DE3005918A1

DE3005918A1 - Steckerstift fuer lichleitfaser-steckverbindungen und verfahren zur verbindung eines steckerstiftes mit einer lichtleitfaser

Info

Publication number: DE3005918A1
Application number: DE19803005918
Authority: DE
Inventors: Karl-Heinz 4905 Spenge Brock; Siegfried 4992 Espelkamp Nötzel
Original assignee: Harting Electronics GmbH and Co KG
Current assignee: Harting Electronics GmbH and Co KG
Priority date: 1980-02-16
Filing date: 1980-02-16
Publication date: 1981-09-03

Description

Steckerstift für Lichtleitfaser-Steckverbindungen und Ver-
fahren zur Verbindung eines Steckerstiftes mit einer Lichtleitfaser.
Die Erfindung betrifft einen Steckerstift für Lichtleitfaser-Steckverbindungen bei dem die mit einer Kunststoffummantelung versehene Lichtleitfaser unlösbar, zentrisch in dem rohrförmigen Steckerstift befestigt ist, sowie ein Verfahren zur einfachen Herstellung der Verbindung eines Steckerstiftes mit einer Lichtleitfaser.
Bei derartigen Steckerstiften ist es erforderlich, die Lichtleitfaser in dem mit einem Führungsteil versehenen Steckerstift genau zentrisch zur Mittelachse mit ausreichender Haltekraft zu befestigen, damit sich bei der Kopplung von zwei Steckerstiften bzw. von Steckerstift und Steckerbuchse die lichtübertragenden Faserkerne ohne axialen Versatz gegenüberstehen.
Es ist bekannt zur Erfüllung dieser Erfordernisse die Lichtleitfasern in die mit entsprechenden zentrischen Bohrungen versehenen Steckerstifte einzuführen und mittels Klebemasse zu befestigen. Dabei sind jedoch aufwendige anahmen erforderlich, uni die Zentrizität der Lichtleitfaserkerne zum Stift-Führungsteil bei unterschiedlichen Lichtleitfaser-Durchmessern zu gewährleisten.
Es ist ebenfalls bekannt, zur Zentrierung des Lichtleitfaser-Kernbereiches den vorderen Endbereich des Steckerstiftes mit einem Uhrenlagerstein mit eng tolerierter zentrischer Bohrung zu versenden, in der die abgemantelte Lichtleitfaser geführt und zentriert wird. Diese im allgemeinen für Präzisionssteckverbindunen angewendeten Steckerstifte sind Jedoch ebenfalls äußerst aufwendig in ihrer Herstellung und es sind für unterschiedliche Durchmesser der Faserkerne verschiedene Lagersteine erforderlich. Eine Verklebung von Steckerstift und Lichtleitfaser ist hier ebenfalls erforderlich.
Weiterhin ist es bekannt, die Lichtleitfaserenden in Endhülsen zu fassen und die Endhülsen durch einen Quetschvorgang auf dem Kunststoffmantel der Lichtleitfaser zu befestigen. Dabei wird jedoch oftmals, bedingt durch Exzentrizitäten des Quetschwerkzeuges,der Lichtleitfaserkern aus seiner zentrischen Lage im Kunststoffmantel verdrangt, so daß diese Steckverbinder den Anforderungen an möglichst absolute Zentrizität des Lichtleitfaserkernes nur unvollkommen genügen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Steckerstift zu schaffen, in dem das Faserende im Koppelbereich zentrisch fixiert wird und der in seiner erstellung äußerst preiswert und zur Montage mit dem Lichtleitkabel keine aufwendigen Justierarbeiten bzw. -vorrichtungen erfordert.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Steckerstift in seinem hinteren Bereich mit einer Quetschzone versehen ist, während der vordere Bereich, den Lichtleitfasermantel zentrisch dicht umfassend, konisch verformt ist.
Um ein Ausweichen der Faserendfläche bei zwei miteinander gekuppelten Steckerstiften, bzw. bei einer Bearbeitung der Lichtleitfaserendfläche in den Innenraum des Steckerstiftes zu verhindern, sieht eine weitere Ausbildung der Erfindung vor, daß der vordere konisch verformte Bereich mit einer scharfkantigen Innenkante in den Kunststoffmantel der Lichtleitfaser eingepreßt ist.
Damit Lichtleitfasern mit verschiedenen Durchmessern in Steckerstiften mit gleichen Abmessungen gefaßt werden können, ist nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung im Bereich der Quetschzone eine die Licntleitfaser koaxial umfassende elastische Elemahülse angeordnet.
Zur optimalen optischen Kopplung von zwei mit ihren Faserendflächen gegeneinanderliegenden Steckerstiften sieht eine weitere Ausbildung der Erfindung vor, daß das Lichtleitfaserende geringfügig über die Vorderkante des Steckerstiftes hervorsteht.
Zur geführten Kopplung von zwei Steckerstiften miteinander ist nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, daß einer der Steckerstifte mit einer mit dichter Passung auf dem Steckerstiftende aufsitzenden Zentrierhülse versehen ist, in die der andere Steckerstift spielfrei, konzentrisch einführbar ist.
Eine äußerst einfache und preisgünstige Verbindung eines Lichtleitkabels mit einem Steckerstift wird dadurch erzielt, daß der Steckerstift in einem ersten Schritt mit der eingeführten Lichtleitfaser durch einen 'guetsenvorgang im Quetschbereich fest verbunden wird und daß anschließend durch zentrisches Anrollen des Stiftmaterials an den Lichtleitfasermantel im vorderen Bereich die Lichtleitfaser zentrisch zum Führungsbereich des Steckerstiftes ausgerichtet wird.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigen Fig. 1 die Ansicht eines Steckerstiftes, Fig. 2 die Ansicht des Steckerstiftes nach Fig.1 im Schnitt, Fig. 3a eine Einzelheit des vorderen Steckerbereiches in vergrößerter Darstellung im Schnitt, Fig. 3b eine Einzelheit eines modifizierten vorderen Steckerbereiches in vergröBertsr Darstellung im wshnitt, und Fig. 4 die Ansicht von zwei miteinander gekoppelten Steckerstiften im Schnitt.
Der in Fig.1 und Fig.2 dargestellte rotationssymmetrische Steckerstift 1 ist in seinem hinteren Bereich mit einer uetschzone 2 versehen. Weiterhin weist der Steckerstift eine zentrische Bohrung 3 auf, die in ihrem hinteren Bereich 4 -vergrX5ßert ist und die Ringschulter 5 bildet.
Das vordere Ende 6 des Steckerstiftes ist vorzugsweise konisch vorgeformt und weist den zentrisch zum Führungsbereich 7 angeordenten Durchgang 8 für die Lichtleitfaser 9 auf. Dabei ist das Vorhandensein des konisch vorgeformten Bereiches 6 beim susgangsteil des Steckerstiftes nicht unbedingt erforderlich, die Ausbildung dieses konischen Bereiches kann auch bei der Montage des Steckerstiftes mit der Lichtleitfaser beim Anroll- bzw. Anpreßvorgang des Stiftmaterials, wie weiter unten beschrieben, erfolgen.
Im Inneren des Steckerstiftes ist die Klemmhülse 10 aus elastischem material angeordnet. Die Klemmhülse ist mit einer Durchgangsbohrung und dem Einfihhrungskonus 11 zum leichteren Einführen der Lichtleitfaser 9 versehen. Die Lichtleitfaser besteht aus dem lichtleitenden Faserkern 12 und der Kunst stoffummantelung 13.
Beider Montage des Steckerstiftes 1 mit der Lichtleitfaser 9 wird die Klemmhülse 10 in den Steckerstift soweit hineingedrückt, bis deren Ringschulter an der entsprechenden Schulter 5 im Steckerstift anliegt. Sodann wird die Lichtleitfaser durch die Bohrung der Klemmhülse h hIndurch in den Steckerstift geschoben, bis das vordere Ende der Lichtleitfaser über die Vorderkante 14 des Steckerstiftes hervorsteht.
Daraufhin wird mit einem geeigneten Quetschwerkzeug der Quetschbereich 2 des Steckerstiftes radial zusammengepreßt.
Durch die Elastizität der Klemmhülse 10 wird nunmehr ein radialer Druck auf die Lichtleitfaser 9 ausgeübt und diese durch die somit erzielte Klemmwirkung fest im Steckerstift gehalten. In einem anschließenden Arbeitsgang wird der vordere Bereich 6 des Steckerstiftes radial konisch verformt 9 uLs die Flächen 15 mit leichte Pressung an dem Kunststoffmantel 13 der Lichtleitfaser, wie in Fig. 3a dargestellt, zur Anlage kommen. Diese Verformung wird vorzugsw .se durch einen Anrollvorgang erzeugt Es sind jedoch ebensogut andere Verformungen (Quetschen, Prägen etc.) denkbar, wenn nur dafür Sorge getragen wird, daß die konische Verformung des vorderen Steckerstiftberiches zentrisch zu Führungsbereich 7 des Steckerstiftes durchgeführt wird.
Der lichtleitende Kernbereich der Lichtleitfaser ist nunmetz zentrisch zum Führungsbereich 7 des Eteckerstiftes angeordnet.
Exzentrizitäten der Lichtleitfaser in bezug auf den Steckerstift-Führungsbereich 7 die durch den Q<etschvorgang hervorgerufen wurden, werden durch diese zentrierende i;laßnahme an der Steckerstiftspitze ausgeglichen, da die Lichtleitfaser im Innenraum 3 des Steckerstiftes frei beweglich ist. Hierbei ist es wichtig, daß der Quetschbereich 2 gegend weist von der Steckerstiftspitze entfernt angeordnet ist, damit keine zu hohen mechanischen Spannungen in der Lichtleitfaser auftreten, die zum Bruch der Faser führen.
Anschließend wird das überstehende Ende der Lichtleitfaser an der Steckerspitze abgetrennt und die Faserendfläche 16 soweit erforderlich optisch bearbeitet (poliert). Dabei kann die Lichtleitfaser mit dem metallischen Steckerstift bündig geschliffen werden. Es ist jedoch für bestimnte Anwendungen vorteilhaft, die Lichtleitfaser um ein geringes Maß "a" über die Vorderkante 14 des Steckerstiftes hervorstehen zu lassen.
Das ist insbesondere für Anwendungen der Fall, bei denen beim Zusammenfügen von zwei Steckerstiften bzw. bei der Kopplung eines Steckerstiftes mit einem optischen Sender oder Empfänger geringfügige Längentoleranzen dadurch ausgeglichen werden, daß sich die Lichtleitfaser unter leichter Durchbiegung in den Steckerstift-Innenraum zurückschiebt. Dabei ist die Zentrizität der Lichtleitfaser-Kernfläche zum Führungsbereich des Steckerstiftes an der Koppelstelle zuverlässig gewährleistet.
Eine Abwandlung des vorderen Steckerstiftbereiches ist in der Fig. 3b dargestellt. Hier ist der vordere konische Xereich 6 des Steckerstiftes 1 mit einer scharfkantigen Innenkante 17 versehen, die beim Anrollen bzw. Anpressen des vorderen Stiftbereiches an die Lichtleitfaser in den Kunststoffmantel 13 der Lichtleitfaser eingepreßt wird. Die Lichtleitfaser ist in diesem Falle zentrisch und axial fest an der Spitze des Steckerstiftes gehalten. Sie wird anschließend ebenfalls vom überstehenden Ende getrennt und ggf. optisch bearbeitet. Auch bei dieser Ausführungsform des Steckerstiftes kann es vorteilhaft sein, die Faser soweit zu bearbeiten, bzw. so abzutrennen, daß sie um ein geringes Maß "a" über die Vorderkante 14 des Steckerstiftes hervorsteht.
Der überstand a dient hierbei jedoch zur Gewährleistung einer axialen Festlegung der Lichtleitfaser, damit diese sich beim Bearbeiten der Endfläche der Lichtleitfaser bzw. beim Zusammenfügen von zwei Steckerstiften zu einer Steckverbindung nicht in den Innenraum des Steckerstiftes zurückschieben kann und ein undefinierter Zwischenraum zwischen den Steckerstiftstirnflächen gebildet wird.
Obwohl bei der vorstehenden Beschreibung davon ausgegangen wurde, daß die Lichtleitfaser zunächst um eine größere Länge über die Vorderkante 14 des Steckerstiftes hervorsteht und nach dem Anrollen und Zentrieren gekürzt und die Endfläche optisch bearbeitet wird, ist es jedoch ebensogut möglich, daß die Endfläche der Lichtleitfaser vor dem Einbringen in den Steckerstift optisch endbehandet ist und nur soweit in den Stift geschoben wird, daß nach dem Anrollen des Stiftendbereiches der fertige Steckerstift zur Verfügung steht.
In der Fig. 4 ist die Verbindung von zwei Steckerstiften 1,1' mittels einer Zentrierhülse 18 dargestellt. Dabei ist die Zentrierhülse mit der Bohrung 19 versehen, in die die Steckerstifte 1,1' spielfrei, gleitend eingeführt sind.
Die lichtleitenden Kernbereiche der Lichtleitfasern 9,9' stehen sich dabei axial fluchtend an der Koppelstelle 20 gegenüber, so daß eine optimale Lichtübertragung von der einen zur anderen Lichtleitfaser ermöglicht wird. Erforderlichenfalls kann der verbleibende Zwischenraum zwischen den Lichtleitfaser-Stirnflächen mit einer Immersionsflüssigkeit ausgefüllt werden.
Um ein Steckerstiftteil und ein Buchsenteil einer faseroptischen Steckverbindung zu erhalten, ist die Zentrierhülse 18 auf einem der Steckerstifte unlösbar befestigt. Die Befestigung erfolgt dabei beispielsweise durch Kleben, radiales Andrücken o.ä.
Die Zentrierhülse kann jedoch auch mit einer abgestuften Bohrung 19 versehen sein, wobei die Durchmesser der Bohrungen so bemessen sind, daß beispielsweise der Steckerstift 1' mit Druck in die kleinere Bohrung eingepreßt wird, während der Steckerstift 1 von der anderen Seite her spielfrei gleitend in die größere Bohrung einführbar ist, bis die Lichtleitfaserstirnflächen unter Bildung der Koppelstelle 20 aneinanderstoßen.
Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß ein Steckerstift für faseroptische Steckverbindungen geschaffen wurde, der einfach gestaltet ist und ohne aufwendige Manipulationen und Justagen mit der Lichtleitfaser verbunden werden kann und wobei gleichzeitig mit der Montage die zentrische Lage des Lichtleitfaserkernes zu einer Führungsfläche erzielt wird. Dabei kann dieser Steckerstift durch Verwendung einer einfachen Zentrierhülse für Steck- und Buchsenteile Anwendung finden. Ein besonderer Vorteil besteht darin, daß Lichtleitfasern mit unterschiedlichen Durzhmssern in einem einheitlichen Steckerstift gefaßt werden können, wobei lediglich unterschiedliche Klemmhülsen mit entsprechend dem Lichtleitfaser-Durchmesser ausgebildeten Durchgangsbohrungen Verwendung finden.
Alle Merkmale, die in der vorstehenden Beschreibung erwähnt und/oder in der Zeichnung dargestellt sind, sollen, sofern der bekannte Stand der Technik dies zuläßt, für sich allein oder in beliebigen Kombinationen oder Teilkombinationen als erfindungswesentlich angesehen werden, auch wenn sie in den Ansprüchen nicht enthalten sind.

Claims

Steckerstift für Xichtleitfaser-Steckverbindungen und Verfahren zur Verbindung eines Steckerstiftes mit einer Lichtleitfaser Patentansprüche 1. Steckerstift für Lichtleitfaser-Steckverbindungen bei dem die mit einer Kunststoffummantelung versehene Lichtleitfaser unlösbar, zentrisch in dem rohrförmigen Steckerstift befestigt ist, dadurch gekennzeichnet, daB der Steckerstift (1) in seinem hinteren Bereich mit einer uetschzone (2) versehen ist, während der vordere Bereich (6), den Lichtleitfasermantel (13) zentrisch dicht umfassend, konisch verformt ist.
2. Steckerstift nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der vordere konisch verformte Bereich (6) mit einer scharfkantigen Innenkante (17) in den Kunststoffmantel (13) der Lichtleitfaser (9) eingepreßt ist.
3. Steckerstift nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich der 'suetschzone (2) eine die Lichtleitfaser (9) koaxial umfassende elastische Klemmh;ilse(10) angeordnet ist.
4. Steckerstift nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das tichtleitfaserende geringfügig über die Vorderkante (14) des Steckerstiftes (1) hervorsteht.
5. Lichtleitfaser-Steckverbindung mit Steckerstiften nach Anspruch 1 oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß einer der Steckerstifte (1) mit einer mit dichter Passung auf dem Stiftende aufsitzenden Zentrierhülse (18) versehen ist, in die der andere Steckerstift (1) spielfrei, konzentrisch einführbar ist.
6. Verfahren zur Verbindung eines Steckerstiftes mit einer Lichtleitfaser, dadurch gekennzeichnet, daß der Steckerstift (1) in einem ersten Schritt mit der eingeführten Lichtleitfaser (9) durch einen Quetschvorgang im Quetsch-Bereich (2) fest verbunden wird und daß anschließend durch zentrisches Anrollen des Stiftmaterials an den Lichtleitfasermantel (13) im vorderen Bereich (6) die Lichtleitfaser zentrisch zum Führungsbereich (7) des Steckerstiftes ausgerichtet wird.