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Verbindungselement für Lichtleiterkabel sowie Vorrichtung
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und Verfahren zu seiner Anbringung Die Erfindung bezieht sich auf
ein Verbindungselement zum Anschließen eines mindestens einen mit einer Umhüllung
versehenen Lichtleiter enthaltenden Lichtleiterkabels an ein anderes Lichtleiterkabel
oder ein Gerät, wobei das Verbindungselement fest auf dem Ende des Kabels angebracht
ist.
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Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren und eine Vorrichtung
zur Anbringung des Verbindungselements am Ende eines Lichtleiterkabels.
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Es sind seit einigen Jahren optische Übertragungssysteme bekannt geworden,
die mit Lichtleitern und entsprechenden Übertragungstechniken arbeiten, durch welche
das Gebiet der Datenübertragung in nächster Zeit erheblich beeinflußt werden wird.
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Diese neue Technologie, die aus einer Kombination von Lichtleitern
mit optoelektrischen Übertragungssystemen besteht, ist Übertragungssystemen mit
rein elektrischer Technik weit überlegen, da sie im Vergleich mit der herkömmlichen
Technik
eine Anzahl spezifischer Vorteile aufweist. Ein wesentlicher
Vorteil besteht darin, daß optische Systeme äußere elektromagnetische Störungen
weder erzeugen noch aufnehmen. Dadurch sind die hochfrequenten und die elektromagnetischen
Störeigenschaften eines solchen Systems merklich verbessert. Weitere Vorteile optischer
Übertragungssysteme bestehen darin, daß eine vollständige elektrische Erdisolation
zwischen Sender und Empfänger besteht, so daß Erdschleifen und Erdpotentialanhebungen
bei der Datenübertragung vermieden werden. Da darüber hinaus optische Übertragungssysteme
keine Signale ausstrahlen, bestehen nur geringe Möglichkeiten für Abhör-und Störzwecke.
Auch ist ein optisches Übertragungssystem meist kleiner und leichter als vergleichbare
elektrische Systeme und optische Breitbandsysteme bringen keine wesentlichen Übersprechprobleme
mit sich. Optische Übertragungssysteme haben eine große Signalbandbreite, einen
weiten thermischen Betriebsbereich, sind leicht, kostengünstig und habenkeine so
großen Verluste wie elektrische Systeme.
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Ein typisches Übertragungssystem umfaßt drei Grundbestandteile: Sender,
Lichtleiterkabel und Empfänger. Der Sender besteht im wesentlichen aus einer Lichtquelle
zur Erzeugung einer Wellenform für jede mögliche Folge digitaler Signale, die aus
einer Datenquelle einem Eingang zugeführt werden. Es sind beispielsweise zwei Sendearten
bekannt, nämlich ein sogenannter Festkörperlaser, der einen kohärenten Sender darstellt,
und Leuchtdioden, die inkohärente Sender darstellen. Jede Senderart hat ihre besonderen
Eigenschaften, die sie für bestimmte Verwendungszwecke geeignet macht.
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Der Empfänger wandelt die optischen Signale, die er aus dem Lichtleiterkabel
erhält, in elektrische Ausgangssignale, die dann in herkömmlichen Srhaltungen weiter
verarbeitet werden.
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Das Lichtleiterkabel führt die zu iibertragenden Lichtsignale zwischen
Sender und Empfänger. In dem Kabel können einzeln liegende oder auch zu Gruppen
zusammengefaßte Lichtleiter vorhanden sein, von denen jeder Licht mit relativ geringen
Verlusten führen kann. Lichtleiter können aus einer Glasverbindung oder aus Kunststoff
bestehen. Diejenigen aus Glas
eignen sich besonders für die Datenübertragung,
während die Lichtleiter aus Kunststoff gut für eine Bildübertragung oder für kurze
Datenstrecken geeignet sind.
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Im folgenden werden einige Gesichtspunkte angegeben, die sich auf
die Problematik bei der Herstellung eines Verbindungselements und dessen Anbringung
an einem Lichtleiterkabel beziehen. Ein Lichtleiter umfaßt eine lichtführende Seele
mit hohem Brechungsindex, welche die Lichtleistung trägt, eine optische Hülle mit
geringfügig niedrigerem Brechungsindex, welche die Seele umgibt und isoliert und
ein Übersprechen vermeidet, und eine als Schutzmantel dienende Umhüllung. Der Lichtpfad
eines optischen Strahls in einem Lichtleiter ist auf die Seele beschränkt und der
Strahl wird beim Durchlaufen des Lichtleiters fortlaufend an der Grenzfläche zur
Hülle reflektiert. Die Hülle selbst führt kein Signal. Am wirksamsten sind Kabel,
bei denen das Verhältnis von Seelenquerschnitt zu Hüllenquerschnitt bei angemessener
Seelenisolierung am größten ist. Die Größe der Öffnung eines Lichtleiters hängt
von dem jeweiligen Seelen/Hüllenverhältnis ab, und stellt den Öffnungsgrad oder
den tlEingangsaufnahmekegeltl des Kabels dar.
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Insbesondere gibt die Größe der Öffnung den maximalen Winkel an, unter
dem das Kabel Licht aufnimmt und weiterleitet. Licht, das unter einem zu großen
Winkel einfällt, wird durch die Hülle schnell gedämpft und nicht im Lichtleiter
weitergeleitet.
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Die Herstellung von Lichtleitern mit niedrigen Verlusten erfordert
besonders gereinigtes Ausgangsmaterial und eine sehr sorgfältige Endbehandlung der
Seelenoberfläche, um Absorption und Lichtstreuung auf ein Minimum zu bringen. Die
Dämpfung in Lichtleiterkabeln wird in erster Linie durch Absorption an Übergangsstellen
hervorgerufen und die Streuung wird durch Verunreinigungen im Material verursacht.
Die Dämpfung wird in Dezibel pro Kilometer (dB/km) bei einer bestimmten Frequenz
des Lichtes angegeben. Die Effektivität eines Kabels kann durch Zusammenfassen eine
Mehrzahl von Lichtleitern zu einem Bündel erhöht werden. Zusätzlich zu den durch
die Hüllen ent-
stehenden Verlusten treten dann durch die bei der
Herstellung eingestellte Packungsdichte der Lichtleiter im Bündel weitere Verluste
im Kabel auf. Das Verhältnis vom gesamten Querschnitt der Lichtleiter zum gesamten
Bündelquerschnitt wird gewöhnlich als Packungsdichte bezeichnet.
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Lichtleiter werden weiterhin in Mehrmoden- und Einzelmodenleiter unterteilt.
Mehrmodigkeit besagt, daß der Leiterdurchmesser im Verhältnis zur Betriebswellenlänge
groß genug ist, um die Ausbreitung von mehreren Moden zuzulassen, von denen jede
eine besondere Ausbreitungsgeschwindigkeit hat. Einmodigkeit besagt, daß der Leiterdurchmesser
im Vergleich zur Betriebswellenlänge klein ist, so daß nur ein Einzelmodus übertragen
werden kann. Bei den Mehrmodenleitern gibt es zwei Typen, nämlich die Multimode-Faser
und die Gradienten-Faser.
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Multimode-Fasern haben eine Glasseele mit einem höheren Brechungsindex
als die sie umgebende Hülle, während Gradienten-Fasern eine Seele mit einem sich
kontinuierlich parabolisch verändernden Index haben, dessen Höchstwert in der Mitte
der Seele liegt. In beiden Leitertypen kann sich Licht in unterschiedlichen Moden
und mit entsprechenden Geschwindigkeiten ausbreiten. Gradienten-Fasern haben jedoch
einen geringeren Einfluß auf die Ausbreitungsgeschwindigkeiten der unterschiedlichen
Moden und infolge dessen eine größere Bandbreite.
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Gradienten-Fasern können eine Bandbreite bis zu 500 NHz haben, während
Multimode-Fasern gewöhnlich auf eine Bandbreite von 50 MHz-begrenzt sind. Einzelne
Lichtleiter sind in Durchmessern zwischen 5 tim und 15 pm erhältlich, und die Bündeldurchmesser
liegen dann zwischen 30 Mm und 120 pm. Lichtleiterkabel werden in Hoch-, Mittel-
und Niedrigverlustkabel eingeteilt, deren Dämpfungswerte zwischen 1000 dB/km und
4 dB/km liegen. Bei derartig niedrigen Verlusten und in Anbetracht der Eigenschaften
des übertragenden Mediums sowie der zu übertragenden Energieform ist es klar, daß
alle Elemente, die zur Kopplung von Lichtleitern oder Lichtleiterkabeln verwendet
werden, sei es zum Anschluß an Sender oder Empfänger oder zum Durchverbinden der
Kabel selbst, auch nur geringe Verluste
zulassen diirfen, um nicht
die Wirksamkeit des ganzen Systems zunichte zu machen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verbindungselement für
die Durchverbindung oder Endverbindung von Lichtleiterkabeln anzugeben, durch welches
sichergestellt ist, daß die Verluste an der Verbindungsstelle in der Größenordnung
der Verluste des Lichtleiterkabels selbst liegen, welches weiterhin in einer Weise
am Kabel angebracht werden kann, die die Funktion des Kabels nicht berührt und die
leicht durchzuführen, wiederholbar und höchst zuverlässig ist, und welches außerdem
gewährleistet, daß die Seele des Lichtleiters bzw. der Lichtwellenleiter mechanisch
im wesentlichen unbeeinträchtigt bleibt.
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Diese Aufgabe wird mit einem Verbindungselement der eingangs geschilderten
Art gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß das Verbindungselement aus einem metallischen
Stift, einem fest auf der Hülle des Lichtleiterkabels aufliegenden und mit dem Stift
mechanisch verbundenen Spannkörper und einer den Stift umgebenden Überwurfmutter
besteht, daß der Stift eine abgestufte Bohrung mit zur Spitze des Stiftes hin ihren
Durchmesser verkleinernden Abschnitten aufweist, die über Schrägen ineinander übergehen,
daß der Stift weiterhin eine feinst bearbeitete, plane Stirnfläche hat1 in welcher
der Lichtleiter endet, und daß der Lichtleiter in der Bohrung des Stiftes unter
Zwischenschaltung eines Teils seiner durch einen Schmelzvorgang fest mit der inneren
Oberfläche des Stiftes verbundenen Umhüllung angeordnet ist.
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Das Verbindungselement nach der Erfindung ist äußerst einfach aufgebaut
und hat nur ein Teil, das sorgfältig zu bearbeiten ist, nämlich den metallischen
Stift mit der abgestuften Bohrung und einer sehr glatten und planen Stirnfläche.
Mittels der Überwurfmutter kann das am Kabelende festgelegte Verbindungselement
unter Einsatz eines entsprechenden Zwischenstücks, auf das die Überwurfmutter aufgeschraubt
wird, zentrisch und mit einwandfreier Anlage mit einem gleichen Verbindungselement
eines anderen Kabels oder bei einer Endverbindung mit dem Eingang
eines
Geräts verbunden werden. Die abgestufte Bohrung des Stiftes stellt sicher, daß der
Lichtleiter zentrisch im Stift festgelegt wird, wo er über den verbleibenden Teil
seiner Umhüllung gegenüber dem Stift isoliert ist. Der Lichtleiter ist in der Bohrung
des Stiftes und durch den Spannkörper über eine relativ große Länge festgelegt und
daher in diesem Bereich gegen Knickungen und andere mechanische Beschädigungen bestens
geschützt.
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Wegen der wenigen Einzelteile, die untereinander mechanisch verbunden
sind, kann das Verbindungselement auf äußerst einfache Weise am Kabelende angebracht
werden, wozu vorzugsweise eine weiter unten beschriebene Vorrichtung nach einem
weiteren Gedanken der Erfindung eingesetzt werden kann.
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Zur Erzielung einer noch verbesserten Anlage der Stirnfläche des Stiftes
an einem Gegenstück einer Verbindungsstelle ist es gemäß einem zusätzlichen Gedanken
der Erfindung möglich, innerhalb des Verbindungselements ein Federelement anzuordnen,
durch welches auf den Stift ständig ein axialer Druck ausgeübt wird.
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Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes sind in den Zeichnungen
dargestellt.
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Die Fig. 1 und 5 zeigen Querschnitte durch zwei unterschiedlich aufgebaute
Verbindungselemente nach der Erfindung. In Fig. 2 ist eine Vorrichtung zur Anbringung
des Verbindungselements dargestellt, und die Fig. 3 und 4 geben Einzelheiten aus
Fig. 2 in vergrößertem Maßstab wieder. Fig. 6 zeigt eine Ansicht einer Verbindungsstelle
für zwei Lichtleiterkabel, und in Fig. 7 sind zum Teil in einer Explosionszeichnung
die Einzelteile des Verbindungselements nach Fig. 1 dargestellt.
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Das in Fig. 1 mit 1 bezeichnete Verbindungselement ist am Ende eines
Lichtleiterkabels 2 angeschlossen, das in der dargestellten Ausführungsform als
Kabel mit einem einzelnen Lichtleiter 3 ausgerüstet ist, jedoch prinzipiell eine
beliebige Anzahl von zu Bündeln zusammengefaßten Lichtleitern aufweisen könnte.
Das Verbindungselement 1 besteht aus einem Stift 4,
einem Federelement
5, mit einer Feder 6 und zwei Unterlegscheiben 7 und 8, einem Spannkörper 9, einem
Verbindungskörper 10 und einer Überwurfmutter 11.
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Das Lichtleiterkabel 2 besteht aus der Kabelseele 12 mit dem Lichtleiter
3 und einer inneren Hülle 13, einer äußeren Hülle 14 und einem zwischen beiden angeordneten
Verstärkungselement 15, die zusammen die Umhüllung des Lichtleiters bilden.
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Der Stift 4 ist das einzige feinbearbeitete Element in dem Verbindungselement
1 und muß Abmessungen mit engen Toleranzen haben, um sicherzustellen, daß das Verbindungselement
möglichst geringe Verluste aufweist. Der Stift 4 hat eine zentrale, abgestufte Bohrung,
die im Bereich der Stirnfläche 16 des Stiftes einen Querschnitt hat, der wenig größer
ist als der Querschnitt des dort befindlichen Endes des Kabels 2, das im wesentlichen
vom Lichtleiter 3 gebildet wird.
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Das der Stirnfläche 16 abgewandte Ende der Bohrung im Stift 4 hat
einen lichten Durchmesser, der wesentlich größer ist als der Durchmesser der inneren
Hülle 13 des Lichtleiterkabels, jedoch kleiner als der Durchmesser der äußeren Hülle
14. Dieser erste Abschnitt 17 der Bohrung erstreckt sich etwa über die halbe Länge
des Stiftes 4 und verjüngt sich dann entsprechend der Schräge 18 zu einem zweiten
Abschnitt 19 der Bohrung, dessen Durchmesser etwas kleiner ist als der Durchmesser
der inneren Hülle 13 des Lichtleiterkabels 2. Der zweite Abschnitt 19 verjüngt sich
entsprechend der Schräge 20 weiter in einen dritten Abschnitt 21 der Bohrung des
Stiftes 4, dessen Durchmesser wesentlich kleiner als der Durchmesser der inneren
Hülle 13 ist.
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Schließlich weist die Bohrung einen vierten Abschnitt 22 auf, dessen
Durchmesser den Durchmesser des Lichtleiters 3 nur noch geringfügig übersteigt.
Dieser vierte Abschnitt 22 ist also so bemessen, daß nur der von einer dünnen Schicht
der inneren Hülle 13 umgebene Lichtleiter 3 des Lichtleiterkabels 2 hindurchpaßt.
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Jeder Abschnitt der in dem Stift 4 angebrachten Bohrung verjüngt sich
in den nächstfolgenden Abschnitt mit geringerem Durchmesser, so daß die innere Hülle
13 unter dem Einfluß
eines geringen, in axialer Richtung wirkenden
Drucks von einem Bohrungsabschnitt zum nächsten fließt, wenn sie soweit erwärmt
worden ist, daß sie zu schmelzen beginnt. Die Stirnfläche 16 des Stiftes 4 muß sehr
fein bearbeitet sein, so daß sie plan und glatt ist, da sie, wie im einzelnen weiter
unten dargestellt, als Anlagefläche beim Verbinden von Lichtleiterkabeln dient.
Der Stift 4 wird vorzugsweise aus einem Material hergestellt, das in engen Toleranzen
bearbeitet werden kann und das durch die Umgebung nicht nachteilig beeinflußt wird.
Ein für diesen Zweck besonders geeignetes Material ist nickelplattiertes Messing.
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Bei der Anbringung des Stiftes 4 am Ende des Lichtleiterkabels 2 wird
beispielsweise so vorgegangen, daß zunächst die äußere Hülle 14 und das Verstärkungselement
15 über eine bestimmte Länge vom Kabelende entfernt werden. Das so behandelte Kabel
ende wird dann in den ersten Abschnitt 17 der Bohrung des Stiftes 4 eingeführt.
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Der Stift wird anschließend soweit erwärmt, daß das Material der verbliebenen
inneren Hülle 13 zu schmelzen beginnt. Gleichzeitig wird ein geringer Druck in Richtung
des Pfeiles 23 auf das Kabel 2 ausgeübt. Wenn die aus Kunststoff bestehende innere
Hülle 13 zu fließen beginnt, bewirkt dieser Druck, daß das Kabel in die dünneren
Abschnitte des Stiftes 4 eindringt, wobei es durch die Schrägen 18 und 20 an den
Übergängen zwischen den Abschnitten der Bohrung geführt wird. Dieser Vorgang läuft
solange, bis das Lichtleiterkabel 2 vollständig in den Stift 4 eingedrungen ist
und ein kurzes Stück des Lichtleiters 3 aus der vorderen Öffnung des Stiftes 4 austritt.
Beim Eindringen des Kabels in den Stift nimmt die innere Hülle 13 eine Querschnittsform
an, welche dem Querschnitt der Bohrung in dem Stift entspricht.
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Da der Außendurchmesser der inneren Hülle 13 größer als der Durchmesser
der Abschnitte 19 und 21 ist, wird während des Vordringens des Kabels in der Bohrung
ein relativ hoher Druck erzeugt, so daß nach Fortfall der Erwärmung und nachfolgender
Verfestigung des verbliebenen Teils der inneren Hülle eine feste Verklebung zwischen
dem Stift 4 und dem Lichtleiter 3
auf Grund des dazwischen befindlichen1
sich verfestigenden Materials eintritt. Diese Verklebung hat eine Verriegelungswirkung
zwischen dem Lichtleiter und dem Stift 4 am Ende des Kabels. Da der metallische
Stift den Lichtleiter damit nicht direkt berührt, sondern stets durch die zusammengepreßte
innere Hülle 13 von diesem getrennt ist, kann sichergestellt werden, daß der Lichtleiter
3 gegen Beschädigungkgeschützt ist, wie sie sonst bei Verbindern auftreten, in denen
metallteile in direkter Berührung mit den Lichtleitern stehen.
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Gewöhnlich verkleben die Kunststoffe, die für die innere Hülle 13
verwendet werden, bei ihrer Verfestigung ausreichend fest mit der inneren Wandung
des Stiftes 4. Bei Verwendung von Kunststoffen, die nicht ohne weiteres an dem nickelplattierten
Stift kleben, können im zweiten Abschnitt 19 und/oder im dritten Abschnitt 21 Gewinde
angebracht werden, um bei der Verfestigung der inneren Hülle 13 eine ausreichende
Festlegung zu bewirken.
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Auch dann erfolgt jedoch kein direkter Kontakt zwischen dem metallischem
Stift 4 und dem Lichtleiter 3. Das aus dem Stift 4 herausragende kurze Stück des
Lichtleiters 3 wird nach erfolgter Verfestigung der Hiille 13 abgetrennt und die
Stirnfläche 16 des Stiftes kann dann nochmals sehr fein bearbeitet werden.
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Das aus den Unterlegscheiben 7 und 8 und der Feder 6 bestehende Federelement
5 ist in dem Verbindungselement 1 hinter dem Stift 4 angeordnet. Dieses Federelement
erlaubt eine gewisse axiale Bewegung des Stiftes, wenn er bei der Herstellung einer
Verbindungsstelle an einem zweiten Stift oder dergleichen zur Anlage kommt. Die
gegenseitige Anlage zwischen den Stirnflächen der Lichtleiter an den Stirnflächen
der Stifte kann dadurch so eingestellt werden, daß die Verluste der Verbindungsstelle
weiter herabgesetzt werden. Das Federelement 5 kann so bemessen werden, daß der
Stift an seiner Stirnfläche mehrfach aufgearbeitet werden kann. Damit sind geringst
mögliche Verluste durch das Verbindungselement 1 sichergestellt.
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Hinter dem Federelement 5 liegt der Spannkörper 9, der vorzugsweise
aus einem Polyamid besteht. Der Spannkörper hat eine
Mittelbohrung,
deren Durchmesser so bemessen ist, daß der Spannkörper gerade über die äußere Hülle
14 des Lichtleiterkabels 2 geschoben werden kann und dann satt auf derselben aufliegt.
Bei der Herstellung des Verbindungselements 1 sollte der Spannkörper 9 so angeordnet
werden, daß er mit seiner Stirnfläche 24 mit der abgesetzten äußeren Hülle i4 des
Lichtleiterkabels 2 abschließt, so wie es in Fig. 1 dargestellt ist. Bei Lichtleiterkabeln,
die ein Verstärkungselement 15 enthalten, wie z. B.
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Kevlar-Fasern oder andere zugfeste Fäden, kann das Verstärkungselement
15 entsprechend der Darstellung in Fig. 1 über die Stirnfläche 24 des Spannkörpers
9 umgebogen und an dessen Außenfläche 25 angelegt werden. Wenn dann der Verbindungskörper
10 und die Schraubkappe 26 nacheinander montiert werden, dann werden die Verstärkungselemente
15 unter dem Druck des Verbindungskörpers 10 an den Spannkörper 9 angedrückt, sobald
die Schraubkappe 26 angezogen wird. Auf diese Weise ist eine feste mechanische Verbindung
mit dem Lichtleiterkabel 2 hergestellt.
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Auf der dem Spannkörper 9 abgewandten Seite greift der Verbindungskörper
10 über den Stift 4 hinweg, wobei der Stirnteil 27 des Verbindungskörpers 10 mit
der Schulter 28 am Ende des Stiftes 4 in Eingriff steht. Dadurch wird der Stift
4 gehalten, so daß er nur eine axiale Bewegung gegen die von dem Federelement 5
ausgeübte Kraft durchführen kann. Der über den Spannkörper 9 greifende Teil des
Verbindungskörpers 10 ist mit einer konischen Ausnehmung versehen und weist außen
ein Gewinde 29 auf. Die Schraubkappe 26 hat eine Öffnung 30, die so bemessen ist,
daß die Schraubkappe leicht über die äußere Hülle 14 des Lichtleiterkabels 2 geschoben
werden kann.
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Der Verbindungskörper 10 hat weiterhin im Bereich seines Stirnteils
27 eine umlaufende Nut 31 zur Aufnahme eines Halteringes 32. Der Haltering 32 s-teht
in Eingriff mit der Überwurfmutter 11 und verhindert im Zusammenwirken mit der umlaufenden
Schulter 33 der Überwurfmutter ein unbeabsichtigtes Abziehen derselben von dem Verbindungselement.
Weiterhin ermöglicht der Haltering 32 die durch das Federelement 5 erzeugte elastische
Vorspannung des Verbindungselements 1, wenn die Überwurfmutter 11 auf ein
Endstück
oder einen Durchverbinder aufgeschraubt wird, wie es in den Fig. 6 und 7 dargestellt
ist. Der vordere Teil der Überwurfmutter 11 ist mit einem Innengewinde 34 zur Aufnahme
eines Durchverbinders oder Endverbinders versehen, während die äußere Fläche der
Überwurfmutter mit einer Rändelung 35 zur Erleichterung der Handhabung ausgerüstet
ist.
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In Fig. 2 ist eine Vorrichtung dargestellt, mit der ein Verbindungselement
1 nach Fig. 1 oder Fig. 5 mit dem Ende eines Lichtleiterkabels verbunden werden
kann. Für diese Vorrichtung kann eine Lötpistole 36 verwendet werden, deren Lötspitze
entfernt ist und an welcher ein Kopfstück 37 sowie eine Vorrichtung 38 zum Zuführen
eines Lichtleiterkabels angebracht sind. Die Lötpistole 36 ist sonst herkömmlich
ausgebildet und bedarf daher keiner weiteren Beschreibung. Das Kopfstück 37 ist
auf das obere Heizelement 39 der Lötpistole 36 aufgesetzt und durch einen Bolzen
40 gehalten. Das Oberteil des Kopfstücks 37 ist dreieckig geformt und enthält eine
Bohrung 41 zur Aufnahme eines Stiftes 4 eines Verbindungselements, wie es in den
Fig. 1 und 5 dargestellt ist. Am Kopfstück 37 sind weiterhin drei Stäbe 42 angebracht,
die horizontal verlaufen und in gleichmäßigem Abstand um die Bohrung 41 herum angeordnet
sind. Sie dienen dazu, einen in die Bohrung 41 eingeführten Stift zusätzlich zu
halten, während dieser für die Einführung eines Lichtleiterkabels 2 erwärmt wird.
Durch das Kopfstück 37 wird die von der Lötpistole 36 erzeugte Wärme gesammelt und
konzentriert an den Stift 4 herangebracht.
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Wenn die Spitze des Stiftes 4 in die Bohrung 41 eingeführt ist und
der Stift horizontal zwischen den Stäben 42 liegt, dann ist er bezüglich eines Lichtleiterkabels
einwandfrei ausgerichtet, das in der Vorrichtung 38 angebracht wird. Ein Stromkreis
zwischen den Heizelementen 39 und 43 und der Lötpistole 36 wird über das Kopfstück
37 und den Leiter 44 geschlossen, der in einer Bohrung im unteren Heizelement 43
gehalten und am Kopfstück 37 durch Hartlöten oder Schweißen festgelegt ist. Zur
Begünstigung der Wärmezufuhr an einen Stift 4 ist die Breite des Kopfstücks 37 vorzugsweise
so bemessen, daß der Stift nahe-
zu über seine ganze Länge darin
untergebracht werden kann, während nur das rückwärtige Ende des Stiftes zwischen
den horizontal angebrachten Stäben 42 gehalten wird.
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Die Vorrichtung 38 dient zur Aufnahme eines Lichtleiterkabels 2, an
welches ein Verbindungselement 1 angeschlossen werden soll.
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Sie soll weiterhin das Kabel in seiner Lage halten und bei Bedarf
eine in Achsrichtung wirkende Vorspannung auf dasselbe ausüben. Die Vorrichtung
38 umfaßt dafür einen Hauptkörper 45, eine bewegbare Spannvorrichtung 46 und einen
Schieber 47. Der Hauptkörper 45 der Vorrichtung 38 ist auf dem oberen Heizelement
39 der Lötpistole 36 durch den Bolzen 40 und eine Vielzahl von Spannschrauben 48
oder dergleichen festgelegt, die durch mit Gewinde versehene Bohrungen im Hauptkörper
45 geführt sind. Abhängig von der Breite des Hauptkörpers 45 können die Spannschrauben
48 auf einer Seite oder auf beiden Seiten desselben angebracht sein, Im oberen Teil
des Haup-tkörpers 45 ist eine mittig angeordnete Welle-49 vorhanden, auf der die
Spannvorrichtung 46 glei-ten kann, so daß das Lichtleiterkabel 2 in den Stift 4
eingeführt werden kann, wenn das Material der inneren Hülle 13 schmilzt.
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Der Hauptkörper 45 kann weiterhin mit einer Vertiefung 50 versehen
sein, in der die äußere Hülle 14 des in die bewegbare Spannvorrichtung 46 eingespannten
Lichtleiterkabels gleiten kann. Die Vertiefung 50 dient somit als weitere Führung,
die sicherstellt, daß das Ende des Lichtleiterkabels einwandfrei in den Stift 4
eingeführt werden kann. Der genauere Aufbau der verschiebbaren Spannvorrichtung
46 geht aus den Fig. 3 und 4 in vergrößertem Maßstab hervor.
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Fig. 3 zeigt eine Draufsicht auf die Spannvorrichtung 46 und Fig.
4 gibt eine Ansicht der Stirnseite wieder. Aus Fig. 3 geht hervor, daß die bewegbare
Spannvorrichtung 46 entlang der Welle 49 verschoben werden kann, so daß ein Teil
eines darin eingespannten Lichtleiterkabels in Richtung des Pfeiles 51 in einen
in der Bohrung 41 befindlichen Stift 4 eingeführt werden kann.
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Am rückwärtigen Ende der Welle 49 ist eine Feder 52 vorgesehen,
d-ie
auf die Spannvorri clitung lt6 einen Druck ausübt. Der SchielXer 47 dlent der Verschiebung
der Spannvorrichtung 4h von Hand, wobei der Schieber entlang der Welle 49 vorwärts,
in ric1itung des Pfeiles 51, gegen den Stift oder rückwärts gegen die Feder 52 unter
Uberwindung der Vorspannung derselben bewegt werden kann. Zusätzlich ist eine Verriegelung
53 vorgesehen, welche in eine INIIt 54 im Hauptkörper 45 eingreift und di.e Spannvorrichtung
46 gegen die Wirkung der Feder 52 in ihrer Lage hält.
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In dieser verriegelten Position der Spannvorrichtung wird das zu bearbeitende
Lichtleiterkabel in dieselbe eingelegt und darin befestigt. Sodann wird der Stift
4 durch Einschalten der Lötpistole 36 erhitzt. Sobald die innere Hülle 13 des Lichtleiterkabels
zu schmelzen beginnt, wird die Verriegelung 53 gelöst und der von der Feder 52 ausgeübt
Druck treibt die Spannvorrichtung 46 mit dem darin festgelegten Lichtleiterkabel
axial vorwärts, bis es seine gewünschte Position im Stift 4 erreicht hat. Wenn keine
Feder 52 eingesetzt werden soll, kann der Schieber 47 auch von Hand langsam in Richtung
des Pfeiles 51 vorwärts bewegt werden, so daß die Einführung des Lichtleiterkabels
mit der geschmolzenen inneren Hiille 13 in den Stift unter manuellen Arbeitsbedingungen
erfolgt.
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Die Spannvorrichtung 46 umfaßt weiterhin eine Spannschraube 55, einen
Haltebügel 56, einen Spannbügel 57, einen Verriegelungsarm 58 und einen durchbohrten
Block 59, der auf der Welle 49 gleiten kann und eine Vorspannung durch die Feder
52 erhält.
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Der Spannbügel 57 ist an dem durchbohrten Block 59 festgelegt und
der Haltebügel 56 ist über einen Sperrbolzen 60 schwenkbar mit dem Spannbügel 57
verbunden. Auch der Verriegelungsarm 58 ist schwenkbar am Haltebügel 56 angebracht,
so daß die ganze Anordnung aus Verriegelungsarm 58 und Haltebügel 56 von dem Spannbügel
57 weggeschwenkt werden kann, damit ein Lichtleiterkabel in die Spannvorrichtung
46 eingelegt werden kann. Der Verriegelungsarm 58 kann in der Schließstellung um
eine vorstehende Nase 61 des Spannbügels 57 herumgreifen.
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Nach dem Einlegen eines Lichtleiterkabels 2 in die Spannvorrichtung
46 und dem Zuklappen des Haltebiigels 56 wird die Spannschraube 55 solange angezogen,
bis die äußere Hülle 14 des Lichtleiterkabels sicher festgelegt ist. Die Spannvorrichtung
46 kann prinzipiell für alle möglichen Formen von Lichtleiterkabeln angewendet werden,
also für Kabel mit Einzelleitern oder mit Leiterbiindeln. Unterschiedliche äußere
Abmessungen können durch Einlagen ausgeglichen werden, die in den Spannbügel 57
eingelegt werden können.
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Soweit die Vorrichtung zur Anbringung eines Verbindungselements 1
nach Fig. 1 oder Fig. 5 am Ende eines Lichtleiterkabels 2. In Fig. 5 ist nun ein
gegeniiber der Ausfiihrungsform nach Fig. 1 vereinfachtes Verbindungselement 1 dargestellt,
das im folgenden erläutert wird, wobei gleiche Teile wie in Fig. 1 mit gleichen
ßezugszeichen versehen sind.
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Die in Fig. 5 dargestellte Ausführung eines Verbindungselements ist
einfacher und kostengünstiger herzustellen als dasjenige nach Fig. 1. Dieses Verbindungselement
ist besonders für Lichtleiterkabel mit kleinem Durchmesser geeignet oder auch für
solche Kabel ohne Verstärkungselemente in der Umhüllung. Das Verbindungselement
nach Fig. 5 ist außerdem dort gut einsetzbar, wo nur sehr geringe Beanspruchungen
auftreten. Die Art der Montage dieses Verbindungselements ist genau die gleiche,
wie sie schon in Verbindung mit Fig. 1 erläutert wurde, und es kann dementsprechend
auch die Vorrichtung verwendet werden, wie sie in den Fig. 2 bis 4 dargestellt ist.
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Das in Fig. 5 dargestellte Verbindungselement weist den Stift 4, den
Spannkörper 9 und die-Überwurfmutter 11 auf. Die äußere Kontur des Stiftes 4 kann
exakt die gleiche sein, wie die des Stiftes nach Fig. 1. Das anzuschließende Lichtleiterkabel
2 weist wieder einen Lichtleiter 3, eine innere Hülle 13, ein Verbindungselement
15 und eine äußere Hülle 14 auf. Das Verbindungselement nach Fig. 5 ist, wie bereits
erwähnt, auch für Lichtleiterkabel geeignet, die kein Verstärkungselement auf-
weisen,
sondern lediglich mit einer einteiligen, den Lichtleiter 3 umgebenden Umhüllung
ausgeriistet sind.
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Der Vorgang des Verbindens derartiger Lichtleiterkabel mit dem Sift
4 ist im wesentlichen der gleiche, wie für Fig. 2 ererläutert, mit der Ausnahme,
daß die äußere Hülle i4 nicht abgesetzt werden muß, so daß der Stift 4 so weit erwärmt
werden muß, daß sowohl die äußere Hülle 14 als auch die innere Hülle 13 zu schmelzen
beginnen. Beim Einführen des Lichtleiterkabels 2 ist jedoch auch hier sichergestellt,
daß ein ausreichender Schutz für den Lichtleiter 3 bestehen bleibt, und daß außerdem
eine ausreichend feste Verbindung zum Stift 4 hergestellt wird.
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Außerdem kann der Hohlraum des Stiftes 4 so ausgeführt werden, daß
eine erhöhte Haftung mit dem geschmolzenen Teil der Umhüllung erreicht wird.
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Bei dem Stift 4 nach Fig. 5 ist der erste Abschnitt 17 der Bohrung
mit dem größten Durchmesser, welcher das Kabel mit unveränderten Abmessungen aufnehmen
soll, relativ kurz, während die Abschnitte 19 und 21 relativ lang sind, so daß die
Haftung der geschmolzenen Hülle am Stift 4 besonders wegen der großen Länge der
Abschnitte begünstigt wird. Der Abschnitt 19 ist dabei so bemessen, daß er geschmolzenes
Material der Umhüllung aufnehmen kann, das durch den dünneren Abschnitt 21, in welchem
nur ein sehr dünner Rest der Umhüllung verbleiben kann, weggedrückt wird. Der Stift
4 kann wieder aus nickelplattiertem Messing bestehen.
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Der Spannkörper 9 weist eine zentrale Bohrung auf, durch welche er
gerade über die äußere Hülle 14 des Lichtleiterkabels 2 geschoben werden kann und
dann auf derselben festsitzt. Er kann wieder aus Polyamid bestehen und ist hier
irit einer umlaufenden Lippe 62 versehen, welche die umlaufende Schulter 28 des
Stiftes 4 aufnehmen kann. Die Lippe 62 kann dünn ausgeführt werden und ist daher
gut dehnbar, so daß der Spannkörper 9 durch Einschnappen in seine Position gebracht
werden kann, wenn das Kabel bereits mit dem Stift 4 verbunden ist. Dies wird dann
dadurch erreicht, daß der Spannkörper 9 in Richtung
des Pfeiles
63 zum Stift 4 geschoben wird, bis die Lippe 62 iiber die Schulter 28 hinweggeschoben
ist.
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Der Spannkörper 9 weist hier außerdem außen eine umlaufende Vertiefung
64 auf, in welcher der Haltering 32 angebracht ist.
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Der Haltering 32 kann hier beispielsweise aus Polyamid bestehen, weil
derselbe mit dem Spannkörper 9 und der Überwurfmutter 11 zusammengehört, die beide
ebenfalls aus Polyamid bestehen können.
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In den Fig. 6 und 7 sind Verbindungsstellen zwischen zwei Lichtleiterkabeln
2 und 2' dargestellt. Fig. 6 zeigt die vollständige Verbindungsstelle mit einem
Ausschnitt in der Kupplung 65, während in Fig. 7 die Einzelteile der Verbindungsstelle
vor ihrem Zusammenbau gezeigt sind. Wie aus Fig. 6 ersichtlich, können die zwei
Lichtleiterkabel 2 und 2' generell dadurch verbunden werden, daß ihre Verbindungselemente
1 und 1 auf die Kupplung 65 aufgeschraubt werden. Die Überwurfmuttern 11 und 11'
sind dann fest auf die Kupplung 65 aufgeschraubt, welche an beiden Seiten mit Gewindestutzen
66 bzw. 66' versehen ist, die gegenläufige Gewinde haben. Beim Aufschrauben der
Überwurfmuttern 11 und 11' auf die Kupplung 65 werden die Stifte 4 und 4' so zusammengebracht,
daß sie entsprechend dem Ausschnitt in Fig. 6 mit ihren Stirnflächen stumpf aneinanderstoßen,
wodurch auch die glatten Stirnflächen der beiden Lichtleiterkabel 2 und 2' aneinander
zu liegen kommen. Auf diese Weise wird eine Verbindung mit niedrigen Verlusten zwischen
den Stiften 4 und 4' erreicht Ein Versatz der beiden Lichtleiterkabel an den Stirnflächen
der Stifte ist vermieden, da die Stifte innerhalb der Verbindungselemente radial
nicht auswandern können.
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Aus Fig. 7 geht der Zusammenhang zwischen den Einzelteilen des Verbindungselements
nach der Erfindung hervor, wobei auf der linken Seite die Einzelteile in einer Explosionszeichnung
in der gegenseitigen Zuordnung dargestellt sind, während die rechte Seite den zusammengebauten
Zustand zeigt. Die Einzelteile
sind: Überwurfmutter 11, Haltering
28, Verbindungskörper 10, Stift 4, Federelement 5, bestehend aus den Unterlegscheiben
7 und 8 sowie der Feder 6, Spannkörper 9 und Schraubkappe 26. Statt für die Durchverbindung
zweier Kabel kann das Verbindungselement 1 auch in entsprechender Weise für eine
Endverbindung eingesetzt werden, wenn nur eine Seite der Verbindungsstelle gemäß
den Fig. 6 und 7 verwendet wird.
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Neben den dargestellten Ausführungsbeispielen sind für jeden Fachmann
auch sinnvolle Abänderungen denkbar. So können beispielsweise statt der Schraubverbindungen
auch andere Verbndungen eingesetzt werden. Es ist außerdem auch möglich, Abmessungen
und Materialien auszutauschen, solange Festigkeit und Flexibilität gewährleistet
bleiben.