassenden Verbinder eine Steckerbuchse zur Aufnahme der inneren Stifte beider Verbinder bilden, wodurch eine genaue Positionierung und axiale Ausrichtung beider Fasern gewährleistet wird.
Die Erfindung wird anhand der Zeichnungen näher erläuert. Es zeigt
F i g. 1 eine perspektivische Ansicht zweier, sowohl als Stecker als auch als Steckerbuchse wirkender Verbinder für optische Fasern nach der Erfindung,
Fig. 2 eine Darstellung eines der beiden in Fig. 1 veranschaulichten Verbinder in auseinandergezogener Darstellung,
F i g. 3 eine perspektivische Darstellung eines in F i g. 2 gezeigten Verbinderfutters,
F i g. 4 einen Querschnitt durch das Verbinderfutter gemäß F i g. 3 längs der Schnittlinie 4-4, und
F i g. 5 einen Längsschnitt durch das Verbinderfutter gemäß F i g. 3 längs der Schnittlinie 5-5.
Die in Fig. 1 veranschaulichte Ausführungsform der Erfindung zeigt zwei im wesentlichen identische Verbinder 30 und 30' für optische Fasern, von denen jeder sowohl als Stecker als auch als Steckerbuchse wirkt. Aufgrund dinser Wirkung können die Verbinder 30, 30' auch als Hermaphrodit-Verbinder bezeichnet werden. Da beide Verbinder identisch sind, soll nachfolgend nur der Aufbau des einen Verbinders 30 erläutert werden.
Der in den Fig. 1 und 2 veranschaulichte Verbinder 30 besitzt ein Gehäuse 33, durch das eine Durchgangsbohrung 34 in axialer Richtung verläuft. Innerhalb der Durchgangsbohrung 34 sind drei im wesentlichen identische, zylindrische innere Stifte 37 angeordnet. Die inneren Stifte 37 werden durch ein in Fig.2 dargestelltes Verbinderfutter 39 in gegenseitiger tangentialer Berührung gehalten. Die inneren Stifte 37 verlaufen parallel zueinander und bilden eine Zwickelöffnung 54 zur Aufnahme einer optischen Faser 31. Das Ende der Faser 31 und die inneren Stifte 37 enden in einer ebenen Fläche 55, die im wesentlichen senkrecht zu der Längsachse der Faser 31 verläuft.
Innerhalb der Durchgangsbohrung 34 sind ferner drei im wesentlichen identische weitere bzw. äußere Stifte 38 angeordnet. Die äußeren Stifte 38 sind zwischen den inneren Stiften 37 und dem Gehäuse 33 mittels des Verbinderfutters 39 gehaltert. Die Enden der äußeren Stifte 38 verlaufen hinter der planaren Fläche 55 und -, schützen damit die Enden der Faser 31 gegen eine Beschädigung. Die äußeren Stifte 38 sind in gleichen gegenseitigen Abständen angeordnet, damit jeder äußere Stift des Verbinders 30' zwischen zwei äußeren Stiften 38 des Verbinders 30 Platz hat. Die äußeren
in Stifte 38 des Verbinders 30 und die äußeren Stifte des Verbinders 30' sind mit halbkugeligen Enden versehen, um den gegengeitigen Eingriff der beiden Gruppen äußerer Stifte zu erleichtern. Sobald die Verbinder 30 und 30' ineinander gesteckt sind, werden die äußeren
Ii Stifte beider Verbinder durch das Gehäuse 33 in gegenseitigen tangentialen Berührungskontakt gepreßt. Die äußerer. Stifte beider Verbinder bilden eine Steckerbuchse mit einer sechseckigen öffnung, welche die inneren Stifte 37 des Verbinders 30 und die inneren
jii Stifte des Verbinders 30' um.j/m. Das Einsetzen der inneren Stifte der Verbinder 30 απ-ί 30' in die von den äußeren Stiften beider Verbinder gebildete öffnung richtet die inneren Stifte beider Verbinder gegenseitig aus, wodurch die Fasern 31 und 32 exakt positioniert und
a>ial ausgerichtet werden.
Das Gehäuse 33 wird aus einem Messingblech gezogen und besitzt an einem Ende einen Flansch 35 und an seinem anderen Ende nasenartige Vorsprünge 36. Da das Gehäuse 33 die drei äußeren Stifte 38 des
jo Verbinders 30 sowie die drei äußeren Stifte des Verbinders 30' in gegenseitigem tangentialen Berührungskontakt hält, ist der Durchmesser der Durchgangsbohrung 34 kleiner als der Hauptdurchmesser der von den sechs äußeren Stiften gebildeten Steckerbuchse.
j) Diese Bemessung gewährleistet, daß das Gehäuse 33 auf jeden äußeren Stift einen Radialdruck ausübt. Die Wandstärke des Gehäuses 33 ist ausreichend dick gewählt, um den erforderlichen Radialdruck zu entwikkeln.
Die inneren und äußeren Stifte sind aus Chromstahl hergestellt und werden im Handel als Lagerrollen vertrieben. Die Stifte sind in einer Vielzahl von unterschiedlichen Durchmessern und Längen erhältlich. Die Toleranz jedes Durchmessers liegt beispielsweise bei ±0,25 μπι.
Die Faser 31 ist eine übliche, im Handel erhältliche optische Faser, die aus einem Glaskern und einem Glasüberzug besteht.
In den F i g. 2 und 3 ist das Verbinderfutter 39 näher
so dargestellt, das beispielsweise aus Nylon gegossen ist. Von den Abmessungen des Verbinderfutters 39 ist keine kritisch. Das Verbinderfutter 39 besitzt einen ersten zylindrischen Abschnitt 40, dessen Durchmesser kleiner ist als der Durchmesser der zylindrischen Durchgangsbohrung des Verbindergehäuses 33. Diese Bemessung erleichtert das problemlose Einführen des ersten zylindrischen Abschnitts 40 in die Durchgangsbohrung 34. Die Länge des ersten zylindrischen Abschnitts 40 ist kleiner als die Länge der Durchgangsbohrur.g 34, damit
fto die äußeren Stifte des Verbinders 30" in der Durehgangsbohrung 34 aufgenommen werden können. Das Verbinderfutter 39 besitzt ferner einen zwsiten zylindrischen Abschnitt 41, der im wesentlichen de(s gleichen Durchmesser besitzt wie der erste zylindrische
fir) Abschnitt 40. Der erste und der zweite zylindrische Abschnitt 40 bzw. 41 werden über einen dritten zylindrischen Abschnitt 42 miteinander verbunden, dessen Durchmesser kleiner ist als der Durchmesser der
beiden zylindrischen Abschnitte 40 und 41.
Wie aus den Fig. 2 bis 4 hervorgeht, sind in dem ersten zylindrischen Abschnitt 40 drei in gleichem gegenseitigem Abstand angeordnete Schlitze 43 vorgesehen. Die Schlitze 43 verlaufen von dem Außentimfang des ersten zylindrischen Abschnitts 40 zu dessen Mitte hin. Die Breite jedes Schlitzes 43 ist kleiner als der Durchmesser eines äußeren Schlitzes 38. um einen gegenseitigen Eingriff zwischen jedem äußeren Stift 38 und dem zugehörigen Schlitz 43 in Form eines Paßsitzes zu gewährleisten. Die Länge jedes Schlitzes 4.3 ist unkritisch, solange die äußeren Stifte 38 während der Endmontage des Verbinders 30 die Bodenberührung mit dem Schlitz nicht verlieren.
Wie ferner aus den F i g. 3 bis 5 hervorgeht, ist in dem Verbinderfutter 39 eine Öffnung 44 angebracht. Wie aus Fig. 5 ersichtlich ist. verläuft die Öffnung 44 in axialer Richtung von den überdeckten Enden der Schlitze 33 durch den ersten zylindrischen Abschnitt 40 und den dritten zylindrischen Abschnitt 42. Das Querschnittsprofil der Öffnung 44 entspricht einem gleichseitigen Dreieck mit abgerundeten Ecken und ist. wie aus F i g. 4 hervorgeht, derart ausgerichtet, daß jede Winkelhalbierende 57 der Winkel des gleichseitigen Dreiecks um 30' gegenüber der Mittellinie 58 jedes Schlitzes 43 versetzt ist. Die Querschnittsfläche der Öffnung 44 ist ausreichend klein gewählt, damit die inneren Stifte 37 beim Eintreiben in die Öffnung 44 in gegenseitigem tangentialen Berührungskontakt gehalten werden. Die Öffnung 44 muß ausreichend tief bemessen werden, damit die inneren Stifte 37 über ihre gesamte Länge hinweg in Berührungskontakt gehalten werden.
Aus Fig. 5 ist eine Öffnung 45 ersichtlich, welche einen kegelstumpfförmigen und einen zylindrischen Längsschnitt besitzt. Die Öffnung 45 verläuft in axialer Richtung vom Boden der dreieckförmigen Öffnung 44 durch den zweiten zylindrischen Abschnitt 4t hindurch. Die Öffnung 45 muß an ihrer engsten Stelle ausreichend groß sein, um die Faser 31 auszunehmen.
Der Verbinder 30 wird in der nachstehend beschriebenen Weise montiert. Zuerst werden die drei inneren Stifte 37 in die dreieckige Öffnung 44 eingesetzt, wie aus Fig. 2 hervorgeht. Die drei inneren Stifte 37 verlaufen im wesentlichen parallel zueinander und bilden die Zwickelöffnung 54 zur Aufnahme der Faser 31. Der Durchmesser A jedes inneren Stiftes 37 besitzt folgende Beziehung zu dem Durchmesser d der Faser 31:
D1 =6,4627 d
Die inneren Stifte 37 müssen ausreichend lang bemessen werden, damit nach erfolgtem Einsetzen der Enden einer Gruppe innerer Stifte 37 in die Öffnung 44 gemäß F i g. 3 die freien Enden der inneren Stifte 37 über den ersten zylindrischen Abschnitt 40 hervorstehen (F ig. 2).
Sobald die inneren Stifte 37 positioniert sind, wird die Faser 31 in die öffnung 45 des zylindrischen Abschnitts 41 (Fig. 5) eingeführt. Die Faser 31 wird durch die Öffnung 45 hindurch in die Zwickelöffnung 54 (F i g. 2) geschoben, bis das eine Ende der Faser 31 ein wenig über die Enden der drei inneren Stifte 37 vorsteht. Die inneren Stifte 37 halten die Fasern 31 derart, daß die Längsachse der Faser 31 im wesentlichen parallel zu der Längsachse jedes inneren Stiftes 37 verläuft. Sobald die Faser 31 positioniert ist. wird in die öffnung 45 (F i g. 5) und in die von der Faser 31 nicht besetzten Teile der /.Wickelöffnung 54 (Fi g. 2) ein Klebstoff, wie beispielsweise .Silikongummi, eingebracht. Der Klebstoff verankert die Faser 31 mit dem zweiten zylindrischen Abschnitt 42 und befestigt die Faser 31 an den drei inneren Stiften 37.
Nach Aushärten des Klebstoffs wird das von den drei inneren Stiften 37 gehaltene Ende der Faser 31 so lange poliert, bis es mit den Enden der inneren Stifte 37 bündig abschließt und in der ebenen Fläche 55 (Fig. 2) liegt, welche im wesentlichen senkrecht zu der Längsachse der Faser 31 verläuft.
Wie aus F i g. 2 hervorgeht, wird jeder äußere Stift 38 in einen der Schlitze 43 des ersten zylindrischen Abschnitts 40 gepreßt. Die äußeren Stifte 38 sind derart positioniert, daß sie in den Schlitzen 43 den Kontakt mit dem Schlitzboden nicht verlieren. Die maximale Länge jedes S'iftes 38 ist so gewählt, daß dann, wenn ein Stift 38 den Bodenkontakt in einem Schlitz 43 verliert, das freie Ende des Stiftes 38 über die freien Enden der Stifte
37 um ein Stück vorsteht, das gleich oder kleiner ist als das Stück, um welches die freien Enden der inneren Stifte 37 über das Ende des ersten zylindrischen Abschnitts 40 vorstehen. Damit ist gewährleistet, daß die äußeren Stifte 38 nicht gegen das Verbinderfutter des Verbinders 30' herausfallen, wenn die Verbinder 30 und 30' ineinandergesteckt werden. Jeder äußere Stift
38 gelangt in Berührung mit einem inneren Stift 37. Der Durchmesser Dz jedes äußeren Stiftes 38 besitzt folgende Beziehung zu dem Durchmesser D\ jedes inneren Stiftes37:
Sobald die Montage des Verbinderfutters 39 abgeschlossen ist, wird der erste zylindrische Abschnitt 40 in das Gehäuse 33 gepreßt. Der Preßvorgang erfolgt in einer Montierlehre, welche die Stirnfläche des Flansches 35 und die Enden der inneren Stifte 37 in der gleichen ebenen Fläche 55 positioniert Die Montierlehre justiert ferner die Lage jedes äußeren Stiftes 38 derart, daß die Enden der äußeren Stifte 38 über die Enden der inneren Stifte 37 um das gleiche Stück wie die Enden der inneren Stifte 37 über das Ende des ersten zylindrischen Abschnitts 40 vorstehen. Anschließend werden die nasenförmigen Vorsprünge 36 nach unten über den dritten zylindrischen Abschnitt 42 gebogen, wodurch das Verbinderfutter 39 mit dem Gehäuse 33 verankert wird.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (9)

Patentansprüche:
1. Verbinder für optische Fasern, mit wenigstens drei inneren, gleichen, zylindrischen Stiften, die ■> parallel und in gegenseitigem Kontakt zueinander unter Ausbildung einer dazwischenliegenden Zwikkelöffnung verlaufen, in welcher eine optische Faser angeordnet ist, und mit einem elastischen Formkörper mit einer zylindrischen Durchgangsbohrung, m welche die Stifte umgibt, wobei an der Innenseite der Durchgangsbohrung symmetrisch weitere Stifte parallel zur Zylinderachse fixiert sind, und zwar so viele, wie innere Stifte vorhanden sind, wobei ferner diese weiteren Stifte einen größeren Durchmesser ιϊ haben als die inneren Stifte, und wobei diese weiteren Stifte in die von aneinanderliegenden, inneren Stiften gebildeten Zwickel eingreifen und die inneren Stifte mit einer radial zur Achse gerichteten Druckkraft beaufschlagen, nach Patent 27 57 214, dadurch gekennzeichnet, daß der elastische Formkörper ein Verbinderfutter (39) aufweist, welches mit radialen Schlitzen (43) versehen ist, von denen jeder einen weiteren Stift (38) aufnimmt. r>
2. Verbinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite jedes Schlitzes (43) kleiner als der Durchmesser jedes weiteren Stiftes (38) ist, um einen wechselseitigen Eingriff zwischen jedem weiteren Stift (38) und dem zugehörigen Schlitz (43) Jo in Form eines Paßsitzes zu bilden.
3. Verbinder Kach Afcjpruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, duß das Verbinderfutter (39) aus Kunststoff besteht.
4. Verbinder nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die weiteren Stifte (38) zwischen den inneren Stiften (37) und einem Gehäuse (33) gehaltert sind und hinter einer ebenen Fläche verlaufen, die durch das Ende der optischen Fasern (31 bzw. 32) und den Enden der inneren Stifte -ι»
(37) definiert ist.
5. Verbinder nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die hervorstehenden Enden der weiteren Stifte (38) so angeordnet sind, daß nach erfolgtem Einstecken eines ersten, sowohl »=> als Stecker als auch als Steckerbuchse wirkenden Verbinders (30 in einen identischen ausgebildeten zweiten Verbinder (30') die Enden der äußeren Stifte
(38) eine Steckerbuchse mit einer sechseckigen Öffnung zur Aufnahme der inneren Stifte (37) bilden, w
6. Verbinder nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß bei dem ersten (30) und zweiten (30') Verbinder jede die Steckerbuchse bildende Gruppe von weiteren Stiften (38) aus insgesamt drei, im wesentlichen identisch ausgebildeten zylindrischen « Stiften besteht.
7. Verbinder nach einem der Ansprüche I bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Verbinderfutter
(39) einen ersten zylindrischen Abschnitt (40) aufweist, dessen Durchmesser kleiner als der W> Durchmesser der zylindrischen Durchgangsbohrung (34) des Verbindergehäuses (33) ist. und daß das Verbinderfutter (39) einen zweiten zylindrischen Abschnitt (41) aufweist, der im wesentlichen den gleichen Durchmesser wie der erste zylindrische <>> Abschnitt (40) besitzt.
8. Verbinder nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der erste (40) und der zweite (41) zylindrische Abschnitt über einen dritten zylindrischen Abschnitt (42) miteinander verbunden sind, dessen Durchmesser kleiner als der Durchmesser der ersten und zweiten zylindrischen Abschnitte (40, 41) ist.
9. Verbinder nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Verbinderfutter (39) mit einer axial verlaufenden öffnung (44) versehen ist, deren Querschnittsprofil einem gleichseitigen Dreieck mit abgerundeten Ecken entspricht, und daß die Querschnittsfläche der zylindrischen Durchgangsbohrung (34) des Verbindergehäuses (33) ausreichend klein gewählt ist, damit die inneren Stifte (37) nach erfolgten Eintreiben in die dreieckförmige öffnung (44) in gegenseitiger tangentialer Berührung gehalten werden.
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